การศึกษาเอนไซน์อัลคาไลน์เซลลูเลสจากเชื้อกลุ่มเซลลูโลไลติกแบคทีเรียชนิดชอบร้อน ทนด่าง และไม่ใช้ออกซิเจน และการนำไปประยุกต์ใช้

Study on Alkaline Cellulase from Cellulolytic Alkaliphilic Thermophilic Anaerobic Bacterial Enrichment Culture and their Applications

Name: พาราพร พวงศรี

Name: Paraporn Puangsri

keyword: อัลคาร์ไลน์เซลลูเลส

Abstract: กลุ่มแบคทีเรีย TL7-6 คัดแยกจากตัวอย่างดินบริเวณบ่อเพาะเลี้ยงกุ้ง เขตบางขุนเทียน ในประเทศไทย เป็นกลุ่มแบคทีเรียที่สามารถเจริญได้ภายใต้สภาวะไร้อากาศ ชอบร้อนและด่าง มีประสิทธิภาพสูงใน การย่อยสลาย cellulose powder ได้อย่างสมบูรณ์ภายในระยะเวลา 5 วัน ที่อุณหภูมิ 55 องศาเซลเซียส จากลักษณะปรากฏของโคโลนีในกลุ่มแบคทีเรีย TL7-6 พบว่า มี 3 รูปแบบ คือ โคโลนีที่มีลักษณะ เป็นเมือกสีขาว จุดสีครีม จุดสีเหลืองส้ม เมื่อตรวจสอบลำดับนิวคลีโอไทด์ของแบคทีเรียที่อยู่ ภายในกลุ่ม TL7-6 พบว่าเป็นแบคทีเรียที่อยู่ในจีนัส Clostridia กลุ่มแบคทีเรียสามารถเจริญเติบโต ได้ดีในช่วงอุณหภูมิ 45 ถึง 55 องศาเซลเซียส และช่วงพีเอช 8.0 ถึง 9.5 โดยมีอัตราการเจริญสูงสุดที่ อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส และที่พีเอชเท่ากับ 8.0 การตรวจสอบกิจกรรมของ crude enzyme ที่ผลิตโดยกลุ่มแบคทีเรีย TL7-6 ที่เพาะเลี้ยงในอาหารที่มี cellulose powder เป็นแหล่งคาร์บอน ที่พีเอช 9.5 อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส พบว่า crude enzyme แสดงกิจกรรมของเอนไซม์อะไวซิเลส คาร์บอกซีเมททิลเซลลูเลส แมนนาเนส และไซลาเนส และ จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์อัลคาไลน์เซลลูเลสพบว่า อุณหภูมิและ พีเอชที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ คือ อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส และพีเอชเท่ากับ 8.0 โดย เอนไซม์มีเสถียรภาพต่ออุณหภูมิในช่วงกว้าง คือ 37 ถึง 60 องศาเซลเซียส (มากกว่าร้อยละ 70) และ มีเสถียรภาพสูงต่อพีเอชในช่วง 4.0 ถึง 11.0 (มากกว่าร้อยละ 80) เมื่อศึกษารูปแบบโปรตีนของ crude enzyme ด้วยเทคนิค native-PAGE พบว่า มีโปรตีนในรูปแบบธรรมชาติอย่างน้อย 12 ชนิด ซึ่ง ประกอบด้วยโปรตีนอย่างน้อย 29 ชนิด เมื่อตรวจสอบด้วย SDS-PAGE และเมื่อตรวจสอบด้วย zymogram พบว่าแถบโปรตีนดังกล่าวแสดงกิจกรรมของเอนไซม์เซลลูเลส 22 ชนิด (250, 242, 235, 206, 188, 177, 166, 143, 135, 127, 117, 107, 97, 96, 90, 87, 82, 71, 68, 64, 59 และ 52 กิโลดาลตัน) และเอนไซม์ไซลาเนส 5 ชนิด (213, 206, 194, 188 และ 71 กิโลดาลตัน) เมื่อนำเอนไซม์ดังกล่าวไป ตรวจสอบคุณสมบัติการยึกเกาะกับอะไวเซลและไซแลนที่ไม่ละลายน้ำพว่า เอนไซม์กลุ่มเซลลูเลส และไซลาเนสสามารถยึดเกาะกับอะไวเซลได้ร้อยละ 63 และ 55 ตามลำดับ และสามารถยึดเกาะกับ ไซแลนที่ไม่ละลายน้ำได้ร้อยละ 29 และ 48 ตามลำดับ และเมื่อศึกษาการย่อย raw lignocellulosic substrance ของ crude enzyme ที่พีเอช 9.5 อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส พบว่า เอนไซม์สามารถย่อย เปลือกข้าวโพดได้ดีที่สุด รองลงมา คือ แกลบ ฟางข้าว ซังข้าวโพด และชานอ้อย ตามลำดับ จากการตรวจสอบการทำงานและเสถียรภาพของเอนไซม์ต่อสารซักล้างทั้งหมด 7 ชนิด ได้แก่ แวนิช (L1), เอสเซ้นซ์ (L2), บรีสเอกเซล (L3), บรีสเพาเวอร์เทอร์โบ (P4), แอทแทคอีซี่ (P5), โอโม (P6) และเปาซิลเวอร์นาโน (P7) พบว่า crude enzyme ยังคงสามารถทำงานได้ดีในสารซักล้างทั้งหมด โดย เอนไซม์สูงถึงร้อยละ 85 และจากการทดสอบประสิทธิภาพในการขจัดคราบสกปรกของน้ำชาจาก ผ้าดิบขาวพบว่า crude enzyme สามารถทำงานร่วมกับสารซักล้างชนิดผงบรีสพาวเวอร์เทอร์โบในการ ขจัดคราบสกปรกออกจากผ้าได้ดี ทำให้ผ้ามีความขาวสว่าง (L value) เพิ่มขึ้นจาก 60.55 เป็น 66.95 และให้ค่าความเป็นสีเหลือง (b* value) ลดลวจาก 20.82 เป็น 12.86 เมื่อเปรียบเทียบกับการใช้น้ำ ประปา เอนไซม์ หรือผงซักฟอกเพียงอย่างเดียว ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะนำ crude enzyme จากกลุ่ม แบคทีเรีย TL7-6 ไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมสารซักล้างได้

