การใช้ประโยชน์จากเศษน้ำย่อยแป้งที่เหลือจากโรงงานผลิตน้ำตาลเพื่อผลิตชีวมวลยีสต์: สภาวะที่เหมาะสม และจลนพลศาสตร์
คำสำคัญ:
เศษน้ำย่อยแป้ง, ชีวมวลยีสต์, Saccharomyces cerevisiae, อัตราการให้อากาศ, แบบหุ่นทางคณิตศาสตร์บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้เศษน้ำย่อยแป้งจากโรงงานผลิตน้ำตาลเป็นวัตถุดิบในการผลิตชีวมวลยีสต์ Saccharomyces cerevisiae และศึกษาอิทธิพลของอัตราการให้อากาศในการเพาะเลี้ยงยีสต์ในระดับถังหมัก ผลการทดลองพบว่าปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด (°Brix) ความเป็นกรดด่าง (pH) และความเข้มข้นของยีสต์สกัด (Yeast extract) เป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการผลิตชีวมวลยีสต์จากเศษน้ำย่อยแป้งอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยได้สมการกำลังสองสำหรับทำนายสภาวะที่เหมาะสมคือ น้ำหนักชีวมวลยีสต์ (กรัมต่อลิตร) = 2.38 + 0.36A + 1.13C - 0.021D + 0.052AC - 0.10AD - 0.042CD – 0.18A2 - 0.76C2 - 0.28D2 โดยสภาวะที่เหมาะสมคือ ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดเท่ากับ 16.73 องศาบริกซ์ ความเป็นกรดด่างเท่ากับ 4.84 และความเข้มข้นของยีสต์สกัดเท่ากับ 8.78 กรัมต่อลิตร โดยได้ชีวมวลสูงสุดเท่ากับ 2.95 กรัมต่อลิตร และการศึกษาการผลิตชีวมวลยีสต์ในถังหมักขนาด 5 ลิตร พบว่าอัตราการให้อากาศมีอิทธิพลต่อการผลิตชีวมวลยีสต์โดยที่อัตราการให้อากาศ 1.0 วีวีเอ็ม (vvm) มีน้ำหนักชีวมวลยีสต์สูงสุด และอัตราการผลิตชีวมวลยีสต์สูงสุดมากกว่าที่อัตราการให้อากาศ 0.05 vvm ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ และ 75 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ นอกจากนั้นยังพบว่าแบบหุ่น Logistic และแบบหุ่นประยุกต์ของ Gompertz สามารถใช้ในการเลียนแบบการเจริญของยีสต์ในเศษน้ำย่อยแป้งได้เป็นอย่างดี
เอกสารอ้างอิง
Capozzi, V., Garofalo, C., Chiriatti, M. A., Grieco, F. & Spano, G. (2015). Microbial terroir and food innovation: The case of yeast biodiversity in wine. Microbiological Research. 181, 75–83.
Dodic, J. M., Vucurovic, D. G., Dodic, S. N., Grahovac, J. A., Popov, S. D. & Nedeljkovic, N. M. (2012). Kinetic modelling of batch ethanol production from sugar beet raw juice. Applied Energy. 99, 192–197.
Doran, P. M. (2013). Bioprocess engineering principles. 2nd edition. Amsterdam: Academic Press.
Fadel, M., Hassanein, N. M., Elshafei, M. M., Mostafa, A. H., Ahmed, M. A. & Khater, H. M. (2017). Biosorption of manganese from groundwater by biomass of Saccharomyces cerevisiae. Housing and Building National Research Center Journal. 13(1), 106–113.
Ferreira, I. M. P. L. V. O., Pinho, O., Vieira, E. & Tavarela, J. G. (2010). Brewer’s Saccharomyces yeast biomass:characteristics and potential applications.Trends in Food Science & Technology. 21(2), 77–84.
Hermansyah, H., Putri Wisman, A., Firdaus, D., Arbianti, R., Utami, T. & Kurnia, A. (2015). Effect of aeration and nutrients on Saccharomyces cerevisiae cultivation using lignocellulosic hydrolysate from empty fruit bunch. International Journal of Technology. 6, 1110.
