สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทยThai Society for Biotechnology

w w w . b i o t e c h . o r . t h / t s b

สรรสาระ

เทคโนโลยชวภาพฉบบเดอน มนาคม-มถนายน, 2554

จาก..บรรณาธการ

เทคโนโลยชวภาพเปนทงศาสตร/องคความรและวทยาการเชงประยกต

ทางดานชววทยา โดยอาศยประโยชนทไดรบจากเซลลของจลนทรย พช แมลง

และสตว เพอการสงเคราะหชวภณฑทมมลคาสงเชงพาณชย และการสราง

กระบวนการชวภาพเชงอตสาหกรรม ความสำาเรจของเทคโนโลยชวภาพสมย

ใหมจำาเปนตองอาศยสหวทยาการขนสงแบบบรณาการแทบจะทกมต เพอ

พฒนาการสเปาหมายของการเปนวทยาศาสตรชวตเชงอตสาหกรรมไดในทาย

ทสด

ประเทศไทยไดสำาแดงออกแลวถงวสยทศนอนกาวหนาในปลาย

ศตวรรษทผานมา ผานทางหนวยงาน/องคกรของรฐและมหาวทยาลยเปนหลก

ใหญ และไดตระหนกรถงความสำาคญของผลลพธทตดตามอยางเปนรปธรรม

ของผประกอบการในตอนตนของศตวรรษนอยางชดเจน สมาคมเทคโนโลย

ชวภาพมความมงมน/เจตจำานงทจะบรรสานเจตนารมณของทงภาครฐและ

เอกชน เพอนำาพาเทคโนโลยชวภาพอตสาหกรรมของประเทศเขาสภาวะของ

ความรงโรจนและแขงขนไดกบประเทศทงมวลในภมภาคและเวทโลก

บทความเชงสาระทคดสรรแลวในนตยสารอเลกทรอนกสน จะบนทก/

สอสารถงวทยาการใหม ๆ ทสามารถพสจนไดถงเทคโนโลยชวภาพสมยใหม

ของโลกยคสารสนเทศอนไรพรมแดน และสงเสรมมวลประยกตวทยาดาน

เทคโนโลยชวภาพจากนกวจยไทยฉบบพากษไทยสเวทสาธารณชน

สาโรจน ศรศนสนยกล

บรรณาธการ

นตยสารเปด “สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ”

“สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ”

คณะทปรกษา

รศ.ดร. เพญจตร ศรนพคณ นายกสมาคม ฯ

และคณะกรรมการสมาคมเทคโนโลยชวภาพแหง

ประเทศไทย

บรรณาธการ

รศ.ดร. สาโรจน ศรศนสนยกล

ผชวยบรรณาธการ

รศ.ดร. วรตน วาณชยศรรตนา

รศ.ดร. ธงไชย ศรนพคณ

ผศ.ดร. ประมข ภระกลสขสถตย

ดร. อลยวรรณ อสนสา

ดร. สธ วงเตอย

อ. สมลลกา โมรากล

กองบรรณาธการ

ดวงพร ลากะสงค

ธเนษฐ โชตกมาศ

ศวพร วรรณวไล

มลนพรรษ สงพมพ

ชนกา ชนแสงจนทร

ลลตา พลมณ

โยธกา ปชชา

ศนยวจยเทคโนโลยการหมก ภาควชาเทคโนโลย

ชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

ทอย 50 ถนนงามวงศวาน จตจกร กรงเทพฯ 10900

โทรศพท 02-562-5074 โทรสาร 02-579-4096

อเมล sarote.s@ku.ac.th

ฝายศลป

กชกร ปรางควเศษ

นตยสารเปดอเลกทรอนกส (ฉบบภาษาไทย)

ภายใตการสนบสนน/ลขสทธของ

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

เนอหา/ขอความของบทความเปนความผดชอบเฉพาะ

ของผแตง/เขยน/เรยบเรยง สมาคมฯ ไมจำาเปนตองเหนสมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย

ไซลทอลจากฟางขาว

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

อนลเนสและอนโลโอลโกแซกคาไรด

คอนยกกลโคแมนแนน

เบยร

ไบโอดเซลจากสาหราย

การพฒนาพลาสตกชวภาพทเปนมตรกบสงแวดลอม

พลาสตกชวภาพ:พอลไฮดรอกซแอลคานอเอต

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

สงแวดลอมและพลงงาน

กฏหมายและการศกษา

ฉบบปฐมฤกษ มนาคม, 2554

หนา

1

2

3

4

5

สารบญ

6

7

8

สรร

สาร

ะเทคโนโลยชวภ

าพ

วศวกรรมกระบวนการสรางและสลาย

ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม9

10

สไปรลนา: ซเปอรสาหรายขนาดเลก

จลนทรยเพอสขภาพ

เจลาตน

กระบวนการผลตเบยร (1): การตมสกดนำาหวาน

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

เมษายน, 2554

หนา

11

12

13

14

สารบญสรร

สาร

ะเทคโนโลยชวภ

าพ

ไบโอดเซลสำาเรจรปจากจลนทรย 15

สงแวดลอมและพลงงาน

คลอเรลลาสาหรายมหศจรรย

สารโภชนเภสชจากสงมชวตใตทะเล

แกนตะวนพชหวเพอสขภาพ

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

พฤษภาคม, 2554

หนา

16

17

18

สารบญสรร

สาร

ะเทคโนโลยชวภ

าพ

ไบโอดเซลจากนำามนจลนทรย

สาระประโยชนจากพลาสตกชวภาพ19

20

สงแวดลอมและพลงงาน

...............................................................................

....................................................................

................................................................................

..............................................................................

....................................................................

การผลตเจลาตน

กระบวนการผลตเบยร(1):การตมสกดนำาหวาน-การลดขนาดอนภาค

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

มถนายน, 2554

หนา

21

22

สารบญสรร

สาร

ะเทคโนโลยชวภ

าพ

ไบโอเอทานอลจากชวมวล 23

สงแวดลอมและพลงงาน

...................................................................................................

..........

..................................................................................

วศวกรรมเคมชวภาพและ

วศวกรรมกระบวนการชวภาพ

ไหมแมงมมพนธวศวกรรม .................................................................................. 24

ปกณกะ

นวตกรรมการแกลงดน .................................................................................. 25

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

ฉบบปฐมฤกษ มนาคม, 2554

ชาวนาเปนกระดกสนหลงของชาต คำ�กล�วนในปจจบน

ยงคงใชไดด จ�กก�รวเคร�ะหสถ�นก�รณก�รผลตข�วของโลก

พบว�ประเทศไทยเปนประเทศเกษตรกรรมทยงครองอนดบหนง

ของก�รผลตข�วทมคณภ�พและก�รสงออก จงทำ�ใหประเทศไทย

มฟ�งข�วเหลอทงเปนปรม�ณม�ก ในอดตก�รเผ�ทำ�ล�ยเปนวธ

ทนยมใชในก�รกำ�จดฟ�งข�วเหล�น ซงกอใหเกดภ�วะมลพษตอ

สงแวดลอม แตในปจจบนฟ�งข�ววสดเหลอทงท�งก�รเกษตรท

ไมมค�กลบมมลค�มห�ศ�ลเมอถกนำ�ม�ใชเปนวตถดบในก�ร

ผลตส�รใหคว�มหว�นแทนนำ�ต�ลชนดหนง คอ “ไซลทอล” เนอง

จ�กฟ�งข�วมสวนของเฮมเซลลโลสซงมนำ�ต�ลไซโลสเปนองค

ประกอบหลก และนำ�ต�ลไซโลสนเองทถกใชเปนส�รตงตนในก�ร

เปลยนเปนไซลทอล

ไซลทอลจดเปนส�รใหคว�มหว�นทดแทนนำ�ต�ลอย

ในกลมของนำ�ต�ลแอลกอฮอลทมประโยชนม�กม�ย อ�ท ม

คณสมบตปองกนฟนผ เนองจ�กจลนทรยในชองป�กไมส�ม�รถ

ใชไซลทอลเปนแหลงอ�ห�รได ทำ�ใหอตส�หกรรมหม�กฝรง 80-

90% จงนยมใชไซลทอลในผลตภณฑหม�กฝรง ผปวยโรคเบ�

หว�นส�ม�รถบรโภคไซลทอลและผลตภณฑทมสวนผสมของไซ

ลทอลได เนองจ�กก�รใชไซลทอลในร�งก�ยไมขนกบส�รอนซลน

และไซลทอลไมสงผลตอปรม�ณนำ�ต�ลในเลอด จงปลอดภยตอ

ผปวยโรคเบ�หว�น และไซลทอลไมทำ�ปฏกรย�กบกรดอะมโน

จงทำ�ใหก�รเตรยมอ�ห�รเหลวสำ�หรบใชท�งส�ยง�ยกว�ก�ร

เตรยมโดยใชนำ�ต�ลกลโคส ดงนนในท�งก�รแพทยจงมก�รใช

ไซลทอลเปนอ�ห�รท�งส�ยของผปวย นอกจ�กน คณสมบตท

สำ�คญอกขอหนงของไซลทอลกคอ เปนนำ�ต�ลซงมจลนทรยนอย

ชนดทจะส�ม�รถใชเปนแหลงอ�ห�รได จงทำ�ใหผลตภณฑอ�ห�ร

ทใชไซลทอลเปนองคประกอบไมเสอมเสยง�ย และเกบไวไดน�น

จ�กคณสมบตทดทงหล�ยของไซลทอล ทำ�ใหผบรโภคท

รกษสขภ�พหนม�บรโภคผลตภณฑทมสวนผสมของไซลทอลม�ก

ขน ทำ�ใหมคว�มตองก�รผลตไซลทอลเพมสงขน แมว�ไซลทอลยง

คงมร�ค�คอนข�งสงประม�ณ 4-5 ดอลล�รสหรฐตอกโลกรม และ

จ�กคว�มตองก�รบรโภคทมม�กขน จงทำ�ใหเกดภ�วะก�รแขงขน

ในก�รผลตไซลทอลตดต�มม�

กระบวนการทางเลอกของการผลตไซลทอล

ก�รผลตไซลทอลในปจจบนใชกระบวนก�รท�งเคมโดยก�ร

เตมไฮโดรเจนทตองใชภ�วะอณหภมและคว�มดนสงทำ�ใหตนทนใน

ก�รผลตสงและมส�รปนเปอนม�กย�กตอก�รทำ�บรสทธ นอกจ�ก

วธท�งเคมแลว ยงมวธก�รผลตไซลทอลจ�กฟ�งข�วโดยวธท�ง

เทคโนโลยชวภ�พ ทตองอ�ศยกรรมวธก�รหมกดวยเชอยสต ซงม 3 ขน

ตอนหลก ไดแก ก�รบดฟ�งข�วและสกดนำ�ต�ลไซโลสออกจ�กฟ�ง

ข�ว ก�รเปลยนไซโลสใหเปนไซลทอลโดยเชอยสตในตระกล Candida

และขนตอนสดท�ยคอก�รสกด/ทำ�บรสทธ/ตกผลกไซลทอลทผลตได

จะเหนไดว�ฟ�งข�วทเหนว�เปนวสดเหลอทงทไมมค�นน แท

ทจรงแลวกลบมมลค�ม�กม�ย เพยงแครจกก�รนำ�ไปใชใหคมค�ให

เกดประสทธภ�พสงสดโดยก�รนำ�ม�ผลตเปนไซลทอลเชงพ�ณชย ดง

นนประเทศไทยซงมวสดเหลอทงทางการเกษตรเปนจำานวนมาก จงเปน

ประเทศหนงทมศกยภาพในการพฒนาอตสาหกรรมผลตไซลทอลของ

ภมภาคได

ทม�: ส�โรจน, 2554

เอกสารอางอง: ส�โรจน ศรศนสนยกล. 2537. ว. วทย. กษ. 27(3-4): 71-81. • ส�โรจน ศรศนสนยกล. 2554. วศวกรรมกระบวนก�รหมก: กรรมวธก�รผลตไซล

ทอล. 92 หน�. • Prakasham, R.S. et al. 2009. Curr. Trends. Biotechnol. Pharm. 3(1): 8-36.

* ภ�ควช�เทคโนโลยชวภ�พ คณะอตส�หกรรมเกษตร ม.เกษตรศ�สตร

สรรส�ระเทคโนโลยชวภ�พ/เดอนมน�คม 2554

ศวพร วรรณวไล*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

ไซลทอล

วสดลกโนเซลลโลส

ปฏกรย�ไฮโดรลซส

นำ�เชอมไซโลส

กรด

ผกและผลไม

ก�รสกดดวยของเหลว

ส�รสกด

ปฏกรย�ก�รเตมไฮโดรเจน

ส�รละล�ยไซลทอล

ก�รแยกและก�รทำ�ใหบรสทธ

ไฮโดรเจน

ไซโลส

ดทอกซฟเคชน

กระบวนก�รเปลยนท�งชวภ�พ

เอนไซม/จลนทรย

ก�รเกษตรและอตส�หกรรมเกษตร

ไซลทอล จาก ฟางขาว

สม�คมเทคโนโลยชวภ�พแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb) 1

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรด (FOS) เปนโอลโกแซกคาไรดท

พบไดทวไปในพช ผก ผลไม เชน กระเทยม นำาผง ขาวบาเลย หว

หอม กลวย หนอไมฝรง ขาวไรย ยาคอน ชโคร และเยรซาเลมอารท

โชค เปนตน โครงสรางของฟรกโทโอลโกแซกคาไรดประกอบดวย

หนวยยอยของนำาตาลฟรกโทสหนงถงสามโมเลกล เชอมกนดวย

พนธะบตา-1,2 ของนำาตาลซโครส สวนใหญนำาตาลฟรกโทโอลโก

แซกคาไรดจะประกอบดวย1-เคสโทส (GF2) นสโทส (GF

3) และ

1F-ฟรกโทฟราโนซลนสโทส (GF4) เปนหลก

กรรมวธการผลตนำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรดเชง

พาณชย สามารถผลตจากนำาตาลซโครสดวยปฏกรยาทรานสฟรก

โทซเลชนจากการทำางานของเอนไซมฟรกโทซลทรานสเฟอเรส (EC

2.4.1.9) และบตาฟรกโทฟราโนซเดส (EC 3.2.1.26) กระบวนการ

ผลตแบงออกเปนสองขนตอน คอ การเตรยมเอนไซมบตาฟรกโทฟรา

โนซเดส และการผลตฟรกโทโอลโกแซกคาไรด ทดำาเนนการภายใต

สภาวะทเหมาะสม

กระบวนการผลตฟรกโทโอลโกแซกคาไรดผลตไดทง

แบบเบดเสรจและแบบตอเนอง ซงขนอยกบนวตกรรมของกรรมวธ

การผลต โดยผลตภณฑฟรกโทโอลโกแซกคาไรดสดทายทได

จะแตกตางกนดวยองคประกอบหลก (1-เคสโทส นสโทส และ

1F-ฟรกโทฟราโนซลนสโทส) และองคประกอบรอง (ซโครส และ

กลโคส)

โดยทวไปนำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรดทผลตไดเปน

นำาตาลผสมทประกอบดวยกลโคส ฟรกโทส ซโครส และโอลโกแซก

คาไรด จงตองผานขนตอนการทำาใหบรสทธ เพอใหไดผลตภณฑ

นำาตาลโอลโกแซกคาไรดทตองการ โดยใชวธเจลฟวเทรชนโครมาโท

กราฟฟดวยเรซนแลกเปลยนประจบวก เชน Ca2+sulfonate styrene-

divinylbenzene หรอ การทำาใหบรสทธดวยการกรองผานเยอเชน

การกรองดวยเมมเบรน NF-CA-50

ขอมลเพมเตม1 พรไบโอตก (prebiotics) หมายถง ใยอาหารทรบประทานเขาไปแลวไมถกยอยและดดซมโดย

กระเพาะอาหารและลำาไสเลก สามารถผานลงไปยงลำาไสใหญ เพอไปสงเสรมการเจรญเตบโต

ของจลนทรยชนดทเปนประโยชนตอสขภาพ แตทำาใหแบคทเรยชนดทมผลเสยตอสขภาพลด

จำานวนลง2 พรอไบโอตก (probiotics) คอ กลมของเชอจลนทรยทมชวตใชเสรมในอาหาร เพอประโยชน

ทางสขภาพของผบรโภคหรอสงมชวตทเชอจลนทรยนนอาศยอย (host) จลนทรยทมลกษณะ

เปนพรอไบโอตกมหลายชนด เชน Bifidobacteria (บฟโดแบคทเรย) (B. bifidum B. lactis B.

subtilis และ B. longum) และ Lactobacilli (แลกโทบาซลไล) (L. acidophilus L. casei L.

johnsonii L. rhamnosus แ ล ะ L. paracasei) เปนตน

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

สาโรจน ศรศนสนยกล. 2551. วศวกรรมกระบวนการหมก: กรรมวธการผลต

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรด. 80 หนา. • Sabater-Molina, M. et al. 2009. J.

Physi. Biochem. 65(3): 315-328. • Sangeetha, P.T., et al. 2005. J. Food

Eng. 68: 57-64.

กชกร ปรางควเศษ*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

อกทางเลอกหนงของการผลตนำาตาลฟรกโทโอลโกแซก

คาไรด คอ การผลตจากอนลนดวยการทำางานของเอนไซมอนลเนส

ทเนนเพยงกจกรรมของเอนโดอนลเนส ททำาหนาทยอยสลายพนธะ

ภายในโมเลกลของอนลน แหลงของอนลนทใชเปนวตถดบสามารถ

สกดไดจากชโครและเยรซาเลมอารทโชค

นำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรดมคณสมบตเปนสารพร

ไบโอตก1เนองจากไมถกยอยสลายโดยเอนไซมในรางกายคนและ

สตว แตชวยสงเสรมการเจรญของแบคทเรยบฟโด ซงเปนจลนทรย

ในกลมพรอไบโอตก2 ทเปนประโยชนตอรางกาย และจดเปนสารให

ความหวานทชวยปองกนฟนผและใหพลงงานตำากวานำาตาลซโครส

ซงปรมาณทเหมาะสมตอการบรโภคนำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

คอ 4-15 กรมตอวน มผลชวยลดอาการทองผก และชวยสงเสรมการ

เจรญของแบคทเรยบฟโดในลำาไส การบรโภคนำาตาลฟรกโทโอลโก

แซกคาไรดปรมาณ 6-12 กรมตอวน ตดตอกนเปนเวลา 2 อาทตย ถง

3 เดอน สามารถลดระดบคอเลสเทอรอลได รวมทงยงชวยลดระดบ

ความดนโลหตไดอกดวย

จากคณสมบตของฟรกโทโอลโกแซกคาไรดดงกลาวทำาให

มการนำาไปใชประโยชนอยางกวางขวาง ตวอยางผลตภณฑนำาตาล

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรดทมการผลตและจำาหนาย ไดแก Meiji Sei-

ka Kaisha (ญปน) Sensus (เนเธอรแลนด) และ BENEO-Orafti

(เบลเยยม) เปนตน สำาหรบตวอยางผลตภณฑทมสวนผสมของนำา

ตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรด ไดแก กาแฟ โยเกรต นมผง อาหารเสรม

และเครองดม เปนตน

สารละลายเอนไซม

บตาฟรกโทฟราโนซเดส

อางนำาแขง

สารละลายนำาตาลซโครส

600 กรม/ลตร

อางนำาควบคมอณหภม

55 °C

ถงปฏกรณเอนไซม

ขนาด 2 ลตร

นำาเชอม

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

55 °C

ภาพท 1 กระบวนการผลตนำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

ทมา: สาโรจน, 2551

ฟรกโทโอลโกแซกคาไรดนำ�ต�ลเพอสขภ�พ

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

2

มลนพรรษ สงพมพ*/ สาโรจน ศรศนสนยกล*

ประเทศไทยมศกยภาพสงตอการผลตวตถดบตงตนของ

อตสาหกรรมเกษตรทหลากหลาย จงเหมาะสมอยางยงตอการสราง

ผลตภณฑแปรรป(อาหาร/กงอาหาร)ทงระดบปฐมภมมลคาตำาและ

ทตยภมมลคาสง ฉะนนการพฒนาเทคโนโลยกระบวนการผลตทาง

ชวภาพทประยกตใหใชไดจรงในระดบอตสาหกรรมจงเปนแนวทาง

ของการเพมมลคาใหแกผลตภณฑอตสาหกรรมเกษตรทงหลายเพอ

การสงออกและทดแทนการนำาเขาเพอใชบรโภคภายในประเทศ

อนโลโอลโกแซกคาไรดเปนผลตภณฑระดบทตยภมทม

มลคาสง ทไดรบความสนใจจากผบรโภคทรกษสขภาพ เนองจาก

เปนสารเตมแตงใหความหวานทมคณสมบตของใยอาหาร อมนำา

ไดด เมอละลายนำาแลวใหสารละลายทมความหนด และไมถกยอย

โดยเอนไซมภายในรางกายมนษย จงใชเปนสารใหความหวานทให

พลงงานตำา (ประมาณครงหนงของพลงงานทไดจากคารโบไฮเดรต)

