การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตกรดอิทาโคนิคเพื่อการผลิตพลาสติกชีวภาพโดยเซลล์ตรึงของ Aspergillus terreus บนเส้นใยธรรมชาติในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดสถิต

บทคัดย่อ

มีการรายงานว่า ราสายพันธุ์ Aspergillus terreus เป็นราที่มีศักยภาพในการหมักกรดอิทาโคนิค อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการหมักมักประสบปัญหาผลผลิตกรดที่ได้ต่ำ ซึ่งอัตราการผลิตกรดอิทาโคนิคที่ต่ำนั้นสามารถอธิบายได้จากการเกิดเมแทบอลิซึมภายในเซลล์ผ่านวัฏจักรเครบส์แบบสมบูรณ์ ซึ่งในการผลิตกรดอิทาโคนิคนั้น ฟลักซ์ของเมแทบอไลท์บางส่วนจะต้องถูกผันออกจากวัฏจักรเครบส์ ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวจะเกิดขึ้นในสภาพการหมักที่มีแหล่งฟอสเฟตและไนโตรเจนในปริมาณจำกัด ดังนั้น จึงมีสมมติฐานที่ว่าประสิทธิภาพของการหมักกรดอิทาโคนิคจะเพิ่มขึ้นได้ถ้าหากสามารถควบคุมการทำงานของเอนไซม์ที่อยู่ในวัฏจักรเครบส์ได้ ในโครงการวิจัยนี้ มุ่งศึกษากลไกการทำงานของไพรูเวทคาร์บอซิเลสซึ่งเป็นหนึ่งในเอนไซม์ในวัฏจักรเครบส์ที่มีส่วนเกี่ยวข้องต่อการผลิตกรดอิทาโคนิค โดยเอนไซม์นี้จะถูกยับยั้งโดย แอล-แอสพาร์เทตที่เติมลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ความเข้มข้น 10 มิลลิโมลาร์ในช่วงการผลิตกรด ผลของการยับยั้งไพรูเวทคาร์บอซิเลสแสดงออกต่อการทำงานของแอนติพอร์เตอร์ (มาเลท/ซิเทรต) ซึ่งส่งผลต่อเนื่องให้การทำงานของเอนไซม์ซิส-อะโคนิเทตดีคาร์บอซิเลสมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ทำให้การเกิดไอโซเมอไรเซชั่นของซิเทรตไอโซเมอร์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งท้ายที่สุดแล้วส่งผลให้เกิดการเพิ่มผลผลิตของกรดอิทาโคนิคในที่สุด และเนื่องจากประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนซิส-อะโคนิเทตผ่านทางแอนติพอร์เตอร์สูงขึ้น จึงส่งผลให้การทำงานของเอนไซม์ซิเทรตซินเทส และเอนไซม์ 6-ฟอสโฟฟรักโท-ไคเนสเพิ่มขึ้นตามกัน ทั้งนี้เพื่อเป็นการรักษาสมดุลของฟลักซ์ภายในวัฏจักรเครบส์ ซึ่งท้ายที่สุดส่งผลให้อัตราผลผลิตและความเข้มข้นสุดท้ายของกรดอิทาโคนิคเพิ่มสูงขึ้นเป็น 8.33 เปอร์เซ็นต์ และ 60.32 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับค่าที่ได้จากการหมักโดยวิธีเดิม อีกทั้งช่วงเวลาที่ใช้ในการหมักยังสั้นขึ้นอีกด้วย

คำสำคัญ