สืบค้นงานวิจัย
การพัฒนาและประยุกต์ใช้เอนไซม์เบตากาแลคโตซิเดสเพื่อการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์นม
มณฑารพ ยมาภัย - มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
ชื่อเรื่อง: การพัฒนาและประยุกต์ใช้เอนไซม์เบตากาแลคโตซิเดสเพื่อการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์นม
ชื่อเรื่อง (EN): Development and Application of Beta-galactosidase for Value-added Dairy Food Products
ผู้แต่ง / หัวหน้าโครงการ: มณฑารพ ยมาภัย
บทคัดย่อ: ผู้วิจัยประสบความสำเร็จในการพัฒนาเอนไซม์เบต้ากาแลคโตชิเดส ๒ ชนิด เพื่อเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์ นม ๒ แนวทางหลัก คือ ๑ ในการผลิต แกแลโตโอลิโกแซคคาไรด์ หรือ กอช ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น พรีไบโอติก และ ๒) สำหรับการผลิตนมที่มีปริมาณแลคโตสต่ำ เพื่อช่วยให้ผู้บริโภคที่ขาดเอนไซม์นี้ซึ่งมีอยู่ ๑ ใน ๓ ของ ประขากรโลก และมีน้อยกว่าร้อยละ ๑0 ในประเทศไทย สามารถดื่มนมได้โดยไม่มีผลข้างเคียง เอนไซม์ทั้ง ๒ ที่ได้พัฒนาขึ้นมานี้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมได้ต่อไป เอนไซม์แรก เป็นเอนไชม์จากเชื้อ แลคโตบาชิลัส เพนโตซัส เคยูบี-เอสที ๑๐-๑ พัฒนาขึ้นด้วยวิธีการ ทำให้บริสุทธิ์โดยการตกตะกอนด้วย แอมโมเนียม ซัลเฟต ตามด้วย วิธีการคัดแยกด้วยวิธีการโครมาโตกราฟฟิ ที่คัดแยกโดยปฏิกิริยาแบบไม่ชอบน้ำ และโดยความสามารถในการจับจำเพาะ ผลจากการวิเคราะเอนไชม์ บริสุทธิ์แสดงว่า เอนไชม์มีโครงสร้างเป็นคู่แบบแตกต่าง ที่มีขนาด ๑๑๕ กิโลดาลตัน มีค่ากิจกรรมจำเพาะ 97 UaPd/mg มีค่าจลศาสตร์ในการทำปฏิกริยา Km, kcat และ kcat/Km สำหรับ แลคโตส และ ๐ nitrophenyl-8-D-galactopyranoside (oNPG) เท่ากับ 38 mM, 20 s~, 530 M- s" และ 1.67 mM, 540 s, 325 000 M- s, ตามลำดับ มีคำอุณหภูมิที่เหมาะสมในการทำปฏิริยาอยู่ในช่วง 60-65*C สำหรับการวิเคราะห์ในช่วงเวลา ๑0 นาที ซึ่งเป็นค่าที่สูงกว่าเอนไซม์ เบต้ากาแลคโตซิเดส จากเชื้อ แลคโตบา ซิลัสอื่นๆ ที่เคยมีรายงานมา รวมทั้งยังพบว่า แมกนีเซียม สามารถเพิ่มทั้งความสามารถในการทำงาน และ ความเสถียรของเอนไซม์ อย่างมีนัยสำคัญ จากการทดลองนำเอนไซม์นี้ไปใช้ผลิต พรีไบโอติก กอซ จากแลค โตส พบว่าได้ผลผลิตสูงสุดที่ ร้อยละ ๓ด ของ น้ำตาลรวม ซึ่งมีอัตราการเปลี่ยนแลคโตส ที่ร้อยละ ๗๘ เอนไชม์มีความสามารถสูงในการสร้างพันธะ B-(1 - 3) และ B-(1 - 6) โดยมีผลผลิตหลักเป็น กอช ที่มีความ ยาว ๒ โมเลกุล ชนิดต่างๆ ได้แก่ B-D-Galp(1->6)-D-GIc, B -D-Galp-(1->3)-D-Glc, B -D-Galp- (1-6)-D-Gal, B -D-Galp-(1-3)-DGal และ กอช ที่มีความยาว ๓ โมเลกุล ๒ แบบ ได้แก่ B -D-Galp- (1-3)-D-Lac, B - D-Gap-(1 -6)-D-Lac คุณสมบัติข้างต้น มีความเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ใน