การพัฒนาต้นแบบกระบวนการผลิตชีวมวล Aurantiochytrium ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ เพื่อใช้เป็นอาหารเสริมของปลาเศรษฐกิจน้ำจืด

บทคัดย่อ

ศึกษาผลของแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนต่อการเจริญเติบโตของ Aurantiochytrium sp. FIKU018 ที่เพาะเลี้ยงในฟลาสก์ พบว่า Aurantiochytrium sp. FIKU018 เติบโตได้ดีเมื่อเพาะเลี้ยงในอาหาร Glucose Yeast extract Peptone (GYP) ที่มีกลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอน โดยมีอัตราการเจริญเติบโตสูงสุดคือ 0.094 ต่อชั่วโมง และให้ชีวมวลสูงสุด เท่ากับ 11.87 ? 0.29 กรัมต่อลิตร เมื่อเพาะเลี้ยงเป็นระยะเวลา 42 ชั่วโมง และพบว่าโมโนโซเดียมกลูตาเมตและโซเดียมไนเตรตสามารถใช้เป็นแหล่งไนโตรเจนแทนเพปโตนสำหรับการเพาะเลี้ยง Aurantiochytrium sp. FIKU018 ได้ โดย Aurantiochytrium sp. FIKU018 มีการเจริญเติบโตสูงสุดเมื่อเพาะเลี้ยงในอาหาร GYP ที่มีโมโนโซเดียมกลูตาเมต มีอัตราการเติบโตเท่ากับ 0.095 ต่อชั่วโมง และให้ชีวมวลสูงสุดเท่ากับ 18.07 ? 0.29 กรัมต่อลิตร ที่ 42 ชั่วโมงหลังการเพาะเลี้ยง จากผลการวิจัยพบว่ากลูโคสและโมโนโซเดียม กลูตาเมตสามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจนสำหรับการเพาะเลี้ยง Aurantiochytrium sp. FIKU018 ได้ และงานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบกระบวนการผลิตชีวมวล Aurantiochytrium sp. FIKU018 เพื่อเป็นแหล่งดีเอชเอและแคโรทีนอยด์ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 22 ลิตรได้สำเร็จ โดยต้นแบบกระบวนการเพาะเลี้ยงที่พัฒนาขึ้นนี้เป็นระบบเฟด-แบทช์ ประกอบด้วย 3 ระยะ ได้แก่ การเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ การเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ระยะเริ่มต้นเพื่อเพิ่มปริมาณเซลล์ และการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ระยะหลังเพื่อเพิ่มการสะสมไขมัน โดยเริ่มต้นกระบวนการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ด้วยอาหารเหลว GYP ปริมาตร 6 ลิตร ที่พีเอช 6.0 อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส อัตราการกวน 450 รอบต่อนาที และอัตราการให้อากาศ 0.5 วีวีเอ็ม เซลล์มีอัตราการเจริญเติบโตจำเพาะ เท่ากับ 0.22 ต่อชั่วโมง น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 15.57 ? 0.15 กรัมต่อลิตร และผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ เท่ากับ 0.48 ? 0.04 กรัมต่อกรัมสับเสตรท จากนั้นเพาะเลี้ยงเซลล์ต่อในระบบเฟด-แบทช์ระยะเริ่มต้นด้วยอาหารเหลว GYP ที่เติมโมโนโซเดียมกลูตาเมต 50 กรัมต่อลิตร ปริมาตร 1 ลิตรด้วยรูปแบบการเติมอาหารแบบ DOT stat โดยควบคุมค่าการละลายของออกซิเจน เท่ากับ 25 - 40 เปอร์เซ็นต์ ด้วยสภาวะเดียวกับการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ และปรับอัตราการให้อากาศเป็น 1.0 วีวีเอ็ม เซลล์มีน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 26.50 ? 0.80 กรัมต่อลิตร และผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ด้วยอาหารเหลว GYP Feed เท่ากับ 0.83 ? 0.06 กรัมต่อกรัมสับเสตรท จากนั้นเพาะเลี้ยงเซลล์ต่อเนื่องในระบบเฟด-แบทช์ระยะหลังด้วยอาหารเหลว Glucose ปริมาตร 1 ลิตร เติมอาหารแบบ DOT stat โดยควบคุมค่าการละลายของออกซิเจน เท่ากับ 25 - 40 เปอร์เซ็นต์ และปรับอัตราการให้อากาศแบบ stepwise aeration เป็น 1.5 วีวีเอ็ม 2.0 วีวีเอ็ม และ 1.5 วีวีเอ็ม ตามลำดับ เพื่อชักนำการสะสมไขมันในชีวมวล เมื่อสิ้นสุดกระบวนการเพาะเลี้ยงเป็นระยะเวลา 72 ชั่วโมง เซลล์มีน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 34.57 ? 1.04 กรัมต่อลิตร ผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ด้วยอาหารเหลว Glucose เท่ากับ 0.47 ? 0.05 กรัมต่อกรัมสับเสตรท และอัตราการผลิตชีวมวลเท่ากับ 0.51 ? 0.01 กรัมต่อลิตร.ชั่วโมง และเมื่อสิ้นสุดการเพาะเลี้ยงเซลล์ด้วยอาหารเหลว Glucose เซลล์สามารถสังเคราะห์ไขมันได้ร้อยละ 54.99 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์กรดไขมันได้ร้อยละ 28.45 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์ดีเอชเอได้ร้อยละ 28.80 ของกรดไขมันทั้งหมด ผลได้ของดีเอชเอต่อชีวมวล เท่ากับ 44.02 มิลลิกรัมต่อกรัมสับเสตรท และอัตราการผลิตดีเอชเอ เท่ากับ 33.38 มิลลิกรัมต่อลิตร.ชั่วโมง เมื่อพิจารณาการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ของเซลล์ในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ พบว่า หลังสิ้นสุดกระบวนการเพาะเลี้ยง เซลล์สามารถผลิตเบต้า-แคโรทีนได้สูงสุด เท่ากับ 1.75 ไมโครกรัมต่อกรัมเซลล์ จากการศึกษาครั้งนี้พบว่า Aurantiochytrium sp. FIKU018 เป็นจุลินทรีย์ที่มีศักยภาพในการใช้เป็นแหล่งดีเอชเอและแคโรทีนอยด์ ซึ่งผลการศึกษาบรรลุตามวัตถุประสงค์ของงานวิจัยที่วางไว้ นอกจากนี้ยังสามารถพัฒนากระบวนการผลิตชีวมวลของ Aurantiochytrium sp. FIKU018 ได้สำเร็จและได้ยื่นจดอนุสิทธิบัตรไปยังกรมทรัพย์สินทางปัญญาประเทศไทยเป็นที่เรียบร้อยแล้ว (อนุสิทธิบัตรเลขที่ 18774, 26 พฤศจิกายน 2564)

ระดับความพร้อมของโครงการ