การย่อยแป้งด้วยเชื้อราที่ถูกตรึง

Starch hydrolysis by immobilized fungi

Name: วาสนา แสงพิทักษ์

ThaSH: แป้งมันสำปะหลัง

ThaSH: สตาร์ช

ThaSH: เชื้อรา

ThaSH: เอนไซม์ตรึงรูป

Abstract: ในการคัดเลือกเชื้อราที่มีความสามารถในการย่อยแป้ง โดยวิธีทดสอบประสิทธิภาพในการย่อยแป้งมันสำปะหลังสุกของเชื้อราที่ถูกตรึง พบว่า Aspergillus oryzae จากโรงงานสุรา จังหวัดชลบุรี และ Rhizopus sp. จากโรงงานสุรา จังหวัดนครปฐม มีความสามารถในการย่อยแป้งสูง เมื่อเทียบกับเชื้อราสายพันธุ์อื่นๆ ที่เลี้ยงภายใต้สภาวะเดียวกัน การใช้เซลที่ถูกตรึงของเชื้อราทั้ง 2 ชนิดร่วมกันในการย่อยแป้งมันสำปะหลังสุก และแป้งมันสำปะหลังดิบจะให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวส์สูงกว่าการย่อยโดยใช้เชื้อเดี่ยว เมื่อตรวจสอบชนิดของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นจากการย่อยแป้งมันสำปะหลังของเชื้อราดังกล่าวโดยวิธีโครมาโต-กราฟฟิกระดาษพบว่า Aspergillus oryzae ย่อยแป้งสุกได้กลูโคส มอสโตส และมอลโตไตรโอส และย่อยแป้งดิบได้กลูโคสอย่างเดียว ส่วน Rhizopus sp. หรือเชื้อราทั้ง 2 ชนิดร่วมกันจะย่อยแป้งดิบและแป้งสุกได้กลูโคสอย่างเดียว จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการตรึงเซลของ Aspergillus oryzae และ Rhizopus sp. พบว่า การตรึงโดยใช้จำนวนสปอร์ 〖10〗^8 สปอร์ต่อ 100 มล. ของโซเดียมอัลจิเนต ชนิด 300 cps. ที่มีความเข้มข้น 1.0 เปอร์เซนต์ จะให้เซลที่ถูกตรึงที่มีความสามารถในการย่อยแป้งสูง และสูตรอาหารที่เหมาะสมสำหรับการเลี้ยงเซลที่ถูกตรึงให้ได้เซลที่มีประสิทธิภาพในการย่อยแป้งสูง ประกอบด้วย แป้งมันสำปะหลัง 4.0 เปอร์เซนต์ เป็นแหล่งคาร์บอน และแอมโมเนียมซิเตรต 0.3 เปอร์เซนต์ เป็นแหล่งไนโตรเจนจากสาร อนินทรีย์ โดยใช้กากถั่วเหลือง 1.0 เปอร์เซนต์ และ 4.0 เปอร์เซนต์ เป็นแหล่งไนโตรเจนจากสารอินทรีย์สำหรับเซลที่ถูกตรึงที่ใช้ในการย่อยแป้งสุกและแป้งดิบตามลำดับ นอกจากนี้ยังต้องการโปแตสเซียมได-ไฮโดรเจนฟอสเฟต 0.2 เปอร์เซนต์ แมกนีเซียมซัลเฟต 0.1 เปอร์เซน เฟอรัสซัลเฟต 0.005 เปอร์เซน และแคลเซียมคลอไรด์ 0.735 เปอร์เซนอีกด้วย ความเป็นกรดด่างเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับอาหารเลี้ยงเชื้อ Aspergillus oryzae และ Rhizopus sp. ที่ถูกตรึง คือ 5.5 และ 4.0 ตามลำดับ ส่วนช่วงเวลาที่เหมาะสมในการเลี้ยงเซลที่ถูกตรึงให้มีประสิทธิภาพในการย่อยแป้งสูง คือ 52 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ความเป็นกรดด่างที่เหมาะสมของน้ำแป้งสุกและดิบที่ย่อยโดย Aspergillus oryzae และ Rhizopus sp. คือ 3.5 และ 4.5 ตามลำดับ และประสิทธิภาพของเซล Aspergillus oryzae ที่ถูกตรึงในการย่อยแป้งมันสำปะหลังสุกและแป้งมันสำปะหลังดิบซึ่งมีความเข้มข้นของแป้ง 1.0 เปอร์เซน ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส คือ 6.7 มก. ต่อ มล.และ 3.65 มก. ต่อ มล. ส่วนเซล Rhizopus sp. ที่ถูกตรึงจะย่อยแป้งมันสำปะหลังสุกและแป้งมันสำปะหลังดิบได้ 10.1 มก. ต่อ มล.และ 4.4 มก. ต่อ มล. ตามลำดับที่สภาวะเดียวกัน การศึกษาความสามารถในการย่อยแป้งสุกแบบต่อเนื่องของเซล Rhizopus sp. ที่ถูกตรึง โดยใช้หอปฏิกิริยาแบบฟลูอิดไดเซชั่น ซึ่งมีปริมาตรทำงาน 1200 มล. โดยบรรจุเซลที่ถูกตรึงปริมาตร 600 มล. ลงในหอปฏิกิริยา แล้วผ่านน้ำแป้งสุกที่มีความเข้มข้นของแป้ง 1.0 เปอร์เซน เข้าไปในหอปฏิกิริยาด้วยความเร็ว 100 มล. ต่อ ชม. ผ่านอากาศที่ปลอดเชื้อเข้าทางด้านล่างของหอปฏิกิริยาจนกระทั่งเม็ดเซลที่ถูกตรึงหมุนเวียนตลอดทั้งหอทดลองในลักษณะที่เรียกว่าฟลูอิดไดเซชั่น พบว่า เซล Rhizopus sp. ที่ถูกตรึงจะย่อยแป้งสุกได้สูงถึง 90 เปอร์เซน ได้น้ำตาลรีดิวส์ 9.8 มก. ต่อ มล. และความสามารถในการย่อยแป้งจะลดลงครึ่งหนึ่งในระยะเวลา 5 วัน ในกรณีที่ไม่มีการเติมสารอาหารไนโตรเจนและเกลือแร่ให้แก่เซล แต่ถ้าเติมสารอาหารไนโตรเจนอนินทรีย์และเกลือแร่ที่ใช้สำหรับเลี้ยงเซลที่ถูกตรึงให้มีประสิทธิภาพในการย่อยแป้งสูงลงในหอปฏิกิริยาทุกๆ 3 วัน พบว่า เซลที่ถูกตรึงจะสามารถรักษาประสิทธิภาพในการย่อยแป้งให้คงที่จนถึงวันที่ 6 และต่อมาความสามารถในการย่อยแป้งของเซลจะค่อยๆ ลดลงจนเหลือครึ่งหนึ่งในระยะเวลา 10 วัน และเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของน้ำแป้ง 1.5 เปอร์เซน พบว่า เซลที่ถูกตรึงจะย่อยแป้งสุกได้ 80 เปอร์เซ็นต์ได้น้ำตาลรีดิวส์ 13 มก. ต่อ มล. และความสามารถในการย่อยแป้งจะค่อยๆ ลดลงจนเหลือ 50% ของความสามารถในการย่อยวันแรกในวันที่ 8

