ชื่อเรื่อง: การคัดเลือกสายพันธุ์และสภาวะการเลี้ยงยีสต์ไขมันสูงที่ย่อยแป้งได้ เพื่อผลิตไขมันเซลล์เดี่ยวจากแป้งมันสำปะหลัง

ผู้วิจัย/ผู้เรียบเรียง: นางสาวบำเพ็ญ นิ่มเขียน

คณะทำงาน/อาจารย์ที่ปรึกษา: ดร.บุญเทียม พันธุ์เพ็ง

ที่มา: วิทยานิพนธ์เรื่อง การคัดเลือกสายพันธุ์และสภาวะการเลี้ยงยีสต์ไขมันสูงที่ย่อยแป้งได้เพื่อผลิตไขมันเซลล์เดี่ยวจากแป้งมันสำปะหลัง สาขาวิทยาศาสตร์การอาหาร สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้า เจ้าคุณทหารลาดกระบัง

แหล่งสืบค้นฉบับเต็ม: สำนักหอสมุด สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

กลุ่มสินค้า: 1514 ไขมัน น้ำมัน จากพืชและสัตว์

เทคโนโลยี: เทคโนโลยีชีวภาพและการหมัก

Keyword: ไขมันเซลล์เดี่ยว single cell oil แป้งมันสำปะหลัง

การคัดเลือกสายพันธุ์และสภาวะการเลี้ยงยีสต์ไขมันสูงที่ย่อยแป้งได้เพื่อผลิตไขมันเซลล์เดี่ยวจากแป้งมันสำปะหลัง

ปัจจุบันความต้องการใช้น้ำมันและไขมันในอุตสาหกรรมอาหารได้เพิ่มสูงขึ้น การแสวงหาแหล่งน้ำมันและไขมันใหม่ เพื่อนำมาใช้ทดแทนไขมันจากพืชที่มีราคาแพง เช่น ไขมันเนยโกโก้ นับว่ามีความสำคัญและเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง จากการศึกษาอย่างแพร่หลายพบว่า การผลิตไขมันจากจุลินทรีย์เป็นทางเลือกใหม่ที่น่าสนใจอีกแหล่งหนึ่ง ซึ่งเรียกจุลินทรีย์ประเภทนี้ว่า “จุลินทรีย์ไขมันสูง” (oleaginous microorganism) ซึ่งไขมันที่ได้ เรียกว่า “ไขมันเซลล์เดี่ยว” (single cell oil, SCO) และพบว่าเซลล์ที่เหลือจากการสกัดไขมัน ซึ่งมีปริมาณโปรตีนที่ค่อนข้างสูง ยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่อได้อีก เช่น ใช้เป็นโปรตีนเซลล์เดี่ยวในอาหารสัตว์ ทดแทนแหล่งโปรตีนจากพืช ที่ต้องใช้พื้นที่และต้นทุนในการผลิตสูง

แต่ด้วยต้นทุนการผลิตในด้านวัตถุดิบที่สูง เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตน้ำมันจากพืชน้ำมัน จึงเป็นที่น่าสนใจต่อการศึกษาถึงวัตถุดิบชนิดอื่นๆ ที่มีราคาถูก สามารถหาได้ในประเทศ อีกทั้งยังมีปริมาณมาก และพบว่าแป้งมันสำปะหลัง มีคุณสมบัติเหมาะสมในการนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิต SCO อีกทั้งยังเป็นการเพิ่มมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร เช่นแป้งมันสำปะหลัง ที่มีราคาต่ำ เนื่องจากมีปริมาณมาก และเป็นแนวทางหนึ่งสำหรับนำไปใช้ประโยชน์เพื่อการบำบัดของเหลือทิ้งจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังได้อีกด้วย

1. วัตถุดิบ สารเคมีและอุปกรณ์

• จานเลี้ยงเชื้อ (เพลท, plate) ปลอดเชื้อ
• ไทอะมิน (thiamine)
• ปิเปต ขนาด 1 มิลลิลิตร
• เข็มถ่ายเชื้อ (needle)
• ตัวอย่างดินบริเวณกองกากเศษวัตถุดิบพืชน้ำมัน
• อาหารเหลวแป้งมันสำปะหลัง (starch broth, SB)
• อาหารแข็งแป้งมันสำปะหลัง (starch agar, SA)
• เครื่องหมุนเหวี่ยง ความเร็วรอบ 3,000 รอบต่อนาที
• สารละลายเปปโตน (peptone) ปริมาตร 99 มล.ในหลอดทดลอง

2. ขั้นตอนการดำเนินงาน

• การแยกเชื้อจุลินทรีย์

วิธีการขีดเพลท (streak culture method) ทำได้โดยการนำตัวอย่างดิน 1 กรัม ใส่ใน SB บรรจุในขวดรูปชมพู่ ปริมาตร 100 มล. ซึ่งผ่านการฆ่าเชื้อและปรับ pH เท่ากับ 3.5 เข้าเครื่องเขย่าด้วยความเร็ว 150 รอบต่อนาที ที่อุณหภูมิห้อง นาน 4 วัน แตะตัวอย่างนี้ มาขีดบน SA บ่มที่อุณหภูมิ 15⁰ซ นาน 4-5วัน