โดยมความหวานเพยงหนงในสามเทาของนำาตาลซโครส และ

เปนนำาตาลทไมมผลตอระดบของอนซลนในเลอด นอกจากนยงม

คณสมบตเปนพรไบโอตก เพราะชวยสงเสรมการเจรญของแบคท

เรยบฟโด(Bifidobacterium infantis, B. bifidum, B. adolescentis

และ B. longum) ซงเปนจลนทรยกลมพรอไบโอตกทเปนประโยชน

ตอรางกาย การเพมจำานวนของแบคทเรยบฟโดจะสนบสนนการ

สรางอนพนธไนโตรเจน เชนแอมโมเนยอนโดลและฟนอลซงชวย

กำาจดสารกอมะเรงในลำาไสใหญ นอกจากนแบคทเรยบฟโดยงชวย

สงเคราะหสารทเปนประโยชนตอรางกายอกมากมาย ไดแก ไนอา-

ซนวตามนบ1บ2บ6และบ12เปนตน

กรรมวธการผลตอนโลโอลโกแซกคาไรด สามารถผลต

ไดจากการยอยสลายอนลนดวยวธทางเอนไซม โดยการควบคม

ปฏกรยาไฮโดรลซสดวยเอนไซมอนลเนส อนลนเปนพอลเมอรของ

นำาตาลฟรกโทส ซงใชเปนสารตงตนในการผลตอนโลโอลโกแซก

คาไรด พบไดในพช ชโคร ดาหเลย ยาคอน และเยรซาเลมอารท

โชค/แกนตะวน ดงนนการผลตอนโลโอลโกแซกคาไรด จงเปนการ

เพมมลคาผลผลตทางการเกษตรและพฒนาอตสาหกรรมเกษตร

ในประเทศ ปจจบนมการสงเสรมการเพาะปลก “แกนตะวน” ซง

เปนพชเศรษฐกจชนดใหมของประเทศ ทำาใหตองมการศกษาการ

ใชประโยชนจากแกนตะวน เพอสรางอตสาหกรรมเกษตรแปรรป

สำาหรบรองรบปรมาณผลผลตของแกนตะวนทจะเพมขนในอนาคต

การพฒนากระบวนการผลตอนโลโอลโกแซกคาไรด

ประกอบดวยการผลตเอนไซมอนลเนสและการยอยอนลนดวยอนล

เนส(กจกรรมของเอนโดอนลเนส/เอกโซอนลเนส)เอนโดอนลเนส

ทำาหนาทยอยพนธะระหวางหนวยของฟรกโทสทอยภายในโมเลกล

ของพอลเมอรไดเปนโอลโกแซกคารไรด แหลงทพบเอนไซมอนลเนส

นนไดแกพชและจลนทรยเชนฟงไจ(Aspergillus niger, A. ficu-

um, Chrysosporium pannorum และ Penicillium purpuroge-

num) และยสต (Kluyveseromyces marxianus, Candida kefyr

และ Pichia polymorpha) การผลตเอนไซมอนลเนสจากจลนทรย

สามารถผลตไดงายและไดในปรมาณมาก นอกจากนเอนไซมดบท

ไดยงประกอบดวยกจกรรมของอนเวอรเทสและบตาฟรกโทฟราโนซ

เดส ทสามารถนำาไปใชในการผลตนำาตาลฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

จากซโครสไดอกดวย

ภาพท1การผลตโอลโกแซกคาไรดและอนพนธของนำาตาลมลคาสง

จากแปงมนสำาปะหลงเยรซาเลมอารทโชค/อนลนและนำาตาลทราย/

ซโครส

ทมา:สาโรจน,2554

อนลเนสและอนโลโอลโกแซกคาไรด จงเปนทางเลอกของ

การแปรปอนลน เพอสรางผลตภณฑอนโลโอลโกแซกคาไรด ทเปน

สารใหความหวาน/สารพรไบโอตก/ใยอาหาร ใชเปนสารผสมใน

อาหารสขภาพทงหลายทมประโยชนตอผบรโภคเอกสารอางอง: พลาณ ไวถนอมสตยและคณะ. 2553. อนสทธบตร/เลขท

คำาขอ 1003001075. • สาโรจน ศรศนสนยกล. 2554. วศวกรรมกระบวนการ

หมก:กรรมวธการผลตโอลโกแซกคาไรด.84หนา.•Kim,D.H.etal.1997.

BiotechnolLett.19:369-371.•Roberfroid,B.M.etal.1993.J.Nutr.51:

137-146.•Singh,R.S.etal.2007.Bioresour.Technol.98:2518-2525.•

Yun,etal.1997.BiotechnolLett.19:553-556.

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพคณะอตสาหกรรมเกษตรม.เกษตรศาสตร

อนลเนส และ อนโลโอลโกแซคคาไรด

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

3

บกเปนพชหวอยในวงศAraceaeสกลAmorphophallus

เปนพชสมนไพรทรจกและนยมกนแพรหลายญปนเปนผผลตอาหาร

บกสงจำาหนายสหรฐอเมรกายโรปและประเทศตางๆประเทศไทย

เพงเรมแปรรปผลตภณฑอาหารจากบก เพอการสงออกไปจำาหนาย

ยงตางประเทศโดยบกทใชเปนวตถดบคอบกเนอทรายซงมหวทบน

ใบ สวนคนไทยในชนบทรจกวธนำาบกมาปรงอาหารโดยใชตนออน

และหวใตดน องคประกอบทสำาคญในผงบกคอ สารกลโคแมนแนน

ซงเปนพอลแซกคาไรดทเกดจากการรวมตวกนของกลโคสและแมน

โนสในอตราสวนโมล1:1.6หรอ2:3ดวยพนธะบตา-1,4-ไกลโคซดก

ในประเทศไทยมรายงานพบพชสกลนอยมากถง 68 ชนด เมอตรวจ

สอบคณสมบตทางชวเคมโดยแยกตามลกษณะของผงกลโคแมน

แนนในหวบกพนธตาง ๆ ทซอขายกนภายในประเทศ พบวาบกเนอ

ทรายหรอบกไข (Amorphophallus oncophyllus Prain.) และบก

เตยงหวกลม (Buk tianghua-klom) เปนสายพนธทมองคประกอบ

ของกลโคแมนแนนอยในปรมาณสงทมศกยภาพทางอตสาหกรรม

คอนยกกลโคแมนแนน

กล โคแมนแนนหรอคอนยกกล โคแมนแนนจด เปน

ใยอาหารชนดละลายนำาได ซงเอนไซมในรางกายมนษยไมสามารถ

ยอยได จงไมใหพลงงานแกผบรโภค แตกมคณประโยชนในดานอน

มากมาย กลโคแมนแนนมคณสมบตแตกตางจากพอลแซกคาไรด

ชนดอน คอ เมอละลายนำาทอณหภมหองจะพองตวและขยายตว

ได20ถง30เทาทำาใหสารละลายมลกษณะเปนเจลทมความหนด

สงซงมประโยชนทางดานโภชนเภสชเนองจากกลโคแมนแนนไมถก

ยอยโดยนำายอยในกระเพาะอาหาร จงเปนกากเพมปรมาณรวมอย

กบอาหารทรางกายยอยได ชวยปองกนและบำาบดโรคไดหลายชนด

เชนโรคไขมนในเลอดสงโรคเบาหวานสามารถสลายตวชวยในการ

ระบายของเสยและสารพษตกคางในระบบการยอยอาหารออกจาก

รางกายไดดขน

กลโคแมนแนนทไดจากหวบกมประสทธภาพในการดด

ซมไขมนและนำาตาลไดดมาก สามารถผลตเปนผลตภณฑอาหาร

เสรมประเภทกลโคไฟเบอรทสกดไดจากพชธรรมชาตเพอใชควบคม

นำาหนก จงมนใจไดถงความปลอดภยทมตอระบบของรางกาย อก

ทงชวยชลอการดดซมนำาตาลกลโคสในรางกาย ลดระดบคอลเลส

เทอรอลและไตรกลเซอรไรดในเลอดได นอกจากนกลโคแมนแนน

ยงสามารถใชเปนวตถดบเพอเตรยมอนพนธของกลโคแมนแนนอน

ได เนองจากกลโคแมนแนนนนมคณสมบตเปนสารทเขากนไดด

ทางชวภาพ (biocompatibility) และยอยสลายไดทางชวภาพ (bio-

degrability) จงสามารถประยกตใชในดานตาง ๆ ไดมากมาย อาท

ทางดานเทคโนโลยชวภาพอาหารและยา อตสาหกรรมเคม ตลอด

จนผลตภณฑเครองสำาอาง มกรณศกษาถงการนำากลโคแมนแนนมา

รกษาโรคกระเพาะ ใชกลโคแมนแนนในการตรงเชลลของจลนทรย

และการนำาอนพนธของกลโคแมนแนนมาใชในการบลอกและตด

เนอเยอใหไดลกษณะบางทงายตอการตรวจดเปนตน

ทมา:Tye,1991

ภาพท 3 โครงสรางของกลโคแมนแนน

ธเนษฐ โชตกมาศ*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพคณะอตสาหกรรมเกษตรม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

มงคล เกษประเสรฐ. 2547. สำานกวจยพฒนาเทคโนโลยชวภาพ. กรมวชาการ

เกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ. 208 หนา. • Kato, K. and K. Matsu-

da. 1969. 33(10): 1446-1453. • Sugiyama,N. et al. 1972.Agric.Biol.

Chem.36(8):1381-1387.•Takezaki,T.2000.Jpn.KokaiTokkyoKoho

JP2000266744.•Tye,R.J.1991.FoodTechnol.45(3):86-92.•Wu,C.Y.

andD.Y.Shen.2001.FamingZhuanliShenqingGongkaiShuomingshu

CN1280829A24.•Zhang,Y.Qetal.2005.Carb.Pol.60:27–31.

ภาพท2การแปรรปบก

ทมา:นรนาม

ภาพท1การเพาะเลยงเนอเยอบก

ทมา:ธเนษฐโชตกมาศ/สาโรจนศรศนสนยกล,2010

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

4

เบยร หมายถง เครองดมแอลกอฮอลทไดจากกระบวนการ

หมกนำาหวานทสกดจากธญพชทผานการควบคมกระบวนการงอก

อยางเปนระบบ รวมถงชนดทมและไมมการเตมฮอพสหรอธญพช

อนๆ ทไมผานการงอกไวดวย มดกรแอลกอฮอลไมเกน 15 เปอรเซนต

(ปรมาตร/ปรมาตร) โดยทวไปจะมดกรอยท 4-5 เปอรเซนต (ปรมาตร/

ปรมาตร) ประกอบดวยวตถดบหลก 4 ชนด ไดแก มอลต นำา ฮอพส

และยสต

มอลต โดยทวไปหมายถง มอลตบารเลย แตอาจหมาย

รวมถงธญพชอนทผานกระบวนการงอกอยางเปนระบบไดแก มอลต

ขาวฟาง และมอลตขาวสาล กระบวนการงอกประกอบดวยการนำา

เมลดบารเลยแชนำา เพอการกระตนฮอรโมนจบเบอเรลลน และสง

สญญาณไปทเอมบรโอและอลวโรนเลเยอร เพอผลตเอนไซมไฮ-

โดรเลสยอยแปงและโปรตนในเอนโดสเปอรม กระบวนการแช

นำาจะดำาเนนไปจนกระทงความชนของเมลดบารเลยเพมเปน 46

เปอรเซนต โดยจะทำาสลบระหวางการแชนำาและการผงลม เพอให

เมลดธญพชไดรบความชนจากนำาและออกซเจนจากอากาศ จากนน

จะปลอยเมลดบารเลยใหงอกภายใตการควบคมความชนสมพทธ

และอณหภม จนกระทงเกดตนออนทงอกออกมามความยาวอยาง

นอยสามในสสวนของความยาวเมลด กจะทำาการหยดกระบวนการ

งอก โดยการหยดกจกรรมของเอนไซมดวยการทำาแหงดวยลมรอนท

คอย ๆ เพมอณหภม จนกระทงความชนลดลงตำากวา 5 เปอรเซนต

(นำาหนก/นำาหนก) ความรอนในการทำาแหงกอใหเกดสและกลนหอม

ของขาวมอลตอบ จงจำาแนกชนดของมอลตไดจากส ไดแก เพล

มอลต (สครม/สนำาตาลออน อณหภม ~85 ºC) ชอคโกแลตมอลต

(อณหภม ~150 ºC) และโรสตมอลต (อณหภม ~230 ºC)

ฮอพส/ดอกฮอพส เปนสวนประกอบทใหรสขม และ

กลนหอมของสารระเหยในดอกฮอพสทพบไดในนำาเบยร ดอกฮอพส

ประกอบดวยเรซน ซงมสเหลองตรงแกนกลางดอก มสารใหความขม

คอ แอลฟาเอสดและบตาเอสด โดยแอลฟาเอสดมความขมมากกวา

บตาเอสด 9 เทา จงใชปรมาณแอลฟาเอสดเปนตวบงชชนดของ

ฮอพส แบงเปน ฮอพสใหความขม (แอลฟาเอสด 12-15 เปอรเซนต)

และฮอพสใหกลน (แอลฟาเอสด 4-5 เปอรเซนต) ในกระบวนการผลต

เบยรจะเตมฮอพสในขนตอนการตมนำาหวานทอณหภม 100 ºC (ฆา

เชอจลนทรยในนำาหวานเปนเวลา 60-90 นาท) ทำาให แอลฟาเอสด

เปลยนเปน ไอโซแอลฟาเอสด ซงมความขมเพมขนจากเดมหลาย

เทา คาความขมของเบยรถกแสดงดวยหนวย BU (Bitterness Unit)

การเตมฮอพสเตมตงแตเรมตนกระบวนการตมนำาหวาน (ฮอพสท

ใหความขม) หรอเตมชวง 10-30 นาทสดทาย (ฮอพสทใหกลน) รป

แบบของฮอพสทใชมหลายชนด เชน ดอกฮอพส ฮอพสอดเมด และ

สารละลายฮอพสสกด ขนอยกบความสะดวกในการใชงานและการ

ควบคมคณภาพของเบยรเปนสำาคญ

ยสต เปนจลนทรยทใชนำาตาลเปลยนเปนแอลกอฮอลภาย

ใตสภาวะการเจรญแบบไมใชออกซเจน ในการหมกเบยร แบงยสต

ออกเปน (1) ยสตทใชผลตแอลเบยร เปนกลมทลอยตวสผวนำาหมก/

ทอปยสต (ชอวทยาศาสตร Saccharomyces cerevisiae) มอณหภม

การหมกอยท 14-25 ºC และ (2) ยสตทใชผลตลาเกอรเบยร เปนกลม

ทจมสกนถงหมก/บอตทอมยสต (ชอวทยาศาสตร Saccharomyces

pastorianus) ซงมคณสมบตทสามารถใชเมลไบโอสได และหมกท

อณหภม 4-12 ºC

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

ภาพท 1 เบยร, ขาวเจาดำา, ขาว กข 6 และบารเลย,ขาวบารเลยงอก

ทมา : อลยวรรณ, 2553

เอกสารอางอง: Priest, G.F. and Stewart, G.G. 2006. Handbook of Brew-

ing. CRC Press, Boca Raton. • Kunze, W. 2004. Technology Brewing and

Malting. VBL Berlin, Berlin. อลยวรรณ อสนสา, 2553.

อลยวรรณ อสนสา*

นำา เปนแหลงแรธาตทจำาเปนตอยสต และสงผลตอรสชา

ตของเบยร มาตรฐานนำาทใชในการผลตเบยรอยางนอยจะตองได

มาตรฐานนำาดม การผลตเบยร 1 ลตร จะใชนำาประมาณ 6 ลตร แบง

เปน นำาทใชกบสวนประกอบของเบยร 2.6 ลตร (นำาแชเมลดบารเลย

นำาตมสกด) นำาสำาหรบกระบวนการผลต 2.1 ลตร (นำาลางเครอง) นำา

ใชเพอวตถประสงคทวไป 1 ลตร (นำาดม) และนำาทใชสนบสนนการ

ผลต 0.2 ลตร (ผลตไอนำา)

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตรสรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554

เบยร

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb) 5

สงแวดลอม

และพลงงาน

ฉบบปฐมฤกษ มนาคม, 2554

จะถกทำ�ใหแตก อ�ท วธท�งกล/ก�รบบอด (เปนวธทมประสทธภ�พ

ตำ�) และวธอลตร�ซ�วด/ไมโครเวฟ (ลดเวล�ก�รสกดและเพม

ประสทธภ�พก�รสกด/ปญห�ก�รขย�ยขน�ดสระดบอตส�หกรรม)ถด

ม�เปนขนตอนของก�รสกดไขมนดวยตวทำ�ละล�ย (เฮกเซน เอท�นอล

เฮกเซน/เอท�นอล เฮกเซน/ไอโซพรอพ�นอล คลอโรฟอรม/เมท�นอล/

นำ�) และก�รสกดไขมนภ�ยใตสภ�วะอณหภม/คว�มดนสง (เมท�นอล

เหนอวกฤต แกสค�รบอนไดออกไซดเหนอวกฤต นำ�ใตวกฤต/

ประสทธภ�พสง สนเปลองพลงง�น/ปญห�ก�รขย�ยขน�ดสระดบ

อตส�หกรรม)

ก�รสงเคร�ะหไบโอดเซลจ�กนำ�มนส�หร�ยเปนปฏกรย�

ทร�นสเอสเทอรรฟเคชน ดงตวอย�งของก�รผลตไบโอดเซลจ�ก

ส�หร�ย Chlorella protothecoides ทมปรม�ณนำ�มนสงถงรอยละ

55.2 ไบโอดเซลทไดมคณภ�พของก�รเผ�ไหมทค�พลงง�นคว�มรอน

สง 41 เมกะจล/กโลกรม ค�คว�มหน�แนน 0.864 กโลกรม/ลตร และ

ค�คว�มหนด 5.2x10-4 Pas (ทอณหภม 40 องศ�เซลเซยส) นอกจ�กน

ก�รผลตไบโอดเซลยงส�ม�รถประยกตใชเอนไซมไลเพสเปนตวเรง

ปฎกรย�ในกระบวนก�รทร�นสเอสเทอรฟเคชนไดเชนกน

สำ�หรบตนทนของก�รผลตไบโอดเซลจ�กส�หร�ยมร�ค�

แปรผน 2.41-6.09 ดอลล�รสหรฐ/แกลลอน มค�เฉลยเท�กบ 4.75

ดอลล�รสหรฐ/แกลลอน หรอ 40.45 บ�ท/ลตร (3.79 ลตร/แกลลอน

และ 32.31 บ�ท/ดอลล�ร) จงแสดงไดถงศกยภ�พของก�รผลต

ไบโอดเซลจ�กส�หร�ยเพอใชเปนพลงง�นท�งเลอกไดในอน�คตเอกสารอางอง: Chisti, Y. 2007. Biotechnol. Adv. 25: 294-306. • Xu, H.,

et al. 2006. J. Biotechnol. 126: 499-507. • Gallagher, B.J. 2011. Renew.

Energy 36: 158-162.

