การเพิ่มโปรตีนมันสำปะหลังโดยวิธีการหมักอาหารแห้ง ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตรึงชั้น

Protein enhanced cassava by solid state fermentation in fixed bed bioreactor

Name: สีหนาถ ชาญณรงค์

ThaSH: การหมัก

ThaSH: เชื้อรา -- การเพาะเลี้ยงและอาหารเลี้ยงเชื้อ

ThaSH: โปรตีน

ThaSH: มันสำปะหลัง

ThaSH: เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ

Abstract: งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มโปรตีนให้กับมันสำปะหลังโดยวิธีการหมักในอาหารแข็งด้วย Rhizopus oligosporus TISTR 3001 (NRRL 2170) ซึ่งจะศึกษาถึงสภาวะที่เหมาะสมต่อการสร้างสปอร์ของราเพื่อใช้เป็นเชื้อเริ่มต้น รวมทั้งปัจจัยทางกายภาพอื่นที่เหมาะสมต่อการเพิ่มโปรตีน ผลการหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการสร้างสปอร์โดยใช้อาหารแข็ง 3 ชนิดคือ ปลายข้าวเจ้าผสมรำหยาบ ปลายข้าวเจ้าผสมรำละเอียด และปลายข้าวเจ้าผสมกากถั่วเหลือง พบว่าปริมาณความชื้นที่เหมาะสมต่อการสร้างสปอร์สำหรับอาหารแข็งทั้ง 3 ชนิดข้างต้น จะมีค่าประมาณ 34.7 , 33.1 และ 34.7% ตามลำดับ และอัตราส่วนที่เหมาะสมของอาหารแข็งทั้ง 3 ชนิดคือ 9:1 อาหารทั้ง 3 ชนิดสามารถให้สปอร์สูงสุดใกล้เคียงกันคือ 4.8-4.9 x 10⁸ สปอร์/กรัม อาหาร ผลการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่อการเพิ่มโปรตีนให้กับมันในกล่องหมักซึ่งมีค่าความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ 100% หมักที่อุณหภูมิ 37˚ซ และมีการให้อากาศในอัตรา 3.86x10⁻⁴ ม³/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง พบว่าขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นมันที่เหมาะสมคือ 3 มม. ความชื้นเริ่มต้นของมันหมักที่เหมาะสมจะมีค่าประมาณ 65% ความสูงของชั้นหมักที่เหมาะสมคือ 15 มม. และปริมาณสปอร์เริ่มต้นที่เหมาะสมคือ 2.5 x 10⁶ สปอร์/กรัม มันแห้ง ผลการหมักสามารถให้มันหมักที่มีปริมาณโปรตีน 0.12-0.15 กรัม/กรัม มันแห้งเริ่มต้น ในเวลา 30 ชั่วโมง ผลการศึกษาในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบตรึงชั้นซึ่งมีลักษณะเป็นถังทรงกระบอกบรรจุถาดใส่มันหมักไว้ภายใน และให้อากาศชื้นที่อุณหภูมิ 37˚ซ ไหลผ่าน พบว่าอัตราการให้อากาศที่เหมาะสมต่อการเพิ่มโปรตีนให้กับมันคือ 0.76x10⁻⁴ ม³/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง ซึ่งสามารถให้ปริมาณโปรตีนสูงสุดคือ 0.12 กรัม/กรัม มันแห้งเริ่มต้น มีอัตราการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุดคือ 3.83x10⁻⁷ กิโลกรัม/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง และมีค่าความถี่ในการถ่ายเทมวลสูงสุดคือ 1.78x10⁻⁴ หน่วย/วินาที ภายในเวลา 30 ชั่วโมง ผลการหมักในเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้ถาดหมัก 3 ชั้น และให้อากาศในอัตรา 0.79x10⁻⁴ ม³/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง พบว่าจะให้ปริมาณโปรตีนสูงสุดของมันหมักทั้ง 3 ถาด ซึ่งจะมีค่าใกล้เคียงกันคือ 0.11 กรัม/กรัม มันแห้งเริ่มต้น มีอัตราการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุดคือ 3.79x10⁻⁷ กิโลกรัม/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง และมีค่าความถี่ในการถ่ายเทมวลสูงสุดคือ 1.46x10⁻⁴ หน่วย/วินาที ในชั่วโมงที่ 30 ของการหมัก นอกจากนี้เมื่อให้อากาศในอัตรา 0.97x10⁻⁴ ม³/วินาที/กิโลกรัม มันแห้ง พบว่าผลที่ได้ไม่ต่างจากผลการทดลองข้างต้น ผลการหมักในเครื่องปฏิกรณ์นี้จะให้ประมาณโปรตีนสูงสุด 0.11 กรัม/กรัม มันแห้งเริ่มต้น โดยสามารถเพิ่มโปรตีนให้กับมันประมาณ 6 เท่าของมันเส้นก่อนหมัก (0.018 กรัม/กรัม มันแห้งเริ่มต้น) ในเวลา 30 ชั่วโมง