Abstract: TL7 -6, a cellulolytic alkaliphilic thermophilic anaerobic bacterial enrichment culture was accumulated from shrimp farm at Bangkhuntien area, Thailand. This enrichment culture has high efficient cellulose powder degrading activity that could degrade completely within 5 days at 55 C. It comprised three kinds of colonies forming as transparent, creamy and yellowish spot types. Identification of this culture with nucleotide sequencing that all of them are Clostridia genus. The temperature and initial pH for growth of the bacterial enrichment culture were 45-55 C, with an optimum temperature at 50 C and pH 8.0-9.5, with an optimum pH at 8.0. This bacterial enrichment culture produced crude enzyme when cultivated in basal medium containing cellulose powder as a carbon source at pH 9.5 and 50?C. Activities of avicelase, carboxymethyl cellulase (CMCase), mannanase and xylanase. The temperature and pH optima of the cellulase activity were 50?C and 8.0, while thermal and pH stability were in wide ranges of 37- 60?C (more than 70%) and pH 4.0-11.0 (more than 80%), respectively. Native-PAGE of crude enzyme showed 12 protein bands, whereas SDS-PAGE exhibited at least 29 protein bands. Zymogram analysis revealed 22 protein bands with the sizes of 250,242,235,206, 188, 177, 166, 143, 135, 127, 117, 107, 97, 96, 90, 87, 82, 71, 68, 64, 59 and 52 kDa having cellulase activity and five active bands of xylanase activity with the sizes of 213, 206, 194, 188 and 71 kDa. Furthermore, the crude enzyme were found to adhere to avicel and insoluble xylan. The cellulase and xylanase enzymes had binding ability to avicel at 63% and 55% and insoluble xylan at 29% and 48%, respectively. In the hydrolysis of raw lignocellulosic substrance by crude enzyme at pH 9.5 and 50 ?C, com hull was found to be the most susceptible to enzyme for hydrolysis, followed by rice husk, rice straw, com cob and sugarcan bagasse, respectively. The activity and stability of crude enzyme was examined during the washing in the presence of detergents, Vanish (Ll), Essence (L2), Breeze Excel (L3), Breeze Power Turbo (P4), Attack Easy (P5), Omo (P6) and Pao Silver Nano (P7). The crude enzyme shows highest efficiency of approx. 85% in the presence of Breeze Power Turbo (P4). To evaluate the cellulase action in improving the washing efficiency of the detergents, pieces of white cotton cloth soiled with tea stain were washed with each detergent in the presence of the crude enzyme from TL 7 -6. Our results showed that, the combination of crude enzyme and Breeze Power Turbo (P4) has the maximum increase in bright value (L * value) from 60.55 to 66.95 and the maximum decrease in yellow value (b* value) from 20.82 to 12.86 when compared to the washing with only water, enzyme and detergent. Therefore, the properties of alkaline cellulase have a great potential for application in detergent industry.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

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

Name: กนก รัตนะกนกชัย

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2553

Modified: 2554-09-16

Issued: 2554-09-11

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: BCT234

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวเคมี

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	BCT234.pdf	1.54 MB	183	2025-01-12 15:35:26
2	BCT234ab.pdf	157.92 KB	60	2020-03-15 12:59:40

ใช้เวลา

0.037702 วินาที