Please use this identifier to cite or link to this item:
https://rsuir-library.rsu.ac.th/handle/123456789/2344| Title: | รายงานวิจัยฉบับสมบูรณ์ โครงการวิจัยการศึกษาความสามารถในการใช้น้ำหมักมูลแพะเพื่อการผลิตพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต |
| Other Titles: | Study on Potential Utilization of Fermented Goat Manure for Polyhydroxyalkanoate Production |
| Authors: | ณัฐพล ถนัดช่างแสง |
| Keywords: | พลาสติก -- เทคโนโลยีชีวภาพ -- วิจัย;พลาสติกชีวภาพ -- วิจัย;เทคโนโลยีชีวภาพ -- วิจัย |
| Issue Date: | 2556 |
| Publisher: | สถาบันวิจัย มหาวิทยาลัยรังสิต |
| Abstract: | ปัจจุบันการผลิตพลาสติกชีวภาพชนิดพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (Polyhydroxyalkanoate; PHA) สามารถสังเคราะห์ได้จากสารอินทรีย์หลายชนิด เช่น น้ำตาล หรือน้ำมันพืช ด้วยกระบวนการหมักทางชีวภาพ และถูกสะสมไว้ภายในเซลล์จุลินทรีย์หลากหลายสายพันธุ์ เช่น Alcaligenes eutrophus Cupriavidus necator และ Pseudomonas olevorans เป็นต้น อย่างไรก็ตามกระบวนการผลิต PHA มีต้นทุนที่สูงกว่าต้นทุนที่ใช้ในการผลิตพลาสติกสังเคราะห์อย่างมาก เนื่องจากวัตถุดิบในการผลิตส่วนใหญ่เป็นผลผลิตจากกระบวนการผลิตน้ำตาล หรือน้ำมันพืช ซึ่งมีราคาแพงและยังมีความต้องการของตลาดเพื่อบริโภค ดังนั้นงานวิจัยนี จึงได้ศึกษาเกี่ยวกับการน้ำมูลแพะซึ่งเป็นของเสียจากโรงงานปศุสัตว์มาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Fatty Acids, VFAs) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นที่สามารถใช้เป็นแหล่งอาหารและพลังงานที่สำคัญสำหรับการผลิต PHA จากการศึกษาความเป็นไปได้ในการเกิดกรดอินทรีย์ระเหยง่ายจากมูลแพะด้วยการหมักการหมักมูลแพะแบบไร้อากาศ พบว่าอัตราส่วนมูลแพะต่อน้ำ 1:2 สามารถผลิตกรดอินทรีย์ระเหยง่ายได้มากที่สุดคือ อะซิเตต 2.3 g/L ตามด้วย บิวทิเรต 2.1 g/L และ โพรพิโอเนต 0.3 g/L ซึ่งให้ผลผลิตต่อกรัมของปริมาณของแข็งมูลแพะที่ใส่เข้าไปในระบบ หรือ YVFA/TVS คือ 0.122 g-VFA/g-TVS โดยพิจารณาแล้วมีปริมาณเพียงพอเทียบเท่ากับการหมักมูลวัว ซึ่งมีปริมาณเพียงพอสามารถที่จะใช้เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญในการผลิตพลาสติกชีวภาพ PHA ได้ จากนั้นเพาะเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ทั้ง 3 สายพันธุ์ที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดอินทรีย์บริสุทธิ์ผสม 3 ชนิด พบว่า เชื้อแบคทีเรีย Cupriavidus necator สามารถสะสม PHA ได้มากที่สุดคือ 3.75 เปอร์เซ็นต์ และสามารถเจริญเติบโตได้ดีที่สุด โดยมีความหนาแน่นของเซลล์ที่ 2.14 g/L โดยจุลินทรีย์สายพันธุ์นี มีคุณสมบัติในการใช้กรดอินทรีย์ระเหยง่ายในการเจริญเติบโตและสะสมPHA ได้ทุกประเภท คือ Propionic acid (1.93 g/L DCW, 1.65%) ตามด้วย Butyric acid (1.75 g/L DCW, 2.75%) และ Acetic acid (1.12 g/L DCW, 1.55%) สุดท้ายเมื่อเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ Cupriavidus necator ด้วยน้ำหมักมูลแพะที่ได้จากการหมักแบบไร้อากาศในปริมาณ 10%--80% ของอาหารเลี้ยงเชื้อ พบว่าที่ความเข้มข้นของน้ำหมักมูลแพะที่ 50 เปอร์เซ็นต์ เป็นสภาวะที่เหมาะสำหรับการเพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียชนิดนี มากที่สุด โดยแบคทีเรียชนิดนี จะให้ผลผลิต PHA โดยเฉลี่ยที่ 5 mg/L/hr สามารถสะสม PHA ได้ 9.38% ที่ความหนาแน่นของเซลล์ 3.84 