การสกัดและการทำให้บริสุทธิ์ของพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตชนิดสายโซ่กลางที่ผลิตโดย Streptomyces sp. โดยใช้เอนไซม์และระบบสารละลายน้ำสองวัฏภาค
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
พอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) เป็นพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ สังเคราะห์โดยแบคทีเรีย มีคุณสมบัติคล้ายพลาสติกจากปิโตรเคมี เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม วิธีการสกัดแบบเดิมเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม จึงจำเป็นต้องมีวิธีการสกัดที่คุ้มค่าและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการสกัดและทำให้บริสุทธิ์ของ PHA จากเซลล์แบคทีเรียโดยใช้เอนไซม์และระบบสารละลายน้ำสองวัฏภาค (ATPS) แบคทีเรียที่ใช้ศึกษาถูกแยกจากดินเพาะปลูก และเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยเกลือแร่ชนิดต่าง ๆ โดยไม่มีแหล่งคาร์บอนที่ซับซ้อน และจำกัดไนโตรเจน เอนไซม์สามชนิด (ไลโซไซม์ ปาเปน และไลเปส) ที่ความเข้มข้น 2–10 กรัม/กรัมเซลล์ ถูกใช้ในการย่อยผนังเซลล์แบคทีเรียที่แยกได้ จากนั้นศึกษาการทำให้บริสุทธิ์ของ PHA ด้วย ATPS ห้าระบบ และตรวจสอบองค์ประกอบ PHA ด้วยวิธีแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโตรเมทรี ผลการวิจัยพบว่า แบคทีเรียที่แยกได้เป็นชนิดแกรมบวกในสกุล Streptomyces griseoincarnatus เอนไซม์ปาเปน (10 กรัม/กรัมเซลล์) มีประสิทธิภาพสูงสุดในการย่อยผนังเซลล์ รองลงมาคือไลโซไซม์ และไลเปส ที่ความเข้มข้นเดียวกัน โดยให้ค่าการลดลงสัมพัทธ์ของการดูดกลืนแสง 81.9%, 34.2% และ 26.2% ตามลำดับ การสกัดมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อใช้ไลโซไซม์เข้มข้น 10 กรัม/กรัมเซลล์ ย่อยผนังเซลล์ก่อน 8 ชั่วโมง และตามด้วยปาเปนเข้มข้น 10 กรัม/กรัมเซลล์ อีก 12 ชั่วโมง ให้ผลผลิต PHA สูงสุด 87.2% ระบบ PEG6000/K₂HPO₄ เป็น ATPS ที่มีประสิทธิภาพในการทำให้ PHA ที่สกัดได้มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 58.8% และองค์ประกอบของ PHA ที่สกัดได้เป็นชนิดสายโซ่กลาง ดังนั้นการพัฒนาวิธีการสกัดโดยใช้เอนไซม์และวิธีการทำให้บริสุทธิ์โดย ATPS เป็นอีกแนวทางหนึ่งเพื่อนำไปใช้ในการกู้คืน PHA จากเซลล์แบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
Article Details
เอกสารอ้างอิง
พรทิพพา พิญญาพงษ์. (2564). การผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตจากน้ำมันใช้แล้วโดยแบคทีเรียที่แยกได้จากดิน. PSRU Journal of Science and Technology, 6(2), 69–85.
พรทิพพา พิญญาพงษ์. (2567). การกู้คืนและการทำให้บริสุทธิ์ของพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอตจากชีวมวลของแบคทีเรียโดยการใช้การย่อยด้วยเอนไซม์และระบบน้ำสองวัฏภาค. คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์.
Adebajo, S. O., Bankole, P. O., Ojo, A. E., & Akintokun, P. O. (2024). Screening and optimization of polyhydroxybutyrate (PHB) by Lysinibacillus fusiformis from diverse environmental sources. The Microbe, 2, Article 100043. https://doi.org/10.1016/j.microb.2024.100043
Bhuwal, A. K., Singh, G., Aggarwal, N. K., Goyal, V., & Yadav, A. (2013). Isolation and screening of polyhydroxyalkanoates producing bacteria from pulp, paper, and cardboard industry wastes. International Journal of Biomaterials, 2013, Article 752821. https://doi.org/10.1155/2013/752821
Burdon, K. L. (1946). Fatty material in bacteria and fungi revealed by staining dried, fixed slide preparations. Journal of Bacteriology, 52(6), 665–678.
