ภาวะที่เหมาะสมสาหรับการผลิตพอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรต) โดย Bacillus sp. P-12

Optimal conditions for poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) production by Bacillus sp. P-12

Name: วันกุศล ชนะสิทธิ์

ThaSH: พลาสติกที่ย่อยสลายทางชีวภาพ

ThaSH: โพลิเมอร์ผสม -- การผลิต

ThaSH: บาซิลลัส

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตพอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรต) หรือ PHBV จาก Bacillus megaterium P-12 ที่คัดแยกได้ใหม่ ผลการศึกษาพบว่า กล้าเชื้อ B. megaterium P-12 เจริญได้ดีที่สุดเมื่อเลี้ยงในอาหารเลี้ยงกล้าเชื้อ Basal Culture Medium (BCM) ที่มีค่าความเป็นกรด-ด่างเริ่มต้นเท่ากับ 7.0 และบ่มที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เนื่องจากได้น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุดเท่ากับ 6.15 กรัมต่อลิตรในชั่วโมงที่ 12 จากนั้นได้ศึกษาผลของแหล่งคาร์บอนซึ่งเป็นน้ำตาลที่มีต่อการเจริญและสังเคราะห์พอลิ(3-ไฮดรอกซีบิวทิเรต) หรือ P(3HB) เพื่อเป็นแนวทางในการหาแหล่งคาร์บอนที่มีราคาไม่แพงมาใช้ทดแทน พบว่า B. megaterium P-12 สามารถเจริญและสังเคราะห์ P(3HB) ได้ดีที่สุดในซูโครส โดยมีน้ำหนักเซลล์แห้งและปริมาณ P(3HB) สูงสุดเท่ากับ 3.26 กรัมต่อลิตร และ 56.64 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเซลล์แห้ง ตามลำดับ ที่ชั่วโมง 18 ขณะที่เมื่อเลี้ยงในน้ำอ้อยซึ่งเป็นแหล่งคาร์บอนที่มีราคาไม่แพง พบว่า ได้ปริมาณ P(3HB) ใกล้เคียงกันคือมีค่าเท่ากับ 56.46 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเซลล์แห้งเมื่อเลี้ยง B. megaterium P-12 ในน้ำอ้อยที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลรวมเท่ากับ 20.0 กรัมต่อลิตร แต่ได้น้ำหนักเซลล์แห้งสูงกว่าและใช้เวลาในการผลิตสั้นกว่าโดยมีค่าสูงสุดเท่ากับ 9.22 กรัมต่อลิตรตั้งแต่ชั่วโมงที่ 6 การใช้น้ำอ้อยและเกลือโซเดียมวาเลอเรตเป็นแหล่งคาร์บอนสาหรับผลิตเป็นสารตั้งต้นของโมโนเมอร์ 3-ไฮดรอกซีบิวทิเรตหรือ 3HB และ 3-ไฮดรอกซีวาเลอเรตหรือ 3HV ตามลำดับ พบว่า อัตราส่วนของแหล่งคาร์บอนผสมระหว่างน้ำอ้อยที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลรวม 10.0 กรัมต่อลิตรกับเกลือโซเดียมวาเลอเรต 10.0 กรัมต่อลิตรและมียูเรีย 1.0 กรัมต่อลิตรเป็นแหล่งไนโตรเจน ได้ปริมาณ 3HV อยู่ในช่วงที่ต้องการ คือมีค่าเท่ากับ 21 โมลเปอร์เซ็นต์ โดยมีน้ำหนักเซลล์แห้งเท่ากับ 3.78 กรัมต่อลิตร คิดเป็นปริมาณ PHBV เท่ากับ 37.06 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเซลล์แห้งที่ชั่วโมง 12 จากนั้นจึงเพิ่มผลผลิต PHBV โดยการเลี้ยงเชื้อในถังหมักขนาด 5 ลิตร พบว่า B. megaterium P-12 เจริญและสังเคราะห์ PHBV ได้สูงขึ้นโดยมีน้ำหนักเซลล์แห้งเพิ่มเป็น 4.89 กรัมต่อลิตรและปริมาณ PHBV สูงขึ้นเป็น 41.36 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักเซลล์แห้ง ผลการศึกษาสมบัติทางเคมีกายภาพบางประการของ PHBV ที่ผลิตได้ พบว่ามีอุณหภูมิหลอมเหลว อุณหภูมิกลาสทรานสิชันและน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยเท่ากับ 143.44 องศาเซลเซียส -17.09 องศาเซลเซียส และ 6.53 x 10⁵ ดาลตัน ตามลำดับ

Abstract: This work aimed to investigate the optimal conditions for poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) or PHBV production by the newly isolated Bacillus megaterium P-12. The optimal growth condition of B. megaterium P-12 was 37℃ in Basal Culture Medium (BCM) adjusted initial pH at 7.0. The maximum dry cell weight (DCW) obtained was 6.15 gL⁻¹ at 12 h of cultivation. The effect of sugar used as a carbon source on cell growth and poly(3-hydroxybutyrate) or P(3HB) synthesis was examined in order to investigate an inexpensive carbon source. The results showed that B. megaterium P-12 produced the highest DCW of 3.26 gL⁻¹ and P(3HB) content of 56.64 % DCW in the production medium containing sucrose at 18 h of cultivation. To reduce the production cost, using an inexpensive carbon source is one of the alternative solutions. Sugarcane liquor is a good candidate due to its high sugar content (mainly sucrose). When B. megaterium P-12 was cultivated in the production medium containing 20.0 gL⁻¹ of total sugar in sugarcane liquor, the maximum P(3HB) content was 56.46 % DCW comparable to that with sucrose but higher DCW of 9.22 gL⁻¹ and shorter cultivation time at 6 h. For PHBV production, sugarcane liquor and sodium valerate were used as 3-hydroxybutyrate (3HB) and 3-hydroxyvalerate (3HV) generating carbon source, respectively. The suitable mole fraction of 3HV at 21 mol% was determined in the medium containing 10.0 gL⁻¹ of total sugar (in sugarcane liquor) and 10.0 gL⁻¹ of sodium valerate as the mixed carbon source with 1.0 gL⁻¹ of urea as a nitrogen source. The highest DCW of 3.78 gL⁻¹ and PHBV content of 37.06 % DCW were detected at 12 h of cultivation. The higher yield of cell mass and PHBV were obtained in 5 L fermenter compared to that of shake flask culture i.e. cell concentration was 4.89 gL⁻¹ and PHBV content was 41.36 % DCW. Some of physicochemical properties of PHBV were as followed: melting temperature of 143.44 ℃, glass transition temperature of -17.09 ℃ and molecular weight of 6.53 x 10⁵ Da, respectively.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ส่งศรี กุลปรีชา

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2557

Modified: 2557-12-19

Issued: 2557-10-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: จุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	wankuson_ch.pdf	8.82 MB	8	2019-07-13 15:37:10

ใช้เวลา

0.024258 วินาที