การใช้ประโยชน์ชานอ้อยจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำตาลเพื่อผลิตกรดแลกติกและสารมูลค่าเพิ่มภายใต้แนวคิดขยะเหลือศูนย์

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้ศึกษาการผลิตกรดแลกติกจากส่วนเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสของชานอ้อยที่ผ่านการปรับสภาพ ด้วยต่างด้วยกระบวนการย่อยให้เป็นน้ำตาลพร้อมกับการหมักร่วม โดยมีเป้าหมายเพื่อหาแนวทางในการเพิ่มมูลค่า ให้กับชานอ้อยจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำตาล และเพิ่มผลได้ของกรดแลกติกจากการหมักชานอ้อย การทดลอง ประกอบด้วย (1) การคัดแยกแบคทีเรียกรดแลกติกที่มีความสามารถในการใช้โลสเป็นแหล่งคาร์บอนในการเจริญ และผลิตกรดแลกติก (2) การหาสภาวะที่เหมาะสมในการย่อยสลายชานอ้อยที่ผ่านการปรับสภาพด้วยสารละละลายด่าง ด้วยเซลลูเลสและไซลาเนสเพื่อผลิตกลูโคสและไซโลส และ (3) การศึกษาการผลิตกรดแลกติกด้วยกระบวนการย่อยให้ เป็นน้ำตาลพร้อมกับการหมักร่วมโดยใช้แบคทีเรียกรดแลกติกสองสายพันธุ์ จากการทดลอง สามารถคัดแยกแบคทีเรีย กรดแลกติกที่มีศักยภาพในการผลิตกรดแลกติกจากไซโลสได้ 1 สายพันธุ์ คือ Leviloctobocillus brevis CHKKU N- 6 การปรับสภาพชานอ้อยด้วยด่างลดสัดส่วนของลิกนินในซานอ้อยได้ร้อยละ 79.6 โดยน้ำหนัก ส่งผลให้สัดส่วนของ เซลลูโลสเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 76.2 โดยน้ำหนัก เมื่อนำชานอ้อยที่ผ่านการปรับสภาพด้วยต่างมาศึกษาการย่อยด้วยด้วย เซลลูเลสและไซลาเนส พบว่าสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการย่อย คือ ซานอ้อย 160 กรัมต่อลิตร เซลลูเลส 80 หน่วย ต่อกรัมชานอ้อย และไซลาเนส 150 หน่วยต่อกรัมชานอ้อย สามารถผลิตน้ำตาลรีดิวซู่ได้ 91.9 กรัมต่อลิตร คิดเป็นค่า ผลได้ 0.57 กรัมน้ำตาลรีติวข์ต่อกรัมชานอ้อย เมื่อนำสภาวะดังกล่าวไปใช้ในกระบวมการหมักแบบย่อยให้เป็นน้ำตาถ พร้อมกับการหมักร่วมโดยใช้แบคทีเรียกรดแลกตึก Loctiplantibocillus plantorum TSKKU P-8 ร่วมกับ Le. brevis CHKKU N-6 และใช้ซานอ้อยที่ผ่านการปรับสภาพด้วยสารละลายด่างเป็นวัตถุดิบ สามารถผลิตกรดแลกติกได้ 79.1 กรัมต่อลิตร มีอัตราการผลิต 0.82 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ผลได้ของกรดแลกตึกต่อน้ำตาลรีดิวซ์ 0.85 กรัมต่อกรัม และผลได้ของกรดแลกติกต่อซานอ้อย 0.49 กรัมต่อกรัม โดยสามารถผลิตกรดแลกติกได้สูงกว่าการใช้ Lo. plantarum TSKKU P-8 ในการหมักเพียงสายพันธ์เดียว เนื่องจากเชื้อดังกล่าวไม่สามารถใช้โชโลสเป็นแหล่งคาร์บอน ได้ โดยสามารถผลิตกรดแลกติกได้เพียง 57.8 กรัมต่อลิตร และมีผลได้ของกรดแลกติกต่อน้ำตาตาลรีดิวซ์และผลได้ต่อ ชานอ้อย 0.64 และ 0.36 กรัมต่อกรัม ตามลำดับ นอกจากนี้ ผลการทดลองที่ได้ยังสูงกว่าการใช้ชานอ้อยที่ผ่านการ ปรับสภาพด้วยสารละลายต่างและกรดเป็นวัตถุดิบ ซึ่งผลิตกรดแลกติกได้ 60.9 กรัมต่อลิตร โดยมีค่าผลได้ของกรด แลกติกต่อน้ำตาลริวข์และชานอ้อย 0.69 และ 0.38 กรัมต่อกรัม ตามลำดับ เมื่อวิเคราะห์ค่าผลได้ทางเศรษธศาสต์ของ กระบวนการย่อยให้เป็นน้ำตาลพร้อมกับการหมักร่วม พบว่ามีค่า 0.011 บาทของกรดแลกติกต่อบาทของสารเคมีและ เอนไซม์ที่ใช้ในกระบวนการ ผลการวิจัยที่ได้แสดงให้เห็นว่าชานอ้อยเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพในการผลิตกรตแลกติก และการใช้กระบวนการย่อยให้เป็นน้ำตาลพร้อมกับการหมักร่วมที่มีการใช้ทั้งส่วนเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสในชาน อ้อยเป็นวัตถุดิบส่งผลให้มีค่าผลได้ของกรดแลกติกต่อหน่วยมวลของชานอ้อยสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ยังต้องมีการศึกษา และพัฒนากระบวนการเพิ่มเติมเพื่อลดต้นทุนและเพิ่มผลได้ของกรดแลกติกเพื่อให้สามารถนำกระบวนการดังกล่าวไป ประยุกต์ใช้ในการศึกษาระดับขยายขนาดต่อไป

คำสำคัญ