Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Screening of oil producing yeast and optimization of oil production from sugarcane leaves hydrolysate
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
อัญชริดา สวารชร
Second Advisor
สมบูรณ์ ธนาศุภวัฒน์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Microbiology (fac. Science) (ภาควิชาจุลชีววิทยา (คณะวิทยาศาสตร์))
Degree Name
วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาเอก
Degree Discipline
จุลชีววิทยาและเทคโนโลยีจุลินทรีย์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.683
Abstract
ยีสต์ 223 ไอโซเลต ที่คัดแยกได้จาก 223 ตัวอย่าง ที่เก็บจากแหล่งธรรมชาติ 9 แห่งในประเทศไทย ถูกนำมาคัดกรองยีสต์ที่สะสมน้ำมันในเซลล์สูง การคัดกรองเบื้องต้นโดยการย้อมเซลล์ด้วยสีไนล์เรด พบว่ามียีสต์ 16 สายพันธุ์ที่มีขนาดหยดน้ำมันภายในเซลล์ใหญ่กว่าครึ่งหนึ่งของขนาดเซลล์ ผลการวิเคราะห์ปริมาณน้ำมันสะสมภายในเซลล์ยีสต์เหล่านี้โดยเลี้ยงในอาหารผลิตน้ำมันที่ทราบองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งมีกลูโคส 50 กรัม/ลิตร เป็นแหล่งคาร์บอน และบ่มที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เขย่า 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 6 วัน พบว่า Papiliotrema laurentii N-16.2, Rhodotorula (Rh.) sphaerocarpa 11-14.4, Saitozyma (Sait.) podzolica 11-11.3.1 และ Sait. podzolica N-8.4 เป็นยีสต์อุดมน้ำมัน การศึกษาการผลิตน้ำมันจากไฮโดรไลเสตใบอ้อย (sugarcane leaves hydrolysate, SLH) ของยีสต์อุดมน้ำมันที่คัดกรองได้ พบว่าทุกสายพันธุ์สามารถผลิตน้ำมันในไฮโดรไลเสตใบอ้อย โดย Rh. sphaerocarpa 11-14.4 ให้ผลผลิตน้ำมันสูงที่สุด (0.98 กรัม/ลิตร) การหาภาวะเหมาะที่สุดต่อการผลิตน้ำมันของ Rh. sphaerocarpa 11-14.4 ในไฮโดรไลเสตใบอ้อย พบว่าเมื่อใช้กล้าเชื้อที่เลี้ยงใน SLH ที่ผ่านการปรับด่างเกิน (overliming) (6% -DSLH) ที่เติมสารสกัดจากเซลล์ยีสต์ 3 กรัม/ลิตร และเพปโทน 3 กรัม/ลิตร และผลิตน้ำมันใน 12%-SLH (อัตราส่วนคาร์บอน/ไนโตรเจน เท่ากับ 24) ที่เติมโพแทสเซียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (KH2PO4) 5 กรัม/ลิตร พีเอช 4.5 บ่มที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส เขย่า 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 4 วัน ที่ภาวะดังกล่าวนี้ Rh. sphaerocarpa 11-14.4 ให้ผลผลิตน้ำมันสูงที่สุดเท่ากับ 1.65 กรัม/ลิตร (อัตราการผลิตน้ำมัน 0.41 กรัม/ลิตร/วัน) น้ำมันที่ผลิตมีองค์ประกอบกรดไขมันชนิดหลักเป็นกรดโอเลอิกและกรดปาล์มิติก ค่าความหนืด ความถ่วงจำเพาะ เลขซีเทน และเลขไอโอดีน ซึ่งคำนวนจากปริมาณกรดไขมันที่เป็นองค์ประกอบในน้ำมันทำนายว่าไบโอดีเซลที่ผลิตมีคุณภาพตามมาตรฐานที่กำหนดของสหรัฐอเมริกาและยุโรปและใกล้เคียงกับไบโอดีเซลที่ผลิตจากน้ำมันของพืช แสดงว่าน้ำมันยีสต์ Rh. sphaerocarpa 11-14.4 มีศักยภาพเป็นน้ำมันทางเลือกสำหรับนำมาผลิตไบโอดีเซล นอกจากนั้น งานวิจัยนี้ยังหาภาวะเหมาะที่สุดต่อการผลิตน้ำมันยีสต์ Cyberlindnera (Cy.) subsufficiens NG8.2 ซึ่งมีรายงานก่อนหน้าว่าน้ำมันที่ผลิตมีปริมาณกรดปาล์มิโตเลอิกสูงจากไฮโดรไลเสตใบอ้อย กรดปาล์มิโตเลอิกเป็นกรดไขมันราคาแพง มีประโยชน์ด้านการแพทย์และอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง โดยภาวะเหมาะที่สุดต่อการผลิตน้ำมันยีสต์ Cy. subsufficiens NG8.2 คือใช้ SLH ที่ผ่านการปรับด่างเกิน เพื่อกำจัดฟอสเฟส (12% -DSLH) (อัตราส่วนคาร์บอน/ฟอสฟอรัส เท่ากับ 21,182) เติมแมกนีเซียมซัลเฟตเฮพตะไฮเดรต (MgSO4.7H2O) ปริมาณ 0.75 กรัม/ลิตร พีเอช 5.5 และบ่มที่ 30 องศาเซลเซียส เขย่า 200 รอบต่อนาที เป็นเวลา 4 วัน ที่ภาวะดังกล่าวนี้ Cy. subsufficiens NG8.2 ให้ผลผลิตน้ำมันและปริมาณน้ำมันสะสมในเซลล์สูงสุดเท่ากับ 1.59 กรัม/ลิตร และ 14.86% น้ำหนัก/น้ำหนักเซลล์แห้ง ตามลำดับ น้ำมันที่ผลิตมีปริมาณกรดปาล์มิโตเลอิก 15.80% (น้ำหนัก/น้ำหนัก) ผลผลิตกรดปาล์มิโตเลอิกเท่ากับ 2.09 มิลลิกรัม/กรัมใบอ้อยแห้ง และพบว่า Cy. subsufficiens NG8.2 ผลิตน้ำมันใน 12%-DSLH ได้มากกว่าใน 12%-SLH แต่น้ำมันของ Cy. subsufficiens NG8.2 ที่ผลิตใน 12%-DSLH มีปริมาณกรดปาล์มิโตเลอิกต่ำกว่าในน้ำมันที่ผลิตใน 12%-SLH การเติมแมกนีเซียมซัลเฟตเฮพตะไฮเดรตลงใน 12%-DSLH ทำให้น้ำมัน Cy. subsufficiens NG8.2 ที่ผลิตมีปริมาณกรดปาล์มิโตเลอิกสูงขึ้น ผลการทดลองนี้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของ Mg2+ ต่อปริมาณของกรดปาล์มิโตเลอิกในน้ำมันของ Cy. subsufficiens NG8.2 ที่ผลิตในไฮโดรไลเสตใบอ้อยที่ผ่านการปรับด่างเกิน