การเทเพลท (pour plate) โดยการนำตัวอย่างดิน 11 กรัม มาทำสารแขวนลอย (suspension) ด้วยสารละลายเปปโตนปลอดเชื้อ 99 มิลลิลิตร จากนั้นเจือจางระดับต่างๆ ทีละ 10 เท่า (serial dilution) ถึง 10^-4- 10^-6 กรัมต่อมิลลิลิตร และดูดสารแขวนลอยที่ระดับการเจือจางต่างๆ ปริมาตร 1 มล. ลงในเพลท และเท SA ขณะที่มีอุณหภูมิ 45⁰ซ ในรูปของเหลวหนืด จนกระจายสม่ำเสมอทั้งเพลท บ่มที่อุณหภูมิ 15⁰ซ นาน 4-5 วัน

เมื่อครบระยะเวลาที่กำหนด สังเกตกลุ่มของเชื้อ (โคโลนี, colony) ที่ทำให้เกิดวงใสบน SA เนื่องจากความสามารถในการย่อยสลายแป้งของจุลินทรีย์ และเลือกโคโลนีดังกล่าว เพื่อนำไปแยกเชื้อให้บริสุทธิ์

การคัดเลือกยีสต์ที่ต้องการ ทำได้โดยการนำโคโลนีที่เลือกได้ เลี้ยงบน SA ที่มี pH 3.5 บ่มที่อุณหภูมิห้อง นาน 2-3 วัน ทำการขีดเชื้อซ้ำอีก 2-3 ครั้ง จนได้โคโลนีที่มีลักษณะเหมือนกัน •

จากนั้นใช้เข็มถ่ายเชื้อแตะโคโลนีจากการคัดเลือก เพื่อแต้มเชื้อดังกล่าวบน SA (point inoculation) บ่มที่อุณหภูมิห้อง นาน 3 วัน และตรวจสอบการย่อยแป้งของจุลินทรีย์ที่ต้องการ ด้วยการเทสารละลายไอโอดีนลงบนผิวหน้า SA สังเกตบริเวณใสรอบๆโคโลนี (clear zone) ของยีสต์ที่สามารถย่อยแป้งได้ เนื่องจากไม่มีแป้งไปเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับไอโอดีน เพื่อเกิดเป็นสีน้ำเงิน-ม่วงได้ และเก็บโคโลนีดังกล่าว มาเลี้ยงใน SB ด้วยปริมาณหัวเชื้อร้อยละ 10 เขย่าด้วยความเร็ว 150 รอบต่อนาที ที่อุณหภูมิห้อง นาน 8 วัน เมื่อครบกำหนดเวลา นำอาหารเหลวดังกล่าว ไปหมุนเหวี่ยงที่ความเร็ว 3,000 รอบต่อนาที นาน 10 นาที ที่อุณหภูมิห้อง ล้างเซลล์ด้วยน้ำกลั่น และหมุนเหวี่ยง ก่อนการเทของเหลวส่วนบนออกไป จำจนวน 2 ครั้ง จะได้เซลล์ยีสต์ที่ต้องการ ที่มีความบริสุทธิ์เพียงพอ

• การเลี้ยงยีสต์เพื่อการผลิตไขมัน

เลี้ยงยีสต์ใน SB-60:1 ที่มีการเติมไทอะมินให้มีความเข้มข้น 0.5 กรัม ต่อปริมาตร SB 1 ลิตรควบคุมปริมาณแป้งมันฯและ YE ในอาหารให้คงที่ เลี้ยงในอุณหภูมิ 15⁰ซ เป็นเวลานาน 6 วัน

3. สรุปผลการดำเนินงาน

การเติมไทอะมีนใน SB ปริมาณ 0.5 กรัมต่อปริมาตรของ NB เพื่อการเลี้ยงยีสต์ที่บริสุทธิ์ ในสภาวะควบคุมอัตราส่วนคาร์บอน :ไนโตรเจน (C : N) ที่ 60 : 1 โดยบ่มเชื้อในอุณหภูมิ 15⁰ซ นาน 6 วัน ทำให้ได้ปริมาณไขมันร้อยละ 60.30 ซึ่งเป็นปริมาณที่สูงที่สุดในการทดลอง จากการเปรียบเทียบผลการทดลองที่ได้เติมแมงกานีสคลอไรด์ 2 ระดับความเข้มข้น, ซิงค์คลอไรด์, ไบโอติน เป็นปริมาณ 0.5, 1.0, 1.0 และ 0.5 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งให้ปริมาณไขมันร้อยละ 65.75, 62.64, 65.44 และ 64.53 ตามลำดับ และมีคุณสมบัติทางเคมีและองค์ประกอบหลักของไขมันดังแสดงในตารางที่ 1

หมายเหตุ : หน่วยของค่าคุณสมบัติทางเคมี คือ ก : กรัม/ไขมัน 100 กรัม, ข : มิลลิกรัมโปตัสเซียม-

ไฮดรอกไซด์/กรัมไขมัน, ค : มิลลิกรัมสมมูล/กิโลกรัม

และในการสกัดไขมัน ทำให้ได้กากเซลล์ ซึ่งมีปริมาณโปรตีนร้อยละ 15.72 โดยน้ำหนักแห้ง และสามารถนำส่วนดังกล่าวนี้ไปใช้เป็นแหล่งโปรตีนอาหารสัตว์ได้เป็นอย่างดี