Eggink, G., & Northolt, M. D. (1999). Method for producing a biological degradable polyhydroxyalkanoate coating with the aid of an aqueous dispersion of polyhydroxyalkanoate (U.S. Patent No. 5,958,480). U.S. Patent and Trademark Office.
Grilo, A. L., Aires-Barros, M. R., & Azevedo, A. M. (2016). Partitioning in aqueous two-phase systems: Fundamentals, applications and trends. Separation and Purification Reviews, 45(1), 68–80.
Gumel, A. M., Annuar, M. S. M., & Chisti, Y. (2013). Recent advances in the production, recovery and applications of polyhydroxyalkanoates. Journal of Polymers and the Environment, 21, 580–605.
Kapritchkoff, F. M., Viotti, A. P., Alli, R. C. P., Zuccolo, M., Pradella, J. G. C., Maiorano, A. E., Miranda, E. A., & Bonomi, A. (2006). Enzymatic recovery and purification of polyhydroxybutyrate produced by Ralstonia eutropha. Journal of Biotechnology, 122(4), 453–462.
Mannina, G., Presti, D., Montiel-Jarillo, G., Carrera, J., & Suarez-Ojeda, M. E. (2020). Recovery of polyhydroxyalkanoates (PHAs) from wastewater: A review. Bioresource Technology, 297, Article 122478. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122478
Mistou, M. Y., Sutcliffe, I. C., & van Sorge, N. M. (2016). Bacterial glycobiology: Rhamnose-containing cell wall polysaccharides in Gram-positive bacteria. FEMS Microbiology Reviews, 40(4), 464–479.
Nontawong, B., Bunchoen, P., & Ratanapongleka, K. (2023). Factors affecting the partitioning of peroxidase from aqueous two-phase extraction. Engineering and Technology Horizons, 40(3), Article 400306. https://doi.org/10.55003/ETH.400306
Pagliano, G., Galletti, P., Samorì, C., Zaghini, A., & Torri, C. (2021). Recovery of polyhydroxyalkanoates from single and mixed microbial cultures: A review. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 9, Article 624021. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.624021
Raza, Z. A., Abid, S., & Banat, I. M. (2018). Polyhydroxyalkanoates: Characteristics, production, recent developments and applications. International Biodeterioration & Biodegradation, 126, 45–56.
Saavedra del Oso, M., Mauricio-Iglesias, M., & Hospido, A. (2020). Evaluation and optimization of the environmental performance of PHA downstream processing. Chemical Engineering Journal, 412, Article 127687. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127687
Thuithaisong, C., Parkpian, P., Shipin, O. V., Shrestha, R. P., Naklang, K., Delaune, R. D., & Jugsujinda, A. (2011). Soil-quality indicators for predicting sustainable organic rice production. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 42(5), 548–568.
Valappil, S. P., Boccaccini, A. R., Bucke, C., & Roy, I. (2007). Polyhydroxyalkanoates in Gram-positive bacteria: Insights from the genera Bacillus and Streptomyces. Antonie van Leeuwenhoek, 91, 1–17.
Vanderkelen, L., Van Herreweghe, J. M., Vanoirbeek, K. G. A., Baggerman, G., Myrnes, B., Declerck, P. J., Nilsen, I. W., Michiels, C. W., & Callewaert, L. (2011). Identification of a bacterial inhibitor against g-type lysozyme. Cellular and Molecular Life Sciences, 68, 1053–1064.
Wampfler, B., Ramsauer, T., Rezzonico, S., Hischier, R., Köhling, R., Thöny-Meyer, L., & Zinn, M. (2010). Isolation and purification of medium chain length poly(3-hydroxyalkanoates) (mcl-PHA) for medical applications using nonchlorinated solvents. Biomacromolecules, 11(10), 2716–2723.
Yasotha, K., Aroua, M. K., Ramachandran, K. B., & Tan, I. K. P. (2006). Recovery of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (PHAs) through enzymatic digestion treatments and ultrafiltration. Biochemical Engineering Journal, 30(3), 260–268.
Zhang, Z., Sun, Y., Yi, Y., Bai, X., Zhu, L., Zhu, J., Gu, M., Zhu, Y., & Jiang, L. (2023). Screening and identification of a Streptomyces strain with quorum-sensing inhibitory activity and effect of the crude extracts on virulence factors of Pseudomonas aeruginosa. Microorganisms, 11(8), Article 2079. https://doi.org/10.3390/microorganisms11082079