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
A total of 223 yeasts were isolated from 223 samples collected from 9 natural sources in Thailand. Intracellular oil accumulated of the isolated yeasts was evaluated to screen for high oil producing yeast. Preliminary screening by Nile red staining revealed that 16 strains contained oil droplet bigger than half of cell size. Analysis of intracellular oil accumulated of the 16 strains using synthetic oil production medium containing 50 g/L glucose and incubation at 30°C, 200 rpm for 6 days found that Papiliotrema laurentii N-16.2, Rhodotorula (Rh.) sphaerocarpa 11-14.4, Saitozyma (Sait.) podzolica 11-11.3.1 and Sait. podzolica N-8.4 were designated as oleaginous strains. An investigation for their capability to produce oil in sugarcane leaves hydrolysate (SLH) revealed that all of them could produce oil in the SLH and the Rh. sphaerocarpa 11-14.4 gave the highest oil yield (0.98 g/L). Optimization condition for the Rh. sphaerocarpa 11-14.4 oil production in the SLH was culturing inoculum in overlimed SLH (6%-DSLH) supplemented with 3 g/L yeast extract and 3 g/L peptone, producing the oil in 12%-SLH (carbon to nitrogen ratio of 24) supplemented with 5 g/L KH2PO4, pH 4.5 and incubating at 30°C, 200 rpm for 4 days. At the optimized condition, the Rh. sphaerocarpa 11-14.4 gave the highest oil yield of 1.65 g/L (oil productivity of 0.41 g/L/day). The oil produced had oleic acid and palmitic acid as major fatty acids. Values of viscosity, specific gravity, cetane number and iodine number calculated from fatty acid content of the oil predicted that quality of biodiesel produced met both the US and EU standard specifications and similar to those produced from plant oils. This result indicated that Rh. sphaerocarpa 11-14.4 oil was promising alternative oil feedstock for biodiesel production. Moreover, optimal condition for production of Cyberlindnera (Cy.) subsufficiens NG8.2 oil which has previously been reported to contain high palmitoleic acid content from sugarcane leaves hydrolysate was also determined in this study. Palmitoleic acid (C16:1) or omega7 is a high value fatty acid. It had several applications in medicine and cosmetic industries. The optimal condition for the Cy. subsufficiens NG8.2 oil production was overlimed SLH (12%-DSLH) (carbon to phosphorus ratio of 21,182) supplemented with 0.75 g/L MgSO4.7H2O, pH 5.5 and incubation at 30°C, 200 rpm for 4 days. Under the optimal condition, the Cy. subsufficiens NG8.2 gave the highest oil yield (1.59 g/L), oil content (14.86%, w/w DCW) and palmitoleic acid content of the oil was 15.80% (w/w). Palmitoleic acid yield obtained was 2.09 mg/g DW sugarcane leaves. It was found that the Cy. subsufficiens NG8.2 produced oil in 12%-DSLH higher than 12%-SLH, but the oil produced in the 12%-DSLH contained lower palmitoleic acid than those produced in 12%-SLH. The addition of Mg2SO4.7H2O into the 12%-DSLH increased palmitoleic acid content of the oil produced. The result indicated an importance of Mg2+ on palmitoleic acid content of the Cy. subsufficiens NG8.2 oil produced in overlimed SLH.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
หุ่นดี, พัชราภรณ์, "การคัดกรองยีสต์ผลิตน้ำมันและการหาภาวะเหมาะที่สุดของการผลิตน้ำมันจากไฮโดรไลเสตของใบอ้อย" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4228.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4228