สืบค้นงานวิจัย
การหมักแอลกอฮอล์โดยตรงจากแป้งมันสำปะหลังด้วยยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม
พงษ์ฤทธิ์ ครบปรัชญา - มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
ชื่อเรื่อง: การหมักแอลกอฮอล์โดยตรงจากแป้งมันสำปะหลังด้วยยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม
ชื่อเรื่อง (EN): The direct alcohol fermentation from cassava starch using genetic modified yeast
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ: พงษ์ฤทธิ์ ครบปรัชญา
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ (EN): Pongrit Krubphachaya
หน่วยงานสังกัดผู้แต่ง:
  1. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
บทคัดย่อ: ในปัจจุบันนี้เอทานอลได้กลายเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่สำคัญ เนื่องจากการลดลงอย่าง ต่อเนื่องของเชื้อเพลิงจำพวกฟอสซิลที่มีอย่างจำกัด เอทานอลที่ผลิตด้วยกระบวนการหมักเรียกกัน โดยทั่วไปว่าไบโอเอทานอล หรือเอทานอลชีวภาพ ซึ่งถือว่าเป็นวิธีการแก้ปัญหาบางส่วนสำหรับวิกฤต พลังงานทั่วโลก ประเทศไทยถือว่าเป็นผู้ผลิตมันสำปะหลังที่ใหญ่ที่สุดเป็นอันดับสามของโลก ซึ่งมัน สำปะหลังเป็นพืชที่มีคาร์โบไฮเดรตสูงและเป็นสารตั้งต้นที่มีประสิทธิภาพในการผลิตเอทานอลในราคาที่ ต่ำลงได้ กระบวนการหมักเอทานอลในอุตสาหกรรมโดยทั่วไปประกอบด้วยสองขั้นตอนหลักคือการย่อย สลายแป้งและการหมัก แต่เนื่องจากจุลินทรีย์ที่สำคัญ เช่น เชื้อยีสต์Saccharomyces cerevisiae ไม่มี การผลิตเอนไซม์ที่ใช้ในการย่อยสลายแป้ง (amylolytic enzyme) จึงไม่สามารถใช้แป้งโดยตรงสำหรับ การเจริญเติบโตและการหมักได้ ดังนั้นกระบวนการหมักจึงต้องใช้พลังงานและเอนไซม์ย่อยสลายแป้ง จำนวนมากเพื่อเปลี่ยนแป้งไปเป็นเจล จากนั้นทำให้เป็นของเหลวแล้วเปลี่ยนเป็นเดกซ์ทรินก่อนการหมัก ของแป้งดิบเพื่อผลิตเอทานอล ด้วยสาเหตุดังกล่าวนี้ได้มีการแนะนำว่าการใช้ยีสต์ S. cerevisiae ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม ให้มีการแสดงออกของเอนไซม์ย่อยสลายแป้ง (amylolytic enzyme) ซึ่งอาจจะสามารถย่อยสลายแป้ง และเข้าสู่ขั้นตอนการหมักได้ในขั้นตอนเดียว ซึ่งการปรับปรุงสายพันธุ์นี้จะสามารถลดต้นทุนและ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานให้กับโรงงานผลิตเอทานอลในปัจจุบันได้ และทำให้สามารถผลิตเอทานอลเชิง การค้าได้มากขึ้น ในโครงการนี้ การเปลี่ยนแปลงแป้งมันสำปะหลังโดยกระบวนการทางชีวภาพให้เป็น น้ำตาลเพื่อการหมักทดสอบโดยการใช้ยีสต์ S. cerevisiae 2 สายพันธุ์ใหม่ที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม ได้ แก่ S. cerevisiae TISTR 5596/pGAM1(ผลิต กลูโคอะไมเลส) แล ะ S. cerevisiae TISTR 5596/pSWA2 (ผลิตแอลฟ่าอะไมเลส) ซึ่ง ยีน GAM1 และยีน SWA2 แต่ละยีนถูกตัดต่อเข้าพลาสมิด สำหรับแสดงออกภายใต้การควบคุมการท างานของ GAP โปรโมเตอร์เพื่อสร้างพลาสมิด pGAM1 และ pSWA2 ตามลำดับ โดยพลาสมิด pGAM1 และ pSWA2 นี้ถูกถ่ายเข้าสู่โครโมโซมยีสต์ ยีสต์แต่ละสาย พันธุ์ที่รับเอาพลาสมิด pGAM1 หรือ pSWA2 เข้าไปนั้น จากการตรวจ พบกิจกรรมของการแสดงออก ของเอนไซม์ย่อยสลายแป้งในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีแป้งเป็นส่วนประกอบ ซึ่งบ่งชี้ให้เห็นว่าสายพันธุ์ยีสต์ที่ ถูกดัดแปลงนี้มีการแสดงออกของยีน SWA2 และ GAM1 ที่สามารถผลิตและหลั่งเอนไซม์แอลฟาอะ ไมเลสและกลูโคอะไมเลสที่ทำงานได้ตามลำดับ ในชุดการหมักของการศึกษานี้ได้ใช้แป้งมันสำปะหลัง เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงอย่างเดียว ความสามารถของ S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 