ศักยภาพของแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลสเพื่อการผลิตเอทานอลจากวัสดุลิกโนเซซลูโลส

The potential of cellulase producing bacteria for ethanol production from lignocellulosic materials

Name: ชนิดาภา ธนะศรีรางกูร

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วท.ม. (ปฐพีวิทยา) 2560.

Classification :.LCCS: TP248.65.L54

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. -- สาขาปฐพีวิทยา -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: ลิกโนเซลลูโลส

ThaSH: เซลลูเลส -- การผลิต

ThaSH: เอทานอล -- การผลิต

ThaSH: จุลินทรีย์ -- การคัดเลือก

ThaSH: วัสดุเหลือใช้จากพืชเศรษฐกิจ -- การใช้ประโยชน์

Abstract: คัดแยกแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลสจากดินบริเวณรอบรากอ้อยและเศษวัสดุทางการเกษตร คือ ชานอ้อย ทะลายปาล์ม และก้อนเชื้อเห็ด พบแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลสจำนวน 132 ไอโซเลต ซึ่งเป็นแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลสประสิทธิภาพสูง (HC≥3)จำนวน 56 ไอโซเลต เมื่อคัดเลือกแบคทีเรียตัวแทนจากการจัดกลุ่มแผนภูมิแสดงความสัมพันธ์ของจุลินทรีย์ โดยอาศัยข้อมูลการใช้แหล่งคาร์บอนแหล่งไนโตรเจน และกิจกรรมเอนไซม์ของแบคทีเรียสามารถจัดกลุ่มแบคทีเรียได้ 2 กลุ่ม ที่ระดับความใกล้ชิดร้อยละ 50 และ คัดเลือกแบคทีเรียตัวแทนได้จำนวน 21 ไอโซเลต ซึ่งพบแบคทีเรียจำนวน 4 ไอโซเลต ที่ผลิตเอนไซม์เซลลูเลส ทั้งหมดได้สูง คือ S035 (0.045 FPU/ml), S044 (0.099 FPU/ml), S046 (0.084 FPU/ml) และ M008 (0.068 FPU/ml) จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมต่อการผลิตเอนไซม์เซลลูเลสและการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสไม่พบความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมเอนไซม์และความเสถียรของเอนไซม์ที่พิสัยพีเอชและบัฟเฟอร์ต่างกัน อย่างไรก็ตามสภาวะที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสทั้งหมด เอนไซม์คาร์บอกซีเมทธิลเซลลูเลสและเอนไซม์เบต้ากลูโคซิเดส คือ pH 4.0 -6.0, pH 4.0 -7.0 และ pH 4.0- 8.0 ตามลำดับ ทั้งนี้ไอโซเลต S044 เป็น แบคทีเรียที่มีกิจกรรมเอนไซม์สูงสุด ระบุชนิดเป็น Bacillus sp. และทำงานได้ดีในซิเตรทฟอสเฟตบัฟฟอร์ pH 5.0 ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส เมื่อศึกษาการย่อยสลายวัสดุลิกโนเซลลูโลส 4 ชนิด ด้วยแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลส คือ ไอโซ เลต S044 ในสภาวะจำลองและการผลิตเอทานอล พบว่าทะลายปาล์มเป็นวัสดุที่สามารถย่อยสลายได้สูงสุดเมื่อบ่มด้วยไอโซเลต S044 ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 วัน รองลงมาคือ ฟางข้าว ใบอ้อย และชานอ้อย ตามลำดับ สำหรับการประเมินศักยภาพในการผลิตเอทานอลโดยใช้เอนไซม์เซลลูเลสสกัดหยาบจากแบคทีเรียผลิตเอนไซม์เซลลูเลสชี้ชัดได้ว่าวัสดุลิกโนเซลลูโลสทุกชนิดที่ผ่านการปรับสภาพจะเพิ่มน้ำตาลรีดิวซ์และกลูโคสได้มากกว่าวัสดุลิกโนเซลลูโลสที่ไม่ผ่านการปรับสภาพ โดยฟางข้าวจะให้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์สูงสุด รองลงมาคือ ใบอ้อย ชานอ้อย และทะลายปาล์ม ตามลำดับ ทั้งนี้การผลิตเอทานอลด้วย Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 จากฟางข้าวจะให้ผลผลิตเอทานอลสูงสุด 0.62 กรัมต่อลิตร ที่เวลา 72 ชั่วโมง The cellulase producing bacteria were isolated from sugarcane rhizospheres and agricultural wastes (bagasse, empty fruit bunch of oil palm and believed mushrooms). The results showed that 132 isolates of bacteria could produce cellulase production but only 56 isolates exhibited high cellulase producing activity with high hydrolytic capacity (HC value ≥3). The dendrogram analysis for grouping high cellulase producing bacteria with respect to the use of nitrogen and carbon sources, and cellulase activity revealed that the bacterial isolates could be categorized into two clusters with a maximum similarity value of 50% and the strains could be divided into 21 unique groups. Among all isolated strains, four cellulase producing bacteria strains, S035 (0.045 FPU/ml), S044 (0.099 FPU/ml), S046 (0.084 FPU/ml) and M008 (0.068 FPU/ml), had maximum total cellulase activity (FPase). For a study on suitable condition for cellulase production and cellulase activity, there was no correlation between enzyme activity and the stability of enzyme at measured pH values and buffer. However, optimum conditions for enzyme activity of FPase, Carboxymethyl cellulase (CMCase) and Beta glucosidase were pH 4.0-6.0, pH 4.0-7.0 and pH 4.0-8.0, respectively. Among bacteria, bacteria isolate S044 (identified as Bacillus sp.) was the best cellulase producer and cellulase production was well produced in Citrate phosphate buffer pH 5.0 at 50 °C. In this case of four lignocelluloses decomposed by bacteria isolate S044 study under microcosm, it was found that oil palm empty fruit bunches could be decomposed highest when inoculated with bacteria isolate S044 at 37 °C for 30 days, followed by sugarcane leaf, rice straw and bagasse, respectively. The evaluation of potential ethanol production by crude enzyme from cellulase producing bacteria clearly revealed that all lignocellulosic materials pretreated with steam explosion increased more reducing sugar and glucose than did unpretreated lignocellulosic materials. Rice straw gave the highest amount of reducing sugar, followed by sugarcane leaf, bagasse and oil palm empty fruit bunches, respectively. In addition, maximum ethanol production from rice straw after fermentation by Saccharomyces cerevisiae TISTR 5339 was 0.62 g/l at 72 hours.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: เพชรดา ปินใจ

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Name: พิลาณี ไวถนอมสัตย์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2560

Modified: 2566-05-09

Issued: 2566-05-09

วิทยานิพนธ์/Thesis

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://kasetsart.idm.oclc.org/login?url=https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2560/chanidapa-tha-all.pdf

CallNumber: TP248.65.L54.ช15

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: ปฐพีวิทยา

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	chanidapa-tha-all.pdf	3.74 MB	2	2024-10-23 14:02:03

ใช้เวลา

0.022114 วินาที