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

1,3-โพรเพนไดออลเป็นสารที่มีมูลค่าสูงและนิยมใช้เป็นโมโนเมอร์ในการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้และในอีกหลายอุตสาหกรรม การผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลโดยวิธีทางชีวภาพอาศัยการหมักกลีเซอรอลกับจุลินทรีย์ในสภาวะไร้อากาศ ในงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาแนวทางการพัฒนากระบวนการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล จากการหมักกลีเซอรอลรวมถึงแนวทางการลดต้นทุนในการผลิต ในส่วนแรกของงานวิจัยได้ทำการศึกษาการผลิตสาร 1,3 โพรเพนไดออลจากกลีเซอรอลบริสุทธิ์และกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลในระบบแบบต่อเนื่องในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดเคลื่อนที่โดยการตรึงเชื้อ C. butyricum DSM 5431 บนวัสดุตรึง BCN-009 ซึ่งพบว่าความเข้มข้นของสาร 1,3-โพรเพนไดออลสูงสุดเท่ากับ 35.86±0.19 และ 31.65±0.44 กรัมต่อลิตร อัตราการผลิตผลิตภัณฑ์เท่ากับ 10.76±0.06 และ 9.49±0.13 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง และผลได้ของผลิตภัณฑ์เท่ากับ 0.76 และ 0.70 จากการหมักกลีเซอรอลบริสุทธิ์และกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลตามลำดับ เมื่อคงความเข้มข้นของกลีเซอรอลขาเข้าที่ 60 กรัมต่อลิตร และอัตราการเจือจางเท่ากับ 0.3 ชม-1 ในส่วนที่สองของงานวิจัยได้ศึกษาแนวทางการลดต้นทุนในการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล โดยการเจือจางความเข้มข้นของสูตรอาหารลดลง 5 และ 10 เท่าของสูตรอาหารเลี้ยงเชื้อเดิม ปรับความบริสุทธิ์ของอาหารโดยเปลี่ยนมาใช้อาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้สารเคมีเกรดโรงงาน ปรับชนิดของแหล่งไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อโดยเปลี่ยนจากสารสกัดยีสต์เป็นยูเรีย แอลไลซีน กากผงชูรส และแอมโมเนียมซัลเฟต และปรับสัดส่วนของสารอนินทรีย์ไนโตรเจนต่อสารอินทรีย์ไนโตรเจนในสูตรอาหารเดิมโดยคงจำนวนไนโตรเจนทั้งหมดในอาหารให้คงที่ ผลการทดลองหมักกลีเซอรอลที่ความเข้มข้นเริ่มต้นเท่ากับ 40 กรัมต่อลิตร พบว่าความเข้มข้นของสาร 1,3-โพรเพนไดออล ที่สภาวะคงตัวมีค่าเท่ากับ 19.81±0.13, 11.32±0.26, 5.28±0.11, 13.88±0.05, 15.80±0.15 10.79±0.21, 9.68±0.08, 12.79±0.21, 7.03±0.42, 10.15±0.09 และ 5.67±0.62 กรัมต่อลิตร เมื่อใช้สูตรอาหารปกติ สูตรอาหารเจือจาง 5 และ10 เท่า สูตรอาหารเกรดโรงงาน ยูเรีย แอมโมเนียมซัลเฟต แอลไลซีน กากผงชูรส สัดส่วนสารสกัดยีสต์ต่อแอมโมเนียมซัลเฟตเป็น 1:11, 1:16 และ 1:34 ตามลำดับ โดยรวมแล้วงานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่าการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออลโดยการหมักกลีเซอรอลจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลในถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดเคลื่อนที่มีความเป็นไปได้ และสามารถควบคุมสภาวะความเป็นกรด-ด่างได้ดีกว่าถังปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดนิ่ง นอกจากนี้ชนิดและความบริสุทธิ์ของกลีเซอรอลมีผลต่อการผลิตสาร 1,3-โพรเพนไดออล โดยแบคทีเรีย C. butyricum DSM 5431 ดังนั้นจึงควรกำจัดสิ่งเจือปนในกลีเซอรอลก่อนดำเนินการหมัก และผลการศึกษาการเจือจางจากสูตรอาหารปกติลง 5 และ 10 เท่าของสูตรอาหารเดิมและการปรับเปลี่ยนความบริสุทธิ์ของสารเคมีโดยใช้สารเคมีเกรดโรงงานพบว่าให้ปริมาณ 1,3-โพรเพนไดออล ลดลง ซึ่งคล้ายคลึงกับการปรับแหล่งไนโตรเจนและการปรับสัดส่วนปริมาณสารอินทรีย์ต่อสารอนินทรีย์ไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ นอกจากนี้การปรับมาใช้งานอาหารเลี้ยงเชื้อจากสารเคมีเกรดโรงงานจะมีต้นทุนในการผลิตต่ำกว่าการใช้สูตรอาหารปกติและการใช้สารเคมีเกรดการวิเคราะห์มาก ซึ่งทำให้มีความเป็นไปได้ในการพัฒนาเพื่อใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม