Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตกรดแอลแลกติกโดยวิธีตรึงเซลล์เชื้อรา Rhizopus oryzae ในถังหมักแบบเบดสถิต

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Production of L(+)-lactic acid by immobilized Rhizopus oryzae in a static bed bioreactor

Year (A.D.)

2008

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฏฐา ทองจุล

Second Advisor

วาสนา โตเลี้ยง

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีชีวภาพ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2008.920

Abstract

ในงานวิจัยศึกษาการผลิตกรดแอลแลกติกจากกลูโคสโดยเชื้อรา Rhizopus oryzae NRRL 395 ในการหมักระดับขวดเขย่าและในถังหมักแบบเบดสถิต เมื่อทำการหมักแบบไม่ต่อเนื่อง พบว่า สปอร์ของ R. oryzae จะเริ่มเจริญไปเป็นเซลล์ด้วยอาหารเพื่อการเจริญ และในอาหารเพื่อการสร้างผลิตภัณฑ์ เซลล์จะผลิตกรดแลกติกได้สูงในช่วงที่พีเอชเท่ากับ 6.0 และศึกษาชนิดของด่างที่ใช้ในการควบคุมค่าพีเอชที่มีผลต่อลักษณะสัณฐาน การเจริญและการผลิตกรดแลกติกด้วยการหมักแบบเซลล์แขวนลอยระดับขวดเขย่าที่ 30 องศาเซลเซียส 200 รอบต่อนาที โดยเปรียบเทียบระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์กับแคลเซียมคาร์บอเนต พบว่า แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถควบคุมค่าพีเอชได้ดีและผลิตกรดแลกติกได้สูง แต่อย่างไรก็ดี เนื่องจากค่าการละลายของแคลเซียมคาร์บอเนตมีค่าต่ำ ดังนั้น ในกระบวนการหมักระดับถังหมักจะก่อให้เกิดปัญหาในเรื่องของการไม่ละลายน้ำ จึงส่งผลให้การเก็บเกี่ยวผลิตภัณฑ์นั้นทำได้ยาก ดังนั้น เพื่อลดปัญหาดังกล่าว ในงานวิจัยนี้จึงเลือกใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อใช้เป็นสารปรับค่าพีเอชในกระบวนการหมัก เนื่องจากปัญหาทางด้านสัณฐานของเชื้อราที่ยากต่อการควบคุมในกระบวนการหมักแบบเซลล์แขวนลอยในถังกวน ทำให้เกิดการคิดค้นและพัฒนาถังถังหมักแบบเบดสถิตขึ้น โดยศึกษาเส้นใยที่ใช้สำหรับตรึงเซลล์ พบว่า ผ้าฝ้ายชนิดที่ถักหรือผ้าขนหนู มีลักษณะโครงสร้างและพื้นผิวที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการตรึงของเซลล์ ซึ่งผ้าฝ้ายชนิดที่ถักจะถูกตรึงกับตัวเบดสถิตที่ยึดกับฝาบนของถังกวนทำให้มีพื้นที่มากพอที่ทำให้สปอร์ของเชื้อรามาเกาะและเจริญไปเป็นเซลล์ในอาหารเพื่อการเจริญ และยังพบว่า การหมักในถังหมักแบบเบดสถิตนั้นช่วยเพิ่มการส่งผ่านของออกซิเจนหรือค่าสัมประสิทธิ์ของการถ่ายเทออกซิเจนเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า และช่วยเพิ่มปริมาณของกรดแลกติกได้ เมื่อเทียบกับการหมักในถังกวนที่สภาวะเดียวกัน อย่างไรก็ดี ค่าแอคติวิตีจำเพาะของแลกเตทดีไฮโดรจีเนสในการหมักแบบเซลล์แขวนลอยในถังกวนมีค่าสูงกว่าการหมักแบบตรึงเซลล์ในถังหมักแบบเบดสถิต

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

L-lactic acid fermentation from a simple glucose medium by Rhizopus oryzae NRRL 395 was studied in both a shaken flask and a static bed bioreactor. Batch fermentation of R. oryzae consisted of a growth phase when spores started to germinated and initial cell growth occurred and a production phase when lactic acid was produced at the optimal pH of 6.0. The effects of neutralizing agent on fungal morphology, growth, and product formation were observed in a free cell culture in the shaken flask at 30 ºC, 200 rpm. Compared with NaOH, CaCO3 with low solubility in the fermentation medium gave a higher lactic acid production. However, using CaCO3 in the fermentation especially in a large scale is cumbersome in terms of the solubility and product recovery. Therefore, NaOH was used as the neutralizing agent later in this study. To minimize the difficulty in controlling the filamentous morphology, the static bed bioreactor was constructed by modifying a stirred tank bioreactor. Among 4 fibrous matrices studied, woven cotton (cotton towel) provided the best preferential surface for cell immobilization. The woven cotton fibrous matrix, affixed to the top plate of the stirred tank bioreactor, provided enough space for spore immobilization and cell growth. This resulted in cell free medium, better oxygen transfer as observed from c.a. 4 fold increases in KLa values compared to those in the stirred tank bioreactor operated at the same conditions, and eventually enhanced lactic acid fermentation. Nevertheless, specific lactate dehydrogenase (LDH) activity of free cells in the stirred tank bioreactor was much higher than that of immobilized cells in the static bed bioreactor.

Link to Full Text

Share

COinS