การศึกษากระบวนการผลิตเอ็นไซม์เฮมิเซลลูเลสและเซลลูเลสของแบคทีเรียผสมในถังปฏิกรณ์

The production of hemicellulolytic and cellulolytic by mixed bacteria in a controlled fermenter

Name: โศภิษฐ์ เวทยสุภรณ์

keyword: การผลิตเอ็นไซม์เฮมิเซลลูเลสและเซลลูเลส

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการผลิตเอ็นไซม์ของแบคทีเรียผสม ที่เลี้ยงใน mineral salt media ที่มีเปลือกข้าวโพด และโซเดียมไนเตรทเป็นแหล่งของคาร์บอน และไนโตรเจน ตามลำดับ การศึกษาทำในถังปฏิกรณ์ที่มีการควบคุมการให้อากาศ พีเอ็ช อุณหภูมิ และความเร็วรอบของการกวน ผลการศึกษาพบว่าแบคทีเรียผสมใช้เปลือกข้าวโพดเป็นแหล่งคาร์บอนในการผลิตไซลาเนส และเซลลูเลส โดยผลิตไซลาเนสได้ในปริมาณที่สูงกว่าเซลลูเลสมาก ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ มีผลต่อการเพิ่มจำนวนแบคทีเรียและการผลิตเอ็นไซม์อย่างมาก ปริมาณเอ็นไซม์ที่ได้สัมพันธ์กับจำนวนของแบคทีเรีย ในช่วงที่เซลมีการเพิ่มจำนวน (log phase) มีการใช้ออกซิเจนอย่างรวดเร็ว หลังจากนั้นการใช้ออกซิเจนลดลง ในช่วงที่มีการใช้ออกซิเจนนี้ ถ้าปริมาณออกซิเจนละลายน้ำต่ำ เซลเพิ่มจำนวนน้อย และการผลิตเอ็นไซม์ต่ำ การให้อากาศและการกวนทำให้ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำเพิ่มขึ้น ที่อัตราการให้อากาศ 2.0 vvm ความเร็วรอบกวน 150 รอบต่อนาที ทำให้ปริมาณออกซิเจนในน้ำเพียงพอกับการเจริญเติบโตและผลิตเอ็นไซม์ของจุลินทรีย์ที่อัตราการให้อากาศเดียวกัน ถ้าความเร็วรอบต่ำหรือสูงกว่า 150 รอบต่อนาที ให้เซลและ เอ็นไซม์น้อยลง ที่ความเร็วรอบต่ำปริมาณออกซิเจนละลายน้ำไม่เพียงพอต่อการเจริญและผลิตเอ็นไซม์ของแบคทีเรียผสม แต่ที่ความเร็วรอบสูงกว่า 150 รอบต่อนาที แบคทีเรียอาจไม่สามารถสัมผัสกีบสับสเตรท หรืออาจทำให้เกิดการเสื่อมสลายของเอ็นไซม์เนื่องจากแรงเฉือน พีเอ็ชเริ่มต้นมีผลต่อการเจริญและการผลิตเอ็นไซม์ของแบคทีเรียผสม พีเอ็ชเริ่มต้นที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง 7.0 - 7.5 เมื่อเซลเริ่มมีการเจริญและผลิตเอ็นไซม์ พีเอ็ชสูงขึ้นประมาณ 8.4 - 8.6 การควบคุมพีเอ็ชในช่วงหลังไม่มีผลต่อการเจริญและการผลิตเอ็นไซม์ ที่สภาวะที่เหมาะสม แบคทีเรียผสมผลิตไซลาเนส 73 ยูนิต, เบต้าไซโลซิเดส 2.3 ยูนิต และเซลลูเลส 0.8 ยูนิตต่อมิลลิลิตรของ filtrate ที่ความเข้มข้นของเปลือกข้าวโพดร้อยละ 1.0 เมื่อนำเอ็นไซม์ไปตกตะกอนด้วยแอมโมเนียมซัลเฟต หรือใช้การกรองผ่านเยื่อแผ่น พบว่าทำให้ได้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นโดยวิธีตกตะกอนให้ผลดีกว่า โดยให้เอ็นไซม์เข้มข้น 20 เท่า ค่า specific activity 25.54 ยูนิตต่อมิลลิกรัมโปรตีน และได้เอ็นไซม์กลับคืนมาร้อยละ 80 ของเอ็นไซม์ที่มีอยู่ทั้งหมด เสถียรภาพของเอ็นไซม์ที่ผลิตได้ขึ้นกับเวลาและอุณหภูมิที่ใช้เก็บ ในเวลา 8 ชั่วโมง ที่ 37 องศาเซลเซียส ไซลาเนสค่อนข้างอยู่ตัว แต่สูญเสียกิจกรรมไปร้อยละ 39 และ 60 ที่ 45 และ 50 องศาเซลเซียส ตามลำดับ การเก็บเอ็นไซม์เข้มข้นในสารสะลายโซเดียมฟอสเฟตบัฟเฟอร์ 0.3 โมลาร์ ร่วมกับการเติม bovine serum albumin ร้อยละ 0.05 - 0.1 , แคลเซียมอิออน 2.0 มิลลิโมลาร์ และโคบอลส์อิออน 1.5 มิลลิโมลาร์ ทำให้เอ็นไซม์สูญเสียกิจกรรมไปเพียงร้อยละ 30 - 40 ของกิจกรรมตั้งต้นในเวลา 250 ชั่วโมงที่ใช้ทดสอบ เมื่อเปรียบเทียบกับเอ็นไซม์ที่มีขายอยู่ในท้องตลาด พบว่าเอ็นไซม์ที่ผลิตได้มีไซลาเนสต่ำกว่า Onozuka แต่สูงกว่าเอ็นไซม์จาก Aspergillus niger และ Trichoderma viride แต่มีเบต้าไซโลซิเดสสูงกว่า Onozuka และใกล้เคียงกับเอ็นไซม์ของ Trichoderma viride และต่ำกว่า Aspergillus niger เอ็นไซม์ของแบคทีเรียผสมจึงอาจมีศักยภาพในการนำไปใช้ในการย่อยสลายวัสดุการเกษตรเป็นไซโลส ที่ต้องการเอ็นไซม์ทั้ง 2 ชนิด

