เอนไซม์ของจุลินทรีย์เพื่ออุตสาหกรรมอาหารและพลาสติกชีวภาพ

บทคัดย่อ

อะไมเลสเป็นเอนไซม์ที่มีความสำคัญในระดับอุตสาหกรรมหลากหลาย โดยเฉพาะอุตสาหกรรม การผลิตกรดแล็กติกจากวัตถุดิบประเภทแป้ง เอนไซม์อะไมเลสสามารถใช้ลดปัญหาความหนืดจาก วัตถุดิบที่มีความเข้มข้นของแป้งสูง แบคทีเรียกลุ่มแล็กติกผลิตกรดแอล-แล็กติกได้โดยตรงจากกลูโคสซึ่ง เป็นผลมาจากการย่อยแป้ง พบว่า Streptococcus sp. SUT 513 เป็นสายพันธุ์ที่มีศักยภาพดังกล่าว ซึ่งข้อมูลเกี่ยวกับการผลิตอะไมเลสสำหรับสายพันธุ์นี้ยังไม่ชัดเจน วัตถุประสงค์ในงานวิจัยครั้งนี้คือ การ ผลิต การทำบริสุทธิ์ และศึกษาคุณลักษณะทางชีวเคมีของเอนไซม์อะไมเลสจากแบคทีเรียแล็กติก Streptococcus sp. SUT 513 จากการศึกษาพบว่าสูตรอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมต่อการผลิต เอนไซม์อะไมเลสหรือ deRAM มีส่วนประกอบสำหรับปริมาตร 1 ลิตร ดังนี้ แป้งมันสำปะหลัง 45.0 กรัม สารสกัดยีสต์ชนิด FP101 1.0 กรัม ไดโพแทสเซียมฟอสเฟต 6.0 กรัม แมกนีเซียมซัลเฟต 0.025 กรัม และเฟอรัสซัลเฟต 0.03 กรัม การเลี้ยงเชื้อด้วยสูตรอาหารนี้เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ที่ pH เริ่มต้น 8.5 พบ ปริมาณโปรตีนเท่ากับ 50.4?0.0 กรัมต่อลิตร และกิจกรรมของเอนไซม์ย่อยแป้ง 9.6?0.60 ยูนิตต่อ มิลลิลิตร (ที่แป้งละลายน้ำเป็นสารตั้งต้น) เมื่อเปรียบเทียบ deRAM กับสูตรมาตรฐาน De Man, Rogosa and Sharpe (MRS) สามารถลดต้นทุนค่าอาหารเลี้ยงเชื้อลงได้ 11.7 เท่า เมื่อเลี้ยงเชื้อในถัง ปฏิกรณ์ชีวภาพปริมาตร 3 ลิตร Streptococcus sp. SUT 513 แสดงศักยภาพสูงสุดในการผลิต เอนไซม์ที่มีกิจกรรมย่อยแป้ง (Amylolytic activity) ณ เวลา 16 ถึง 22 ชั่วโมง ที่ 17.6?1.91 ยูนิตต่อ มิลลิลิตร จากคุณลักษณะทางชีวเคมี เอนไซม์ที่ทำบริสุทธิ์ด้วยการตกตะกอนแอมโมเนียมซัลเฟตอิ่มตัว 80% และโครมาโทกราฟีแบบการแลกเปลี่ยนประจุลบ (Anion exchange) พบเอนไซม์อะไมเลสและ พูลูลาเนสที่บริสุทธิ์สูงขึ้น 2.08 และ 0.71 เท่า ตามลำดับ กิจกรรมของอะไมเลสและพูลูลาเนสเพิ่มขึ้น เป็น 300 และ 160% ที่ ค่า pH เหมาะสมคือ 9.0 (ในสารละลายบัฟเฟอร์ทริส-ไฮโดรคลอไรด์เข้มข้น 25 มิลลิโมลาร์) นอกจากนี้อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของอะไมเลสคือ 40 ถึง 55 และ 75 องศา เซลเซียส ในขณะที่พูลูลาเนสทำงานได้ดีในช่วง 25 ถึง 75 องศาเซลเซียส เฟอร์รัสไอออนมีศักยภาพใน การกระตุ้นกิจกรรมของอะไมเลสและพูลูลาเนสเพิ่มขึ้นเป็น 9 และ 6 เท่า ตามลำดับ แต่ทว่า แคลเซียม แมกนีเซียม และเอทิลีนไดอามีนเตตราแอซิติก (EDTA) เปิดเผยผลของการยับยั้งกิจกรรมการทำงาน ของเอนไซม์ทั้งสอง โดยเอนไซม์ที่ทำบริสุทธิ์ได้ พบมวลโมเลกุล (Mw) 31.7, 33.4 และ 68.9 กิโลดาล- ตัน เอนไซม์สกัดหยาบที่ได้สามารถย่อยหัวมันและกากมันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งบ่งชี้ให้เห็นถึง ศักยภาพที่จะเป็นเอนไซม์ทดแทนเอนไซม์ย่อยแป้งทางการค้า นอกจากนี้ ตะกอนเหลือทิ้งจากการผลิต เอนไซม์มีปริมาณแป้ง 90.27% พร้อมแสดงคุณลักษณะพิเศษที่ยังสามารถคงสภาพความเป็นเจลแป้งได้ ภายใต้สภาวะน้ำเดือด ซึ่งเหมือนจะเป็นผลิตภัณฑ์ที่มาจากการคืนตัวของเด็กซ์ตริน (Dextrin retrogradation) อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ดังกล่าวควรจะได้รับการศึกษาเพิ่มเติม

คำสำคัญ