และการเลี้ยงร่วมกันของทั้งสองสายพันธุ์คือ S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 และ S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 โดยใช้แป้งมันสำปะหลังเพื่อการผลิตเอ ทานอล พบว่าแต่ละสายพันธุ์ในชุดการหมักนี้สามารถที่จะย่อยสลายแป้งมันส าปะหลังภายใต้เงื่อนไข การหมักเอทานอลได้ และพบว่าผลผลิตของเอทานอลสูงสุดที่ได้รับเท่ากับ 0.489 ± 0.010 0.465 ± 0.012 และ 0.516 ± 0.021กรัม เอทานอล ต่อ กรัมของสารตั้งต้นที่ใช้ ที่ 12 วัน ตามลำดับ และได้ ปริมาณเอทานอลมากสุดเท่ากับ 1.992 ± 0.248 1.478 ± 0.267 และ 2.977 ± 0.020 กรัมต่อลิตรที่ 25 วัน ตามลำดับ โดยที่การเลี้ยงร่วมกันของทั้งสองสายพันธุ์คือ S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 กับ S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 ได้ผลผลิตเอทานอลที่สูงและอัตราการผลิตมากกว่าการเลี้ยง เพียงสายพันธุ์เดียว ดังนั้นยีสต์ลูกผสมสามารถเปลี่ยนแป้งเป็นเอทานอลด้วยกระบวนการตัดต่อ พันธุกรรมได้สำเร็จ ยีนที่ถูกถ่ายโอนครั้งนี้สามารถแสดงออกในสายพันธุ์เจ้าบ้านได้ ซึ่งถือได้ว่าเป็น จุดเริ่มต้นในการพัฒนาสายพันธุ์ยีสต์ที่ผลิตเอทานอลในอนาคตต่อไป
บทคัดย่อ (EN): Recently, ethanol has become an alternative energy because of the continuous reduction of limited fossil fuel stock. Ethanol produced by a fermentation process, generally referred as bioethanol, is considered to be a partial solution to the worldwide energy crisis. Thailand is the world’s third largest producer for cassava. Cassava is an efficient carbohydrate crop and cheap substrate for conversion to ethanol. Traditionally, industrial bioethanol fermentation involves two major steps: cassava starch hydrolysis and fermentation. Saccharomyces cerevisiae, lacks amylolytic activity and is unable to directly utilize starch for growth and fermentation. It requires intensive amount energy and starch hydrolysis enzyme to gelatinize, liquefy and dextrinize the raw starch before fermentation to produce ethanol. It has been suggested that genetically engineered yeast which expresses amylolytic enzymes could potentially simultaneous starch hydrolysis and fermentation. This improvement could greatly reduce the capital and energy cost in current bioethanol producing plants and make bioethanol production more economic. In this project, bioconversion of cassava starch to fermentation sugar was investigated using two genetically modified S. cerevisiae strains, S. cerevisiae TISTR 5596/pGAM1 (expressing glucoamylase) and S. cerevisiae TISTR 5596/pSWA2 (expressing α-amylase). Each of GAM1 gene and SWA2 gene was cloned downstream of a constitutive promoter, GAP, to obtain yeast expression plasmid named pGAM1 and pSWA2, respectively. These plasmids were introduced into the S. cerevisiae chromosome. Each of the pGAM1 and pSWA2 harboring yeast showed detectable amylolytic activity in the culture supernatant. This indicated that the pGAM1 and pSWA2 harboring yeast secreted biologically active glucoamylase and α-amylase, respectively. In batch fermentation, the ability of S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 and S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 and the co-cultured of