การพัฒนากระบวนการผลิตกรดซิตริกจากสับปะรดเหลือทิ้งโดยกระบวนการหมัก

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของการวิจัย 1. เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์ยีสต์ประจำถิ่นที่เหมาะสมในการผลิตกรดซิตริกจากสับปะรดเหลือทิ้งภาคเกษตรกรรมโดยใช้ตัวอย่างคือสับปรดเหลือทิ้งทางการเกษตรในแปลงปลูกของเกษตรกรในพื้นที่ตำบลท่าหินโงม อำเภอเมือง จังหวัดชัยภูมิ ซึ่งมีขั้นตอนการวิจัย ดังนี้ เก็บตัวอย่างสับปะรดเหลือทิ้งที่สุกเต็มที่เพื่อหากลุ่มจุลินทรีย์ที่เหมาะสมในการผลิตกรดซิตริก และตรวจสอบความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) ของกลุ่มจุลินทรีย์ต่อการการผลิตกรดซิตริกในระดับห้องปฎิบัติการจากเทคนิค molecular genetics เปรียบเทียบกับสายสัมพันธ์ทางการจำแนก (classification tree) ซึ่งการวิเคราะห์ความเข้มข้นของกรดซิตริกใช้ UV-spectrophotometric และ molecular genetics ใช้ PCR technique 2. เพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตกรดซิตริกจากสับปะรดเหลือทิ้งภาคเกษตรกรรมโดย Candida metapsilosis CPRU001 โดยใช้การออกแบบการทดลองทางสถิติด้วยวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (Response surface methodology, RSM) ในรูปแบบส่วนประสมกลาง (Central Composite Design, CCD) ซึ่งทำการคัดเลือก 3 ปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตกรดซิตริก ชึ่งประกอบด้วย 1. ค่าความเป็นกรดด่างเริ่มต้น (Initial pH) ของสับสเตรท 2. ปริมาณยีสต์สกัด (yeast extract) และ 3. ปริมาณโปแตสเซียมไดไอโดรเจนฟอสเฟต (KH2PO4) วิเคราะห์ข้อมูลด้วยโปรแกรมวิเคราะห์ทางสถิติสำเร็จรูป 3.การศึกษาระยะเวลาที่เหมาะสม (hydraulic retention time, HRT) ในการผลิตกรดซิตริกด้วยระบบการผลิตแบบต่อเนื่องด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 1 ลิตรและ 5 ลิตร จากสับปะรดเหลือทิ้งภาคเกษตรกรรม โดยใช้ผลการทดลองจากข้อ 2 และ 4. การถ่ายทอดเทคโนโลยีและผลการวิจัยให้กับชุมชนโดยใช้แบบสอบถามเป็นเครื่องมือประเมินความสนใจของผู้เข้ารับการอบรม ผลการวิจัยพบว่า 1. สายพันธุ์ Unknown 3 หรือ S716 มีความสามารถผลิตกรดซิตริกได้มากที่สุด คือ 10 กรัมต่อลิตรและจากการวิเคราะห์สายพันธุ์ยีสต์ประจำถิ่นรหัส Unknown 3 หรือ S716 พบว่าเป็นสายพันธุ์ Candida metapsilosis หรือ Candida metapsilosis CPRU001 2. การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตกรดซิตริกจากสับปะรดเหลือทิ้งโดย Candida metapsilosis CPRU001 ด้วยวิธีการพื้นผิวตอบสนอง พบว่า สมการพหุนามกำลังสอง (quadratic equation) สามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยที่มีผลต่อผลิตกรดซิตริก (response; Y) อย่างมีนัยสำคัญ (P<0.05) ดังนี้ ที่ระดับความเป็นกรด-ด่างเริ่มต้นของสับเสตรท ที่ 5.34 ปริมาณยีสต์สกัด 0.32 กรัมต่อลิตร และปริมาณโพแทสเซียมไดไฮโดเจนฟอสเฟต 0.69 กรัมต่อลิตร เมื่อใช้ระยะเวลาในการหมัก 144 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิห้องบนเครื่องเขย่าความเร็วรอบ 150 รอบต่อนาที สามารถผลิตกรดซิตริก เท่ากับ 11.62?0.54 กรัมต่อลิตร 3. ผลการศึกษาระยะเวลาที่เหมาะสม (HRT) ในการผลิตกรดซิตริด้วยระบบการผลิตแบบต่อเนื่องด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 1 ลิตรและ 5 ลิตร จากสับปะรดเหลือทิ้งภาคเกษตรกรรม ซึ่งผลการทดลองพบว่าที่ระยะเวลาเก็บกัก (HRT) ที่ 144 ชั่วโมง หรือ 6 วัน Candida metapsilosis CPRU001 สามารถผลิตกรดซิตริกได้สูงสุดที่ 12.22?1.67 กรัมต่อลิตร และขยายขนาดถังปฏิกรณ์ชีวภาพ จากขนาด 1 ลิตรเป็น 5 ลิตร พบว่าที่ระยะเวลาเก็บกัก (HRT) ที่ 144 ชั่วโมง หรือ 6 วัน สามารถผลิตกรดซิตริกได้สูงสุดที่ 12.42?3.34 กรัมต่อลิตร และ 4. การอบรมถ่ายทดอเทคโนโลยีจัดที่ห้องประชุมโรงพยาบาลส่งเสริมสุขภาพตำบลท่าหินโงม อำเภอเมืองชัยภูมิ จังหวัดชัยภูมิ โดยมีผู้เข้าร่วมประชุมเป็น กลุ่มเกษตรกรผู้ปลูกสับปะรด ผู้นำชุมชน เกษตรตำบลและเจ้าหน้าที่จากองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่นตำบลท่าหินโงม จำนวน 74 คน ได้รับความสนใจจากผู้เข้ารับการอบรมในระดับมาก (x? = 4.50) โดยวิเคราะห์จากแบบสอบถามของผู้เข้าอบรม

คำสำคัญ