ไบโอดเซลจากสาหรายสาโรจน ศรศนสนยกล*

* ภ�ควช�เทคโนโลยชวภ�พ คณะอตส�หกรรมเกษตร ม.เกษตรศ�สตร

ไบโอดเซลในคว�มหม�ยทวไปหม�ยถงนำ�มนเชอเพลง

ดเซลทไดม�จ�กนำ�มนพช/ไขมนสตวทมองคประกอบของแอลคล

เอสเทอรโซย�ว ไดแก เมทล-/พรอพล-/เอทล-เอสเทอร ซงเกดจ�ก

ปฏกรย�ท�งเคมระหว�งนำ�มน/ไขมนและแอลกอฮอล โดยคณะกรรม

ก�รไบโอดเซลแหงช�ตของสหรฐอเมรก� (National Biodiesel Board,

NBB) ไดกำ�หนดคำ�จำ�กดคว�มของไบโอดเซล (B100) ไวว� “เชอเพลง

เหลวทประกอบดวยมอนอแอลคลเอสเทอรของกรดไขมนโซยาวทได

มาจากนำามนพชและไขมนสตว ซงมคณภาพตามมาตรฐานสากลของ

ASTM (D 6751)”

ส�หร�ยขน�ดเลกจดเปนแหลงนำ�มนธรรมช�ตชนเลศทใช

สกดนำ�มนส�หร�ยเพอใชผลตไบโอดเซล เนองจ�กมปรม�ณนำ�มน

สง (อ�ท รอยละ 50/โดยนำ�หนกแหง) นอกจ�กนก�กทงของส�หร�ย

หลงก�รสกดนำ�มนยงส�ม�รถใชเปนแหลงของนำ�ต�ลเพอก�รหมก

เ อ ท � น อ ล แ ล ะ ก � ร ผ ล ต ไ บ โ อ ช � ร / เ พ อ ก � ร ด ด ซ บ แ ก ส

ค�รบอนไดออกไซดไดอกดวย ปจจบนยงไมมก�รเพ�ะเลยงส�หร�ย

เชงอตส�หกรรมเพอก�รผลตไบโอดเซลโดยตรง แตกมสถ�นภ�พและ

ศกยภ�พสงม�ก จนกระทงกล�ยเปนท�งเลอกหนงของพลงง�นทด

แทนไดในอน�คตอนใกล เนองจ�กไมตองก�รพนทเพ�ะเลยงม�กจง

ไมจำ�เปนตองใชพนทของเพ�ะปลกพชอ�ห�รทมอยอย�งจำ�กด

และถ�ห�กใชส�หร�ยนำ � เคมท�งเลอกกส�ม�รถลดปญห�/

วกฤตก�รณของก�รข�ดแคลนนำ�จดได ฉะนนไบโอดเซลจ�กส�หร�ย

จงเปนพลงง�นท�งเลอกทส�ม�รถแขงขนไดดกบไบโอเอท�นอล

ไบโอไฮโดรเจน และไบโอแกส

ก�รเพ�ะเลยงส�หร�ยขน�ดเลกส�ม�รถแบงต�มแหลง

อ�ห�รค�รบอน/พลงง�นไดสองวธ ไดแก แบบไมใชแสง/เฮเทอโร

ทรอฟ (ใชส�รประกอบอนทรย) และแบบใชแสง/โพโตทรอฟ (ใชแกส

ค�รบอนไดออกไซด/แสงอ�ทตย) ปจจบนมก�รเพ�ะเลยงแบบผสม

ผส�นของทงสองวธทเรยกว� มกโซทรอฟ ก�รเพ�ะเลยงส�หร�ยน

ส�ม�รถดำ�เนนก�รไดในถงปฏกรณแสง/Photobireactor และบอเปด

แบบร�งค/Raceway pond

ก�รเกบเกยวส�หร�ยจะตองคำ�นงถงประสทธภ�พและค�

ใชจ�ย ตวอย�งเชน ก�รผงแดดใหแหงเปนวธทไมมประสทธภ�พ ก�ร

ทำ�แหงดวยวธพนฝอยมค�ใชจ�ยสง และก�รทำ�แหงแชเยอกแขงม

ประสทธภ�พ/ลดก�รสล�ยตวของไขมน จ�กนนเซลลส�หร�ยแหงทได

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 สงแวดลอมและพลงงาน

สม�คมเทคโนโลยชวภ�พแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb) 6

ภาพท 1 การเพาะเลยงสาหรายในบอเปดแบบรางค

ทมา: นรนาม

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

การพฒนาพลาสตกชวภาพทเปนมตรกบสงแวดลอม

สภาวะแวดลอมของโลกในปจจบนตองประสบกบปญหา

ภาวะโลกรอนและภาวะมลพษทเกดขนจากการดำารงชวตของ

มนษย ซงสงผลตอสงแวดลอมและการดำารงชวตของมนษยโดยตรง

ปญหาของขยะพลาสตกและการตกคางของขยะพลาสตกเปน

ปญหาสำาคญทมผลกระทบตอสภาพแวดลอมเปนอยางมาก

แมจะมความพยายามในการรณรงคใหมการนำาพลาสตกกลบมา

ใชใหมกตาม พลาสตกทใชสวนใหญผลตจากวตถดบทางปโตรเคม

ทยอยสลายไดยากในธรรมชาต ทำาใหเกดปญหาสงแวดลอมตดตาม

มา ฉะนน การประยกตองคความรดานเทคโนโลยชวภาพเพอผลต

พลาสตกทยอยสลายไดโดยธรรมชาต จงถอเปนนวตกรรมทนา

สนใจอยางยงยวด

ชนกา ชนแสงจนทร*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

พลาสตกชวภาพ/biodegradable plastics เปนพลาสตก

ทผลตจากพชหรอวตถดบทสามารถสรางขนใหมได โดยการผสาน

องคความรดานเทคโนโลยชวภาพและทางเคมเขาดวยกน ปจจบน

มการตนตวกนทวโลกในการพฒนาอตสาหกรรมการผลตพลาสตก

ชวภาพ เพอทดแทนการใชพลาสตกแบบดงเดม สำาหรบประเทศไทย

เปนประเทศเกษตรกรรมทอดมสมบรณดานผลผลตทางการเกษตร

ไดแก ขาวเจา ออย มนสำาปะหลง และขาวโพด สามารถนำามาเปน

แหลงวตถดบในการผลตพลาสตกชวภาพได ซงจะชวยเพมมลคาแก

ผลตผลทางการเกษตรอกทางหนงดวย

ในปจจบนไดมการผลตพลาสตกชวภาพชนดพอลแลก

ตกแอซด/polylactic acid (PLA) โดยใชกรดแลกตกเปนสารตงตน

ในกระบวนการพอลเมอไรเซชน กระบวนการผลตในอตสาหกรรม

โดยทวไปเรมตนจากการยอยสลายวตถดบชวมวลเพอใหได

นำาตาลเปนสารตงตนในกระบวนการหมกกรดแลกตกดวยจลนทรย

กรดแลกตกทไดจากกระบวนการหมกจะผานกระบวนการทำา

บรสทธและทำาใหเขมขนขน เพอใชเปนสารตงตนในกระบวนการ

สงเคราะหพอลแลกตกแอซด โดยการใหความรอนและเตมสารเคม

ททำาหนาทเปนตวทำาละลาย เพอเปลยนโครงสรางของกรดแลกตก

ใหเปนวงแหวน เรยกวา แลกไทด/lactide และมการเตมสารเคมท

เปนตวเรงปฏกรยาพอลเมอไรเซชนเพอใหไดเปนพอลเมอรของกรด

แลกตก/พอลแลกตกแอซด

อ ย า ง ไ ร ก ต า ม ก า ร ผ ล ต พ อ ล แ ล ก ต ก แ อ ซ ด จ า ก

กระบวนการพอลเมอไรเซชนโดยใชสารเคมเปนตวเรงปฏกรยานน

อาจสงผลตอการนำาพลาสตกชวภาพไปใชประโยชน โดยอาจกอให

เกดความเปนพษ เนองมาจากการตกคางของสารเคมทใช ดงนน

การนำาความรทางเทคโนโลยชวภาพดานเอนไซมเขามาประยกตใช

เปนตวเรงปฏกรยาแทนการใชสารเคม จะชวยลดการตกคางของ

สารเคมทกอใหเกดความเปนพษ ซงทำาใหสามารถนำาพลาสตก

ชวภาพทผลตจากกระบวนการพอลเมอไรเซชนโดยใชเอนไซม

เปนตวเรงปฏกรยาไปประยกตใชในงานดานอาหาร ดานการแพทย

และดานเภสชกรรมได โดยเอนไซมในกลมไลเพสกำาลงเปนทสนใจ

ในการใชเปนตวเรงปฏกรยาพอลเมอไรเซชน มตวอยางของการ

ใชเอนไซมไลเพสเรงปฏกรยาการสงเคราะหพอลแลกตกแอซด

จากกรดแลกตกไดในสภาวะทไมรนแรง ณ อณหภมทไมสงเทา

การเกดปฏกรยาทางเคม และไมมการใชสารเคมทเปนอนตราย จง

เปนผลตภณฑพลาสตกทเปนมตรกบสงแวดลอมอยางยง

อนาคตของอตสาหกรรมพลาสตกชวภาพไทย ยงคงขน

อยกบการสนบสนนการพฒนาการใชทรพยากรทสรางขนใหมได

เปนแหลงวตถดบของการผลตพลาสตกชวภาพ การศกษาอายการ

ใชงาน/ระยะเวลา/ผลกระทบของการยอยสลายตอสงแวดลอม การ

บรหารจดการดานการลดตนทนการผลต และการทวการเผยแพร

ความรเกยวกบพลาสตกชวภาพ กจะทำาใหพลาสตกชวภาพเกดขน

ไดจรงในประเทศ และกลายเปนผลตภณฑใหมททดแทนพลาสตก

ปโตรเคมทยอยสลายไดยากตามธรรมชาต

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

สำานกงานนวตกรรมแหงชาต กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย. 2551. แผนทนำาทางแหงชาต

การพฒนาอตสาหกรรมพลาสตกชวภาพ (พ.ศ. 2551-2555) ตามนโยบายการปรบโครงสรางเศรษฐกจในกลมอตสาหกรรมเพออนาคต (New Wave Industries). •

Lassalle, V.L. and M.L. Ferreira. 2008. J. Chem. Technol. Biotechnol. 83: 1493-1502.

ภาพท 1 กระบวนการพอลเมอไรเซชน

ทมา: Kiran, 2003

ภาพท 2 ผลตภณฑจากพอลแลกตกแอซด

ทมา: เอกสารพรอไฟลภาคอตสาหกรรม สพศ.

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 สงแวดลอมและพลงงาน

7

พลาสตกชวภาพ:พอลไฮดรอกซแอลคานอเอต

ภาพท 1 วฏจกรชวตของ PHA

ทมา: Verlinden et al., 2007

ภาพท 2 เซลลและ PHA ภายในเซลล

ทมา: Luengo et al., 2003

เอกสารอางอง

Luengo et al. 2003. Curr. Opin. Microbiol. 6, 251-260. • Jacquel et al. 2008.

Biochem. Eng. J. 39, 15–27. • Verlinden et al. 2007. J. Appl. Microbiol. 102,

1437-1449.

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

สาโรจน ศรศนสนยกล*

พลาสตกชวภาพ/bioplastics จดเปนสมาชกกลมหนงในบรรดาวสดชวภาพ/biomaterials ซงเปนพอลเอสเทอรทถกสงเคราะหขนและสะสมภายในเซลลของจลนทรย มสมบตทางเคมกายภาพคลายคลงกบพลาสตกปโตรเคม พอลเมอรเหลานสงเคราะหมาจากอนพนธของไฮดรอกซเอคลโคเอผานทางวถกระบวนการสรางและสลายทแตกตางกน พลาสตกชวภาพจะแตกตางกนไปตามแหลงทมา/ชนดจลนทรย จำาแนกไดตามชนดของมอนอเมอร โครงสรางโมเลกลขนาดใหญ และสมบตทางกายภาพ โดยเฉพาะอยางยงพลาสตกชวภาพมวสยสามารถทโดดเดนดานการยอยสลายได/biodegradable และการเขากนไดทางชวภาพ/biocompatible พอลไฮดรอกซแอลคานอเอต/polyhydroxyalkanoate (PHA) เปนแกรนลทสะสมภายในเซลลของแบคทเรยหลากหลายชนด เพอใชเปนแหลงพลงงานและอาหารคารบอน จดเปนพอลเมอรชวภาพลกษณะคลายเทอรโมพลาสตกทไดรบความสนใจเปนอยางมาก เนองจากยอยสลายไดทางชวภาพ เปนมตร/เกอกลสงแวดลอม และมสมบตของการเขากนไดทางชวภาพ มความแขงแรงและยดหยนได ซงเปนไปตามสตรของกระบวนการผลต ทำาใหสามารถประยกตใชประโยชนไดกวางขวางคลายคลงพลาสตกปโตรเคมทวไป (เชน พอลพรอพลน) อยางไรกตาม ปจจยของราคาเปนขอจำากดของการนำาไปใช สวนใหญมกใชเปนวสดทางการแพทยไดด เพราะไมกระทบตอระบบภมตานทานและยอยสลายไดชาในรางกายของมนษย งานวจยในปจจบนไดมงเนนไปทการคดกรองแหลงวตถดบราคาถก การสรางนวตกรรมวธการสกด/จลนทรยพนธวศวกรรม และกรรมวธการผลตดวยจลนทรยผสม เพอชวยลดตนทนของการผลตทเปนปจจยสำาคญเชงพาณชย

กรณศกษาการสงเคราะหพอลไฮดรอกซบวทเรต (PHB) สมาชกของตระกลพอลไฮดรอกซแอลคานอเอต คลสเตอรยนส PhaCBA ของแบคทเรย Ralstonia eutropha จะทำาหนาทกำาหนดการสรางเอนไซม 3 ชนด ทเกยวของกบวถของการสงเคราะห PHB ไดแก (1) บตาคโทไทโอเลส (ยนส PhaA/เรงปฏกรยาการสงเคราะห acetoacetyl–CoA จาก acetyl–CoA) (2) NADPH-ออกซรดกเทส/แอซโทแอซทลโคเอรดกเทส (ยนส PhaB/เรงปฏกรยาการรดวซ acetoacetyl–CoA เปน (R)-3-hydroxybutyryl–CoA) และ (3) PHB-พอลเมอเรส/PHB-ซนเทส (ยนส PhaC/เรงปฏกรยาพอลเมอไรเซชนของ poly(3-hydroxybutyrate จาก (R)-3-hydroxybutyryl–CoA) วถของการสงเคราะห PHA ขนอยกบสารตงตน โดยมสารมธยนตร (R)-3-hydroxyacyl–CoA ทไดจากปฏกรยาสองขนตอนแรก ทำาหนาทเปนพรเคอรเซอร/มอนอเมอรของพอลไฮดรอกซแอลคานอเอต ซงแบงเปนพอลเอสเทอรทมองคประกอบของมอนอ เมอรทมความยาวโซขนาดกลาง (mclPHAs, C5–14) และขนาดใหญ (lclPHAs, >C14) การผลตพอลเมอรชวภาพเชงอตสาหกรรมมขอจำากดหลกอย 3 ประการ คอ (1) สภาวะทเหมาะสมของการเจรญ/การสงเคราะหพอลเมอรของเซลล/รคอมบแนนต (2) แหลงวตถดบปรมาณมาก/ราคาถก และ (3) คาใชจายของกรรมวธการแยกพอลเมอร/การทำาใหบรสทธ กรณศกษาของการผลต PHB ทมขนาดกำาลงผลต 100,000 ตน/ป มตนทนสทธตงแต 2.60-8.30 ดอลลารสหรฐ/กโลกรม ถาหากทำาใหตนทนเปาหมายของการผลตของ PHB เชงอตสาหกรรม เทากบ 2-3 ดอลลารสหรฐ/กโลกรมได กจะสามารถแขงขนไดกบราคาของพอลแลกเทต (แตยงคงมราคาสงกวาพลาสตกปโตรเคม ~3 เทา) อยางไรกตาม ปญหาภาวะโลกรอน/ภมอากาศเปลยนแปลงททวความรนแรง และการรณรงครกษสงแวดลอม กยอมเปนปจจยสำาคญทจะสนบสนนและสงเสรมอตสาหกรรมของการผลตและการใชพอลเมอรชวภาพทวโลก

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 สงแวดลอมและพลงงาน

8

กฏหมาย

และการศกษา

ฉบบปฐมฤกษ มนาคม, 2554

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

นวตกรรมองคความรใหมแบบบรณาการทเรยกวา “วศวกรรมกระบวนการสรางและสลาย/Metabolic Engineering” ไดอบตขน

ในระหวางรอยตอของศตวรรษน มความสำาคญยงยวดและมผลกระทบตอวงการอตสาหกรรมการหมกสมยใหมอยางยง ตามคำาจำากดความ

ดงเดมศาสตรดงกลาวหมายถง “การดดแปรกระบวนการสรางและสลายเมแทบอไลตมธยนตรของเซลลดวยเทคนครคอมบแนนตดเอนเอ”

หรอ “การปรบปรงกจกรรมในระดบเซลลดวยการดดแปลงการขนสงของเซลลและฟงกชนการควบคมของเซลลโดยอาศยเทคโนโลยขนสงทาง

พนธวศวกรรม”

การประยกตวศวกรรมกระบวนการสรางและสลายในกรรมวธการหมก สรปยนยอไดดงน (1) การปรบปรงผลไดของผลตภณฑ

และการลดการเกดของผลพลอยไดทไมตองการ โดยเฉพาะกลมของผลตชวภณฑมลคาตำา อาท กรดอนทรย เอทานอล กรดอะมโน และสาร

ปฏชวนะ การเพมประสทธภาพของการใชสบสเทรตเพอเพมผลไดของผลตภณฑ (กโลกรมชวภณฑ/กโลกรมสบสเทรต) และหลกเลยงการ

ผลตผลพลอยไดทไมตองการ จงเปนการลดตนทนของการผลตชวภณฑ (2) การปรบปรงคณสมบตของจลนทรย เซลลพช และเซลลสตว ดวย

เทคนคทางพนธวศวกรรม จะไดสายพนธอตสาหกรรมทมความเสถยรสง อาท ความไวของเซลลตอภาวะจำากดของออกซเจนทมผลกระทบ

ตอการเตบโตและการสรางผลตภณฑ (3) การใชสบสเทรตไดหลากหลายชนดทมปรมาณมาก/ราคาถก เชน กากนำาตาล แปงฝาย และนำาแช

ขาวโพด ดงตวอยางของการหมกเอทานอลดวยยสตพนธวศวกรรม Saccharomyces cerevisiae ทสามารถใชนำาตาลไซโลส จากการยอย

สลายเฮมเซลลโลสจากวสดเหลอทงทางการเกษตร (ฟางขาว/ซงขาวโพด) หรอนำาตาลราฟฟโนสจากกากนำาตาลของบต (4) สงเคราะหชว

ภณฑใหมทมคณคา/มลคาสง โดยการสรางและดดแปรวถกระบวนการสรางและสลายใหมในเซลลของจลนทรย โดยการสงเคราะหเอนไซม

ทเกยวของกบการเกดผลตภณฑ อาท การผลตพอลเมอรชวภาพใหม และ (5) การสงเคราะหเอนไซมและเพปไทดใหม กอเกดประโยชนใน

วงการเภสชกรรม (erythropoitin/tPA/อนซลน/ฮอรโมนการเตบโต) และเอนไซมทางอตสาหกรรม (เอนไซมไลเพส/เซลลเลส/โปรทเอส)

ขนตอนการวเคราะหวถกระบวนการสรางและสลาย จะประกอบดวย (1) การพสจนลกษณะโครงสรางเครอขายของกระบวนการ

สรางและสลาย (2) การแสดงฟลกซเชงปรมาณของเครอขายกระบวนการสรางและสลาย และ (3) การพสจนลกษณะโครงสรางของการ

ควบคมในเครอขายกระบวนการสรางและสลาย

การวเคราะหการควบคมกระบวนการสรางและสลาย/Metabolic Control Analysis (MCA) สามารถแสดงดวยพจนทเรยกวา

สมประสทธความยดหยน/elasticity coefficients (ε) อธบายถงความไวของอตราปฏกรยาทมเอนไซมเปนตวเรง (νi) ทมตอความเขมขนของ

สารเมแทบอไลต (Xj) (ดงสมการ 1) และพจนทเรยกวา สมประสทธการควบคมฟลกซ /flux control coefficients (FCCs) (ดงสมการ 2)

วศวกรรมกระบวนการสรางและสลาย

สาโรจน ศรศนสนยกล*

(1) (2)

เอกสารอางอง

สาโรจน ศรศนสนยกล. 2547. เทคโนโลยชวภาพอาหาร การหมก และสงแวดลอม. 326 หนา. • Nielsen, J. 1998. Biotechnol. Bioeng. 58: 126-132. • Nielsen,

J. 2000. Thai J. Biotechnol. 2: 14-25. • Nielsen, J. 2001. Appl. Microbiol. Biotechnol. 55: 263-283. • Nielsen. J. 2001. Adv. Biochem. Eng./Biotechnol.

vol. 73, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. 183p. • Otero, J.M. and J. Nielsen. 2010. Biotechnol. Bioeng. 105(3): 439-460. • Smolke, C.D. 2010. The

Metabolic Pathway Engineering Handbook: Fundamentals/ Tools and Applications. CRC Press, New York.

