| Abstract | การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดเลือกยีสต์ K.marxianus จำนวนสองสายพันธุ์ที่มีประสิทธิภาพในการหมักเอทานอลจากน้ำคั้นหัวแก่นตะวัน แล้วนำยีสต์ที่คัดเลือกได้มาใช้ในการศึกษาสภาวะที่เหมาะสม จากยีสต์ทนร้อน K.marxianus สายพันธุ์ UBU ทั้งหมด 10 สายพันธุ์ สายพันธุ์ที่ถูกคัดเลือก คือ UBU-1-2 และ UBU-1-8 โดยสามารถผลิตเอทานอลได้เท่ากับร้อยละ 5.03?1.24 และ 4.84?0.26 โดยปริมาตรตามลำดับ ต่อมาได้นำยีสต์สายพันธุ์ดังกล่าวมาใช้ในการศึกษาสภาวะที่เหมาะสม โดยทำการหมักเอทานอลจากน้ำคั้นหัวแก่นตะวันปริมาตร 50 มิลลิลิตร บรรจุในขวดรูปชมพู่ขนาด 250 มิลลิลิตร บ่มเขย่าที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส 150 รอบต่อนาที ปรับปริมาณเซลล์ยีสต์เริ่มต้นให้ได้ OD590 เท่ากับ 0.2 โดยในการศึกษาอิทธิพลของน้ำตาลเริ่มต้นนั้นได้ทำการปรับปริมาณน้ำตาลเป็น 50, 100, 150 และ 200 กรัมต่อลิตร พบว่าสายพันธุ์ UBU-1-2 ผลิตเอทานอลได้สูงสุด 0.37-0.38 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาล เมื่อมีน้ำตาลเริ่มต้นเท่ากับ 100-150 กรัมต่อลิตร ส่วนสายพันธุ์ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้สูงสุด 0.37-0.39 กรัมเอทานอลต่อน้ำตาล เมื่อมีน้ำตาลเริ่มต้นเท่ากับ 150-200 กรัมต่อลิตร
นอกจากนี้ยังทำการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิต่อการหมัก โดยทดสอบที่อุณหภูมิ 35, 40 และ 45 องศาเซลเซียส น้ำตาลเริ่มต้นเท่ากับ 150 กรัมต่อลิตร พบว่าสายพันธุ์ UBU-1-2 และ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้ไม่แตกต่างกันในทุกอุณหภูมิ ซึ่งสายพันธุ์ UBU-1-2 ผลิตเอทานอลได้ระหว่างร้อยละ 5.19-5.57 โดยปริมาตร และสายพันธุ์ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้ระหว่างร้อยละ 5.31-6.00 โดยปริมาตร สำหรับการศึกษาอิทธิพลของพีเอชนั้นได้ปรับพีเอชเป็น 4.5, 5.0, 5.5, 6.0 และไม่มีการปรับพีเอช โดยมีน้ำตาลเริ่มต้นเท่ากับ 150 กรัมต่อลิตร พบว่าสายพันธุ์ UBU-1-2 สายพันธุ์ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้ไม่แตกต่างกันในทุกพีเอช โดยสายพันธุ์ UBU-1-2 ผลิตเอทานอลได้ระหว่างร้อยละ 6.77-7.76 โดยปริมาตร ส่วนสายพันธุ์ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้ระหว่าง ร้อยละ 4.94-5.69 โดยปริมาตร
