ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม)

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม)
นักวิจัย : สมชาย เชื้อวัชรินทร์
คำค้น : fed-batch cultivation , high cell density , Lactobacillus acidophilus , probiotics , protein utilization
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2543
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=PDF4080033 , http://research.trf.or.th/node/508
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

เพื่อพัฒนาเทคนิคสำหรับการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ระดับความเข้มข้นสูง และ เผยแพร่เทคโนโลยีนั้นในรูปแบบการตีพิมพ์ผลงานวิชาการในระดับทั้งในและต่างประเทศ ตลอด จนการวิจัยร่วมกับภาครัฐและเอกชนเพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิต Probiotics ภายใน ประเทศ ทำการศึกษาโดยใช้เชื้อ Lactic acid bacteria สายพันธุ์ Lactobacillus acidophilus ซึ่ง มีคุณสมบัติสำหรับการใช้เป็น Probiotics การพัฒนาเทคนิคการเลี้ยงจุลินทรีย์ให้ได้ความเข้มข้น สูงจะเน้นแนวทางการศึกษาถึงอิทธิพลชนิดของอาหาร สภาวะแวดล้อม และเทคนิคการเลี้ยงที่มี ผลต่อการสร้างกรด Lactic (ซึ่งมีผลยับยั้งการเจริญของตัวเชื้อเอง) เพื่อที่จะควบคุมการสร้าง กรด Lactic และลดอิทธิพลของกรด Lactic ขั้นตอนในการศึกษาจะเริ่มที่การพัฒนาสูตรอาหารที่ เหมาะสมในการเลี้ยง โดยศึกษาถึงอิทธิพลของชนิดของแหล่งคาร์บอน และไนโตรเจน ตลอดจน แหล่งอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตที่เหมาะสม ที่สามารถสนับสนุนการเจริญเติบโต และ ลดการสร้างกรด Lactic ได้ นอกจากนี้ยังจะมีการศึกษาถึงอิทธิพลของปัจจัยของสิ่งแวดล้อม ได้ แก่ การให้อากาศที่มีส่วนในการลดการสร้างกรด Lactic เมื่อได้สูตรอาหาร และสภาวะที่เหมาะ สมในการเลี้ยงเชื้อแล้วจะทำการศึกษาต่อถึงการประยุกต์ใช้เทคนิคการเลี้ยงเชื้อแบบ fed-batch เพื่อใช้ในการควบคุมการให้น้ำตาลแก่เชื้อจุลินทรีย์เพื่อหาความเป็นไปได้ของการใช้เทคนิคดัง กล่าวในการควบคุมการสร้างกรด Lactic และเลี้ยงเชื้อที่ความเข้มข้นสูงได้ การศึกษาทางด้านอาหารและสภาวะที่เหมาะสมแสดงให้เห็นว่าการใช้แหล่งอาหาร โปรตีนทดแทนแหล่งอาหารน้ำตาลสำหรับเป็นแหล่งคาร์บอนควบคู่ไปกับการให้อากาศแก่เชื้อที่ ใช้ในการศึกษาสามารถลดการสร้างกรด Lactic ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังพบว่า ขนาดของโปรตีนเป็นปัจจัยที่สำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพของการใช้โปรตีนนั้น การศึกษา ถึงแหล่งโปรตีนชนิดต่างๆ ทำให้สามารถพัฒนาการใช้โปรตีนจากแหล่งที่มีราคาถูก คือ fish meal soluble และน้ำ whey เพื่อมาใช้ทดแทนโปรตีนราคาสูงที่ใช้อยู่ในสูตรอาหารมาตรฐาน คือ yeast extract, meat extract และ tryptone อย่างไรก็ตาม ในการใช้แหล่งโปรตีนเพียงอย่าง เดียวพบว่ามีโปรตีนเป็นส่วนมากที่ไม่สามารถถูกใช้ได้ การใช้โปรตีนให้มีประสิทธิภาพจำเป็น ต้องมีการใช้น้ำตาลควบคู่ไปด้วย โดยต้องมีการควบคุมการสร้างกรด lactic ในการนี้พบว่าการ ใช้เทคนิค fed-batch ในการเลี้ยงสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการควบคุมความเข้มข้นน้ำตาลที่ ระดับต่ำและสามารถใช้ควบคุมการสร้างกรด lactic ได้ การศึกษาการเลี้ยงแบบ fed-batch ชี้ให้ เห็นว่าการให้อาหารแบบ exponential โดยมีการเติมแหล่งอาหารประเภทโปรตีน และน้ำตาลไป ตลอดการเลี้ยงสามารถผลิตเชื้อที่มีชีวิตได้ความเข้มข้นสูงถึง 4.3 x 1010 cfu/ml ซึ่งมากกว่าการ เลี้ยงแบบธรรมดาโดยเทคนิค batch ธรรมดาถึงกว่า 20 เท่า อย่างไรก็ตามในการเลี้ยงเชื้อที่ ความเข้มข้นสูงซึ่งต้องใช้โปรตีนที่มีความเข้มข้นสูงพบปัญหาคือการฆ่าเชื้อสำหรับเตรียม โปรตีนที่ความเข้มข้นสูงทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา Maillard ที่สามารถยับยั้งการเจริญ เติบโตของเชื้อ และทำให้เกิดข้อจำกัดของการเลี้ยงเชื้อที่ความเข้มข้นสูงกว่าที่เป็นอยู่ได้ จากผลการศึกษาที่ผ่านมาทำให้สามารถพัฒนากระบวนการเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ Lactobacillus acidophilus ที่ความเข้มข้นสูง โดยสามารถปรับปรุงได้ทั้งสูตรอาหารที่ราคาถูก ตลอดจนกระบวนการเลี้ยงเชื้อโดยการใช้เทคนิค fed batch กระบวนการที่พัฒนาขึ้นนี้ชี้ให้เห็น ถึงประสิทธิภาพที่สูงกว่าเทคนิคการเลี้ยงเชื้อแบบปกติอย่างเป็นนัยสำคัญ และองค์ความรู้ที่ พัฒนาขึ้นนี้มีแนวโน้มที่จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์กรดแลคติคชนิด อื่นๆได้และน่าที่จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับกระบวนการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมได้อย่างเป็น รูปธรรม การศึกษาเพิ่มเติมขั้นพื้นฐานในรายละเอียดเกี่ยวกับชนิดและขนาดของเปปไทด์ที่จำ เป็นในการเจริญเติบโตของเชื้อตลอดจนการศึกษาในแง่การปรับปรุงกระบวนการเตรียมโปรตีน ที่ความเข้มข้นสูงที่สามารถลดการเกิดปฏิกิริยา Maillard ได้จะมีความสำคัญและจะสามารถช่วย เพิ่มศักยภาพของกระบวนการเลี้ยงเชื้อในกลุ่ม lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูงได้เป็น อย่างมาก To develop novel technology of lactic acid bacteria cultivation at high cell density and publicize the research works in international journals as