ภาพท 1 การวเคราะหการควบคมฟลกซ

ทมา: Otero and Nielsen. 2010

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 กฏหมายและการศกษา

9

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

Otero, J.M. and J. Nielsen. 2010. Biotechnol. Bioeng. 105(3): 439-460.

สาโรจน ศรศนสนยกล*

ภาพท 1 วฏจกร/โครงขายของชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม

ทมา: Otero and Nielsen, 2010

กระบวนทศนของเทคโนโลยชวภาพเชงอตสาหกรรม ประกอบดวยหลกการสำาคญทจะตองนำามาพจารณาดงน (1) กระบวนการ

เทคโนโลยชวภาพอตสาหกรรม มองคประกอบของปจจยหลก 4 ประการ ไดแก เศรษฐศาสตรของกระบวนการ การพฒนาทางเทคโนโลย

ชวภาพ ความยงยนและพงพาตนเองได และผลกระทบตอสงแวดลอม (2) พฒนาการ/ววฒนาการของกระบวนการทางเทคโนโลยชวภาพ และ

สดทาย (3) แฟกทอรเซลลจลนทรย/microbial cell factory ทประยกตไดมาจากชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม

ฉะนน ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม จงเปนสหวทยาการเชงพลวตอยางยง โดยมเซลลเจาบาน/production host ทมประวตทาง

ดานชวสารสนเทศแลว (อาท genome sequence) เปนศนยกลางของ/ผลลพธจากเทคโนโลยขนสง กลาวคอ วฏจกรของกระบวนการสราง

และสลาย/The cycle of metabolic engineering จะประกอบดวย 3 ขนตอนหลก คอ การวเคราะห/analysis การออกแบบ/design และ

การสงเคราะห/synthesis เรมตนขอมลจำาเพาะของจโนมเชงฟงกชนจะถกวเคราะหเพอสรางโครงขายของกระบวนการสรางและสลายของชว

ภณฑใด ๆ ซงกำาหนดอธบายไดดวยแบบจำาลองทางคณตศาสตร (จลนพลศาสตร/ปรมาณสมพนธ) การทำานายเชงปรมาณจะอาศยทฤษฎการ

วเคราะหดลของฟลกซ/Flux Balance Analysis (FBA) ฉะนนแปลนเขยวทไดจากการออกแบบเซลลเจาบาน ภายใตผลสรปของการวเคราะห

คณลกษณะของกระบวนการสรางและสลายน จะถกนำาไปสขนตอนของการสงเคราะหเพอสรางเซลลพนธวศวกรรมทมคณสมบตตามเปา

หมาย การตรวจสอบ/ตรวจทานเซลลสายพนธใหมกจะถกดำาเนนการในขนตอนของวธการหมกภายใตสภาวะของการเจรญเตบโตและการ

สรางชวภณฑทเหมาะสม ขบวนการนจะดำาเนนซำาในวฏจกรภายใตกรอบของฐานขอมลชวสารสนเทศใหมและเปาหมายของจโนมเชงฟงกชน

ทตองการ จนกระทงบรรลวตถประสงคและสมฤทธผลเชงอตสาหกรรม นวตกรรมและสงประดษฐทประจกษแลวในปจจบนตางกเปนเครอง

พสจนถงศาสตรอนทรงพลงจาก ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม นเอง

วทยาการประยกตอนกาวไกลในวงการเทคโนโลย

อตสาหกรรมการหมก “ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม/Indus-

trial Systems Biology” กำาลงเปนทกลาวขานอยางกวางขวางกน

อยในปจจบน สบเนองจากการผลตในอตสาหกรรมเชงเคมตาง

พฒนามงสกระบวนการทางชวภาพเพมมากยงขนอยางเหนได

ชดเจน กอปรกบเซลลพนธวศวกรรมทสรางขนตามทฤษฎวศวกรรม

กระบวนการสรางและสลาย ตางกไดอำานวยผลลพธนานปการ

ทสงผลตอผลไดและอตราการผลตของชวภณฑเปาหมาย ทำาให

ตนทนของการผลตชวภณฑลดตำาลงอยางพงประสงคตามนย

เชงเศรษฐศาสตร เอนไซมภายในเซลลถกสรางขนใหม เอนไซม

บางชนดกลบถกกำาจดออก และการจดระบบของการควบคมเชง

โครงสรางภายในเซลลเสยใหม รปธรรมเหลานตางกพฒนาขนมา

จากรากฐานทางชววทยาเชงระบบทเรยกวา เทคโนโลยเอกซโซม/

X-ome Technology และอาศยการจำาลองแบบทางคณตศาสตรขน

สงระดบจโนม (genome-scale metabolic modelling) เปนเครอง

มอสำาคญ ฉะนนการบรรสานองคความรระหวาง ชววทยาระบบ/

Systems Biology และ เทคโนโลยชวภาพอตสาหกรรม/Industrial

Biotechnology จงกลายเปนศาสตรใหมอนทนสมยทเรยกกนวา

ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม/ Industrial Systems Biology นนเอง

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมนาคม 2554 กฏหมายและการศกษา

10

ชววทยาระบบเชงอตสาหกรรม

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

เมษายน, 2554

สไปรลนา/Spirulina/Arthrospira เปนสาหรายสเขยวแกม

นำาเงนขนาดเลก จดอยในวงศ Oscillatoriaceae ซงมประวตการ

ใชประโยชนทางดานอาหารมาหลายศตวรรษ เนองจากรปรางของ

สไปรลนามลกษณะเปนเสนสายทขดวนไปมาเหมอนสปรง และจาก

การทมประโยชนและมคณคาทางอาหารสง จงเรยกกนวา สาหราย

เกลยวทอง เพราะมมลคาสงเหมอนกบทอง

สไปรลนาแตละชนดจะมรปรางแตกตางกน/ชนดเดยว

กนกอาจพบรปรางทแตกตางกน ใยทมลกษณะบดตวเปนเกลยว

ของสไปรลนา ประกอบดวยเซลลหนงเซลล/หลายเซลลมาเรยง

ตอกนเปนเสนตรง ขดเปนเกลยว เคลอนทไปตามแนวแกน โดย

จะมความยาวของใยแตกตางกนไป (100-200 ไมครอน) มขนาด

ของเสนผานศนยกลาง ~6-12 ไมครอน สไปรลนาตองการแสงใน

การเจรญ สวนใหญเปนพวกโฟโตออโตทรอฟทไมสามารถใชนำาตาล

จากแหลงภายนอกได สามารถเจรญไดอยางรวดเรวในบรเวณนำา

ตน โดยเฉพาะนำากรอย/นำาทมความเปนดาง พบในธรรมชาตทวไป

ทงในดน/หนองนำา/นำาพรอน/ทะเล/นำาจด โดยเฉพาะทะเลสาบทวป

แอฟรกา/ประเทศเมกซโก ชนดทพบมาก/มความสำาคญมากทสดคอ

S. platensis และ S. maxima มรายงานวาในทะเลสาบทมความ

เขมขนของเกลอ >30 กรม/ลตร จะพบสงมชวตเพยงชนดเดยวทม

ชวตอยกคอ สไปรลนา

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

สมบรณ ผพฒน. 2538. การเพาะเลยงและการใชประโยชนจากสาหราย

เซลลเดยว. โอเดยนสโตร, กรงเทพฯ. • Belay, A. 2002. J. Amer. Neutra.

Assoc. 5, 27-48. • Shimamatsu, H. 2004. Hydrobiol. 51, 39-44.

มณชย เดชสงกรานนท*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

แ ล ะ อ า ศ ย แ ส ง แ ด ด เ ป น แ ห ล ง ใ ห พ ล ง ง า น โ ด ย ผ า น

ก ร ะ บ ว น ก า ร ส ง เ ค ร า ะ ห แ ส ง ม ก า ร เ ต ม แ ร ธ า ต อ า ห า ร

และมการใหกาซคารบอนไดออกไซด เพอเปนการลดตนทนการผลต

ผลผลตของสไปรลนาทวโลกมประมาณ 3,000 ตน/ป ปจจบน อย./

สหรฐอเมรกา จดใหสไปรลนาเปนอาหารทปลอดภยตอการบรโภค

ผ ล ต ภ ณ ฑ ส ไ ป ร ล น า ต า ม ท อ ง ต ล า ด จำ า แ น ก ต า ม

การใชประโยชน ไดแก อาหารเสรมมนษย แหลงโปรตนอาหารสตว

ผลตภณฑเสรมสขภาพแมว/สนข ผลตภณฑเสรมสนกสวยงาม

ผลตภณฑบำารงรางกายมา/วว สธรรมชาตของอาหาร/เครองสำาอาง

เครองหมายเรองแสงสำาหรบการทดสอบทางการแพทย และเอนไซม

งานวจยทางพนธศาสตร บรษททผลตผลตภณฑสไปรลนาจำาหนาย

อาท Spirulina-Mexicana/แมกซโก Nippon-Spirulina/ญปน

Koor-Foods/อสราเอล Cyanotech-Corporation/สหรฐอเมรกา

Far-East-Microalgae/ไตหวน Parry-Agro-Industries/อนเดย และ

Yunnan-Spirin/จน เปนตน

จ า ก ค ว า ม ก า ว ห น า ท า ง ว ท ย า ศ า ส ต ร ก า ร แ พ ท ย

พบวาสไปรลนามศกยภาพเปนสารโภชนเภสช/nutraceuticals

เพราะประกอบดวย โปรตน/ไขมน/วตามน/แรธาต ทเปนประโยชน

หลายชนดทำาใหมการศกษา/พฒนากระบวนการเพาะเลยง

สไปรลนาเพ อผลตสารออกฤทธ ทางชวภาพ โดยมรายงานวา

สไปรลนา/สารสกดสไปรลนา แสดงคณสมบตการตานอนมลอสระ

สงผลดตอระบบภมคมกน การตานทานไวรส และการตาน

มะเรงจากผลของสารออกฤทธ ช วภาพท ส ำาคญ 3 ชนด คอ

ซ-ไฟโคไซยานน ซลเฟตพอลแซกคาไรดสไปรเลน และกรดไขมน

ไมอมตว/กรดแกมมาลโนลนก/GLA

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนเมษายน 2554

ซเปอรสาหรายขนาดเลกสไปรลนา :

ภาพท 1 ลกษณะของสไปรลนา (ขนาดเสนตรง 20 ไมครอน)

ทมา: Vonshak (2002)

ปจจบนมการเพาะเลยงสไปรลนาเพอผลตเปนอาหารเสรม

สำาหรบมนษย/อาหารสตวในระดบอตสาหกรรมอยางแพรหลาย

นอกจากนมการสกดสารสไฟโคไซยานน ซงเปนรงควตถทพบมากใน

สไปรลนามาใชในผลตภณฑอาหาร การเลยงสไปรลนาทางการคาจะ

เพาะเลยงในบอเปดกลางแจงทไมมการควบคมสภาวะแวดลอมใด ๆ

ภาพท 2 บอเพาะเลยงสาหราย (Algae A.C.)

ทมา: Institute of Biological Research and Biotechnology (IBRB)

(http://www.eie.gr/nhrf/institutes/ibrb/index-en.html)

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

11

การดำาเนนชวตของผคนในปจจบนเปนไปอยางเรงรบ

สงผลใหพฤตกรรมการบรโภคอาหารเปลยนแปลงไป จงอาจเปน

สาเหตของการเกดโรคภยไขเจบตางๆทเกดจากการไดรบสารอาหาร

ไมครบตามหลกโภชนาการ ดงนนการดแลรางกาย/การบรโภค

อาหารทเหมาะสมจงเปนสงสำาคญในการบำารงสขภาพใหแขงแรง

ฉะนนผคนจำานวนมากจงหนมาสนใจบรโภคอาหารเสรมเพอสขภาพ

ทจะชวยปองกน/ลดความเสยงในการเกดโรคระบบทางเดนอาหาร

ซงนบวาเปนวธการทงาย/สะดวกเหมาะสมสำาหรบการดำาเนนชวตใน

ชวโมงเรงดวน

ความกาวหนาของวทยาการทำาใหมการพฒนาผลตภณฑ

ชนดใหมผสมระหวางพรอไบโอตกส/พรไบโอตกสเขาดวยกนทเรยก

วา ซนไบโอตกส ซงเปนระบบการทำางานรวมกนเพอสงเสรมสขภาพ

ใหดขนการเตมพรไบโอตกสจะชวยเพมอตราการอยรอดชวตของ

พรอไบโอตกสทใหประโยชนแกรางกายปจจบนมการประยกตนำา

ผลตภณฑทมคณสมบตดงกลาวมาเตมแตงในอาหารเพอเพมคณคา

ไดแกผลตภณฑนม/ผลตภณฑอาหารเสรมสำาหรบเดก/ผลตภณฑ

นำาผลไม/ผลตภณฑธญพชตางๆเปนตน

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพคณะอตสาหกรรมเกษตรม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

Daly,C.andR.Davis.1998.FoodSci.7,219-250.•Heinrichs,A.J.et

al.2009.LivestSci.125,149-154.•Ong,L.etal.2006.Int.DairyJ.

16,446-456.•http://en.wikipedia.org/wiki/Probiotic.

ลลตา พลมณ*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

พรอไบโอตกสและพรไบโอตกสจะชวยสนบสนนทำาให

รางกายมระบบขบถายทดขน/เพมระบบภมคมกนของรางกาย

นอกจากนการรบประทานพรไบโอตกสยงชวยสงเสรมการดดซม

แรธาตบางชนด ไดแก แคลเซยม/แมกนเซยม/สงกะส/ทองแดง/เหลก

ซงเปนผลจากภาวะความเปนกรดทเพมสงขนในลำาไส

อาหารหมกดองตามธรรมชาตมกปรากฏจลนทรยทมชวต

ทเปนพรอไบโอตกสอยแลว อยางไรกตาม ผลตภณฑพรอไบโอ-

ตกสทมจำาหนายทวไปกมอยจำานวนมากทงในรปแบบจลนทรยเดยว

อาท GanedenBC30/Ganeden Biotech (Bacillus coagulans

GBI-30,6086/สรรพคณ-ชวยระงบความปวด/เพมการตอบสนอง

ภมตานทาน), LAFTI B94-L10-L26/Institut-Rosell-Lallemand,

Probio-Tec-Bifidobacterium-BB-12/Chr.-Hansen,Bifiene-

Yakult/Yakult (Bifidobacterium breve Yakult/Lactobacillus

caseiShirota),Align/Procter&Gamble(Bifidobacterium

infantis 35624), Howaru-Bifido/Danisco (Bifidobacterium

animalis subsp. lactis HN019), Actimel-DanActive/Danone

(Lactobacillus casei DN114-001) เปนตน และชนดจลนทรยผสม

อาท Multibionta/EMD-Canada-Inc., For-daily-wellbeing/

OptiBac-Probiotics, Symprove-Probiotic/Symprove-Ltd.-UK

เปนตน

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนเมษายน2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

การศกษา/วจยเกยวกบจลนทรยสขภาพ/พรอไบโอตกส

เพมจำานวนมากขน พรอไบโอตกส จดเปนกลมของจลนทรยทมชวต

ซงอยในระบบรางกายของมนษยและสตว กอใหเกดประโยชนตอ

สขภาพรางกายของสงมชวตชนดนนๆโดยปกตรางกายจะมจลนทรย

ชนดดและไมดอยในลำาไส จลนทรยชนดทด อาท Lactobacillus

acidophilusและBifidobacteriumspp.จะทำาหนาทชวยสรางสาร

ทมประโยชนตอรางกาย ไดแก วตามน/สารตานจลนทรย/เอนไซม

เปนตนสวนจลนทรยชนดทไมด เชนEscherichia coliทำาใหเกด

สารพษ กอใหเกดโทษแกร างกาย ทำาใหเจบปวย ฉะน นการ

รบประทานพรอไบโอตกสจงทำาใหเพมปรมาณสดสวนของจลนทรย

ทดมากกวาจลนทรยทไมด

นอกจากนการศกษาเกยวกบนำาตาลสขภาพ/พรไบโอ-

ตกส ซงจดเปนคารโบโฮเดรตเชงซอนสายสน อาท อนลน/ฟรกโท-

โอลโกแซกคาไรด ทสามารถพบไดทวไปในพชผกและผลไม ไดแก

หวหอม/กลวย/ธญพช/ถว/กระเทยม/เยรซาเลมอารทโชค/ชคอร/

หนอไมฝรงพรไบโอตกสจะทำาหนาทชวยกระตนการเจรญเตบโตของ

แบคทเรยสขภาพบางชนดในลำาไสใหญใหทำางานไดดยงขน

ภาพท2แหลงวตถดบของอนลนและฟรกโทโอลโกแซกคาไรด

ทมา:http://med.tu.ac.th

ภาพท1รปรางของแบคทเรยพรอไบโอตกสBacillus coagulans

ทมา:http://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_coagulans

จลนทรยเพอสขภาพ

12

เจลาตน/gelatin เปนอนพนธโปรตนของคอลาเจนทไดมา

จากการสกดจากวถดบทมคอลาเจนเปนองคประกอบ ซงคอลาเจน

คอองคประกอบพนฐานของเนอเยอเกยวพนในสตวมกระดก

สนหลง ทำาใหแหลง/ชนดของคอลาเจนมผลตอองคประกอบของผลต-

ภณฑเจลาตนทสกดได ซงองคประกอบของกรดอะมโนในเจลาตน

จะเหมอนกบวตถดบคอลาเจนทนำามาสกด สาเหตอกประการหนงท

องคประกอบของเจลาตนแตกตางกน คอ วธการเตรยมวตถดบ/

การสกดทแตกตางกนสามารถทำาใหองคประกอบของเจลาตนทได

แตกตางกนไปดวย ซงสวนใหญเจลาตนในทางการคาจะผลตมาจาก

หนงของหมและวว/กระดกวว คณสมบตท สำาคญของเจลาตนคอ

คณสมบตการเกดเจล ทำาใหเจลาตนไดรบความนยมและนำามาใชกน

อยางแพรหลายในอตสาหกรรม โดยเฉพาะอยางยงในอตสาหกรรม

อาหาร/การแพทยและเภสช/อตสาหกรรมถายภาพ จากขอมลของ

สมาคมผผลตเจลาตนในยโรบ รายงานวาเจลาตนในทางการคา ~95

เปอรเซนต/ผลตมาจากหนงของววและหม สวนอก 5 เปอรเซนต/

ผลตมาจากกระดกของวว ซงผลพลอยไดจากอตสาหกรรมสตวปก/

ปลาและสตวนำา ยงนำามาใชในการสกดเจลาตนระดบอตสาหกรรมใน

ปรมาณนอยมาก

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* คณะเทคโนโลยการเกษตร มหาวทยาลยบรพา วทยาเขตสระแกว

เอกสารอางอง Jongjareonrak, A. et al. 2006. Food Hydrocol. 20, 1216–1222. • Muyonga, J.H. et al. 2004. Food Hydrocol. 18, 582-591. • Wang, Y. and J.M. Regenstein. 2009. J. Food Sci. 74(6), c426-c431. • Wangtueai, S. and A. Noomhorm. 2009. LWT-Food Sci. Technol. 42, 825-834. • Ward, A.G. and A. Courts. 1977. The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, New York.

