การปรับปรุงสายพันธุ์แบคทีเรียผลิตเซลลูเลสและสภาวะที่เหมาะสมต่อการผลิตเซลลูเลสจากเชื้อสายพันธุ์กลาย

บทคัดย่อ

บทคัดย่อ ชื่อโครงการวิจัย การปรับปรุงสายพันธุ์แบคทีเรียผลิตเซลลูเลสและสภาวะที่เหมาะสมต่อการผลิตเซลลูเลสจากเชื้อสายพันธุ์กลาย ชื่อผู้วิจัย ดร.กนกพร สังขรักษ์ หน่วยวิจัยชีวโมเลกุลพืช ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยทักษิณ อำเภอป่าพะยอม จังหวัดพัทลุง 93110 โทรศัพท์ 0 7460 9600 ต่อ 2355 ได้รับงบประมาณเงินแผ่นดิน ทุนอุดหนุนการวิจัยประเภท การวิจัยประยุกต์ ประจำปี พ.ศ. 2554 จำนวน 350,000 บาท ระยะเวลาทำการวิจัย 1 ปี ตั้งแต่วันที่ 1 ตุลาคม 2553 ถึงวันที่ 30 กันยายน 2554 งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเซลลูเลสโดยการพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ Cellulomonas sp. TSU-03 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่คัดแยกได้จากดินและมีประสิทธิภาพในการผลิตเซลลูเลสสูง รวมถึงการเพิ่มผลผลิตของเอนไซม์โดยการหาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเซลลูเลส และการพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์ด้วยเทคนิคทางพันธุวิศวกรรม จากการพัฒนาสายพันธุ์ด้วยวิธีการกลายพันธุ์โดยใช้สารเคมีและการใช้รังสียูวี จะได้เชื้อสายพันธุ์กลายทั้งหมด 328 สายพันธุ์ ซึ่งในจำนวนดังกล่าว พบว่าเชื้อพันธุ์กลาย สายพันธุ์ M27 ที่เกิดการกลายพันธุ์โดยใช้ NTG เป็นสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตของเซลลูเลสสูงที่สุด เท่ากับ 2.93?0.11 ยูนิตต่อมิลลิลิตร ตามด้วยสายพันธุ์ M17 ที่ให้ผลผลิต 2.57?0.14 ยูนิตต่อมิลลิลิตร เมื่อทำการเลี้ยงในอาหาร CMC เมื่อทำการพัฒนาสายพันธุ์จุลินทรีย์เพื่อให้ได้ผลผลิตเซลลูเลสที่สูงขึ้นด้วยวิธีพันธุวิศวกรรม โดยทำการคัดลอกยีนเอนโดกลูคาเนส (Censp) ที่ควบคุมการผลิตเซลลูเลสจากเชื้อ Cellulomonas sp. ผลการทดลองพบว่ายีนที่คัดลอกได้มีความเหมือนกับยีนเอนโดกลูคาเนส (Cen) จากเชื้อจุลินทรีย์ Cellulomonas fimi ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ แต่เมื่อนำยีนดังกล่าวไปทำการศึกษาการแสดงออกใน E. coli และ Cellulomonas sp. พบว่ายีนดังกล่าวมีการแสดงออกได้ต่ำและให้ผลผลิตของเอนไซม์ที่ไม่แตกต่างจาก Cellulomonas sp. TSU-03 (สายพันธุ์ดั้งเดิม) ดังนั้นในการศึกษาในขั้นตอนต่อไปจึงเลือกเฉพาะจุลินทรีย์พันธุ์กลาย M17 และ M23 เท่านั้นในการทดลอง อาหารและสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเซลลูเลส ประกอบไปด้วย CMC ปริมาณ 10 กรัมต่อลิตร และ NaNO3 ปริมาณ 1 กรัมต่อลิตร ภายใต้สภาวะเพาะเลี้ยงที่อุณหภูมิ 45oC ค่าความเป็นกรดและด่างของอาหาร เท่ากับ 6 และความเร็วรอบในการหมุนเหวี่ยงเท่ากับ 100 รอบต่อนาที ภายใต้สภาวะการเพาะเลี้ยงดังกล่าว จุลินทรีย์ Cellulomonas sp. สายพันธุ์ M27 ให้ผลผลิตเซลล์สูงสุดเท่ากับ 7.11?1.28 กรัมต่อลิตร และให้กิจกรรมของเอนไซม์ FPase, CMCase และ ?-glucosidase เท่ากับ 3.25?0.20, 4.51?1.15, 1.52?0.40 ยูนิตต่อมิลลิลิตร ตามลำดับ กิจกรรมของเซลลูเลสที่ได้พบว่ามีค่าสูงกว่าค่าที่ได้จากเชื้อพันธ์กลาย M17 ถึง 1.2 เท่า และสูงกว่า 2.8 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับผลผลิตจากเชื้อสายพันธุ์ดั้งเดิม ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เชื้อสายพันธุ์กลาย Cellulomonas sp. M23 เป็นเชื้อที่มีศักยภาพในการผลิตเซลลูเลส และให้ผลผลิตของเซลลูเลสที่มีกิจกรรมของเอนไซม์ที่สูงในอาหารที่มี CMC เป็นองค์ประกอบ

คำสำคัญ