Abstract: Fungal strains, capable to hydrolyze starch, were isolated from the fermentation mash obtaining from brewing factories. Among these isolates, Aspergillus oryzae and Rhizopus sp. showed the highest activity when their immobilized cells were tested for the ability to hydrolyze cooked and raw starch. The products produced by Aspergillus oryzae were identified as glucose, maltose and maltotriose when cooked starch was used as the substrate but only glucose was obtained when the fungus hydrolyzed raw starch. The hydrolysis of cooked and raw starch using Rhizopus sp. or the mixed-culture of the two fungi also yielded glucose. The best immobilized cells of both fungi were prepared by entrapping the spores in sodium algenate 300 cps. gel beads using 108 spores per 100 ml of 1 % sodium algenate, then the entrapped spore-particles were cultivated in the suitable medium for 52 hours at 30°c. The culti¬vation medium giving the most active cells for hydrolyzing cooked starch was composed of 4 % cassava starch,0.3% ammonium citrate, 1 % soy bean meal, 0.2 % KH2P04, 0.1 % MgSO4, 0.005 % FeS04 and 0.735 % CaCl2. For the preparation of the cells using to hydrolyze raw starch, 4 % of soy bean was added to the above cultivation medium. The optimum initial pH for the cultivation of immobilized Aspergillus oryzae and Rhizopus sp. were 5.5 and 4.0 respectively. Immobilized cells of Aspergillus oryzae hydrolyzed 1 % of cooked or raw starch yielding 6.7 mg/ml and 3.65 mg/ml of reducing sugar respectively. The optimal pH for the hydrolysis was 3.5. The immobilized Rhizopus sp. cells gave higher starch hydrolyzing activity, it hydrolyzed cooked or raw starch at pH 4.5 yielding 10.1 mg/ml and 4.4 mg/ml or reducing sugar respectively. Continuous hydrolysis was studied in fluidized bed column using immobilized cells of Rhizopus sp. One thousand and two hundred milliliters column was loaded with 600 ml of packed immobilized cells. Continuous hydrolysis was performed by feeding the solution of 1 % cooked' cassava starch at the flow rate of 100 ml per hour and sterile air was bubbling into the reactor for fluidization of the entrapped cells. Immobilized Rhizopus sp. cells hydrolyzed 90 % of starch and 9.8 mg/ml of reducing sugar was obtained. The activity of the immobilized cells was reduced to 50 % of the original activity within 5 days but it can be restored when the mixture of ammonium citrate and minerals using in cultivation medium was added into the reactors every 3 days. By adding ammonium citrate and minerals as described above, the original activity can be maintained, for only 6 days. After that period the activity was remained at the tenth day of the reaction, when the concentration of cassava starch was increased to 1.5 %, the immobilized cells could hydrolyze 80 % of starch yielding 13 mg/ml of reducing sugar at the first day and decreased to 40 % within 8 days.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: นลิน นิลอุบล

Role: ที่ปรึกษา

Name: สมศักดิ์ ดำรงค์เลิศ

Role: ที่ปรึกษาร่วม

Created: 2528

Modified: 2563-09-08

Issued: 2561-04-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9745649228

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: จุลชีววิทยา

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	vasana_sa_front[1].pdf	732.5 KB
2	vasana_sa_ch1[1].pdf	687.95 KB
3	vasana_sa_ch2[1].pdf	623.95 KB
4	vasana_sa_ch3[1].pdf	1.91 MB
5	vasana_sa_ch4[1].pdf	916.79 KB
6	Vvasana_sa_ch5[1].pdf	298.19 KB
7	vasana_sa_back[1].pdf	687.66 KB

ใช้เวลา

0.051508 วินาที