การผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตในรูปโฮโมพอลิเมอร์และโคพอลิเมอร์จากแบคทีเรีย Alcaligenes latus

Abstract

การเปรียบเทียบการผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตจากเชื้อ Alcaligenes latus สายพันธุ์ ดั้งเดิม BOT I และ BOT II ที่เลี้ยงในอาหารดัดแปลงสำหรับพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต พบว่าเชื้อ A. latus สายพันธุ์ BOT II ในอาหารสูตรดัดแปลง DSMZ catalogue สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งและปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้สูงสุดเท่ากับ 5.90±0.20 และ 4.10±0.10 กรัมต่อลิตรคิดเป็นร้อยละ 69.49 ของน้ำหนักมวลเซลล์แห้ง ซึ่งมากกว่าเชื้อ A. latus สายพันธุ์ดั้งเดิมและสายพันธุ์ BOT I เมื่อใช้น้ำมันถั่วเหลืองเป็นแหล่งคาร์บอนทดแทนที่ความเข้มข้นต่าง ๆ ได้แก่ น้ำมันถั่วเหลืองความเข้มข้น 10, 20,40 และ 60 กรัมต่อลิตร พบว่าน้ำมันถั่วเหลืองความเข้มข้น 20 และ 60 กรัมต่อลิตร มีการผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้ถึงร้อยละ 90 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง ในขณะที่การใช้ความเข้มข้นน้ำมันถั่วเหลือง 40 กรัมต่อลิตร แบคทีเรียสามารถผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโน เอตได้ร้อยละ 75 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง ซึ่งมากกว่าชุดควบคุมที่ใช้ฟรุคโตส (ร้อยละ 65 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง) จากการใช้แหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจนที่เหมาะสมในอาหารดัดแปลง ทั้งหมด 3 ชุด พบว่าอาหารดัดแปลงชุดที่ 3 ที่มีน้ำมันถั่ว เหลืองความเข้มข้น 40 กรัมต่อลิตร และผงชูรส 0.5 กรัมต่อลิตร สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งได้สูงสุด 3.47±0.15 กรัมต่อลิตร และปริมาณ พอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้สูงสุด 2.63±0.06 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ คิดเป็นร้อยละ 75.79 ของมวลเซลล์แห้ง จากการใช้ผงชูรสความเข้มข้นต่าง ๆ ได้แก่ ความเข้มข้นผงชูรส เท่ากับ 0.5, 2, 4 และ 6 กรัมต่อลิตร พบว่าการใช้ความเข้มข้นของผงชูรส เท่ากับ 2 กรัมต่อลิตร A. latus สายพันธุ์ BOT II สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งและปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้สูงสุด เท่ากับ 4.53±0.32 และ 3.10±0.06 กรัมต่อลิตร คิดเป็นร้อยละ 68.43 ของมวลเซลล์แห้ง และผลของการใช้อัตราส่วน แอมโนเนียมคลอไรด์ต่อผงชูรส พบว่าการใช้แอมโมเนียมคลอไรด์ต่อผงชูรส เท่ากับ 0.25:2 กรัมต่อลิตร สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งและปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้สูงสุด เท่ากับ 5.90±0.20 และ 4.10±0.10 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ คิดเป็นร้อยละ 69.49 การเลี้ยงเชื้อเพื่อผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตในรูปโคพอลิเมอร์ของเชื้อ A. latus สาย พันธุ์ BOT II ในอาหารดัดแปลงที่มีสารกระตุ้นให้เกิดการสร้างโคพอลิเมอร์ 3 ชนิด คือแกมม่า-บิว ทาโรแลกโตน 1,4-บิวเทนไดออลและกรดวาเลอริก พบว่าในอาหารดัดแปลงที่มีสารกระตุ้นชนิด 1,4-บิวเทนไดออล สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งได้สูงสุด 7.30±0.20 กรัมต่อลิตรและพอลิไฮดรอก ซีอัลคาโนเอต ได้เท่ากับ 6.00±0.10 กรัมต่อลิตรคิดเป็นร้อยละ 82.19 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง จากการเปรียบเทียบน้ำมันชนิดต่าง ๆ ได้แก่ น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันปาล์ม น้ำมันข้าวโพด น้ำมันทานตะวัน และน้ำ มันรำข้าวร่วมกับสารกระตุ้นชนิด 1,4-บิวเทนไดออล พบว่าการใช้น้ำมันรำข้าวร่วมกับสารกระตุ้นชนิด 1,4-บิวเทนไดออล มีการผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้ร้อยละ 87.85 ของน้ำหนักเซลล์แห้งในขณะที่การใช้น้ำมันถั่วเหลืองและน้ำมันปาล์ม สามารถผลิตพอลิไฮดรอก ซีอัลคาโนเอตได้ร้อยละ 79 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง โดยเมื่อใช้น้ำมันปาล์มร่วกับ 1,4-บิวเทน ไดออลความเข้มข้นต่าง ๆ กัน คือ ร้อยละ 15, 25,50 และ 75 (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) ของแหล่งคาร์บอน พบว่า 1,4-บิวเทนไดออลความเข้มข้นร้อยละ 50 สามารถผลิตมวลเซลล์แห้งและปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้สูงสุด เท่ากับ 7.10±0.20 และ 5.63±0.15 กรัมต่อลิตรคิดเป็นร้อยละ 79.30 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง และจากการเปรียบเทียบแหล่งคาร์บอนประเภทน้ำ ตาลร่วมกับสารกระตุ้นในการผลิตโคพอลิเมอร์ พบว่าฟรุคโตสความเข้มข้น 20 และ 40 กรัมต่อลิตร สามารถผลิต พอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้ร้อยละ 83 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง และเด็กซ์โตรสความเข้มข้น 20 และ 40 กรัมต่อลิตร สามารถผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้ร้อยละ 81 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง สำหรับวิธีการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตในรูปของกรดโครโตนิก 4 วิธี ได้แก่ วิธีการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตด้วยวิธีคลอโรฟอร์ม วิธีการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต ด้วยไฮโปคลอไรท์ร่วมกับคลอโรฟอร์ม วิธีการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตด้วยไฮโปคลอไรท์ และวิธีการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตด้วยไฮโปคลอไรท์ที่อุณหภูมิและเวลาแตกต่างกัน พบว่าการสกัดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตด้วยวิธีไฮโปรคลอไรท์ที่อุณหภูมิและเวลาแตกต่างกัน ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 นาที ได้ปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตสูงสุด เท่ากับ 3.22±0.03 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร การเลี้ยงเชื้อ A. latus สายพันธุ์ BOT II ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 5 ลิตร ด้วยการเลี้ยงแบบกะ พบว่าสามารถผลิตมวลเซลล์แห้ง และปริมาณพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตได้เท่ากับ 8.6±0.20และ 6.87±0.57 กรัมต่อลิตรตามลำดับ คิดเป็นร้อยละ 79.88 ของน้ำหนักเซลล์แห้ง