S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 and S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 on cassava starch utilization and ethanol production were evaluated. The maximum ethanol yield was obtained at the level of 0.489 ± 0.010, 0.465 ± 0.012 and 0.516 ± 0.021 g ethanol/g substrate consumed at 12 days, respectively. The maximum ethanol concentration was obtained at the level of 1.992 ± 0.248, 1.478 ± 0.267 and 2.977 ± 0.020 g/l at 25 days, respectively. The co-cultured of S. cerevisiae TISTR5596/pGAM1 and S. cerevisiae TISTR5596/pSWA2 produced ethanol with higher liters and yields than those of single culture. The recombinant yeast that can convert starch to ethanol was successfully engineered. The transgene was expressed in host strain. This is the promising start for future ethanol producing yeast development.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
คำสำคัญ: ยีสต์ดัดแปลงพันธุกรรม
คำสำคัญ (EN): genetically modified yeast
หมวดหมู่:
  1. TARR::พืช::พืชอาหาร::มันสำปะหลัง
  2. 13
เจ้าของลิขสิทธิ์: สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

พงษ์ฤทธิ์ ครบปรัชญา. "การหมักแอลกอฮอล์โดยตรงจากแป้งมันสำปะหลังด้วยยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมThe direct alcohol fermentation from cassava starch using genetic modified yeast". มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. 2558

พงษ์ฤทธิ์ ครบปรัชญา. "การหมักแอลกอฮอล์โดยตรงจากแป้งมันสำปะหลังด้วยยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรมThe direct alcohol fermentation from cassava starch using genetic modified yeast". มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. 2558. Print.



TARR Wordcloud:
การหมักแอลกอฮอล์โดยตรงจากแป้งมันสำปะหลังด้วยยีสต์ที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม
พงษ์ฤทธิ์ ครบปรัชญา
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
2558
อาหารจากมันสำปะหลัง มันสำปะหลังพันธุ์ใหม่ "ระยอง 3" การศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตเชื้อเพลิงแอลกอฮอล์จากมันสำปะหลัง : การศึกษาความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ โครงการการผลิตแอลกอฮอล์จากมันสำปะหลังเพื่อเป็นพลังงานทดแทน สถานการณ์ปัจจุบันและศักยภาพการผลิตมันสำปะหลังของไทย ผลผลิตของมันสำปะหลังที่เก็บเกี่ยวอายุสั้นในสภาพปริมาณน้ำฝนต่างกัน การสกัดแป้งจากกากมันสำปะหลังและการเตรียมเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช ความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีพืชพรรณผล ต่างแบบนอร์แมลไลซ์กับผลผลิตมันสำปะหลังในจังหวัดกำแพงเพชร สภาวะที่เหมาะสมต่อการวัดปริมาณไชยาไนด์อิสระในมันสำปะหลัง (Manihot esculenta Crantz) การเพิ่มโปรตีนของมันสำปะหลังโดยใช้น้ำกากผงชูรสเพื่อใช้เป็นอาหารโค การพัฒนาแพลทฟอร์มการวิเคราะห์วิถีเมตาโบลิซึมเพื่อใช้ในงานวิจัยการปรับปรุงปริมาณและคุณภาพของแป้งมันสำปะหลัง
คัดลอก URL
กระทู้ของฉัน
ผลการสืบค้นทั้งหมด โพสต์     เรียงลำดับจาก
พัฒนาระบบโดยศูนย์ความรู้เฉพาะด้านวิศวกรรมความรู้และวิศวกรรมภาษาDeveloped by Center of Excellence for Unified Knowledge and Language Engineering
สนับสนุนโดยสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)Supported by the Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
แบบสำรวจความพึงพอใจQuestionair