ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย
นักวิจัย : นภา ศิวะรังสรรค์
คำค้น : exzyme , กระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย , การใช้เอนไซม์
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2546
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RDG4350006 , http://research.trf.or.th/node/1148
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

การผลิตแอลฟา-อะไมเลส โดย Bacillus subtilis TISTR 25 ในระดับขวดเขย่าและถังหมักแบบไม่ต่อเนื่อง ขนาด 5 ลิตร สูตรอาหารที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์ระดับขวดเขย่าประกอบด้วยแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจน ที่เหมาะสมคือแป้งมันสำปะหลัง 0.5 % และกากถั่วเหลืองที่ย่อยด้วยกรดซัลฟุริกที่มีปริมาณไนโตรเจน 0.05 % KH2PO4 0.3 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.02 % (w/v) และ CaCl2.2H2O 0.017 % (w/v) ภาวะที่เหมาะสมของการ เลี้ยงเชื้อคือ ค่าความเป็นกรดด่างเท่ากับ 7.0 อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส อัตราการเขย่า 250 rpm การผลิต เอนไซม์ในถังหมักแบบไม่ต่อเนื่อง 5 ลิตร มีสูตรอาหารเหมือนกับการเลี้ยงในระดับขวดเขย่า โดยมีภาวะควบคุม เพิ่มเติมคือ ปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 1.0 (v/v) และอัตราการให้อากาศ 1.0 vvm การกรองด้วยวิธีอัลตราฟิลเตร ชั่นและตกตะกอนด้วยแอมโมเนียมซัลเฟตทำให้เอนไซม์บริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 3.5 เท่า เอนไซม์ที่ได้มีค่าความเป็นกรด- ด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมเท่ากับ 7.0 และ 60 องศาเซลเซียส เมื่อบ่มเอนไซม์ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส ใน 0.2 M ฟอสเฟตบัฟเฟอร์ pH 7.0 แอคติวีตีของเอนไซม์จะลดลงครึ่งหนึ่งที่เวลา 35 นาที และ 60 นาที เมื่อไม่มี การเติม และเติมแคลเซียมคลอไรด์ 5 mM ตามลำดับ ค่า Km และ Vmax ของการย่อยแป้งมันฝรั่งที่ละลายน้ำได้ เท่ากับ 0.65 mg/ml และ 2.78 x 10-2 nmol/min เอนไซม์ผงและเอนไซม์เหลวสามารถเก็บรักษาที่อุณหภูมิ –20 และ 4 องศาเซลเซียส โดยสูญเสียแอคติวิตีเพียงเล็กน้อยเมื่อเก็บเป็นระยะเวลา 8 เดือน Bacillus subtilis TISTR 25 สามารถผลิตแอลคาไลน์โปรตีนเอสได้ในปริมาณสูงเมื่อเลี้ยงในถังหมักขนาด 5 ลิตร โดยใช้สูตรอาหารที่ประกอบด้วย KH2PO4 0.1 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.05 % (w/v) CaCl2.2H2O 0.004 % (w/v) แป้งมันสำปะหลัง 0.1 % (w/v) และกากถั่วเหลืองผสมกากเมล็ดทานตะวันในสัดส่วน 1 : 1 ที่มี ปริมาณไนโตรเจนเท่ากับ 0.3 % (v/v) ในปริมาตรทั้งสิ้น 3.5 ลิตร ภาวะที่เหมาะสมสำหรับการหมักในการผลิต แอลคาไลน์ โปรตีเอสคือ ใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 0.5 % (w/v) อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1 vvm อัตราเร็ว ในการกวนเท่ากับ 250 rpm อุณหภูมิในการเลี้ยงเท่ากับ 37 องศาเซลเซียส pH เริ่มต้นของการเลี้ยงเชื้อเท่ากับ 7.0 เชื้อสามารถผลิตเอนไซม์ได้สูงสุด 174.82 ยูนิต/กรัมน้ำหนักเซลล์แห้ง ในชั่วโมงที่ 84 Pseudomonas aeruginosa สามารถผลิตไลเปสได้เมื่อเลี้ยงในถังหมักขนาด 5 ลิตร โดยใช้สูตรอาหารที่ ประกอบด้วย (NH4SO4 0.13 % (w/v) Fructose 2 % (w/v) K2HPO4 0.09 % (w/v) KH2PO4 0.06 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.02 % (w/v) และ Yeast extract 0.01 % (w/v) ในปริมาตรทั้งสิ้น 4 ลิตร ภาวะที่เหมาะสม สำหรับการหมักในการผลิตไลเปสคือ ใช้ปริมาณเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 0.5 % (v/v) อัตราการให้อากาศเท่ากับ 1.0 vvm อัตราเร็วในการกวนเท่ากับ 250 รอบต่อนาที อุณหภูมิในการเลี้ยงเท่ากับ 37 องศาเซลเซียส และควบคุม ค่าความเป็นกรด-ด่างที่ 7.0 เชื้อสามารถผลิตไลเปสได้สูงสุด 1,476.50 ยูนิตต่อมิลลิลิต ในชั่วโมงที่ 48 นำ เอนไซม์มากรองด้วยวิธีอัตราฟิลเตรชั่น และทำให้เป็นผงด้วยวิธีไลโอฟิเซชั่น