การผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนจากถั่วชีวภาพ ระยะที่ 3: การออกแบบระบบถังหมักชีวภาพเพื่อผลิตไอโซฟลาโวนโดยเทคโนโลยีเชื้อบริสุทธิ์เริ่มต้น

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนจากจมูกถั่วเหลืองหมัก ออกแบบระบบถังหมักชีวภาพที่เหมาะสมสำหรับการผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคน ตลอดจนศึกษาการสกัดและการผลิตไอโซฟลาโวนบริสุทธิ์ที่ผลิตจากระบบถังหมักชีวภาพที่ออกแบบได้ การศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อการผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนจากจมูกถั่วเหลืองหมัก พบว่า ลักษณะของจมูกถั่วเหลืองก่อนหมัก ปริมาณเชื้อ Bacillus coagulans PR03 ปริมาณอากาศในการหมัก และอุณหภูมิในการหมัก มีผลต่อปริมาณไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนในจมูก ถั่วเหลืองหมักอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05) โดยจมูกถั่วเหลืองที่ไม่ผ่านการบดมีความเหมาะสมใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในกระบวนการหมักเนื่องจากเชื้อจุลินทรีย์สามารถผลิต ไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนได้มากกว่าการใช้จมูกถั่วเหลืองที่ผ่านการบด สำหรับการศึกษาปริมาณเชื้อ Bacillus coagulans PR03 ที่เหมาะสม พบว่า ปริมาณเชื้อที่ร้อยละ 15 จะให้ปริมาณ ไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนมากที่สุดเท่ากับ 1,498.52 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง สำหรับปริมาณอากาศที่เหมาะสมในการหมัก พบว่า ปริมาณอากาศที่ 6 ลิตรต่อนาที โดยให้ปริมาณไอโซ ฟลาโวนชนิดอะไกลโคนสูงสุดที่ 1,172.83 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง และการศึกษาอุณหภูมิที่เหมาะสมในการหมัก พบว่า ที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส จะให้ปริมาณไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนรวมมากที่สุดเท่ากับ 1,521.39 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมน้ำหนักแห้ง การออกแบบระบบถังหมักชีวภาพเพื่อผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคน ประกอบด้วยปั๊มอากาศ เครื่องวัดปริมาณอากาศ แผ่นกรองอากาศขนาด 0.2 ไมโครเมตร ท่ออากาศ เครื่องหมุนถังความเร็วรอบต่ำ และถังหมักชีวภาพแบบแนวนอนผลิตจากเหล็กปลอดสนิม ปริมาตรถัง 46 ลิตร ปริมาตรผลิต 15 ลิตร สามารถผลิตโดยใช้จมูกถั่วเหลืองตั้งต้นประมาณ 7 กิโลกรัม สำหรับการศึกษาประสิทธิภาพการผลิตไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคนของเชื้อ Bacillus coagulans PR03 ในระบบถังหมักชีวภาพ พบว่า มีอัตราการเจริญจำเพาะของเชื้อจุลินทรีย์ (?) ในระหว่างการหมัก เท่ากับ 0.095 ต่อชั่วโมง มีค่ากิจกรรมของเอนไซม์เบต้ากลูโคซิเดสระหว่างการหมักสูงสุด เท่ากับ 2.7 มิลลิยูนิตต่อกรัม และมีอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาณไอโซฟลาโวนชนิดอะไกลโคน (q total aglycones) เท่ากับ 12.07 mg •hr-1ต่อ100 กรัมน้ำหนักแห้ง โดยระยะเวลาที่เหมาะสมในการผลิตไอโซฟลาโวนด้วยระบบถังหมักชีวภาพ เท่ากับ 96 ชั่วโมง การศึกษาการสกัดและการผลิตไอโซฟลาโวนบริสุทธิ์ที่ผลิตจากระบบถังหมักชีวภาพ พบว่า ความเข้มข้นของเอทานอลในกระบวนการสกัดที่เหมาะสม คือ ร้อยละ 80 ซึ่งได้ปริมาณ ไอโซฟลาโวนเท่ากับ 394.30 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตรในสารสกัดเอทานอล และเรซินที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตไอโซฟลาโวนบริสุทธิ์ คือ Amberlite XAD-4 โดยมีร้อยละของผลผลิตและร้อยละความบริสุทธิ์เท่ากับ 53.66 และ 31.00 ตามลำดับ

คำสำคัญ