สธ วงเตอย*

สถานการณการระบาดของโรคววบา/Bovine Spongiform

Encephalopathy (ปค.ศ. 1980) และการไมยอมรบเจลาตนทผลต

จากวว/หม ตามหลกการของแตละศาสนา (อสลาม/ยว/ฮนด) ทำาใหม

การศกษาแหลงวตถดบใหม/ทดแทนแหลงวตถดบเดม ทสามารถใช

ผลตเจลาตนได/และไดรบการยอมรบตามหลกการของแตละศาสนา

ซงกคอเจลาตนทผลตจากปลา/สตวนำา วตถดบทไดรบความสนใจ

คอ ของเหลอทงจากอตสาหกรรมแปรรปปลา (หนง/กระดก/เกลด)

ในปจจบนจงมการศกษาการสกดเจลาตนจากของเหลอทงดงกลาว

เพมมากขน ดงรายงานวจยทอธบายถงการผลต/คณสมบตเชงหนาท

ของเจลาตนทสกดไดจากหนง/กระดกปลาชนดตางๆ จำานวนมาก

เชน หนงปลา Alaska pollock/ทนาครบเหลอง/ตาหวาน/ปลากะพง

หนง/กระดกปลา Nile perch เปนตน สวนรายงานการสกดเจลาตน

จากเกลดปลานนยงคงมอยจำานวนนอย อาท เกลดปลาซารดน/

ปลาปากคม/Asian carp เปนตน

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ-การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร/เดอนเมษายน 2554

ตารางท 1 สถตการนำาเขา และสงออก เจลาตนของประเทศไทย

เนองจากคณสมบตทหลากหลายของเจลาตนทำาให

ปรมาณการใชประโยชนจากเจลาตนทวโลกเพมขนทกป โดยเฉพาะ

การใชในอตสาหกรรมอาหาร ซงความตองการใชเจลาตนในทวโลกม

ปรมาณเพมขนปละ ~200,000 เมตรกตน เพราะวาคณลกษณะพเศษ

ของเจลาตนขณะบรโภค/ความรสกขณะอยในปากทไมสามารถ

ทดแทนไดดวยสารในกลมของกม/คารโบไฮเดรต จงทำาใหเจลาตน

ไดรบความสนใจ/มการศกษาคณสมบตตางๆ ของเจลาตนกนมาก

ขน ดงจะเหนไดจากงานวจยทมอยจำานวนมาก เชน การศกษากลไก

การเกดเจลของเจลาตน/คณลกษณะของฟลมจากเจลาตน เปนตน

ภาพท 1 ภาพถายกลองจลทรรศนอเลกทรอนแบบสแกนของเจลเจลาตนจาก

เกลดปลาปากคม (A-B) และหนงวว (C-D)

ทมา: Wangtueai และ Noomhorm, 2009

การใชเจลาตนในประเทศไทยสรปไดจากขอมลการนำาเขา/

สงออกของเจลาตนจากกรมศลกากร ไทยนำาเขาเจลาตน ~1.96 ลาน

กโลกรม/ป (มลคา ~10.3 ลานเหรยญสหรฐ) จากหลายประเทศ ไดแก

ฝรงเศส/ญปน/จน/เยอรมน/อนเดย (ตารางท 1) โดยทไทยสงออก

เจลาตนในปรมาณเพยงเลกนอย (~0.34 ลานกโลกรม/ป) แตตงแต

ป 2549-2552 ไทยสงออกเจลาตนเพมขนทกป เนองมาจากมโรงงาน

ผลตเจลาตนเพมขน สวนใหญผลตเจลาตนมาจากกระดก/หนงของวว

*(มกราคม-กรกฏาคม) 2552

ทมา: The Customs Department, Thailand (2009)

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนเมษายน 2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

เจลาตน

13

กระบวนการผลตเบยรประกอบดวย 5 ขนตอนหลก คอ

การตมสกดนำาหวาน การตมฆาเชอนำาหวาน การหมก การปรบปรง

คณภาพเบยร ก อนบรรจ และการบรรจ แตละข นตอนลวนม

รายละเอยดทตองเอาใจใสเพอใหไดเบยรทมคณภาพ ณ ทนจะกลาว

ถงเฉพาะขนตอนของการตมสกดนำาหวาน ดงรายละเอยดตอไปน

การตมสกดน ำาหวาน (mashing) เปนการสกดเอาสาร

อาหารทสำาคญสำาหรบกจกรรมการหมกของยสต โดยอาศยหลกการ

ชะละลายนำาตาล กรดอะมโน แรธาตตาง ๆ ทมอยในมอลต และ

เอนไซม การชะละลายจะใชนำาทผานการปรบสภาพใหมความเหมาะสม

ตอการผลตเบยร นำามาผสมกบมอลตบดในหมอตมสกด สดสวน

ระหวางนำากบมอลตบดอยระหวาง 400-500 ลตร/100 กโลกรม

ภายในหมอสกดตดตงใบพดเพอกวนสวนผสมใหเขากน หมอสกดจะ

มผนงสองชนทสามารถปอนนำารอนเขาสตวถงชนนอก เพอควบคม

อณหภมการสกดใหเหมาะสมตอการทำางานของเอนไซมแตละกลม

ตดตามดวยการหยดการทำางานของเอนไซมทกชนดดวยความรอน

แลวทำาการแยกกากมอลตและกรองนำาหวานสงตอไปยงหมอตม

ฆาเชอ

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

Priest, G.F. and G.G. Stewart. 2006. Handbook of Brewing. CRC Press,

Boca Raton. • Kunze, W. 2004. Technology Brewing and Malting. VBL

Berlin, Berlin. • โชคชย วนภ, 2549.

อลยวรรณ อสนสา*

การตมสกดในครงเดยวแบบอณหภมเดยวนนนยมกระตน

การทำางานของเอนไซมบตาอะมยเลสทอณหภม 62 ºC เปนเวลา

อยางนอย 1 ชวโมง และหยดการทำางานของเอนไซมดวยความรอน

ทอณหภม 75-85 ºC เปนเวลา 5-10 นาท วธนนยมใชเมอมอลต

มคณภาพดถงดมาก มคาการสกด/extract มากกวา 85% และม

ปรมาณเอนไซมอะมยเลสรวมในรปของคา diastatic power สง

ในขณะทวธกระตนแบบหลายอณหภม จะใชกบมอลตทมคณภาพ

ตำากวามอลตกลมแรก วธนจะกระตนการทำางานของเอนไซมทยอย

โปรตนทอณหภม 50 ºC เปนเวลา 15-30 นาท ตามดวยการกระตน

เอนไซมบตาอะมยเลสทอณหภม 62-64 ºC เปนเวลา 30-45 นาท

และแอลฟาอะมยเลสทอณหภม 70-75 ºC เปนเวลา 15-30 นาท

จากนนจงหยดการทำางานของเอนไซม

การตมสกดแบบแยกสวน นยมใชสำาหรบการผลตเบยร

ทมการใชธญพชอนเปนสวนผสม ซงเรยกวา malt adjunct ไดแก

ขาวหก ขาวฟาง ขาวโพด ขาวไรน เปนตน โดยธญพชจะถกบดและ

ตมสกดดวยเอนไซมอะมยเลสทางการคา ไดแก แอลฟาอะมยเลสท

ทนอณหภมสงได แปงในธญพชจะเกดเจลและถกยอยใหเปนนำาตาล

สายสน จากนนสารละลายจะถกปมไปยงหมอสกดทสอง ซ งได

บรรจมอลตผสมกบนำาบางสวนอยแลว เม อผสมกบสารละลาย

นำาตาล อณหภมของหมอท สองจะเพ มข นเปน 62 ºC เอนไซม

บตาอะมย เลสจะยอยนำ าตาลสายสน เปนนำ าตาลมอลโทส

จากนนจงหยดการทำางานของเอนไซม จะเหนไดวาการเลอกวธ

ตมสกดนำาหวาน จะขนอยกบชนดของวตถดบทใช และคณภาพ

ของมอลตเปนปจจยสำาคญ

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ-การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร/เดอนเมษายน 2554

กระบวนการผลตเบยร (1):

ภาพท 1 หมอตมสกดนำาหวานในระบบ microbrewery

(ณ สถาบน Institute of Brewing Technology I/Weihenstephan,

Freising, Germany)

ทมา: โชคชย วนภ, 2549

วธการตมสกดนำาหวาน สามารถแบงออกเปน 2 วธ คอ การตม

สกดในครงเดยว/infusion mashing และการตมสกดแบบแยกสวน/

decoction mashing โดยแบบแรกนนจะนยมสำาหรบมอลตบารเลย

ทมคณภาพด โดยนำามาตมสกดในหมอใหความรอนทเหมาะสมแก

การกระตนการทำางานของเอนไซม รปแบบของการกระตนเอนไซม

แบงออกเปน 2 แบบ คอ แบบอณหภมเดยว และแบบหลายอณหภม

ภาพท 2 ลกษณะของใบพดทตดตงทกนถงหมอตมสกด

ทมา: โชคชย วนภ, 2549

การตมสกดนำาหวาน

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนเมษายน 2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

14

สงแวดลอม

และพลงงาน

เมษายน, 2554

ปจจบนเทคโนโลยอตสาหกรรมการหมกกำาล ง เปน

เ ค ร อ งม อสำ าคญ เพ อ ใช ตอบโจทย / แก ปญหาด านอาหาร

พลงงาน และส งแวดลอม โดยเฉพาะอยางย งการวจยการผลต

ไบโอดเซลจำาเพาะภายในเซลลจากจลนทรยประเภทพนธวศวกรรม/

เซลลแฟกทอร โดยทวไปการผลตไบโอดเซลทางเลอก/นอกเหนอ

จากการผลตนำามนดเซลโดยตรงจากแหลงนำามนปโตรเลยมแลว

จำาเปนตองอาศยปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนของนำามน

พ ช/ไขม นส ตว ด วยเอทานอล/เมทานอลในสภาวะเร งของ

กรด/ดาง/เอนไซม ซ งเปนปญหาใหมของการแขงขนเพ อแยงชง

แหลงอาหารของมนษยฉะนนคำาตอบทสมานฉนทและทาทายโดย

อาศยเทคโนโลยชวภาพขนสงทเรยกวา วศวกรรมกระบวนการสราง

และสลาย/ชววทยาสงเคราะห น นาจะเปนทางออก/เปาหมายท

สรางสรรคและยงยนยงขนกวาเดม ซงนาสนใจมากยงกวาจะผลต

เพยงเซลลจลนทรย/สาหรายชนดทอดมดวยไขมน เพอใชสกดนำามน

เปนแหลงวตถดบสำาหรบการผลตไบโอดเซลภายนอกเซลล ทยงคงม

ตนทนการผลต/ราคาตอลตรแพงกวานำามนเชอเพลงจากปโตรเลยม

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพคณะอตสาหกรรมเกษตรม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง

Shietal.2011.Prospectsformicrobialbiodieselproduction.Biotech-

nol.J.6,277–285.•Huetal.2010.Systemsandmethodsforproduc-

tionofmixedfattyesters.US20100071259A1.

สาโรจน ศรศนสนยกล*

กรณของเซลลรคอมบแนนต E. coli (ดงภาพท 2) ท

สามารถสงเคราะหเอทลเอสเทอรของกรดไขมนภายในเซลล

จะตองประกอบดวย (1) ยน atfA จากแบคทเรย Acinetobacter

baylyi ADP1 ทใชสงเคราะหเอนไซม wax ester synthase/acyl-

CoA:diacylglycerol acyltransferase (WS/DGAT) ซงทำาหนาท

สงเคราะหแวกซเอสเทอรจากแอลกอฮอล/ไทโอเอสเทอรโคเอของ

กรดไขมน และ (2) ยนสชดสงเคราะหเอทานอล (pdc/adhB) จาก

แบคทเรย Zymomonas mobilis มปรมาณเอทลเอสเทอรของกรด

ไขมนทผลตไดในเซลลเทากบ 1.28 กรม/ลตร ในระยะเวลา 72

ชวโมงโดยมการเตมกรดไขมนในอาหารเพาะเลยงในขณะทการ

กำาจดวถบตาออกซเดชน(ยนfadE)พรอมกนการเพมประสทธภาพ

การทำางานของเอนไซมไทโอเอสเทอเรส (ยน tesA) และอาคลโคเอ

ไลเกส ทำาใหเซลลรคอมบแนนต E. coli สามารถสงเคราะหไบโอ

ดเซล 674 มลลกรม/ลตร ไดโดยตรงจากนำาตาลกลโคส นอกจากน

การเพมยนสชดสงเคราะหไซเลเนส (xyn10B จากC.stercorarium/

xsa จากB. ovatus)กจะชวยทำาใหเซลลพนธวศวกรรมนสามารถ

ใชไซโลสไดโดยตรงจากเฮมเซลลโลสและผลตไบโอดเซลไดเทากบ

11.6มลลกรม/ลตร

ภาพท2การดดแปลงวถของการผลตไบโอดเซลภายในเซลลจลนทรย พนธวศวกรรม

ทมา:Shiและคณะ,2011

ภาพท1การสงเคราะหไบโอดเซลภายในเซลลจลนทรยพนธวศวกรรม

ทมา:Shiและคณะ,2011

สวนใหญไขมนในเซลลจลนทรย/สาหรายประกอบดวย

ไตรเอค ลกล เซอรอลเป นหล ก ซ งใช เป นว ตถ ด บของแหล ง

นำามนทสามารถใชทดแทนแหลงนำามนพช/ไขมนสตวได เพอใชผลต

ไบโอดเซล/เมทลเอสเทอรของกรดไขมนผานปฏกรยาทรานส-

เอสเทอร ฟ เคช นภายนอกเซลล ฉะน นการส งเคราะหเอท ล-

เอสเทอรของกรดไขมน/ไบโอดเซลภายในเซลลจงจำาเปนตองอาศย

การดดแปลงวถกระบวนการสรางและสลายของเซลล เพอใหเกด

ข นตอนของปฏ ก ร ย า เอส เทอร ฟ เ คช น ระหว า ง เ อ ท า น อ ล

(CH3CH

2OH) และไทโอเอสเทอรโคเอของกรดไขมน (Acyl-CoA)

ดวยเอนไซมเอสเทอรซนเทส(ดงภาพท1)ทำาใหเซลลพนธวศวกรรม/

เซลลรคอมบแนนตทนยมใช ไดแก แบคทเรย Escherichai coli

และยสต Saccharomyces cerevisiae สามารถใชแหลงอาหาร

คารบอนทางเลอกทไมมมลคาทมปรมาณมากจากวสดเหลอทงจาก

ภาคการเกษตรไดอยางไมรสญสนเพอผลตเปนไบโอดเซลเบดเสรจได

ในข นตอนเดยวโดยตรง โดยไมตองผานกระบวนการแยกนำามน/

การทำาใหบรสทธไดอยางนาทงซงเหมาะสมตอการผลตเชงพาณชย

อยางยงในแงของการประหยดตนทนการผลตในอนาคต

กรณของยสตรคอมบแนนต S. cerevisiae การเพมย น

WS2 ท ใช ส ง เคราะห แวกซ ซ นเทสจากโปรท โอแบคท เร ย

Marinobacter hydrocarbonoclasticus กทำาใหสามารถผลต

ไบโอดเซล/เอทลโอลเอตไดเทากบ 62 มลลกรม/ลตร จากการเตม

กรดโอลอก1.1กรม/ลตรไดเชนเดยวกน

ไบโอดเซลสำ�เรจรปจ�กจลนทรย

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb) 15

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนเมษายน2554 สงแวดลอมและพลงงาน

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

พฤษภาคม, 2554

สาหรายคลอเรลลา/Chlorella เปนสาหรายในกลมสาหราย

สเขยวขนาดเลกมาก ขนาดประมาณ 2-12 ไมโครเมตร รปรางกลม

หรอเปนรปไข ทมลกษณะเปนเซลลเดยว คลอโรพลาสตมกอยดาน

ขาง หรอเปนรปถวย สามารถพบสาหรายคลอเรลลาไดทวไป ทงใน

ดนและนำา

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง กาญจนภาชน ล วมโนมนต. 2527. สาหราย. คณะ

ประมง มหาวทยาลยเกษตรศาสตร.• ย วด พ รพรพศาล. 2546. สาหราย

วทยา. ภาควชาชวว ทยา คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเช ยงใหม.•

Chisti, Y. 2007. Biotechnol. Adv. 25: 294-306. • www.tistr.or.th

โยธกา ปชชา*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนพฤษภาคม 2554

หมายเหต AC/โฟโตออโตทรอฟ และ HC/เฮเทอโรทรอฟ

ทมา: Miao and Wu, 2004

คลอเรลลายงไดรบความสนใจเปนอยางมากทางดาน

พลงงานทางเลอก ซ งคลอเรลลามการสะสมไขมนภายในเซลล

ถง 28-32 เปอรเซนตของนำาหนกแหง จงมศกยภาพสงในการผลต

ไบโอดเซลจากสาหราย เนองจากมการการสะสมไขมนภายในเซลล

ปรมาณสง เจรญเตบโตเรวและเพาะเลยงงาย โดยคลอเรลลาจะ

สะสมไขมนภายในเซลลมากหรอนอยภายใตสภาวะการเพาะเลยง

ทแตกตางกน การหาสภาวะทเหมาะสม เชน แหลงคารบอน แหลง

ไนโตรเจน เปนตน จงเปนสงจำาเปนในการเพาะเลยงเพอเพมอตรา

การเจรญเตบโต ท งน จากการเพาะเลยงคลอเรลลา พบวา เมอม

ไนโตรเจนในอาหารอยางจำากด ปรมาณของไขมนในเซลลจะเพมขน

จาก 28 เปอรเซนต เปน 70 เปอรเซนต ขณะเดยวกนปรมาณโปรตน

ในเซลลจะลดลงจาก 30 เปอรเซนต เหลอเพยง 8 เปอรเซนต

ถงแมคลอเรลลาจะเปนสาหรายขนาดเลก แตประโยชนท

ไดรบจากคลอเรลลาไมไดเลกตามขนาดของสาหราย จงไมตองสงสย

วาทำาไมคลอเรลลาจงเปนทนยมอยางกวางขวางของคนทวไป ทงนำา

ไปใชทางดานการบรโภคเปนอาหาร/อาหารเสรม หรอรบใชงานวจย

เชงประยกตทหลากหลายมต

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

คลอเรลลาสามารถเจรญเตบโตไดทงภายใตการเพาะเลยง

แบบใชแสง/โฟโตออโตทรอฟ และแบบไมใชแสง/เฮเทอโรทรอฟ คลอ-

เรลลาทมคณภาพของเซลลทดจะตองเพาะเลยงในอาหารทเหมาะ

สม ภายใตการควบคมความเปนกรดดาง/อณหภม/อตราการกวน/

แหลงคารบอนทเหมาะสม ซงลวนมผลตอคณภาพของคลอเรลลาทง

สน นอกจากนการเลอกสายพนธของคลอเรลลากมความสำาคญมาก

คอ ตองเลอกสายพนธทแขงแรง/เจรญเตบโตเรว จากการศกษาพบ

วา คลอเรลลามโปรตนสงถง 55.5 เปอรเซนตของนำาหนกแหง (ตาราง

ท 1) โดยมปรมาณอารเอนเอสงมาก ซงอารเอนเอจะชวยกระตนให

เซลลรางกายเกดความกระปรกระเปรา และชวยชะลอความชราได

นอกจากนยงพบวาอารเอนเอในคลอเรลลาประกอบดวยกรดอะมโน

จำาเปนทรางกายไมสามารถสรางขนมาใชเองได แตตองไดจากการ

บรโภคพชหรอสตวเทานน ดงนนโปรตนจากคลอเรลลาจงมคณภาพ

เทยบเทากบโปรตนทไดจากเนอสตว แตจะมปรมาณเมไทโอนน

ตำากวา และคลอเรลลายงมวตามนหลากหลาย เชน วตามนซ บตา

แคโรทน วตามน บ1 วตามน บ12 วตามนอ และวตามนเค เปนตน

สวนเกลอแรทม ไดแก ฟอสฟอรส โพแทสเซยม แมกนเซยม กำามะถน

เหลก แคลเซยม และโคบอลต เปนตน รวมทงมกรดไขมนไลโพอก

ทงนมงานวจยสนบสนนสรรพคณในดานตาง ๆ ของคลอเรลลา เชน

เปนแหลงโปรตนชนยอด กระตนการเจรญเตบโต เสรมภมคมกน

รางกาย ชะลอความชรา ปองกนอนมลอสระ ลางพษในระบบทาง

เดนอาหาร เนองจากมองคประกอบของสารอาหารทมประโยชนสง

วงการธรรมชาตบำาบดจงนยมนำาคลอเรลลาไปใชในการเสรม

ภาพท 1 สณฐานวทยาของสาหรายคลอเรลลา

ทมา: http://www.thaigoodview.com

ตารางท 1 แสดงองคประกอบของเซลลสาหราย Chlorella protothecoides

แบบใช/ไมใชแสง

คลอเรลลาสาหรายมหศจรรย

ภมคมกน สมานแผล ตานสารพษตาง ๆ รอบตว ชวยยอยและปรบ

การทำางานของกระเพาะอาหารและลำาไส ใชกระตนใหเกดการเจรญ

เตบโต และชวยสรางเนอเยอในรางกาย ชะลอความชรา ตลอดจน

ปองกนอนตรายจากกมมนตภาพรงส

16

จากความกาวหนาทางวทยาศาสตรและเทคโนโลยปจจบน

ทำาใหมการคนพบสารชนดใหมทแสดงสมบตเปนสารโภชนเภสชและ

มศกยภาพเปนยารกษาโรคได นกวทยาศาสตรการแพทยพบวา

สงมชวตในทะเลหลายชนด เชน ฟองนำา ปะการง สาหรายสแดง ไซ-

ยาโนแบคทเรย รวมถงแบคทเรยทอาศยอยรวมกบสงมชวตในทะเล

ลวนเปนแหลงของสารโภชนเภสชทสำาคญ ซงสามารถออกฤทธทาง

ชวภาพไดหลากหลาย ณ ทนจะขอกลาวถงสารโภชนเภสชบางชนด

จากสงมชวตใตทะเลทมศกยภาพสงในการพฒนาเปนยารกษาโรค

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง Burja, A.M. et al. 2001. Tetrahredron 57, 9347-9377.

