การผลิตไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์จากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรโดยใช้เอนไซม์ไซลาเนสจากเชื้อStreptomyces thermovulgaris TISTR1948และการนำไปใช้เป็นสารพรีไบโอติกส์

บทคัดย่อ

การผลิตไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์จากซังข้าวโพดโดยใช้เอนไซม์เอนโดไซลาเนสทนร้อนจาก Streptomyces thermovulgaris TISTR1948 โดยกระบวนการแปรสภาพซังข้าวโพดด้วยด่าง ต่อเนื่องด้วยการไฮโดรไลซีสด้วยเอนไซม์หลังการแปรสภาพพบว่าได้ปริมาณผลผลิตเก็บเกี่ยวกลับคืน เท่ากับ 43.69?1.30% (น้ าหนักต่อน้ าหนัก) และองค์ประกอบหลักของซังข้าวโพดที่ผ่านการแปร สภาพด้วยโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ คือ เซลลูโลส (65.21?1.41%) เฮมิเซลลูโลส (24.67?0.71%) และลิกนิน (4.29?0.40%) จากนั้นน าซังข้าวโพดที่ผ่านการแปรสภาพมาย่อยด้วยเอนไซม์ เก็บ ตัวอย่างเป็นระยะ และศึกษาองค์ประกอบของน้ าตาลที่ได้ด้วยเทคนิคโครมาโตรกราฟีแบบแผ่นบาง พบว่าระยะเวลาที่เหมาะสมในการผลิตไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ คือ 12 ชั่วโมง ซึ่งเกิดผลิตภัณฑ์หลัก เป็นไซโลไบโอสและมีไซโลสในปริมาณน้อยที่สุด จากนั้นท าการหาสภาวะที่เหมาะสมส าหรับการผลิต ไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์โดยใช้หลักการพื้นที่ผิวตอบสนอง (Response Surface Methodology, RSM) ออกแบบการทดลองแบบส่วนประสมกลาง (Central Composite Design, CCD) ท าการศึกษา 3 ปัจจัยได้แก่ ปริมาณเอนไซม์ (ยูนิตต่อกรัมสับสเตรต) อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส) และ ค่าพีเอชของสารละลายบัฟเฟอร์ ท าการเก็บตัวอย่างเป็นระยะแล้ววิเคราะห์ตัวอย่างด้วยเทคนิค โครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง พบว่าทั้งสามปัจจัยมีผลต่อปริมาณไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์อย่าง มีนัยส าคัญทางสถิติที่ความเชื่อมั่น 95% (p<0.05) สภาวะที่เหมาะสมส าหรับการผลิตไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ คือ ปริมาณเอนไซม์129.43 ยูนิตต่อกรัมสับสเตรต อุณหภูมิ 53.80 องศาเซลเซียส และ ค่าพีเอช 6.17 จากการออกแบบการทดลองโดยขยายขนาดการผลิตในถังหมักแบบใบกวนขนาด 5 ลิตร พบว่าปริมาณไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์เพิ่มขึ้นเป็น 162.97?2.85 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต หรือ 752.15 มิลลิกรัมต่อกรัมเฮมิเซลลูโลสในซังข้าวโพดที่ผ่านการแปรสภาพ ผลิตภัณฑ์ไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ได้ประกอบด้วย ไซโลไบโอส (85.15?1.18 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต) ไซโลไตรโอส (19.34?0.55 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต) ไซโลเตตระโอส (23.58?1.62 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต) ไซโลเพนโทส (34.90?0.31 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต) ส่วนน้ าตาลที่พบในปริมาณเพียงเล็กน้อย คือ ไซโลส (17.70?0.80 มิลลิกรัมต่อกรัมสับสเตรต) และอะราบิโนส (15.14?1.55 มิลลิกรัมต่อกรัม สับสเตรต) เมื่อท าการวิเคราะห์คุณภาพทางเคมีกายภาพและคุณภาพทางจุลินทรีย์ของไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ ผลิตได้จากซังข้าวโพดพบว่ามีค่า L*, a*, b*, และ aw เท่ากับ 87.55?0.004, 0.32?0.006, 5.77?0.004, และ 0.304?0.011 ปริมาณจุลินทรีย์ทั้งหมด ปริมาณยีสต์และรา ปริมาณโคลิฟอร์ม และปริมาณฟีคัลโคลิฟอร์ม เท่ากับ 1.77?103 cfu/g, 3?102 cfu/g, <3 MPN/g, และ <3 MPN/gตามล าดับ จากนั้นท าการศึกษาคุณสมบัติ ความเป็นพรีไบโอติกส์ของไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ผลิตได้ด้วยจุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ ได้แก่ Lactobacillus casei TISTR1463, Lactobacillus lactis TISTR1464 และ Lactobacillus plantarum TISTR1465 ในอาหารเลี้ยงเชื้อสูตร MRS ที่เติมกลูโคส หรือไซโลส หรือไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ทางการค้า หรือมอลโทเด็กทรินซ์ หรือไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์จากซังข้าวโพดปริมาณอย่างละ 20 กรัมต่อลิตร เป็นแหล ่งคาร์บอนเพียงชนิดเดียว ผลการทดลองพบว ่าไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์จากซัง ข้าวโพดสามารถส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ในกลุ่ม lactobacilli ที่ใช้ในการทดลอง ได้ดีเทียบเท่ากับไซโลโอลิโกแซ็กคาไรด์ทางการค้า

คำสำคัญ