Abstract: This research was the study on enzyme production from mixed bacteria. The mixed cultures were cultivated in mineral salt media supplemented with corn hull and sodium nitrate as carbon and nitrogen source, respectively. The study was performed in a fermenter equipped with pH, temperature, air and agitation speed controllers. The study found that the bacteria were able to utilize corn hull and produced enzymes which contained xylanase activity higher than cellulase activity. There was a relationship between amount of growth and enzyme production. Growth and enzyme production depended upon the amount of dissolved oxygen. The oxygen consumption was very rapid during the log phase then declined. It was showed that growth and enzymatic yield were less if the amount of dissolved oxygen was low during the log phase. Increasing air flow rate and agitation speed increased the amount of dissolved oxygen. There was enough supply of dissolved oxygen at the air flow rate of 2.0 VVM and 150 RPM/min agitation speed. The growth and enzyme production decreased at the agitation speed higher and lower than 150 RPM/min. The dissolved oxygen was a limiting factor at the lower agitation speed. The high agitation speed, however, may affect the contaction between bacteria and substrate which was a prerequisite for enzyme production from solid substrate. The effect of shear stress may be another problem. The initial pH affected the growth and enzyme production of the mixed bacteria. The optimum pH was 7.0 -7.5 at the initial stage. The pH rose to approximately 8.4 - 8.6 during the growth and enzyme production unless it was controlled. It was not necessary to control the pH after the initiation of growth. The bacteria produced 73 unit xylanase, 2.3 unit B - xylosidase and 0.8 unit cellulase/ml of culture filtrate when cultivated on 1% corn hull. The ammounium precipitation was found to be better than Ultrafiltration ln concentrating the enzyme. The recovery was 80%. The enzyme was concentrated 20 time and the specific activity was 25.54 u/mg protein. The stability of enzyme depended upon the storage time and temperature. The xylanase was quite stable at 37?C in 8 hours. However, the activity decreased by 39 and 60% at 45 and 50 ํC respectively. The stability was improved when the enzyme was kept in concentrated form with 0.3 M phosphate buffer. The addition of 0.05% bovine serum albumin, 2.0 mM calcium ion and 1.5 mM cobolt ion preserved the enzyme activity. The enzyme lost approximately 30-40% of its original activity after 250 hours of storage. The enzyme of mixed bacteria contained higher xylanase than the comrrercial enzyme of Aspergillus niger and Trichoderrra viride Though the xylanase was lowered than the Onozuka but the B-xylosidase of mixed bacteria was higher. There was a good potential to use this enzyme to hydrolyze agriOllture residue to xylose in which xylanase and B- xylosidase were required.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด.

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: มรกต ตันติเจริญ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2531

Modified: 2554-10-30

Issued: 2553-06-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BIT105

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BIT105.pdf	1.27 MB	61	2025-12-03 13:13:07
2	BIT105ab.pdf	46.03 KB	47	2020-11-05 10:52:02

ใช้เวลา

0.029317 วินาที