การผลิตไบโอดีเซลที่เร่งปฏิกิริยาโดยไลเพสจากแบคทีเรีย ยีสต์ และรา

Abstract

ไบโอดีเซลหรือเมทิลเอสเทอร์ เป็นเชื้อเพลิงที่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพ และไม่เกิดมลพิษ ปัจจุบันการใช้ไลเพสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในการผลิตไบโอดีเซล ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากได้ผลิตภัณฑ์ที่บริสุทธิ์ แต่ราคาของเอนไซม์สูง จึงไม่เป็นที่นิยมใช้ในระดับอุตสาหกรรม ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงต้องการ เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ไบโอดีเซลจากปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยไลเพสที่แยกจากจุลินทรีย์ 3 ประเภท ดังนี้คือ แบคทีเรีย Stephylococcus warneri ที่คัดเลือกจากแบคทีเรียที่ผ่านการคัดแยกแล้วว่าผลิตไลเพสได้ 4 ชนิด เชื้อยีสต์ Candida rugosa สายพันธุ์ดั้งเดิม และสายพันธุ์กลายพันธุ์ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต และเชื้อรา Fusarium solani เมื่อนำไลเพสที่แยกได้จากเชื้อจุลินทรีย์ทั้ง 4 ชนิด มาทำให้บริสุทธิ์ด้วยวิธีคอลัมน์โครมาโทกราฟี ชนิดแลกเปลี่ยนไอออนลบ และสัมพรรคภาพชนิดแรงกระทำไฮโดรโฟบิก พบว่า ไลเพสจากเชื้อแบคทีเรีย Staphylococcus warneri; เชื้อยีสต์ Candida rugosa ทั้งสายพันธุ์ดั้งเดิม และกลายพันธุ์ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต และเชื้อรา Fusarium solani มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นประมาณ 4.2; 4.44; 4.25 และ 6.2 เท่า และยังมีแอกทิวิตีเหลืออยู่ประมาณ 31.5; 16.37; 17.82 และ 16.5 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ จากการวิเคราะห์น้ำหนักโมเลกุลโดยวิธีโซเดียมโดเดซิลซัลเฟตพอลิอะคริลาไมด์เจลอิเล็กโทรโฟเรซิส พบว่ามีค่าประมาณ 45; 60; 60 และ 30 กิโลดาลตัน ตามลำดับ เมื่อเปรียบเทียบความสามารถเร่งปฏิกิริยา และความจำเพาะต่อสารตั้งต้นของไลเพสบริสุทธิ์ในปฏิกิริยาไฮดรอลิซิส และการสังเคราะห์เอสเทอร์ที่ประกอบด้วยเอสเทอริฟิเคชัน และ ทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ในปฏิกิริยาไฮดรอลิซิสที่มีพารา-ไนโตรฟีนิลปาล์มิเทตเป็นสารตั้งต้น พบว่าไลเพสจากเชื้อทั้ง 4 ชนิด มีแอกทิวิตีจำเพาะเท่ากับ 5.42±0.87; 312.28±5.12; 763.6±4.37 และ 8.18±0.52 หน่วยต่อมิลลิกรัมโปรตีน ตามลำดับ และมีความจำเพาะต่อสารตั้งต้นที่มีจำนวนคาร์บอนตั้งแต่ 8 ถึง 10 ; 4 ถึง 16 และ 12 ตามลำดับ ในปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันในการสังเคราะห์โดเดคาโนเอต พบว่าเชื้อทั้ง 4 ชนิดมีแอกทิวิตีจำเพาะเท่ากับ 12.69±0.52; 33.33±0.12; 50.23±0.11 และ 2.4±0.15 หน่วยต่อมิลลิกรัม ตามลำดับ และในปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์ม พบว่าเชื้อทั้ง 4 ชนิดมีแอกทิวิตีจำเพาะเท่ากับ 0.124±0.01; 0.33±0.03 0.78±0.02 และ 0.102±0.01 หน่วยต่อมิลลิกรัมโปรตีนตามลำดับ ส่วนการผลิตไบโอดีเซลด้วยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน ที่มีน้ำมันปาล์ม และเมทานอลเป็นสารตั้งต้น เร่งโดยไลเพสจากเชื้อทั้ง 4 ชนิด ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 48 ชั่วโมง พบว่าร้อยละการเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์เท่ากับ 21.59±3.42; 32.21±2.32; 59.46±3.47 และ 23.98±3.21 ตามลำดับ จากผลงานวิจัยทั้งหมด พบว่าเชื้อยีสต์ Candida rugosa ทั้งสายพันธุ์ดั้งเดิม และสายพันธุ์กลายพันธุ์สามารถเร่งปฏิกิริยาไฮดรอลิซิส และสังเคราะห์เอสเทอร์ได้ดีที่สุดในจำนวนจุลินทรีย์ทั้ง 4 ชนิด ที่น่าสนใจคือสายพันธุ์กลายพันธุ์มีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาได้ดีกว่าสายพันธุ์ดั้งเดิมประมาณ 2 เท่า