การสร้างท่อบำบัดน้ำทิ้งที่เกิดจากกระบวนการฟอกหนัง

Abstract

การฟอกหนังเป็นอุตสาหกรรมพื้นฐานที่พบได้ ทั่วโลกซึ่งมีการปลดปล่อยสารปนเปื้อนความเข้มข้นสูงที่เป็นมลพิษและย่อยสลายทางชีวภาพได้ต่ำออกมากับน้ำทิ้งระหว่างกระบวนการฟอกหนัง นำมาสู่ปัญหาในการกำจัดและหนึ่งในของเสียหลักที่มีการปลดปล่อยออกมาก็คือสารอินทรีย์ เช่น โปรตีนและคาร์โบไฮเดรต ที่ไปลดปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำของแหลงน้ำได้ โดยทั่วไปการบำบัดน้ำทิ้งจากกระบวนการฟอกหนังจะใช้ วิธีทางกายภาพ-เคมีและวิธีการทางชีวภาพ หรือใช ้ทั้งสองวิธีรวมกันแต่ก็ยังไม่สามารถกำจัดสารปนเปื้อนได้ อย่างสมบูรณ์ โครงการวิจัยนี้จึงสนใจที่จะสร้างท่อบำบัดน้ำทิ้งที่เกิดจากกระบวนการฟอกหนัง โดยในปีที่หนึ่งจะมุ่งเป้าไปที่การหาแบคทีเรียใต้ทะเลที่สามารถขับเอนไซม์โปรติเอสที่มีประสิทธิภาพสูงออกมานอกเซลล์ เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ ในการบำบัดน้ำทิ้งจากกระบวนการฟอกหนังในรูปแบบท่อต่อไป ผลการทดลองพบแบคทีเรียจำนวน 2 ไอโซเลทที่สามารถผลิตเอนไซม์โปรติเอสได้ และมีการระบุชนิดจากคุณลักษณะทางชีวเคมีและลำดับนิวคลีโอไทด์ในบริเวณอนุรักษ์ของชิ้นยีน 16S rRNA ได้ เป็น Staphylococcus saprophyticus และ Bacillus subtilis ตามลำดับ S. saprophyticus ขับเอนไซม์โปรติเอสที่สามารถทำงานได้ ดีในค่าพีเอชช่วงกว้างคือ ค่าพีเอช 3.0-12.0 และในช่วงอุณหภูมิ 10-80 องศาเซลเซียส เอนไซม์ถูกทำบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 70 เท่า ด้วยการตกตะกอนเกลือแอมโมเนียมซัลเฟตอิ่มตัวร้อยละ 70-80 และคอลัมน์โครมาโทรกราฟแบบคัดกรองขนาด พบเอนไซม์มีมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ 28 กิโลดาลตัน และมีความเสถียรในช่วงค่าพีเอชที่เป็นด่างคือ ค่าพีเอช 6.0-9.0 เป็นเวลา 6 ชั่วโมง และยังคงรักษาความเสถียรได้ ในช่วงอุณหภูมิสูง 60-80 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 72 ชั่วโมง โลหะไอออน (Na+, Ba2+, Ca2+, Mg2+, Hg2+) ไม่ส่ งผลต อแอคติวิตีของเอนไซม์แต กลับเสริมการทำงานของเอนไซม์ นอกจากนี้ยังพบว่าเอนไซม์มีความเสถียรในสภาวะที่มีดีเทอร์เจนท์ เช่น SDS, H2O2 และ Zeolite รวมทั้งรักษาความเสถียรได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เฮกเซน เฮกซาเดคเคน อีกด้ วย สำหรับเอนไซม์โปรติเอสจาก B. subtilis ถูกทำบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 14 เท่าด้วยการตกตะกอนเกลือแอมโมเนียมซัลเฟตอิ่มตัวร้อยละ 80-90 และคอลัมน์โครมาโทรกราฟแบบคัดกรองขนาดเช่นกัน เอนไซม์โปรติเอสบริสุทธิ์ มีขนาดประมาณ 30 กิโลดาลตัน และสามารถเร่งปฏิกิริยาได้ ดีกับสับสเตรทอะโซเคซีนที่ค่าพีเอช 11.0 และอุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส โดยมีความเสถียรในค่าพีเอชช่วงด่างคือ ค่าพีเอช 8.0-11.0 เป็นเวลา 6 ชั่วโมง และในช่วงอุณหภูมิสูง 60-70 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 72 ชั่วโมง นอกจากนี้ยังพบว่าตัวยับยั้ง ดีเทอร์เจนท์ และสารฟอกขาว ไม่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ และเอนไซม์ยังคงรักษาความเสถียรได้ ในสภาวะที่มีตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้วและโลหะไอออนอีกด้วยจากสมบัติในการรักษาความเสถียรในค่าพีเอชและอุณหภูมิช่วงกว้าง และความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาในสภาวะที่มีโลหะไอออน ตัวทำละลายอินทรีย์ และดีเทอร์เจนท์ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของเอนไซม์โปรติเอสจากแบคทีเรียทั้งสองชนิดที่สามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพสำหรับประยุกต์ใช้ ในระดับอุตสาหกรรมได้