การผลิตแซนแทนกัมจากไฮโดรไลเซทของแป้งมันสำปะหลังโดยใช้การหมักแบบป้อนเป็นช่วง

Abstract

ไฮโดรไลเซทที่ได้จากการย่อยแป้งมันสำปะหลังด้วยเอนไซม์ถูกนำมาใช้เป็นแหล่งคาร์บอนสำหรับเลี้ยงเชื้อ Xanthomonas campestris TISTR 840 เพื่อใช้ในการผลิตแซนแทนกัม โดยย่อยแป้งมันสำปะหลังความเข้มข้น 7 % ด้วยเอนไซม์แอลฟา-อะไมเลส pH 6 อุณหภูมิ 80oC เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และกลูโคอะไมเลสความเข้มข้น 1 % อุณหภูมิ 60 oC pH 4.1-4.3 เป็นเวลา 2 ชั่วโมงตามลำดับ ได้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ความเข้มข้น 55 - 60 g/l มีค่า DE 80 จากนั้นทำการศึกษาผลของความเร็วรอบในการกวนให้อากาศของใบพัดโดยทำการหมัก แซนแทนแบบขั้นตอนเดียวในถังหมักขนาด 5 ลิตร เป็นเวลา 72 ชั่วโมง ใช้อัตราส่วน C:N เริ่มต้นเท่ากับ 30:1 พบว่าการกวนให้อากาศของใบพัดโดยใช้อัตราเร็ว 200 rpm ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 0-24 อัตราเร็ว 600 rpm ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 24-48 และอัตราเร็ว 700 rpm ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 48-72 สามารถใช้ปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์ได้สูงถึง 80.60 % น้ำหมักมีความหนืด 13,860 cp และให้ crude xanthan สูงสุดเท่ากับ 2.23 % เพื่อเป็นการเพิ่มปริมาณ แซนแทนจึงทำการศึกษาการหมักแบบ 2 ขั้นตอนด้วยการเลี้ยงเชื้อแบบเขย่าที่ 200 rpm โดยขั้นแรกศึกษาอัตราส่วน C:N ที่เหมาะสมต่อการเจริญของเชื้อเป็นเวลา 48 ชั่วโมง พบว่าที่อัตรา ส่วน C:N เท่ากับ 10:1 ให้ % cell dry weight สูงที่สุดเท่ากับ 0.129 % และขั้นที่ 2 ศึกษา C:N ที่เหมาะสมต่อการผลิตแซนแทนเมื่อเลี้ยงเชื้อแบบเขย่าที่ 200 rpm เป็นเวลา 94 ชั่วโมง พบว่าที่อัตราส่วน C:N เท่ากับ 30:1 ให้ crude xanthan เท่ากับ 3.18 % และน้ำหมักมีความหนืดสูงสุดเท่ากับ 132.725 cp จากนั้นนำผลการทดลองที่ได้มาใช้ในการหมักแบบ 2 ขั้นตอนในถังหมักขนาด 5 ลิตร ควบคุม pH เท่ากับ 7 อุณหภูมิ 30oC อัตราการให้อากาศ 0.5 vvm มีการกวนให้อากาศ 200 rpm ที่ 24 ชั่วโมงแรก 600 rpm ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 24-48 และ 700 rpm ตั้งแต่ชั่วโมงที่ 48-63 โดยใช้อัตราส่วน C:N เท่ากับ 10:1 ในตอนเริ่มต้นการหมักเพื่อกระตุ้นการเจริญของเซลล์และเมื่อถึงชั่วโมงที่ 39 จึงปรับค่าอัตราส่วน C:N เป็น 30:1 พบว่าใช้เวลาในการหมักเพียง 63 ชั่วโมงเมื่อเทียบกับการหมักแบบขั้นตอนเดียวซึ่งใช้เวลา 72 ชั่วโมงและยังให้ crude xanthan เท่ากับ 3.50 % และน้ำหมักมีความหนืด 14,300 cp โดย crude xanthan ที่ผลิตได้จากการทดลองในถังหมักทุกสภาวะมีคุณสมบัติในเรื่องของความคงตัวของความหนืดต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ค่า pH และความเข้มข้นของสารละลายเกลือและแสดงความเป็น pseudoplastic ได้เป็นอย่างดีแต่ความหนืดที่ได้มีค่าน้อยกว่าแซนแทนกัมเกรดอาหาร นอกจากนี้ crude xanthan ที่ได้จากการทดลองมีปริมาณ total carbohydrate และปริมาณ total protein ใกล้เคียงกับแซนแทนกัมเกรดอาหารและมีปริมาณ น้ำตาลรีดิวซ์สูงกว่าแต่มี % total nitrogen ต่ำกว่าแซนแทนกัมเกรดอาหาร ส่วน MW เฉลี่ยของ crude xanthan มีองค์ประกอบของสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำอยู่เป็นจำนวนมากกว่าที่พบในแซนแทนกัมเกรดอาหาร