g/L และมีปริมาณโคมอนอเมอร์ 3-hydroxyvalerate ประมาณ 6.3% ซึ่งคำนวณแล้วให้ผลผลิต YPHA/VFA คือ 0.001 g-PHA/g-VFA ดังนั้นจากผลการทดลองนี้ แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าเชื้อจุลินทรีย์ชนิดนี้สามารถสร้างพอลิไฮดรอกซีอัลคาโนเอต จากอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ของเหลือทิ้งจากฟาร์มปศุสัตว์แพะเป็นอาหารได้ โดยปริมาณผลผลิตและคุณสมบัติของพลาสติกชีวภาพที่ได้จากน้ำหมักมูลแพะในการทดลองนี มีแนวโน้มที่จะสามารถนำงานวิจัยนี ไปต่อยอดในเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต |
| metadata.dc.description.other-abstract: | Nowadays, polyhydroxyalkanoate bioplastics (PHAs) can be synthesized from different kinds of organic matters such as sugars or plant oils by biological fermentation process. PHAs can be storage in various microorganisms such as Alcaligenes sp. and Pseudomonas sp. However, PHA process has a high production cost than the process of conventional synthetic polymers. Thus, in this research, the production of PHAs was investigated by feeding fermented goat manure slurry containing volatile fatty acids (VFAs) as raw materials for substrate utilization. From the study of potential production of VFAs from goat manure anaerobic fermentation, we found that with 1:2 mixture, the amount of VFAs was at acetate 2.3 g/L, butyrate 2.1 g/L and propionate 0.3 g/L, which contained VFA yield or YVFA/TVS 0.122 g-VFA/g-TVS that was similar to VFA yield from cow. This VFA production was thus considered to be adequate for further PHA production. After cultivating Alcaligenes eutrophus Cupriavidus necator and Pseudomonas olevorans with mixed VFAs (all three acids), we found that Cupriavidus necator can be accumulated highest amount of PHAs with substantial growth at 3.75% content and 2.14 g/L DCW (dried-cell weight), respectively. This strain also can be grown and stored with all the VFAs such as propionic acid (1.93 g/L DCW, 1.65%) butyric acid (1.75 g/L DCW, 2.75%) และ acetic acid (1.12 g/L DCW, 1.55%). Moreover, Cupriavidus necator can effectively grow on 50% fermented goat-manure from 1:2 mixture which produced 9.38% PHA content in 3.84 g/L dry cell density with PHA copolymer containing 93.7% of 3-hydroxybutyrate and 6.3% of 3-hydroxyvalerate. In addition, PHA productivity and PHA yield or YPHA/VFA of this condition was at 5 mg/L/hr and 0.001 g-PHA/g-VFA, respectively, which have a potential to develop for industrial application in the near future. It can be claimed that in this study for the first time as our knowledge that PHAs can be biosynthesized from livestock organic wastes such as fermented goat-manure by Cupriavidus necator strain isolated in Thailand. |
| URI: | https://rsuir-library.rsu.ac.th/handle/123456789/2344 |
| metadata.dc.type: | Other |
| Appears in Collections: | BiT-Research |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| NUTTAPOL TANADCHANGSAENG.pdf | 4.5 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.