• Campo, V.L. et al. 2009. Carbohyd Polym. 77, 167-180. • Jas-

sim, S.A.A. and M.A. Naji. 2003. J. Appl. Microbiol. 95, 412-427. •

Mayer, A.M.S. et al. 2007. Comp. Biochem. Physiol.145, 553-581.

และ Chondrus sp. องคประกอบหลกของคารราจแนนคอ G-units

(3-linked beta-D-galactopyranose) และ D-units (4-linked al-

pha-D-galactopyranose) หรอ DA-units (4-linked 3,6-anhydro-

alpha-D-galactopyranose) รวมตวกนเปนโครงสรางซำา (ภาพท 2)

คารราจแนนจะมนำาหนกโมเลกลระหวาง 100-1000 กโลดาลตน

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนพฤษภาคม 2554

ภาพท 1 โครงสรางของไลโพเพปไทด

ทมา: Adam et al., 2001

ไลโพเพปไทด เปนสารโภชนเภสชท ไดจากไซยาโน

แบคทเรย/สาหรายสเขยวแกมนำาเงน โครงสรางหลกประกอบ

ดวยกรดอะมโนเชอมตอกบกรดไขมน (ภาพท 1) จากรายงานวจย

ดานผล ตภ ณฑ ธรรมชาต พบว า สารโภชนเภส ชท ได จาก

ไซยาโนแบคทเรยกวา 400 ชนด สวนใหญเปนสารประกอบไลโพ-

เพปไทด (วงปด/เสนตรง) ถงรอยละ 40.2 และรอยละ 5.6 พบวาเปน

กรดอะมโนบรสทธ ผลการวเคราะหคณสมบตทางเคม/ชวภาพ พบ

วาไลโพเพปไทดมนำาหนกโมเลกลคอนขางตำา สามารถซมผานเยอ

หมเซลลของเมดเลอด/เยอหมสมองไดอยางอสระ ดวยเหตน ไลโพ-

เพปไทดจากไซยาโนแบคทเรยจงมศกยภาพในการนำามาใชเปนตว

ขนสงยาเพอการรกษาโรคในอนาคต

คารราจแนน เปนพอลแซกคาไรดท สกดแยกไดจาก

ผนงเซลลของสาหรายสแดง ซงมการนำามาใชประโยชนอยางแพร

หลาย ในอตสาหกรรมอาหารมการนำาคารราจแนนมาใชเปนสารให

เจล/ปรบปรงรสชาต ในอตสาหกรรมยา/เครองสำาอางนยมใชคาร-

ราจแนนเปนสวนผสมในผลตภณฑ เพอใหผลตภณฑมความคงรป/

หนด การใชประโยชนทางการแพทย พบวาคารราจแนนสามารถออก

ฤทธทางชวภาพได โดยเกยวของกบการตอบสนองตอการอกเสบ/

ระบบภมคมกน นอกจากนคารราจแนนยงสามารถยบยงการตดเชอ

ไวรสบางชนดไดอกดวย

ภาพท 2 โครงสรางของคารราจแนนทางการคาและโครงสรางทเกยวของ

ทมา: Vanessa et al., 2009

คาดการณวาคารราจแนนมศกยภาพทจะใชเปนยารกษา-

โรคราคาถกได งานวจยปจจบนมงศกษาประสทธภาพและความ

จำาเพาะของคารราจแนนตอการตานเซลลมะเรง/การควบคมระบบ

ภมคมกน/การตานทานไวรส คาดวาถามการดดแปลงโครงสรางทาง

เคมของคาร ราจแนน กจะไดสารเคมชนดใหมท สามารถยบยง

การแพรกระจายของเชอไวรส HIV ได/เมอใชรวมกบสารตานไวรส

ชนดอน

สารตานไวรส จากการวจยดานผลตภณฑธรรมชาต พบ

วาสงมชวตทอาศยอยในทะเลหลายชนดเปนแหลงสำาคญของสาร

ตานไวรส มรายงานวาสาหรายสไปรลนาสามารถผลตสารโภชน-

เภสชทมฤทธในการควบคมระดบคลอเลสเทอรอล/กระตนภมคมกน/

ตานไวรส โดยโปรตน Cyanovirin-N เปนตวอยางหนงของสารตาน

ไวรสทไดจากสาหรายสเขยวแกมนำาเงน ทมขนาดโมเลกล 10 กโล

ดาลตน สามารถยบยงเชอไวรส HIV และระงบการฟวชนของเซลล

รวมถงการแพรกระจายของเชอไวรส HIV ได ดงตวอยางของ Cram-

bescidin 826 เปนสารโภชนเภสชอกชนดหนงทมฤทธตานเชอไวรส

HIV ทแยกไดจากฟองนำา Monanch sp. ซงมฤทธในการยบยงการ

ฟวชนของเชอไวรส HIV คาดวาอาจจะมการนำา Crambescidin 826

ใชเปนตนแบบในการสงเคราะหยาในหองปฏบตการ และพฒนาไป

เปนตวยบยงการฟวชนของเชอ HIV-1 ไดในอนาคต

โครงสรางหลกของคารราจแนนประกอบดวยนำาตาล

D-galactose และ 3,6-anhydro-D-galactose จำาแนกได 6 รปแบบ

คอ Iota, Kappa, Lambda, Mu, Nu และ Theta โดยคารราจแนน

ชนด Kappa สกดไดจากสาหรายเขตรอน Kappaphycus alvarezii

สวน Eucheuma denticulatum เปนสาหรายทใชในการผลตคารรา-

จแนนชนด Iota สวนชนด Lambda สกดไดจากสาหราย Gigartina

sp.

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

มณชย เดชสงกรานนท*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

สารโภชนเภสช จาก สงมชวตใตทะเล

17

ปจจบนผบรโภคไดใหความสำาคญกบสขภาพกนมากขน

โดยเฉพาะการบรโภคผกและผลไมทมประโยชน ซ งแกนตะวนเปน

พชทมคณสมบตอนนาทงอาทมรสชาตหวานนอยลกษณะคลายกบ

สารใหความหวานทใชในปจจบนแตมความปลอดภยสง เพราะสกด

จากธรรมชาตผปวยโรคเบาหวานจงสามารถรบประทานไดโดยจะไม

เพมปรมาณนำาตาลในเลอด และมกากใยอาหารสงทำาใหดตอระบบ

ขบถายจงคาดวาในอนาคตจะสามารถเปนพชเศรษฐกจได

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

* ภาควชาเทคโนโลยชวภาพคณะอตสาหกรรมเกษตรม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง Kaur,N.andA.K.Gupta.2002.J.Biosci.27(7),703-

714.•Sirisansaneeyakul,S.etal.2006.WorldJ.Microb.Biot.23(4),

543-552.•http://en.wikipedia.org/wiki/Jerusalem_artichoke.

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนพฤษภาคม2554

ภาพท1หวแกนตะวน(Jerusalemartichoketuber)

ทมา:http://www.allotment.org.uk/vegetable/assets/jerusalem-artichoke-

fuseau.jpg

แกนตะวน/Jerusalem artichoke มช อว ทยาศาสตร

ว าHelianthus tuberosus เป นพชตระกลเด ยวกบทานตะวน

ดอกมส เหลองคลายดอกบวตอง แตม ขนาดเลกกวา ม ห ว

(tuber) ร ปร างอวบคลายขง เปลอกสน ำาตาลออน และเน อ

มส ขาว ถ นก ำาเน ดอย แถบทวปอเมร กาเหนอ แตสามารถ

ปลกและปรบตวไดด ในสภาพภม อากาศของประเทศไทย

ในปจจบนแกนตะวนถกนำามาใชประโยชนอยางมากมาย

เช น เพ อการบร โภค โดยนำาสวนหวมาใชเปนอาหารประเภทผก

หวสดมรสชาตคลายแหวสามารถนำามาประกอบอาหารคาว

และหวานได หลายชนด ห วแก นตะว นเป นแหล งสะสมของ

อนลน (inulin) โดยอนลนเปนสารผสมของโอลโกแซกคาไรดและ

พอลแซกคาไรด ซ งเปนฟรกแทนชนดหนง ประกอบดวยนำาตาล

ฟรกโทสตอกนเปนเสนตรงดวยพนธะบตา 2,1 ของฟรกโทส ปลาย

สดทายของโซยาวดานหนงเปนโมเลกลของกลโคสหนงหนวยทตอ

เชอมกบโมเลกลของ ฟรกโทสในลกษณะการเชอมภายในโมเลกล

ของซโครส จากรายงานการวจย พบวา การบรโภคแกนตะวนจะไม

ถกยอยในกระเพาะ จงเปนใยอาหารทใหแคลลอรตำา ชวยลดความ

อวนไมเพมปรมาณนำาตาลในเลอดจงไมเปนปญหากบผเปนโรคเบา

หวานชวยลดคลอเลสเทอรอลไตรกลเซอไรดและดแอลดในรางกาย

จงลดความเสยงจากการเปนโรคหวใจและหลอดเลอด นอกจากนยง

ชวยสงเสรมการเจรญเตบโตของจลนทรยทมประโยชนตอร างกาย

เช น Bifidobacteria และ Lactobacilli เปนตน และสามารถลด

จำานวนของแบคทเรยกอโรคเชนColiformsและ E. Coliเปนตนซง

เปนทยอมรบกนวาแกนตะวนจดเปนสารพรไบตก/Prebiotics

เนองจากหวแกนตะวนมอนลนเปนองคประกอบหลก

จ งไดมการนำาแกนตะวนมาใชเปนแหลงวตถดบสำาหรบผลตนำาตาล

อนโลโอลโกแซกคาไรดและนำาตาลฟรกโทส โดยการใชเอนไซมจาก

จลนทรยทสามารถยอยสลายอนลน ไดแก เอนไซมอนลเนส ซ ง

กจกรรมของเอนไซมอนลเนสจะประกอบดวยเอนไซมหลก 2 ชนด

คอ เอกโซอนลเนสและเอนโดอนลเนส โดยนำาตาลอนโลโอลโกแซก-

คาไรดผลตไดจากการยอยสลายพนธะภายในโมเลกลอนลนดวย

เอนไซมเอนโดอนลเนส สวนนำาตาลฟรกโทสเปนผลตภณฑสดทาย

ทไดจากการทำางานของเอนไซมอนลเนสทประกอบดวยกจกรรม

ของเอกโซและเอนโดอนลเนส หรอจากกจกรรมของเอนไซมเอกโซ-

อนลเนสเพยงชนดเดยว ซ งน ำาตาลฟรกโทสจดเปนสารใหความ

หวานทมบทบาทในอตสาหกรรม ในขณะทน ำาตาลอนโลโอลโก-

แซกคาไรดมคณสมบตเปนพรไบโอตก

นอกจากน หวของแกนตะวนยงสามารถใชเปนอาหาร

เสรมในอาหารสตว มผลตอการเจรญเตบโต ชวยลดจลนทรยทเปน

โทษในระบบทางเดนอาหาร สรางภมค มกน ทำาใหลดการใชสาร

ปฏชวนะ และมลสตวมกลนเหมนนอยลงดวย เหมาะสมกบการใช

ในอตสาหกรรมการเลยงสตวเชนไกและสกรเปนตน

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

ดารารตน มงคลการ*/สาโรจน ศรศนสนยกล*

แกนตะวน พชหวเพอสขภาพ

อกประการหนง แกนตะวนมปรมาณนำาตาลฟรกโทสอย

ค อนขางสง จงสามารถนำาหวแกนตะวนมาใชเปนวตถดบใน

การผลตเอทานอล โดยหวแกนตะวนสด 1 ตน สามารถผลตเอทา

นอลได ประมาณ80-100ลตรมากกวาการผลตเอทานอลจากออย

ซงสามารถนำาไปผสมกบเบนซนผลตเปนแกสโซฮอลได พ ชชนดน

จ ง เปนพชทมศกยภาพในแงของการผลตพลงงานทดแทนตอไปใน

อนาคต นอกจากนน ดอกแกนตะวนจะบานเมอมอายประมาณ 60

วนและทงแปลงปลกจะมตนทยอยออกดอกไดนานประมาณ2เดอน

มความสวยงามไมแพทงบวตอง หรอทงทานตะวนเลยทเดยว จงนบ

ไดวาเปนพชทชวยสงเสรมการทองเทยวได

ภาพท2ดอกแกนตะวน(Helianthus tuberosus)

ทมา:http://gotoknow.org

18

สงแวดลอม

และพลงงาน

พฤษภาคม, 2554

การใชไบโอดเซลเปนนำามนเชอเพลงทางเลอกเพมทวมากขนในหลายปทผานมา และคาดวาจะมปรมาณการใชเพมมากยงขนในอนาคต อยางไรกตาม ขอจำากดหน งของการประยกตใชเทคโนโลยด งเดมจะขนอยกบแหลงวตถดบทเปนพชนำามน ซงเปนพชอาหารของมนษย และ ปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนของไตรเอคลกลเซอรอล (TAGs) ยงตองอาศยเมทานอลทเปนผลพลอยไดจากอตสาหกรรมปโตรเคม (ภาพท 1) อปสรรคในกรณแรกแกไขไดโดยอาศยการสกดนำามนจากจลนทรยชนดทมไขมนภายในเซลลสง (ตารางท 1) เปนแหลงทดแทนของพชนำามน/ไขมนจากสตวทมราคาสง สวนอปสรรคในกรณหลงสามารถอาศยเทคโนโลยชวภาพขนสงทางดานชววทยาสงเคราะห/ชววทยาระบบ ในการดดแปลงพนธกรรม/วถกระบวนการสรางและสลายของจลนทรยใหสามารถทำาหนาทผลตไบโอดเซลไดโดยตรง

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง Shi, Sh. et al. 2011. Prospects for microbial biodiesel production. Biotechnol. J. 6, 277–285. • Hu, Zh. et al. 2010. US20100071259A1. • Vicente, G. et al. 2009. Biochem. Eng. J. 48, 22–27. • Liu, B. and Z. Zhao. 2007. J. Chem. Technol. Biotechnol. 82, 775–780.

สาโรจน ศรศนสนยกล*

กรณของย สต น ำาม นท ม ไขม นส ง 60-70% ไดแก Rhodospor id ium to ru lo ides (ท ม อ ตราการผลตเซลลเช งปรมาตร 0.54 กรม/ลตร ชวโมง/การเพาะเลยงแบบครงคราว) และ Lipomyces starkeyi ซ งม TAGs เป นหล ก โดยมกรดโอลอก/พลมตก/สเตยรก/ลโนลอกเปนองคประกอบสวนใหญของ กรดไขมน กรรมวธการผลตไบโอดเซลขนตอนเดยว/โดยมอตราสวนยสตแหงตอเมทานอลเทากบ 1:20 สามารถใหผลไดสงถง 98% ภายใตสภาวะตวเร งของกรดไฮโดรคลอรก/0.4 โมลาร หรอกรด ซลฟรกรก/0.2 โมลาร ทอณหภม 70 องศาเซลเซยส ณ ความดนบรรยากาศ เปนเวลา 20 ช วโมง โดยไบโอดเซลทไดมคณสมบตคาการสนดาป/ cetane number เทากบ 56-59 อย างไรก ด ถาสามารถลดข นตอนการทำาแหงของเซลลจลนทรย กจะชวยลดตนทนของการผลตไบโอดเซลไดอกมาก ปญหาสงแวดลอมกเปนอกปจจยหนงท ตองพจารณานอกเหนอจากตนทนของการผล ต ฉะน นการประยกตใชเอนไซมไลเพสซ งเปนตวเรงช วภาพ (เอนไซม ตร ง/เซลล ท งมวล) จงเปนอกทางเลอกหนงของ ปฏกรยาทรานสเอสเทอรฟเคชนของนำามนจากจลนทรยเพอผลตไบโอดเซล

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนพฤษภาคม 2554

ภาพท 1 การสงเคราะหไบโอดเซลจากนำามนเซลลจลนทรยทมา: Shi และคณะ, 2011

ภาพท 2 กรรมวธการผลตไบโอดเซลจากเซลลจลนทรยทมา: Shi และคณะ, 2011

สงแวดลอมและพลงงาน

19

ไบโอดเซล นำ�มนจลนทรยจาก

ตารางท 1 ประเภท/ชนดของจลนทรยทมองคประกอบของไขมนสง

จลนทรยนำามนทมปรมาณไขมนภายในเซลลสงมหลากหลายชนดไดแก สาหรายขนาดเลก แบคทเร ย ฟงไจ/ยสต (ดงตารางท 1) ก ร ณ ข อ ง แ บ ค ท เ ร ย / ฟ ง ไ จ / ย ส ต ส า ม า ร ถ เ จ ร ญ เ ต บ โ ต ไ ด อ ย า ง รวดเร วแบบเฮเทอโรทรอฟซ ง ไมจ ำ า เปนตองอาศยแสงเพ อการเจรญเตบโตแบบโฟโตออโตทรอฟอยางสาหรายท วไป ตวอยางของแบคทเรยนำามนชนดทมไขมนสง ไดแก Rhodococcus opacus (87% TAGs ซงประกอบดวยกรดไขมน hexadecanoic acid/16:0 และ octadecenoic acid/18:1 เปนหลก) และ Gordonia sp. (72% TAGs ซ งประกอบดวยกรดไขมน docosanoic acid/22:0 และ hexanoic acid/6:0 เปนหลก) หร อแบคทเร ยร คอมบแนนต E. coli ท มการดดแปลงดวยวถวศวกรรม (กำาจดยนสงเคราะหเอนไซม fatty acyl-CoA synthetase/หากทว ค ณย นส ส ง เคราะห เอนไซม acety l -CoA carboxy lase และ th ioesterase) ท ำ าให สามารถส ง เคราะห กรดไขม นได 2 .5 กร ม /ล ตร เป นต น ต วอย าง ของเช อราท ม ไขม นส ง ได แก Humicola lanuginosa (75%) Aspergillus oryzae (57%) และ Mucor rouxii (30%) เปนตน

การสงเคราะหไบโอดเซล/ เอสเทอรของกรดไขมนจากจ ล นทร ย ม สองว ธ วธแรกเปนการทำาปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนจากน ำามนท สกดได/กรรมวธ สองข นตอน สวนวธ ท สองเปนการทำาปฏกรยาเอสเทอรฟเคชนโดยตรงจากเซลลแหงของจลนทรย /ก ร ร ม ว ธ ข น ต อ น เ ด ย ว ( ภ า พ ท 2 ) ก ร ณ ศ ก ษ า ก า ร ผ ล ต ไบโอดเซลจาก Mucor circinelloides (19.9%) ภายใตสภาวะของตวเรงกรดไฮโดรคลอรก/ซลฟรก/BF3 ทอณหภม 65 องศาเซลเซยส เปนเวลา 8 ชวโมง พบวากรรมวธขนตอนเดยว (>99%) ใหผลไดสงกวากรรมวธสองขนตอน (91.4-98.0%)

ทมา: Shi และคณะ, 2011

จากกระแสการอนร กษส งแวดลอมในปจจบน ภายใต

แรงขบเคลอนของการพฒนาเทคโนโลยชวภาพผนวกกบเทคโนโลย

ดานวสดศาสตร สงผลใหพลาสตกชวภาพกลายเปนนวตกรรมใหมท

มการพฒนาไปอยางรวดเรว เนองจากคณสมบตทสามารถยอยสลาย

ไดทางชวภาพโดยจลนทรยในธรรมชาต ซงภายหลงการยอยสลาย

แลวจะไดผลตภณฑ คอ พลงงาน กาซคารบอนไดออกไซด กาซมเทน

นำา เกลอ แรธาตตาง ๆ และมวลชวภาพ เปนตน ซงเปนสงจำาเปนใน

การเจรญเตบโตและดำารงชวตของพช ดงน นพลาสตกชวภาพ

จงมความเปนมตรตอสงแวดลอม และหากจะกลาวถงการใชประโยชน

จากพลาสตกชวภาพโดยท วไปแลว ผ บรโภคมความค นชนกบ

การใชพลาสตกชวภาพในรปแบบของบรรจภณฑตาง ๆ แตแทจรงนน

พลาสตกชวภาพไดถกนำาไปประยกตใชในหลากหลายวตถประสงค

โดยเฉพาะพลาสตกชวภาพชนดพอลแลกตกแอสด/Polylactic acid

(PLA) ทมการนำาไปใชประโยชนในรปแบบตาง ๆ เพมมากขน

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางองจนตมย. 2550. พลาสตกสงเคราะหยอยสลายทางการแพทย. ศนยเทคโนโลยโลหะและ

วสดแหงชาต. • Avinc et al. 2009. Overview of poly(lactic acid) (PLA) fibre. Fibre

Chem. 41(6), 391-401. • http://plastic.oie.go.th/MovementBioPlastic.aspx.