ได้แอคติวิตีของเอนไซม์ผงเท่ากับ 98.04 ยูนิตต่อมิลลิกรัมเอนไซม์ การคัดเลือกเชื้อจุลินทรีย์เพื่อใช้ในการผลิตเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลนเนสของเชื้อจุลินทรีย์ 3 ชนิด คือ T.reesei สายพันธุ์ QM สายพันธุ์ C และเชื้อ A.pullulans พบว่า T.reesei สายพันธุ์ QM ผลิตเอนไซม์หลักคือ เซลลูเลสได้แอคติวิตีสูงสุด 0.296 U/ml ขณะที่มีไซแลนเนสเพียงเล็กน้อย (0.089 U/ml) T.reesei สายพันธุ์ C ผลิตเอนไซม์ผสมทั้ง 2 ได้ดีมากคือเซลลูเลสสูงที่สุด 5.365 U/ml ขณะที่ A.pullulans ผลิตไซแลนเนสเป็นหลักได้ ถึง 7.344 (U/ml) แต่ผลิตเซลลูเลสได้น้อยมากในระดับ 0.091 U/ml ดังนั้นจะเห็นได้ว่า T.reesei สายพันธุ์ C เหมาะสำหรับการผลิตเอนไซม์ผสมที่มีแอคติวิตีของทั้ง 2 เอนไซม์ได้ดีที่สุด เมื่อนำ crude enzyme มาตกตะกอน ด้วย (NH4)2SO4 80 % ได้เอนไซม์เซลลูเลสที่มี endoglucanase สูงกว่า exoglucanase และ ?-glucosidase อยู่มาก เนื่องจากเชื้อ T-reesei สายพันธุ์ C เป็นเชื้อที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์ทั้งสองจึงได้มีการเพิ่มกำลัง ผลิตเป็นขนาด 1 ลิตร และในระดับถังหมักขนาด 5 ลิตร พบว่าภาวะที่เหมาะสมในการผลิตเอนไซม์จาก T.reesei สายพันธุ์ C คือที่ pH 5.0 และอุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส เหมาะต่อการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลน เนสดีที่สุด และอุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียสเหมาะต่อการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสและไซแลนเนสดีที่สุด โดย เฉพาะ endoglucanase มีแอคติวิตีสูงที่สุด การนำเอนไซม์ที่ผลิตได้ทั้งห้าชนิดมาใช้ในขั้นตอนต่าง ๆ ในการเตรียมผ้า จำเป็นต้องลอกแป้ง เอนไซม์ อะไมเลสที่ผลิตขึ้นไม่เหมาะสมที่จะใช้สำหรับการลอกแป้งบนผ้าทอ จำเป็นต้องใช้เอนไซม์อะไมเลสที่สามารถลอก แป้งที่อุณหภูมิสูงได้ ในส่วนขั้นตอนการกำจัดสิ่งสกปรกสามารถใช้เอนไซม์กำจัดสิ่งสกปรกได้ผลดีเท่ากับการใช้ โซเดียมไฮดรอกไซด์และสามารถใช้เอนไซม์ที่ผลิตขึ้นกำจัดสิ่งสกปรกได้ผลดีในแง่การดูดซึมน้ำเทียบเท่าการใช้ เอนไซม์ที่จัดหามาสำหรับการฟอก เอนไซม์ที่ใช้ฟอกผ้ายังมีประสิทธิภาพการฟอกให้ผ้าขาวไม่เท่าการฟอกด้วย ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และเอนไซม์กลูโคสออกซิเดสเป็นเอนไซม์ชนิดเดียวที่สามารถฟอกผ้าให้ขาวได้มากที่สุด เมื่อเทียบกับเอนไซม์ชนิดอื่น ๆ The production of extraccellular alpha-amylase from Bacillus subtilis TISTR 25 was determined in a shaking flask and a 5-liter batch fermenter. The optimal composition for the exzyme production in the shaking flask contained KH2PO4 0.3 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.02 % (w/v) และ CaCl2.2H2O 0.017 % (w/v) 0.5 % cassava starch and soybean meal hydrolysis in H2SO4 with nitrogen content 0.05 % as the appropriate carbon and nitrogen sources, respectively. The optimal condition for pH, temperature and agitation were 7.0 37oC and 250 rpm, respectively. Medium compositions for the enzyme production in 5-liter batch fermenter were the same as in the shaking flask. The optimal conditions for culturing were as follow: 1.0 % (v/v) of inoculum and aeration rate at 1.0 vvm. Alpha-amylase from Bacillus subtilis TISTR 25 was partial purified about 3.5 folsd by ultrafiltration and ammonium sulfate precipitation, respectively. This enzyme possessed its maximum dextrinizing activity at pH 7.0 and 60oC. The half-life of the partial purified enzyme was 35 minutes at 60oC in 0.2 M phosphate buffer pH 7.0 and over 60 minutes in the same buffer with 5 mM calcium chloride. The Km and Vmax value for potato soluble starch were 0.65 mg/ml and 2.78 x 10-2 nmol/min, respectively. The