Li, X., Ouyang, J., Xu, Y., Chen, M., Song, X., Yong, Q. & Yu, S. (2009). Optimization of culture conditions for production of yeast biomass using bamboo wastewater by response surface methodology. Bioresource Technology. 100(14), 3613–3617.
Li, Z., Wang, D. & Shi, Y. C. (2017). Effects of nitrogen source on ethanol production in very high gravity fermentation of corn starch. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 70(Supplement C), 229–235.
Limtong, S. (2006). Yeasts: Biodiversity and Biotechnology. Bangkok: KU Press. (in Thai)
Mathur, G., Mathur, A., Sharma, B. M. & Chauhan, R. S. (2013). Enhanced production of laccase from Coriolus sp. using Plackett–Burman design. Journal of Pharmacy Research. 6(1), 151–154.
Najafpour, G. D. (2015). Biochemical Engineering and Biotechnology. 2nd edition. Amsterdam: Elsevier.
Nuanpeng, S., Thanonkeo, S., Klanrit, P. & Thanonkeo, P. (2018). Ethanol production from sweet sorghum by Saccharomyces cerevisiae DBKKUY-53 immobilized on alginate-loofah matrices. Brazilian Journal of Microbiology, In Press.
Pilot Plant Development and Training Institute. (2003). Surveying and collecting data of water utilization and energy in tapioca starch factories. Thonburi: King Mongkut's University of Technology Thonburi. (in Thai)
Pinpimai, K., Rodkhum, C., Chansue, N., Katagiri, T., Maita, M. & Pirarat, N. (2015). The study on the candidate probiotic properties of encapsulated yeast, Saccharomyces cerevisiae JCM 7255, in Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). Research in Veterinary Science. 102, 103–111.
Rajoka, M. I., Khan, S. H., Jabbar, M. A., Awan, M. S. & Hashmi, A. S. (2006). Kinetics of batch single cell protein production from rice polishings with Candida utilis in continuously aerated tank reactors. Bioresource Technology. 97(15), 1934–1941.
Taccari, M., Canonico, L., Comitini, F., Mannazzu, I. & Ciani, M. (2012). Screening of yeasts for growth on crude glycerol and optimization of biomass production. Bioresource Technology. 110(0), 488–495.
Trigueros, D. E. G., Fiorese, M. L., Kroumov, A. D., Hinterholz, C. L., Nadai, B. L. & Assunção, G. M. (2016). Medium optimization and kinetics modeling for the fermentation of hydrolyzed cheese whey permeate as a substrate for Saccharomyces cerevisiae var. boulardii. Biochemical Engineering Journal. 110, 71–83.
Veglio’, F. & Beolchini, F. (1997). Removal of metals by biosorption: a review. Hydrometallurgy, 44(3), 301–316.
Yen, H. W., & Liu, Y. X. (2014). Application of airlift bioreactor for the cultivation of aerobic oleaginous yeast Rhodotorula glutinis with different aeration rates. Journal of Bioscience and Bioengineering. 118(2), 195–198.
Zajšek, K. & Goršek, A. (2010). Modelling of batch kefir fermentation kinetics for ethanol production by mixed natural microflora. Food and Bioproducts Processing. 88(1), 55–60.
Zhou, J., Yu, X., Ding, C., Wang, Z., Zhou, Q., Pao, H. & Cai, W. (2011). Optimization of phenol degradation by Candida tropicalis Z-04 using Plackett-Burman design and response surface methodology. Journal of Environmental Sciences. 23(1), 22–30.
Zou, W., Han, R., Chen, Z., Shi, J. & Liu. (2006). Characterization and properties of manganese oxide coated zeolite as adsorbent for removal of Copper(II) and Lead(II) ions from solution. Journal of Chemical & Engineering Data. 51(2), 534–541.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
โปรดกรอกเอกสารและลงนาม "หนังสือรับรองให้ตีพิมพ์บทความในวารสารวิจัยมหาวิทยาลัยราชภัฏพระนคร สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี" ก่อนการตีพิมพ์