ชนกา ชนแสงจนทร*/ สาโรจน ศรศนสนยกล*

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนพฤษภาคม 2554

ภาพท 1 ฟลมคลมดนไถกลบยอยสลายได

ทมา: สวบญ, 2551 (http://portal.in.th/scitalk/pages/bioplastic/)

ภาพท 2 วสดจบยดกระดกผลตจากพลาสตกยอยสลายได

ทมา: แผนทนำาทางแหงชาต การพฒนาอตสาหกรรมพลาสตกชวภาพ/

พ.ศ.2551-2555

สงแวดลอมและพลงงาน

20

พลาสตกชวภาพจาก

การใชประโยชนจากพลาสตกชวภาพดานบรรจภณฑ

เชน ภาชนะใสอาหารและเครองดม ถงบรรจผลผลตทางการเกษตร

ตลอดจนถงใสขยะเศษอาหารไดมการนำาไปใชอยางแพรหลายใน

หลายประเทศ เชน สหรฐอเมรกา อตาล ญปน ออสเตรเลย เปนตน

การใชบรรจภณฑพลาสตกชวภาพสามารถกำาจดบรรจภณฑ

ท งไปพรอมกบขยะอนทรย อ น ๆ ซ งจะเก ดการยอยสลายตอ

ไปตามธรรมชาต ชวยลดปญหาการกำาจดขยะได นอกจากนยงม

การใชพลาสตกชวภาพในอตสาหกรรมสงทอโดยการผลตเปนเสนใย

สำาหรบใชในการตดเยบเสอผาซงจะชวยใหมการระบายความชนไดด

การใชประโยชนจากพลาสตกชวภาพเปนวตถดบใน

การผลตสารเคลอบกระดาษ ฟลม หรอชนสวนอปกรณไฟฟา เชน

ชนสวนของหนากากหมเครองซด ชนสวนเครองคอมพวเตอร ชนสวน

เครองพมพ แผนดวด เปนตน โดยชนสวนตาง ๆ สามารถยอยสลาย

ไดหลงจากหมดอายการใชงาน นอกจากนไดมการพฒนาผลตภณฑ

สขาแมวจากพลาสตกชวภาพทไมตองลางทำาความสะอาดและ

สามารถยอยสลายไดทางชวภาพ โดยมการใชจร งในประเทศ

ออสเตรย ซงชวยลดคาใชจายในการเปลยนวสดและการกำาจดขยะได

การใชประโยชนจากพลาสตกชวภาพดานการเกษตร

เชน กระถางใสตนไมและฟลมคลมดนไถกลบ เปนตน แผนฟลม

ทผลตจากพลาสตกชวภาพจะชวยปองกนการเตบโตของวชพช

และรกษาความชนในดน ชวยลดขนตอนการเกบและกำาจดฟลม

ภายหลงเสรจส นการใชงาน โดยสามารถกำาจดดวยการไถพรวน

ลงด นได โดยตรง ช วยป องก นการส ญเส ยแร ธาต และสาร

อาหารบรเวณหนาดนทมกเกดขนในขนตอนการเกบและกำาจดฟลม

นอกจากนยงมการนำาพลาสตกยอยสลายไดมาใชเปนวสดควบคม

การปลดปลอยสารสำาคญ เชน ตวยา ปย สารเคมสำาหรบการเกษตร

วสดก กเกบน ำาสำาหรบการเพาะปลกพชในทะเลทราย เปนตน

การใชประโยชนจากพลาสตกชวภาพดานการแพทย

และเภสชกรรม เชน การผลตยาทสามารถควบคมการปลดปลอย

ตวยาภายในรางกายได ผวหนงเทยม ไหมละลาย อปกรณประเภท

สกรและแผนดามกระดกในบรเวณทไมตองมการรบแรงสงมากโดย

การผาตดและฝงอยในรางกายและสามารถยอยสลายไดเอง ทำาให

ไมตองทำาการผาตดซำาเพอนำาวสดทใชในการรกษาเสรจแลวออก

จากรางกายผปวย นอกจากน ยงชวยใหเนอเยอบรเวณโดยรอบ

กระดกมการปรบตวและฟนสภาพในการรบแรงปกตในระหวางการ

สลายของวสดทใชในการรกษาซงใหผลดกวาการใชอปกรณจำาพวก

โลหะทมความแกรงสงแตไมสามารถถายเทแรงไปยงเนอเยอโดย

รอบได ทำาใหเน อเย อมความออนแอและฟ นสภาพไดยากภาย

หลงจากการผาตดนำาวสดทใชในการรกษาออกจากรางกายแลว

อยางไรกตาม การใชประโยชนจากพลาสตกชวภาพใน

ปจจ บ นย งคงมข อจ ำาก ดด านคณสมบต ของผลตภณฑ เช น

การทนความรอน ความแขงแรง การกนความชนและอากาศทมผล

ตอการใชงานและการยอยสลายทางชวภาพ ดงนนการวจยดาน

เทคโนโลยการเตรยมมอนอเมอร การสงเคราะหพลาสตก และการ

ขนรปพลาสตกเพอปรบปรงคณสมบตของพลาสตกจงยงคงมความ

จำาเปนตอการพฒนาผลตภณฑพลาสตกชวภาพในอนาคตอยางยง

สาระประโยชน

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

มถนายน, 2554

การผลตเจลาตนกคอการควบคมการยอยสลายของ คอลลาเจนทเปนวตถดบใหเปลยนไปเปนเจลาตน ทมคณสมบตสามารถละลายนำาได และใหคณสมบตทางเคมกายภาพทด เชนมความหนด/คาความแขงแรงของเจลสง/สขาว/เจลมความใสซงกระบวนการผลตเจลาตนประกอบดวย3ขนตอนทสำาคญคอ(1)การเตรยมวตถดบ ซงเปนการแยกเอาสารประกอบสวนทไมใชคอลลาเจนออกไปจากวตถดบ(2)การสกดเจลาตนเปนขนตอนทควบคมการยอยสลายคอลลาเจนไปเปนเจลาตนและ(3)การทำาใหบรสทธและการทำาแหงเจลาตน

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย(ThaiSocietyforBiotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*คณะเทคโนโลยการเกษตรมหาวทยาลยบรพาวทยาเขตสระแกว

สธ วงเตอย*

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมถนายน2554

21

การผลตเจลาตน

การเตรยมวตถดบ เพอการสกดเจลาตนสามารถทำาได 3

วธทแตกตางกน ไดแกการใชดางกรดและเอนไซม โดยทเจลาตนท

ไดมาจากการเตรยมวตถดบดวยการใชกรดจะเปนเจลาตนไทปเอ

สวนเจลาตนทไดจากการเตรยมวตถดบดวยการใชดางเรยกเจลาตน

ไทปบซงในทางการคาเจลาตนทผลตจากหนงหมสวนมากจะเปนไทป

เอขณะทเจลาตนทผลตจากกระดกววจะมทงสองแบบ

การเตรยมวตถดบดวยการใชดาง โดยการแชวตถดบใน

สารละลายดางทอณหภมหองในระยะเวลาทเหมาะสม เชน ถาเปน

วตถดบเปนกระดกววจะใชสารละลายดางเขมขน 2-4 เปอรเซนตโดย

นำาหนก สวนระยะเวลาในการแชขนอยกบชนดของวตถดบ/ขนาด/

อณหภมของสารละลายเชนถาเปนหนงววจะใชเวลาประมาณ6-20

สปดาห การแชวตถดบสารละลายดางกเพอทำาใหเสนใยคอลลาเจน

เสยสภาพ ทำาใหสามารถสกดออกมาเปนเจลาตนไดงายขน แตการ

ทำาใหคอลลาเจนเสยสภาพตองอยในระดบทพอด เพราะหากเกดการ

เสยสภาพมากเกนไปจะทำาใหปรมาณผลไดของเจลาตนนนลดลงและ

จะสงผลตอคณภาพของเจลาตนโดยตรงดวยหลงจากทแชวตถดบ

ในสารละลายดางเปนระยะเวลาทเหมาะสมแลว ตองทำาการชะลาง

สารละลายดางออกจะวตถดบใหหมดกอนนำาไปเขากระบวนการ

สกด การเตรยมวตถดบดวยการใชกรด การใชกรดในการเตรยม

วตถดบเพอสกดเจลาตนมวตถประสงคเชนเดยวกบการใชดางคอ

ทำาใหสกดเจลาตนไดงายขน โดยวธนจะนยมใชกบวตถดบประเภท

หนงหม/กระดกออนวว การใชกรดในการเตรยมวตถดบไดรบความ

สนใจมากขนเนองจากการใชสารละลายกรดจะใชระยะเวลาทสนกวา

การใชสารละลายดางและสรางนำาเสยนอยกวา

การเตรยมวตถดบดวยการใชเอนไซม การใชเอนไซมเปน

วธทางชวภาพซงเปนวธทปรบปรงใหมถกนำามาใชครงแรกประมาณ

ป ค.ศ.1954 เอนไซมท ใช จะเปนเอนไซมในกล มเอนไซมย อย

โปรตนโดยเอนไซมจะเลอกเขาไปทำาลายพนธะเฉพาะทของโมเลกล

คอลลาเจน ทงยงสามารถกำาจดสารอนๆ ทไมตองการไปพรอมกน

ดวย เชน เลอด/สารเมอก/นำาตาล/พรอทโอไกลแคน ขอสำาคญของ

กระบวนการใชเอนไซมในการเตรยมวตถดบคอการหยดปฏกรยาของ

เอนไซมหลงจากปฏกรยาดำาเนนไปถงจดทเหมาะสมแลว

หลงจากปฏกรยาดำาเนนไปถงจดทเหมาะสมแลว ซงโดยสวนมากจะ

ใชความรอนเพอหยดปฏกรยา เนองจากวาหากไมยบยงการทำางาน

ของเอนไซม จะทำาใหเอนไซมทเหลออยทำาปฏกรยาตอเนอง ซงจะ

ไปทำาลายโครงสรางโมเลกลของเจลาตนทเปนผลตภณฑดวย

แลวจะสงผลใหคณภาพของเจลาตนดอยลงเอนไซมท ใชในการ

เตร ยมวตถด บไดแกพรอเนส/เพปซน/ทรปซน/ไคโมทรปซน/

คอลลาจเนส การสกดเจลาตน วตถดบท ผานกระบวนการเตรยม

ขางตนจะถกนำามาสกดเจลาตนดวยนำารอนทความรอนระดบตำา

ประมาณ40oCทำาใหเจลาตนทไดจะมคณสมบตทางเคมกายภาพ

ทดเพราะการสกดดวยความรอนทระดบสงจะไปทำาลายโครงสราง

ของเจลาตนทำาใหมขนาดโมเลกลทเลกลง สงผลใหมคณสมบตทาง

เคมกายภาพทดอยลง ดงนนกระบวนการเตรยมวตถดบจงสำาคญ

เพราะถากระบวนการเตรยมวตถดบไมดทำาใหการสกดเจลาตน

ตองใชอณหภมสงขนนนเอง สวนการพจารณาความเหมาะสมของ

กระบวนการสกดเจลาตน สวนมากจะคำานงถงคาปรมาณผลได

สงสด และลกษณะทางเคมกายภาพ เชน คาความแขงแรงของ

เจล/ความหนด/ขนาดโมเลกล เปนตน และปจจยทมผลตอการสกด

เจลาตนโดยทวไปประกอบไปดวย3ตวแปรหลกคอเวลา/อณหภม/

คาพเอช

การทำาบรสทธ และการทำาแหงเจลาตน สามารถใช

สารชวยกรอง/diatomaceousearth และถานกมมนต/activated

carbon เพ อฟอกส ทำาใหสารละลายเจลาตนทไดมความใสขน

ซงสารเหลานจะถกกำาจดออกดวยการกรอง สวนใหญสารละลาย

เจลาตนทไดมกจะกรองไดยาก เน องจากเกดการอดตนทรของ

เครอง/วสดกรองสารละลายเจลาตนทผานการกรองแลวจะผานการ

ระเหยนำาออกบางสวน โดยการใชเครองระเหยนำาภายใตความดนท

อณหภมตำา/ประมาณ50-60oCเนองจากสารละลายเจลาตนมความ

ไวตออณหภม โครงสรางจะถกทำาลายหากอณหภมสงเกนไปสวน

การทำาแหงแบบแชเยอกแขงจะมประสทธภาพสงสดตอคณภาพของ

เจลาตนทำาใหเจลาตนทไดมคณภาพดเนองจากไมตองเสยงตอการ

ทำาลายโครงสรางของเจลาตนจากความรอน

การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

ภาพท1เจลาตนในอตสาหกรรมอาหารการแพทยและภาพถาย

ทมา:http://www.gelatine.org

เอกสารอางองJohnston-Banks,F.A.1990.Gelatine.InP.Harris(Ed.).Foodgels,pp.233–285.ElsevierAppliedScience,London.•Ockerman,H.W.andHansen,C.L.2000.Animalby-productprocessingandutiliza-tion.CRCPress,Florida.•Ward,A.G.andA.Courts.1977.TheScienceandTechnologyofGelatin.AcademicPress,NewYork.

ในกระบวนการตมสกดน ำาหวานหรอเวรตมหน งปจจยท สงผลตอปรมาณนำาตาลท สกดได คอขนาดอนภาคของขาวมอลต

บด ในอตสาหกรรมการผลตเบยรจะใชวธการลดขนาดของมอลตใหมขนาดระหวาง 0.3-0.6 มลลเมตร เพอเพมประสทธภาพการสกดสาร

อาหารสำาคญของยสต มอลตทมคณภาพดจะมคณลกษณะเปราะ งายตอการแตกหกเนองจากโครงสรางของเอนโดสเปรมหลวม จงงายตอ

การลดขนาด กระบวนการลดขนาดสามารถทำาไดหลายแบบ เชน การบดแบบแหง (dry milling) และการบดแบบเปยก (wet milling)

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เอกสารอางอง Mousia, Z., et al. 2004. The effect of milling parameters on starch hydrolysis of milled malt in the brewing process. Process Biochem.

39, 2213-2219. • Kunze, W. 2004. Technology Brewing and Malting. VBL Berlin, Berlin. • http://brewiki.org/Roller mill.

อลยวรรณ อสนสา*

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมถนายน 2554 การเกษตรและอตสาหกรรมเกษตร

22

การบดแบบแหง ดวยการบบใหเมลดแตก (crushing) ดวยเครองบด roller mill จะประกอบดวยการบดหยาบกอนแลวจงผาน

ลกกลงอกหนงชดเพอบดละเอยด ทงนอาจมการเพมขนตอนการปรบสภาพมอลตกอนบด ซงจะมการพนนำาอณหภม 30 ºC ปรมาณ 2-2.5

เปอรเซนต (นำาหนก/นำาหนก) 1-2 นาท กอนผานเขาเครองบดเพอใหเปลอกมอลตมความชน เหนยวและมนำาหนกมากขน จงลดการสญเสย

สวนเปลอกไดมากขนถง 10 เปอรเซนต ในขณะทการบดแบบเปยก จะนำามอลตแชนำาอณหภม 50-60 ºC เปนเวลา 1 นาท ดวยอตราสวนนำา 60

ลตรตอมอลต 100 กโลกรม กอนผานเขาสเครองบด มอลตจะดดซบนำาอยางรวดเรว ทำาใหสวนของเอนโดสเปรมมความชน เอนไซมและสา

รอาหารจะละลายและถกชะออกมาไดงายขนในขนตอนการตมนำาหวาน ในขณะเดยวกนตองมการควบคมเวลาหรออตราการดดซบนำาใหด

เพอไมใหเกดการสญเสยสารดงกลาวขณะแชนำา

นกตมเบยรจะรกษาเปลอกของมอลตบารเลย เน องจากมคณสมบตชวยเปนชนกรองในขนตอนการแยกนำาหวานออกจาก

กากมอลต (spent grain) ดวยวธ lautering ซงจะปลอยใหกากมอลตตกตะกอนในถงแยกกาก (lauter tun) โดยอาศยแรงโนมถวงทกระทำาตอ

อนภาคขนาดตางๆ ใหจดเรยงตวเปนชนกรองอดแนนในถงดงกลาว จากนนปมนำาหวานไหลผานชนของกากมอลต กจะไดนำาหวานทใสเพอ

สงไปยงหมอตมฆาเชอ วธ lautering จดเปนวธดงเดมและมโรงงานมากมายทยงคงใชถงแยกกากลกษณะน

ปจจบนมการพฒนาถงแยกกากแบบใชแผนกรองหรอผากรอง จงสามารถใชเครองบด hammer mill ลดขนาดมอลตใหละเอยดได

มากขน ซงการลดขนาดอนภาคใหเลกสงผลใหการตมสกดเกดขนไดด เนองจากอนภาคของแปงถกทำาลายสภาพดงเดม จงสงผลในการลด

อณหภมเรมตนของการเกดเจล เอนไซมสามารถยอยแปงไดเรวขน ปรมาณสารอาหารถกสกดออกมาไดมากขน ซงอนภาคมอลททผานการ

บดดวย hammer mill จะมขนาดละเอยดกวาการใชเครองบด roller mill แตทงนการลดระยะหางระหวางลกกลง หรอ เพมจำานวนลกกลงใน

เครองบดกสามารถลดขนาดมอลตไดมากขนเชนกน

การตมสกดนำาหวาน-การลดขนาดอนภาคกระบวนการผลตเบยร (1) :

ภาพท 1 เครองบดขาวมอลตชนด Roller mill และขาวมอลตทผานการบด

ทมา: http://brewiki.org/Roller mill.

สงแวดลอม

และพลงงาน

มถนายน, 2554

ในปจจบนเชอเพลงฟอสซลกำ�ลงรอยหรอหมดไปจ�กโลก

ทำ�ใหเกดก�รแสวงห�พลงง�นทดแทนใหม ๆ เพอตอบสนองคว�ม

ตองก�รของมนษย ไบโอเอท�นอลเปนพลงง�นท�งเลอกอกประเภท

หนงทเข�ม�แทนทเชอเพลงฟอสซลโดยผสมกบนำ�มนเบนซนใน

อตร�สวนต�ง ๆ เรยกว� แกสโซฮอล ไบโอเอท�นอลส�ม�รถผลต

ไดจ�กวตถดบ 3 ประเภทคอ (1) นำ�ต�ล เชน ข�วฟ�งหว�น หวบต

ออย (2) แปง เชน ข�วส�ล ข�วโพด และข�วบ�รเลย และ (3) ลกโน-

เซลลโลส เชน ไม ฟ�งข�ว และหญ� ซงคว�มแตกต�งของวตถดบม

ผลตอศกยภ�พในก�รผลตไบโอเอท�นอล (ดงต�ร�งท 1)

สม�คมเทคโนโลยชวภ�พแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภ�ควช�เทคโนโลยชวภ�พ คณะอตส�หกรรมเกษตร ม.เกษตรศ�สตร

เอกสารอางอง

Kumar, L. et al. 2006. Asian Biotechnol. Develop. 8: 31-49. • Galbe, M.

and G. Zacchi. 2007. Adv. Biochem. Eng./Biotechnol. 108: 41-65.