Abstract: This study was to enhance cassava protein by fungal solid state fermentation using Rhizopus oligosporus TISTR 3001 (NRRL 2710). The optimum conditions for inoculums spore productions and the optimum conditions for protein enhancement of cassava were determined. It was found that the optimum moisture content for spore production when using broken rice with coarse rice bran, broken rice with fine rice bran and broken rice with soybean meal were 34.7 , 33.1 and 34.7% respectively and the optimum ratio for all substrates was 9:1. The highest amount of spore production from all kinds of substrate was almost the same (4.8-4.9x10⁸ spores/g dry substrate). The optimum conditions for protein enhancement of cassava were investigated in the fermentation chamber. It was found that the optimum particle size, initial moisture content, substrate height and inoculums size were 3 mm. in diameter, 65%, 15 mm. thick and 2.5x10⁶ spores/g dry matter respectively. The fermentation, under these conditions with 37˚C, 100% relative humidity of air and an aeration rate of 3.86x10⁻⁴ m³/sec/kg dry matter resulted in protein-enhanced cassava containing 0.12-0.15 g/g initial dry matter in 30 hours. Effect of an aeration rate on the enhancement of protein was studied in a fixed bed bioreactor. A tray with fermented cassava was packed in a cylindrical reactor. Air heated to 37˚C and humidified at 100% relative humidity flowed through it. It was found that an aeration rate of 0.76x10⁻⁴ m³/sec/kg dry matter appeared to be suitable; the maximum protein content of enhanced cassava, the value of rate of CO₂ evolution and the frequency of mass transfer were observed to be 0.12 g/g initial dry matter, 3.18x10⁻⁷ kg/sec/kg dry matter and 1.78x10⁻⁴ unit/sec in 30 hours respectively. Finally, when the fermentaiton was carried out by using 3 trays that slid into a reactor at an aeration rate of 0.79x10⁻⁴ m³/sec/kg dry matter the maximum protein content produced in all trays which did not differ in quantity, the value of rate of CO₂ evolution and the frequency of mass transfer were observed to be 0.11 g/g initial dry matter, 3.79x10⁻⁷kg/sec/kg dry matter and 1.46x10⁻⁴ unit/sec in 30 hours respectively. Similar results were obtained with the fermentation at an aeration rate of 0.97x10⁻⁴m³/sec/kg. dry matter. This process could increase protein content about 6 folds giving a final protein content of 0.11 g/g initial dry matter relative to the initial protein content of 0.018 g/g initial dry matter in 30 hours.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: เพียรพรรค ทัศคร

Role: ที่ปรึกษา

Name: นลิน นิลอุบล

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2530

Modified: 2563-07-20

Issued: 2563-07-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/62780

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Srihanart_ch_front_p.pdf	11.7 MB	12	2026-05-26 18:16:01
2	Srihanart_ch_ch1_p.pdf	22.85 MB
3	Srihanart_ch_ch2_p.pdf	12.14 MB
4	Srihanart_ch_ch3_p.pdf	30.07 MB	12	2026-05-26 18:16:01
5	Srihanart_ch_ch4_p.pdf	8.4 MB
6	Srihanart_ch_ch5_p.pdf	2.94 MB
7	Srihanart_ch_back_p.pdf	48.02 MB

ใช้เวลา

0.063872 วินาที