วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554

งานวิจัยนี้ศึกษาความสามารถในการเจริญและการผลิตกรดแลกติกของ Rhizopus oryzae ที่ถูกตรึงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดเบดสถิตทั้งในการหมักแบบแบตช์และการหมักแบบต่อเนื่อง ในการหมักแบบแบตช์โดยเซลล์แขวนลอยในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดถังกวนพบว่า ลักษณะทางสัณฐานของราส่งผลต่อสมบัติการไหลของน้ำหมัก และการปั่นกวน ทำให้ยากต่อการควบคุมปัจจัยการหมัก ส่งผลให้กรดแลกติกที่ผลิตได้นั้นมีค่าผลผลิต และ อัตราการผลิตไม่สูงมากนัก จากการเปรียบเทียบการหมักกรดแลกติกแบบแขวนลอย การเซลล์ตรึงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดเบดสถิตทำให้ได้ลักษณะสัณฐานของราที่เหมาะสม ระบบมีการกวนและถ่ายเทออกซิเจนที่ประสิทธิภาพดีกว่า ดังนั้นทำให้ความหนาแน่นของเซลล์ภายในระบบสูง และผลิตกรดแลกติกได้สูงขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่า ประสิทธิภาพในการผลิตกรดแลกติกของเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดนี้ขึ้นกับอัตราการกวน และอัตราการให้อากาศ โดยภาวะที่เหมาะสมในการเจริญเติบโตของ R. oryzae และการผลิตกรดแลกติกอยู่ที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ค่าพีเอช 6 ที่อัตราการกวน 700 รอบต่อนาที และอัตราการให้อากาศ 0.5 ปริมาตรอากาศต่อปริมาตรอาหารต่อนาที โดยผลผลิต 65.51 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อน้ำหนัก) ค่าอัตราการผลิตกรดแลกติก 2.25 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และค่าอัตราการผลิตกรดแลกติกจำเพาะ 0.14 ต่อชั่วโมง จากความเข้มข้นกลูโคสเริ่มต้นในระยะสร้างผลิตภัณฑ์ 70 กรัมต่อลิตร นอกจากนี้พบว่า เซลล์ที่ถูกตรึงนั้นมีความสามารถในการเจริญเติบโต และการผลิตกรดแลกติกที่ความเข้มข้นกลูโคสเริ่มต้นที่สูงขึ้นได้ถึง 150 กรัมต่อลิตร นอกจากนี้ได้ทำการศึกษาเสถียรภาพของการตรึงเซลล์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดเบดสถิตในการหมักแบบต่อเนื่อง โดยพบว่า R. oryzae ที่ถูกตรึงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพชนิดนี้สามารถรักษาอัตราการเจริญ และแอคติวิตีของเซลล์ในระยะเพิ่มจำนวนได้ในระยะยาว อีกทั้งการตรึงเซลล์สามารถป้องกันการเกิดปรากฏการณ์ที่เซลล์ถูกถ่ายเทออกจากเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพจนหมด จากการศึกษาพบว่าแอคติวิตีของเซลล์ที่ถูกตรึงนั้นสามารถรักษาเสถียรภาพของเซลล์ และรักษาระดับการผลิตกรดแลกติกได้ในระยะยาว ถึง 449 ชั่วโมงของการผลิต (ในภาวะเดียวกับการหมักแบบแบตช์) โดยสามารถผลิตกรดแลกติกได้ความเข้มข้นเฉลี่ย 72.20 กรัมต่อลิตร ค่าผลผลิต 58.05 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อน้ำหนัก) และอัตราการผลิตกรดแลกติก 0.72 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ในการเติมสารละลายกลูโคส (150 กรัมต่อลิตร) อย่างต่อเนื่อง ที่อัตราการเจือจางที่ 0.01 ต่อชั่วโมง และเมื่อทำการศึกษาการเติมยูเรีย (แหล่งไนโตรเจน) ลงในระยะการผลิตแบบต่อเนื่องที่ความเข้มข้น 0.15 และ 0.30 กรัมต่อลิตร ตามลำดับ พบว่ายูเรียมีผลไปกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์มากกว่าการส่งเสริมการผลิตกรดแลกติก โดยความเข้มข้นเฉลี่ยกรดแลกติกที่ผลิตได้ 43.25 และ 41.07 กรัมต่อลิตร ค่าผลผลิต 31.10 และ 30.35 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อน้ำหนัก) และค่าอัตราการผลิตกรดแลกติก 0.43 และ 0.41 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง ตามลำดับ ในการเติมสารละลายกลูโคส (150 กรัมต่อลิตร) อย่างต่อเนื่อง ที่อัตราการเจือจางที่ 0.01 ต่อชั่วโมง