การคัดเลือกแบคทีเรียและภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตกรดดี-แลกติก

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการคัดเลือกแบคทีเรียที่มีความจำเพาะต่อการผลิตกรดดีแลกติก จากแหล่งธรรมชาติในประเทศไทย เช่น ดิน เปลือกไม้ และรากไม้ จากทั้งหมด 136 ไอโซเลท ที่คัดเลือกได้พบว่ามีเพียง 5 ไอโซเลท เท่านั้น ที่สามารถผลิตกรดดีแลกติก ส่วนที่เหลือผลิตกรดดีแอล และแอลแลกติก ผลการพิสูจน์เอกลักษณ์ของแบคทีเรียทั้ง 5 ไอโซเลท พบว่ามี 1 ไอโซเลท (NK26-11) เป็นแบคทีเรียสกุลใหม่ที่คัดเลือกได้จากงานวิจัยนี้ และอีก 4 ไอโซเลท ได้แก่ SK5-2 CU38-12 CU68-1 และ CU72-1 มีเปอร์เซ็นต์ความเหมือนสูงเทียบได้กับ Sporolactobacillus laevolacticus S. kofuensis S. inulinus และ S. nakayamae subsp. nakayamae ตามลำดับ และต่อมานำทั้ง 5 ไอโซเลท มาทดสอบการผลิตกรดดีแลกติก จากการทดลองพบว่า SK5-2 และ CU72-1 สามารถให้ปริมาณผลผลิต และอัตราการผลิตรวมถึงความบริสุทธิ์เชิงแสงที่สูงเพียงต่อการยอมรับได้ในการสังเคราะห์พอลิดีแอลแลกติกแอซิด SK5-2 สามารถผลิตคะตะเลส และให้ค่าความบริสุทธิ์เชิงแสงของกรดดีแลกติกสูงถึง 99.99 เปอร์เซ็นต์ และมีความเข้มข้นกรดดีแลกติกสุดท้าย 97.24 กรัมต่อลิตร โดยมีปริมาณผลผลิต และอัตราการผลิตกรดดีแลกติกคือ 81.03 เปอร์เซ็นต์และ 1.35 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ตามลำดับ จากการหมักโดยกลูโคส สำหรับ CU72-1 ซึ่งเป็นแบคทีเรียไม่ผลิตคะตะเลส สามารถผลิตกรดดีแลกติกที่ให้ค่าความบริสุทธิ์เชิงแสงที่ต่ำกว่า SK5-2 เล็กน้อย (98.83 %ee) และความเข้มข้นกรดดีแลกติกสุดท้าย 91.87 กรัมต่อลิตร ค่าปริมาณผลผลิต 76.56 เปอร์เซ็นต์ และอัตราการผลิต 1.28 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ต่อมานำ SK5-2 และ CU72-1 ทดสอบความสามารถในการหมักกรดแลกติกจากแหล่งคาร์บอนอื่นๆ พบว่า SK5-2 และ CU72-1 มีความสามารถในการใช้ซูโครสเพื่อผลิตกรดดีแลกติกแต่ประสิทธิภาพไม่ดีเทียบเท่ากลูโคส เมื่อทดสอบการใช้แป้งมันสำปะหลังเป็นแหล่งคาร์บอน พบว่า SK5-2 เท่านั้นที่สามารถผลิตกรดดีแลกติกได้ เมื่อเติมกลูโคอะไมเลส ในระหว่างการหมักด้วยแป้งมันสำปะหลัง พบว่าทั้ง SK5-2 และ CU72-1 สามารถผลิตกรดดีแลกติกได้ในปริมาณที่สูง โดยเทียบกับผลผลิตที่ได้จากการหมักกลูโคส เพื่อลดต้นทุนในการผลิตกรดดีแลกติก แหล่งไนโตรเจนที่มีราคาถูกได้ถูกนำมาใช้ทดแทนสารสกัดจากยีสต์ และเปปโทน โดยเปปโทนถูกแทนที่ด้วยแอมโมเนียมคลอไรด์ และลดปริมาณการใช้สารสกัดจากยีสต์ โดย SK5-2 ในการหมักด้วยกลูโคสที่มีสารสกัดจากยีสต์ 7.5 กรัมต่อลิตร และแอมโมเนียมคลอไรด์ 10 กรัมต่อลิตร สามารถให้ความเข้มข้นกรดดีแลกติกสูงถึง 123.48 กรัมต่อลิตร ค่าปริมาณผลผลิต 104.24 เปอร์เซ็นต์ และอัตราการผลิต 1.72 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ความบริสุทธิ์เชิงแสง 99.47 %ee เมื่อเปรียบเทียบกับอาหารที่เป็นตัวควบคุมซึ่งประกอบไปด้วยสารสกัดจากยีสต์ 20 กรัมต่อลิตร และเปปโทน 10 กรัมต่อลิตร โดยนำแอมโมเนียมคลอไรด์มาแทนที่เปปโทนที่ความเข้มข้นเดียวกัน ส่งผลให้ได้ความเข้มข้นกรดดีแลกติก สุดท้าย 112.63 กรัมต่อลิตร ค่าปริมาณผลผลิต 98.48 เปอร์เซ็นต์ ค่าอัตราการผลิต 1.56 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง โดยให้ความบริสุทธิ์เชิงแสง 98.34 %ee ของการหมักกลูโคสโดย CU72-1