เกยรตพงษ สงพรหม*/ ประมข ภระกลสขสถตย*

สรรส�ระเทคโนโลยชวภ�พ/เดอนมถน�ยน 2554 สงแวดลอมและพลงง�น

23

ไบโอเอทานอลจากชวมวล

ชวมวลลกโนเซลลโลส เชน วสดเศษเหลอท�งก�รเกษตร (ตนข�วโพด/ฟ�งข�วส�ล) ไม และพชพลงง�น เปนวตถดบทน�สนใจสำ�หรบก�รผลตไบโอเอท�นอล อกทงไมแยงชงกบพชอ�ห�รอกดวย มโครงสร�งพนฐ�น คอ เซลลโลส, เฮมเซลลโลส และ ลกนน โดยเซลลโลสเปนสวนทนำ�ม�ใชในก�รผลตไบโอเอท�นอล มอยประม�ณ 40-50 เปอรเซนตของเนอไม ประกอบดวยกลโคสทตอกนดวยพนธะ 1,4-ไกลโคซดก โครงสร�งของเซลลโลสเปนแบบโครงสร�งผลกทำ�ใหไมละล�ยนำ�และแตกตวไดย�ก เซลลโลส ส�ม�รถถก ไฮโดรไลซ แตกตวเปนกลโคสดวยเอนไซมเซลลเลส หรอส�รเคม (กรดชนดต�ง ๆ)

ก�รเปลยนชวมวลลกโนเซลลโลสเปนไบโอเอท�นอลทำ�ได

ย�กกว�นำ�ต�ล เนองจ�กมโครงสร�งท ซบซอนและตองปรบเปลยน

โครงสร�งใหมคว�มเหม�ะสมกอนก�รนำ�ไปใช ซงมขนตอนต�ง ๆ

(ดงภ�พท 1)

ขนแรกคอก�รพรทรตเมนต (pretreatment) โครงสร�งของ

ชวมวลลกโนเซลลโลส เปนก�รลดขน�ด และกำ�จดโครงสร�งทขด

ขว�งในขนตอนไฮโดรลซส ทำ�ใหเอนไซมส�ม�รถยอยชวมวลลกโน-

เซลลโลสไดดขน ก�รพรทรตเมนตมหล�ยวธ เชน ก�รระเบดดวยไอนำ�

ก�รใชแอมโมเนยเหลว ก�รใชกรด ก�รใชด�ง ก�รใชเชอร� เปนตน

ไบโอเอท�นอลเปนพลงง�นเชอเพลงจ�กชวมวล โดยเฉพ�ะ

อย�งยงวสดเศษเหลอท�งก�รเกษตร ทไมแขงขนกบพชอ�ห�ร ก�ร

ใชไบโอเอท�นอลยงเปนก�รชวยลดก�ซค�รบอนไดออกไซด ซงทำ�ให

เกดภ�วะโลกรอน อย�งไรกต�ม ก�รผลตไบโอเอท�นอลจ�กชวมวล

ลกโนเซลลโลสยงมตนทนและใชพลงง�นสง ในขนตอนก�รพรทรต-

เมนตและก�รใชเอนไซมในก�รยอย อกทงคว�มเขมขนของเอท�นอล

สดท�ยทยงไมคมทน จงตองมก�รพฒน�กระบวนก�รผลตตอไป

ภ�พท 1 กระบวนก�รผลตไบโอเอท�นอลจ�กชวมวลทม� : Galbe และ Zacchi, 2007

ต�ร�งท 1 เปรยบเทยบศกยภ�พของก�รผลตไบโอเอท�นอลจ�กแหลง

วตถดบทแตกต�งกน

ขนท 2 ก�รสล�ยดวยนำ� (hydrolysis) ชวมวลลกโนเซลลโลส

ส�ม�รถใชเอนไซมเซลลเลสหรอ กรดซลฟรก ยอยไดเปนนำ�ต�ล

กลโคส ก�รใชเอนไซมท�งก�รค�ทำ�ใหมตนทนสงเมอเปรยบเทยบกบ

ก�รใชกรด แตก�รใชเอนไซมในก�รยอยมคว�มจำ�เพ�ะม�กกว� ซง

ก�รใชกรดจะทำ�ใหสญเสยนำ�ต�ลกลโคสไปบ�งสวน

ข นท 4 ก�รกลนและก�รทำ�แหง (distillation and

dehydration) เอท�นอลจ�กนำ�หมกจะถกกลนไดคว�มเขมขน

เอท�นอลประม�ณ 95 เปอรเซนต แตเอท�นอลทจะใชในก�รทำ�

แกสโซฮอลนนจะตองมคว�มเขมขนท 99.5 เปอรเซนต ดงนนจงตอง

มกระบวนก�รกำ�จดนำ�ออกไปโดยก�รทำ�แหงทเรยกว� molecular

sieve

ขนท 3 ก�รหมก (fermentation) นำ�ต�ลทเกดขนจ�ก�ร

ยอยจะถกเปลยนเปนเอท�นอล โดยยสตหรอจลนทรยชนดอน ๆ ใน

ปจจบนก�รผลตเอท�นอลจ�กชวมวลลกโนเซลลโลสม 2 แบบ คอ

ก�รยอยใหไดนำ�ต�ลกอนแลวจงทำ�ก�รหมก (Separated Sacchari-

fication and Fermentation; SHF) และก�รรวมขนท 2 และ 3 เข�

ดวยกนเรยก ก�รยอยเปนนำ�ต�ลและหมกพรอมกน (Simutaneous

Saccharification and Fermentation; SSF)

วศวกรรมเคมชวภาพ

และ

วศวกรรมกระบวนการชวภาพ

มถนายน, 2554

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

เอกสารอางอง Xia, X.-X. et al. 2010. Native-sized recombinant spider silk pro-tein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber. PNAS 107(32), 14059–14063. • Handwerk, B. 2010. Artificial spider silk could be used for armor, more. National Geographic News, October 28. • Siev-ers, V. and T. Keith. 2011. Biotechnol. J. 6, 259-261.

สาโรจน ศรศนสนยกล*

การปนโปรตนไหมพนธวศวกรรมเปนเสนใยไหม ดำาเนนการไดโดยการเตรยมสารละลายโปรตนไหม 20 เปอรเซนต/ ในตวทำาละลายเฮกซาฟลโอโรไอโซพรอพานอล (HFIP) และฉดสารผสมโปรตนดงกลาวลงในสารละลายเมทานอล 90 เปอรเซนต (ปรมาตร/ปรมาตร) ผานเขมเบอร 26 G ดวยเครองสบความดนสงในอตราไหล 1-2 มลลลตร/ชวโมง ยดเสนใยทไดดวยมอเพอเพม ความยาวประมาณ 5 เทา และแชเสนใยโปรตนทปนไดในสารละลายเมทานอลตอเปนเวลา 20 นาท กอนทำาการเกบเก ยวสดทาย ซงพบวาเสนใยโปรตนชนด 96-mer ทมนำาหนกโมเลกล ขนาด 284.9 kDa จะใหคณสมบตเชงกลดทสด (ไดแก elongation = 15±5%, tenacity= 508±108 MPa/ความสงของกราฟ stress-strain และ Young’s modulus = 21±4 GPa/คาความชนของกราฟ stress-strain เปนตน) ซงใกลเคยงกบไหมแมงมมธรรมชาต (N. clavipes, 18-27%, 740-1,200 MPa และ11-14 GPa ตามลำาดบ)

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมถนายน 2554 วศวกรรมเคมชวภาพ/วศวกรรมกระบวนการชวภาพ

24

สดทายจงทำาแหงโปรตนบรสทธท ไดดวยการแชเยอกแขง (จะไดโปรตนไหม 1.2 กรม/ลตร ทมความบรสทธ 90 เปอรเซนต) เพอเกบรกษา/คงคณสมบตของโปรตนไวไดเปนเวลานาน

ประเดนสำาคญของการใชประโยชนจากไหมแมงมมเชงประยกตกคอ วสยสามารถของกระบวนการผลตขนาดใหญ/ การมสมบตเชงกลเทยบเทาไดกบไหมแมงมมธรรมชาต ปจจบนเซลลพนธวศวกรรมสามารถผลตโปรตนไหม/ไกลซน 44.9 เปอรเซนต ทมขนาดโมเลกลสงถง 284.9 kDa ไดแลว ซงมลกษณะใกลเคยงกบโปรตนไหมแมงมมธรรมชาต/เมอปนเปนเสนใยแลวกมสมบตเชงกลทดเทยมเชนเดยวกน จงคาดวาจะเปนประโยชนอยางยงตอการพฒนาการผลตทางชวภาพอยางมประสทธภาพ ตลอดจนการนำาไปใชประโยชนเชงประยกตไดอยางกวางขวาง

ภาพท 1 สารละลายโปรตน 20 เปอรเซนต (A) พนผวเสนใย และ (B-C) แกนภายในเสนใย (มอนอเมอรซำา,16mer-96mer: แสดงขนาดของโมเลกลโปรตน, 54.6-284.9 kDa) (ขนาดของบาร: A-B, 10 ไมครอน และ C, 1 ไมครอน)

ทมา: Xia et al., 2010

ภาพท 2 เสนใยแมงมมมวลโมเลกลสงผลตจากแบคทเรยพนธวศวกรรม E. coliทมา: Sievers and Keith, 2011

ใยแมงมมธรรมชาตมความแขงแกรงยงกวาเหลกในขนาดของความหนาทเทากน ทวากลบมเอกลกษณของความยดหยนสง จงทำาใหมศกยภาพของการประยกตใชประโยชนไดกวางขวางยงกวา อาท ไหมเยบแผลผาตดตา/ประสาท พลาสเตอรปดแผล เอนสงเคราะหทยดกลามเนอ/กระดก สงทอ/เสอผา/เสอเกราะ เชอก/เอน/แห เปนตน

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

เซลลพนธวศวกรรม E. coli BL21(DE3) ประกอบดวยพลาสมด รหส pTetglyVXY หรอ pTetgly2 ซงโคลนมาจากการสอดใสยน MaSp1 ซงควบคมการสงเคราะหโปรตนทไดจากแมงมม Nephila clavipes โดยทนำาหนกโมเลกลของโปรตนขนาด 100.7-284.9 kDa ทสงเคราะหไดนน จะขนอยกบจำานวนซำาของแบบมอนอเมอรยนสตงแต 32-96 ชด ซงใกลเคยงกบขนาดนำาหนกโมเลกลของโปรตนไหมจากแมงมมทมขนาดเทากบ 250-320 kDa โปรตนพนธวศวกรรมทสงเคราะหไดเหลานจะประกอบดวยกรดอะมโนชนดไกลซนสงถง 43-45 เปอรเซนต ฉะนนการปรบปรงวถการสรางและสลายในกระบวนการสงเคราะหโปรตนไหม จงตองพจารณาผานขนตอนของการสงเคราะห Glycyl-tRNA เปนหลก/เอนไซม Glycyl-tRNA synthase โดยอาศยการสนบสนนของเอนไซม serine hydroxymethyltransferase (GlyA)/เพอใชในการสงเคราะหไกลซนรวมอยดวย ฉะนนการเพมปรมาณของ tRNAGly/จากชดของยนส E. coli glyVXY และปรมาณไกลซน/จากการทำางานของยนส glyA จะเปนปจจยสำาคญรวมกนสงเสรมการสงเคราะหโปรตนไหมไดในทสด

การทำาโปรตนไหมพนธวศวกรรมใหบรสทธ สกดโปรตนดวยการแขวนลอยเซลลทเกบเกยวไดในสารละลายบฟเฟอร A (1 mM Tris-HCl, pH 8.0, 20 mM NaH

2PO

4) ทผสมกบสารละลายทมยเรย 8

โมลาร/ไทโอยเรย 2 โมลาร บมทงไว 6 ชวโมง จากนนปรบพเอชเปน 4.0 ดวยกรดแอซตกเขมขน ทงไวทอณหภมหอง 2 ชวโมง เมอเหวยงแยกเซลลออกไปแลวจะไดสวนใสทจะนำาไปตกตะกอนโปรตนแบบลำาดบสวนดวยเกลอแอมโมเนยมซลเฟตความเขมขน 1.32 และ 2.80 โมลาร ตามลำาดบ เกบรวบรวมโปรตนทตกตะกอนไดทงสองครง นำามาละลายในสารละลายบฟเฟอร A/ทมยเรย 8 โมลาร ทำาการไดแอลซสสารละลายโปรตนในสารละลายบฟเฟอร A/ทมยเรย 1.5 โมลาร ทอณหภมหองเปนเวลา 12 ชวโมง และไดแอไลซในนำาตอเปนเวลา 24 ชวโมง หลงจากเหวยงแยกตะกอนทเกดขนทง จะไดสวนใสทจะถกนำาไปทำาใหเขมขนดวยการเหวยงแยกนำาออกดวยการกรองผานเยอ

การเพาะเลยงเซลลความหนาแนนสง การเพาะเลยงเซลลระดบฟลาสก ใชปรมาตร 20 มลลลตร/ฟลาสกขนาด 250 มลลลตร บมเขยา 220 รอบ/นาท ควบคมทอณหภม 30 องศาเซลเซยส และเตมสารเหนยวนำา IPTG ปรมาณ 1 มลลโมลาร (เมอสารแขวนลอยเซลลมความขน OD

600= 0.4) สวนการเพาะเลยงเซลลในถงหมก ใช

ปรมาตร 2 ลตร/ถงหมกแบบกวนขนาด 6.6 ลตร ในอาหารเพาะเลยงขนตำาทมปรมาณกลโคส 10 กรม/ลตร ควบคมพเอช 6.80 (28% NH

4OH) ออกซเจนละลายประมาณ 40% (ออกซเจนบรสทธ) และ

เตมอาหารใหม (ประกอบดวยสารละลายกลโคส 700 กรม/ลตร และ MgSO

4.7H

2O 20 กรม/ลตร) แบบครงคราวดวยเทคนคพเอชคงท

(pH-stat) และเตมสารเหนยวนำา IPTG ปรมาณ 1 มลลโมลาร เมอนำาหมกมความขนของเซลล OD

600= 60 (ปรมาณเซลล >42 กรม/

ลตร/ปรมาณโปรตนไหม 0.5-2.7 กรม/ลตร) บมทงไวเปนเวลา 6 ชวโมง จากนนเกบเก ยวเซลลท เพาะเลยงไดจากนำาหมก

ไหมแมงมมพนธวศวกรรม

ปกณกะ

มถนายน, 2554

สมาคมเทคโนโลยชวภาพแหงประเทศไทย (Thai Society for Biotechnology/www.biotech.or.th/tsb)

*ภาควชาเทคโนโลยชวภาพ คณะอตสาหกรรมเกษตร ม.เกษตรศาสตร

สรรสาระเทคโนโลยชวภาพ/เดอนมถนายน 2554

25

ปกณกะ

นวตกรรมการแกลงดนศวพร วรรณวไล*/ สาโรจน ศรศนสนยกล*

คนไทยมความร และความสามารถไมแพชาตใด ๆ ดง

จะเหนไดจากการสรางวธการหรออปกรณแปลกใหมข นท เรยก

กนวา “นวตกรรม” โดยหน งในสดยอดนวตกรรมของไทยกคอ

โครงการแกลงดน ซ งเปนนวตกรรมเทดพระเกยรตท พระบาท

สมเดจพระเจาอย หวทรงพระราชทานเพ อแกปญหาสภาพดน

เปร ยวใหสามารถนำากลบมาใชประโยชนทางการเกษตรไดอก

ภาพท 1 การปลดปลอยกรดกำามะถนจากปฏกรยาระหวางสารประกอบไพไรตกบ

ออกซเจน

โครงการแกลงดนจงถกจดต งขนตามพระราชดำารทม

วตถประสงคเพอศกษา วเคราะห และแกไขปรบปรงความเปนกรดของ

ดนกำามะถน โดยเรมจากการ “แกลงดนใหเปรยว” เพอจำาลองสภาพฤด

แลงและฤดฝนใหกบดนดวยการทำาใหดนแหง (พเอช ≤ 4) และเปยก

(พเอช 5-7) สลบกนไป เพอเรงปฏกรยาทางเคมของดน ทำาใหดนเปรยว

จดหรอเปนกรดจดแลวทำาการแกไขตามวธการตามแนวพระราชดำาร

ดงน

1.การควบคมระดบนำาใตดนใหอย เหนอชนดนทมสาร

ประกอบไพไรต เพอปองกนการเกดกรดกำามะถนจากปฏกรยาระหวาง

สารประกอบไพไรตกบออกซเจนในอากาศ โดยอาศยระบบการระบาย

นำา และระบบชลประทาน

2.การปรบปรงดนเพอใชทำานาหรอปลกพชลมลกในฤดแลง

โดยใชนำาชะลางความเปนกรด การใชปนคลกเคลาหนาดน และการใช

ปนอตราตำาเพอสะเทนกรดควบคกบการใชนำาชะลางดนและควบคม

ระดบนำาใตดน

3.การปรบสภาพพนทเพอใชปลกไมผลหรอพชลมลก โดยการ

ยกรองปลกพชและทำาคนดนลอมรอบ แตตองไมขดดนชนลางมาทบดน

ชนบนและตองใชนำาชะลางความเปรยวควบคกบการใชปน

จากสภาพดนของพนทปาพรหรอพนทราบลมตามชายฝง

ทะเลของประเทศไทยทมสวนประกอบของเหลกและกำามะถนในรป

สารประกอบไพไรต (FeS2) เมอทำาปฏกรยากบออกซเจนในอากาศจะ

ปลดปลอยกรดกำามะถนออกมา (ภาพท 1)

หลงจากปรบปรงดนเปรยวจดตามวธการตาง ๆ แลว

พนทดงกลาวกสามารถนำามาใชประโยชนทางการเกษตร เชน

ปลกขาว ปลกพชลมลก ปลกไมผล และเลยงปลาได โดยตวอยาง

พนททประสบผลสำาเรจในการนำาทฤษฎแกลงดนไปใชแกปญหา

คอ บานโคกอฐ-โคกใน อำาเภอตากใบ จงหวดนราธวาส จากพนท

นาไมไดผลจนปลกขาวได 40-50 ถงตอไร

ภาพท 2 พระบรมรปพระบาทสมเดจพระเจาอยหวฯ "พระบดาแหงนวตกรรม

ไทย"

ทมา: http://www.nia.or.th

และจากความสำาเรจของโครงการแกลงดนในการแกไขปญหาดน

เปรยวโดยยงไมมทใดในโลกดำาเนนงานในลกษณะดงกลาว และ

ดวยพระอจฉรยภาพ รวมถงพระปรชาสามารถดานนวตกรรม

ของพระบาทสมเดจพระเจาอยหวทใชการผสมผสานนวตกรรม

ทางดานเทคโนโลยควบคกบนวตกรรมดานการบรหารจดการ จน

กระทงไดวธแกไขดนเปรยวทเหมาะสม ดงนนจงมมตเหนชอบ

จากคณะรฐมนตรเทดพระเกยรตพระองคทานเปน “พระบดา

แหงนวตกรรมไทย” ซงทรงเปนแบบอยางและแรงบนดาลใจของ

นกนวตกรรมไทยทจะสรางสรรคผลงานนวตกรรมใหเปนท

ประจกษแกสายตาชาวโลกสบตอไป

เอกสารอางอง โครงการศนยการศกษาการพฒนาพกลทองอนเนอง

มาจากพระราชดำาร. 2529. คมอการปรบปรงดนเปรยวจดเพอการเกษตร.

75 น. • สำานกงานเลขานการคณะกรรมการพเศษเพอประสานงานโครงการ

อนเนองมาจากพระราชดำาร (กปร). 2540. แนวคดและทฤษฎการพฒนา

อนเนองมาจากพระราชดำารในพระบาทสมเดจพระเจาอยหว. 299 น. •

สำานกงานนวตกรรมแหงชาต (องคการมหาชน). 2553. สดยอดนวตกรรม

ไทย เลมท 6. พมพครงท 1. กระทรวงวทยาศาสตรและเทคโนโลย, กรงเทพฯ.