well as conduct co- research works with related governmental and private sectors. Lactic acid bacteria used in this study was Lactobacillus acidophilus, the strain of probiotics use. In order to obtain high cell density and viability in production of lactic acid bacteria, the inhibitory effect of produced lactic acid have to be minimized. In this research, the work was emphasized on studies in effect of several parameters such as medium components, culture conditions and cultivation techniques on cell physiology and find proper nutrient sources as well as optimal cultivation techniques to control the metabolism of lactic acid production and promote cell growth at high cell density. Firstly, the effect of physical condition (e.g. aeration) and utilization of several proteineous sources on the growth yield and lactic acid were investigated for their applicability and suitability in promoting cell growth while reduce the lactic formation. Secondly, fed-batch techniques was studied for their potential in reducing lactic acid formation by controlling of sugar supply. Finally, optimal process for high cell density cultivation was established. According to the result of studying of effect of aeration and protein utilization on cell physiology, it was found that using protein source such as yeast extract as alternative carbon source, high cell growth of Lactobacillus acidophilus (upto 8x109 cfu/ml) could be obtained proportionally to amount of protein addition while the lactic acid level was low (< 0.5 g/L under aeration condition). The improvement of cell growth was considered to be due to less inhibition effect of lactic acid compared with the cultivation using glucose as carbon source where the lactic acid concentration was more than 4.5 g/L. It was also found that fish soluble extract as alternative protein source which was pre-digested by acid provided 1.5 times higher growth yield than that obtained from yeast extract, base on equal total nitrogen. However the analyses of protein indicated that protein consumption was less efficient compare with that of glucose (only upto 15 % of total nitrogen). So fed-batch cultivation of glucose and protein source was further investigated in order to improve the cell production yield. The results showed that higher cell density (upto 4.0x1010 cfu/mL) could be obtained by fed- batch technique while the level of lactic acid concentration could be controlled by limitation of glucose supply. The fed-batch study indicated that continuous feeding of both sugar and protein is required for high cell density cultivation of L. acidophilus. Further study of fed-batch cultivation at high cell density indicated that the sterilization of proteineous source at high concentration cause growth inhibitory compounds according to Maillard reaction. The Maillard reaction compound results in the level off of the cell density at the final stage of cell cultivation and must be avoided as possible in order to extend more cell growth. According to this study, the suitable medium formulation and preparation method as well as optimal process for production of Lactobacillus acidophilus at high cell density was established. In comparison with conventional batch production process, the developed process could yield significantly higher cell concentrations (more than 20 times). New technology found in this study could be also adapted for high cell density cultivation of other lactic acid bacteria and would be applicable to the production in industrial sectors. Further study in protein utilization of specific peptide and it utilization as growth promotor as well as more works relate with technical knowledge of protein preparation which could reduce the Maillard reaction products would be very beneficial to improve the cell yield and overall process productivity.

บรรณานุกรม :
สมชาย เชื้อวัชรินทร์ . (2543). การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม).
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สมชาย เชื้อวัชรินทร์ . 2543. "การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม)".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สมชาย เชื้อวัชรินทร์ . "การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม)."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2543. Print.
สมชาย เชื้อวัชรินทร์ . การพัฒนาการเลี้ยง Lactic acid bacteria ที่ความเข้มข้นสูง(โดยเทคนิคการควบคุมเมตาบอลิสม). กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2543.