DOI: 10.14457/tu.the.2020.521
title: การพัฒนากระบวนการผลิตกรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิกและแคโรทีนอยด์จากทรอสโทไคตริดส์ Aurantiochytrium sp. FIKU018

description: กรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิกหรือดีเอชเอ (DHA, C22:6) เป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนในกลุ่มโอเมก้า-3 ที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาของระบบประสาทและการมองเห็นของเด็กและทารกในครรภ์ นอกจากนั้นยังมีส่วนช่วยในการป้องกันโรคเกี่ยวกับสมองและหัวใจในมนุษย์ Aurantiochytrium sp. เป็นจุลินทรีย์ในกลุ่มทรอสโทไคตริดส์ที่มีความสามารถในการผลิตดีเอชเอและสารสีแคโรทีนอยด์ที่นิยมนำมาเป็นอาหารเสริมและใช้ประโยชน์ด้านเภสัชกรรม เนื่องจากมีคุณสมบัติการต้านอนุมูลอิสระ นอกจากนั้นยังใช้สำหรับเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและสัตว์ปีกเพื่อเพิ่มคุณค่าทางอาหาร งานวิจัยนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์ของ Aurantiochytrium sp. ที่มีศักยภาพในการผลิตดีเอชเอร่วมกับแคโรทีนอยด์ รวมถึงพัฒนารูปแบบการเพาะเลี้ยงในระดับถังปฏิกรณ์ชีวภาพโดยใช้ต้นทุนในการผลิตต่ำแต่คงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ไว้ จากการคัดเลือกสายพันธุ์ของ Aurantiochytrium sp. จาก 15 สายพันธุ์ พบว่า Aurantiochytrium sp. FIKU018 เป็นสายพันธุ์ที่สามารถเจริญเติบโตได้ดีที่สุดเมื่อเพาะเลี้ยงในอาหารที่มีกลูโคสเป็นแหล่งคาร์บอน จากนั้นศึกษาอิทธิพลของพีเอชต่อการเจริญเติบโตของ Aurantiochytrium sp. FIKU018 เมื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ในอาหารเหลว GYP ที่พีเอช 6.0 และ 7.0 ด้วยระบบการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ พบว่า พีเอช 6.0 เป็นพีเอชที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเซลล์ โดยเซลล์มีอัตราการเจริญเติบโตจำเพาะเท่ากับ 0.20 ต่อชั่วโมง และมีน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 13.93 ± 0.06 กรัมต่อลิตร จากนั้นศึกษาการพัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงเพื่อผลิตดีเอชเอและแคโรทีนอยด์จาก Aurantiochytrium sp. FIKU018 ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 22 ลิตร ด้วยระบบแบทช์และเฟด-แบทช์ ที่อัตราการกวน 450 รอบต่อนาที และอัตราการให้อากาศ 0.5 - 2 วีวีเอ็ม เมื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ในระบบแบทช์ด้วยอาหารเหลว GYP เซลล์มีอัตราการเจริญเติบโตจำเพาะ เท่ากับ 0.22 ต่อชั่วโมง น้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 15.57 ± 0.15 กรัมต่อลิตร และผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ เท่ากับ 0.48 ± 0.04 กรัมต่อกรัม เพาะเลี้ยงเซลล์ต่อในระบบเฟด-แบทช์ด้วยอาหารเหลว GYP Feed ด้วยรูปแบบการเติมแบบ DOT stat โดยควบคุมค่าการละลายของออกซิเจน เท่ากับ 25 - 40 เปอร์เซ็นต์ เซลล์มีน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 26.50 ± 0.80 กรัมต่อลิตร และผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟดแบทช์ด้วยอาหารเหลว GYP Feed เท่ากับ 0.83 ± 0.06 กรัมต่อกรัม จากนั้นเพาะเลี้ยงเซลล์ต่อด้วยอาหารเหลว Glucose Feed หลังสิ้นสุดกระบวนการเพาะเลี้ยง เซลล์มีน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุด เท่ากับ 34.57 ± 1.04 กรัมต่อลิตร ผลได้ของเซลล์จากสับสเทรตในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟดแบทช์ด้วยอาหารเหลว Glucose Feed เท่ากับ 0.47 ± 0.05 กรัมต่อกรัม และกำลังการผลิตชีวมวลเท่ากับ 0.51 ± 0.01 กรัมต่อลิตร.ชั่วโมง เมื่อวิเคราะห์ความสามารถในการสังเคราะห์ไขมันของเซลล์ในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ หลังสิ้นสุดการเพาะเลี้ยงเซลล์ด้วยอาหารเหลว GYP Feed เซลล์สามารถสังเคราะห์ไขมันได้ร้อยละ 29.88 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์กรดไขมันได้ร้อยละ 11.11 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์ดีเอชเอได้ร้อยละ 33.32 ของกรดไขมันทั้งหมด และผลได้ของดีเอชเอต่อชีวมวล เท่ากับ 37.03 มิลลิกรัมต่อกรัม หลังสิ้นสุดการเพาะเลี้ยงเซลล์ด้วยอาหารเหลว Glucose Feed เซลล์สามารถสังเคราะห์ไขมันได้ร้อยละ 68.43 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์กรดไขมันได้ร้อยละ 15.92 ของชีวมวลทั้งหมด สังเคราะห์ดีเอชเอได้ร้อยละ 33.84 ของกรดไขมันทั้งหมด ผลได้ของดีเอชเอต่อชีวมวล เท่ากับ 53.85 มิลลิกรัมต่อกรัม และกำลังการผลิตดีเอชเอ เท่ากับ 49.29 มิลลิกรัมต่อลิตร.ชั่วโมง เมื่อวิเคราะห์ความสามารถในการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ของเซลล์ในช่วงการเพาะเลี้ยงแบบเฟด-แบทช์ พบว่า หลังสิ้นสุดกระบวนการเพาะเลี้ยง เซลล์สามารถผลิตเบต้า-แคโรทีนได้สูงสุด เท่ากับ 2.27 ไมโครกรัมต่อกรัมเซลล์ จากการศึกษาครั้งนี้พบว่า Aurantiochytrium sp. FIKU018 เป็นจุลินทรีย์ที่มีศักยภาพในการผลิตดีเอชเอและแคโรทีนอยด์ ซึ่งผลการศึกษาบรรลุตามวัตถุประสงค์ของการศึกษาที่วางไว้ โดยกระบวนการเพาะเลี้ยงที่พัฒนาขึ้นมานี้สามารถทำซ้ำได้และให้ผลผลิตใกล้เคียงกัน ดังนั้นกระบวนการนี้จึงสามารถนำไปถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ระดับอุตสาหกรรมได้