activity of enzyme powder and liquid form were slightly decreased when stored at –20 and 4oC for 8 months. Bacillus subtilis TISTR 25 can produce high amount of alkaline protease in 5- liter fermenter. Culture medium contains KH2PO4 0.1 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.05 % (w/v) CaCl2.2H2O 0.001 % (w/v), Cassava starch 0.1 % (w/v) and mixture of soybean meal and sunflower seed meal with nitrogen content 0.3 % (v/v) in total volume of 3.5 liter. The optimal conditions for culturing were as follows: inoculum size at 0.5 % (v/v), aeration rate at 1 vvm, agitation speed of 250 rpm, temperature at 37oC and initial pH at 7.0. This strain con produce the highest amount of alkaline protease 174.82 unit/gram cell dry weight at 84 hours. Pseudomonas aeruginosa produced a high amount of lipase in 5-liter fermenter. Culture medium contains (NH4SO4 0.13 % (w/v) Fructose 2 % (w/v) K2HPO4 0.09 % (w/v) KH2PO4 0.06 % (w/v) MgSO4.7H2O 0.02 % (w/v) และ Yeast extract 0.01 % (w/v) in total volume of 4 liter. The optimal conditions for culturing were as follows: inoculum size at 0.5 % (v/v) of the culture volume, aeration rate at 1.0 vvm, agitation speed of 250 rpm, temperature at 37oC and control pH at 7.0. This strain can produce the high amount of lipase 1,476.50 unit/ml. at 48 hours. The enzyme was filtrated by ultrafiltration and made in powder form by lyophilization. The specific activity of powder enzyme was 98.04 unit/mg powder. Screening of bacteria producing cellulase and xylanase was performed on 3 strains of microorganisms, T.reesei strain QM, strain C and A.pullulan. Strain of T.reesei QM was major produced a high amount of cellulase 0.296 U/ml and xylanase 0.089 U/ml. T.reesei C produced high amount of cellulase 5.365 U/ml and xylanase was high too. While A.pullulans produced xylanase 7.344 U/ml but low amount of cellulase 0.091 U/ml. From the results, T.reesei C produced both enzyme with high activity. Enzymes from T.reesei C was partial purified by 80 % ammonium sulphate precipitation to get a higher activity of endoglucanase than exoglucanase and ?-glucosidase. Production of cellulase and xylanase from T.reesei C was scale-up to 1-L shaking flask and 5-L batch culture fermenter. The optimal conditions for enzyme production were as follows: temperature at 60oC and control pH at 5.0 especially for high endoglucanase activity. The application of enzymes to use in various stages of cotton fabric preparation process. Amylase produced by B.subtilis TISTR 25 was not appropriate for desizing. Therefore, thermotolerant amylase was suggested to replace the produced amylase in disizing at high temperature. In scouring, the enzymatic treatment was work as well as sodium hydroxide treatment. And the produced enzymes made a good absorbency like commercial enzyme. Unlike the hydrogen peroxide, the enzymatic treatment was not good enough to bleach the fabric. And glucose oxidase was the only enzyme which improved the whiteness of fabric

บรรณานุกรม :
นภา ศิวะรังสรรค์ . (2546). การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
นภา ศิวะรังสรรค์ . 2546. "การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
นภา ศิวะรังสรรค์ . "การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2546. Print.
นภา ศิวะรังสรรค์ . การใช้เอนไซม์ในกระบวนการเตรียมผ้าฝ้าย. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2546.