เพื่อเป็นการศึกษาอิทธิพลของแอมโมเนียมซัลเฟต จึงทำการเติมแอมโมเนียมซัลเฟตความเข้มข้นเท่ากับร้อยละ 0, 0.025, 0.05 และ 0.1 โดยน้ำหนักลงในน้ำคั้นหัวแก่นตะวัน จากการทดลองพบว่า ในสายพันธุ์ UBU-1-2 เมื่อไม่มีการเติมแอมโมเนียมซัลเฟตผลิตเอทานอลเท่ากับร้อยละ 3.97? 0.05 โดยปริมาตร แต่เมื่อเติมแอมโมเนียมซัลเฟตความเข้มข้นเท่ากับร้อยละ 0.05 โดยน้ำหนัก ทำให้ผลิตเอทานอลเพิ่มขึ้นเป็นร้อยละ 4.39?0.18 โดยปริมาตร อย่างไรก็ตามเมื่อเพิ่มปริมาณเป็นร้อยละ 0.1 โดยน้ำหนักไม่ส่งผลให้มีการผลิตเอทานอลเพิ่มขึ้น แต่สำหรับสายพันธุ์ UBU-1-8 การเติมแอมโมเนียมซัลเฟตไม่มีผลต่อการผลิตเอทานอลโดยผลิตเอทานอลความเข้มข้นอยู่ได้ระหว่างร้อยละ 3.38-3.64 โดยปริมาตร
ในการศึกษาอิทธิพลของสารสกัดจากยีสต์ (yeast extract) นั้น น้ำคั้นแก่นตะวันถูกเติมสารสกัดจากยีสต์ความเข้มข้นเท่ากับร้อยละ 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 และ 2.5 โดยน้ำหนักจากการทดลองพบว่า ในสายพันธุ์ UBU-1-2 สามารถผลิตเอาทานอลได้เท่ากับร้อยละ 4.01?0.25 โดยปริมาตร เมื่อไม่มีการเติมสารสกัดจากยีสต์ และปริมาณเอทานอลเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเติมสารสกัดจากยีสต์ความเข้มข้นร้อยละ 2.5 โดยน้ำหนักเท่านั้น ส่วนในสายพันธุ์ UBU-1-8 สามารถผลิตเอทานอลได้ร้อยละ 2.65?0.64 โดยปริมาตรเมื่อไม่มีการเติมสารสกัดจากยีสต์ และปริมาณเอทานอลจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเติมสารสกัดจากยีสต์ความเข้มข้นร้อยละ 0.5 โดยน้ำหนักขึ้นไป อย่างไรก็ตาม เมื่อเพิ่มความเข้มข้น สารสกัดจากยีสต์เป็นร้อยละ 2.5 โดยน้ำหนักขึ้นไป พบว่าเอทานอลที่ได้ไม่แตกต่างจากที่เติมสารสกัดจากยีสต์ร้อยละ 1.5 โดยน้ำหนัก เพื่อเป็นการขยายขนาดการหมัก จึงได้การทดสอบการหมักในถึงหมักขนาด 5 ลิตร ที่บรรจุน้ำคั้นหัวแก่นตะวันปริมาตร 3 ลิตร มีน้ำตาลเริ่มต้นเท่ากับ 200 กรัมต่อลิตร พีเอชเริ่มต้นเท่ากับ 5.5 หมักที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส อัตราการกวน 150 รอบต่อนาที โดยไม่มีการให้อากาศ จากการทดลองพบว่าสายพันธุ์ UBU-1-2 ผลิตเอทานอลได้สูงสุดเท่ากับร้อยละ 8.46?0.40 โดยปริมาตร และสายพันธุ์ UBU-1-8 ผลิตเอทานอลได้สูงสุดเท่ากับ ร้อยละ 7.72?0.67 โดยปริมาตร คิดเป็น Yield (p/s) เท่ากับ 0.48 และ 0.45 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลที่ถูกใช้ไปตามลำดับ
ดังนั้นสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการหมักจากน้ำคั้นหัวแก่นตะวัน โดย K.marxianus สายพันธุ์ UBU-1-2 และ UBU-1-8 คือน้ำตาลเริ่มต้น 200 กรัมต่อลิตร สามารถหมักได้ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 35-45 องศาเซลเซียส และพีเอชระหว่าง 4.5-6.0 การเติมแอมโมเนียมซัลเฟตความเข้มข้นร้อยละ 0.05-0.1 โดยน้ำหนัก และสารสกัดจากยีสต์ความเข้มข้นร้อยละ 1.5-2.5 โดยน้ำหนักสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการหมักเอทานอลได้
|