ระดับอุตสาหกรรมการสังเคราะห์ กอช ต่อไป เอนไซม์ตัวที่สองที่ได้พัฒาขึ้นจากโครงกรวิจัยนี้ คือเอนไซม์ เบต้ากาแลคโตซิเดส จากเชื้อ บาซิลัส ไลเคนนิฟอร์มิส ดีเอสเอ็ม ๑๓ ซึ่งมีโครงสร้างเป็นโมเลกุลคู่แบบเสมือน พัฒนาขึ้นมาโดยการโคลนยีน lOCA แล้วนำไปแสดงออกในปริมาณสูงในชื้อ เอลเซอริเย โคไล ได้เป็นเอนไซม์ดัดแปลงพันธุกรรม แล้วนำมาทำให้ บริสุทธิ์เพื่อศึกษาคุณสมบัติ ซึ่งพบว่าเมื่อใช้ทั้ง แลคโตส และ NPG เป็นสารตั้งต้น จะมีค่าอุณหภูมิ และความ เป็นกรดต่าง ที่เหมาะสมในการทำงานที่ ๕0 *ซ และ ๖.๕ ตามลำดับ เอนไชม์นี้มีความเสถียรในช่วงค่า pH 5- 9 ที่ ๓๗ และในช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ ๔ - ๔๒ *ซ ที่ pH 6.5 ถึง ๑ เดือน ค่า K. สำหรับ แลคโตส และ ONPG เท่ากับ 169 and 13.7 mM, ตามลำดับ เอนไซม์นี้ถูกยับยั้งได้ดีด้วยผลผลิต ได้แก่ กลูโคส และ กาแลค โตส และสามารถถูกกระตุ้นได้บ้างด้วย อิออนเดี่ยว Na และ K* ที่ความเข้มข้นในช่วง 1-100 mM และ อิ ออนคู่ Mg, Mn* และ Ca"* ที่ความเข้มข้น 1 mM ดังนั้นเอนไซม์นี้จึงมีคุณสมบัติเหมาะสมในการใช้ย่อย แลคโตสในนมที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง แต่ไม่เหมาะกับการนำมาสังเคราะห์ กอช เพราะมีประสิทธิภาพต่ำกว่า เอนไซม์แรกมาก คือใช้สังเคราะห์ได้ กอซ ในปริมาณสูงสุดเพียง ร้อยละ ๑๒ ของปริมาณน้ำตาลรวม เมื่อใช้ แลคโตสตั้งต้นในความเข้มข้น ๒00 กรัมต่อลิตร ดังนั้นเอนไซม์นี้จึงมีความเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ใน ระดับอุตสาหกรรมการสังเคราะห์ นมแลคโตสต่ำ ต่อไป ทั้งนี้ข้อมูลเกี่ยวกับเอนไซม์ทั้ง ๒ นี้ ได้รับการตีพิมในวารสารทางวิชาการระดับนานาชาติ ที่มีการ ประเมินโดยผู้ทรงคุณวุฒิ และมีค่าดัชนีผลกระทบ เป็นที่เรียบร้อยแล้ว
บทคัดย่อ (EN): We succeed in the development of two B-galactosidases for the production of two value-added products, i.e,, 1) production of galacto-oligosaccharides (GOS), which has prebiotic acitivity and 2) production of low-lactose milk, which will allow lactase deficient consumers, which comprise one-third of world population and less than 10% in Thailand, to be able to drink milk with no side effects. The two enzymes that have been developed in this research project can be further applied for industrial applications in the future The first enzyme is a novel heterodimeric B-galactosidase with a molecular mass of 105 kDa, which was purified from crude cell extracts of the soil isolate Lactobacillus pentosus KUB-ST10-1 using ammonium sulphate fractionation followed by hydrophobic interaction and affinity chromatography. The electrophoretically homogenous enzyme has a specific activity of 97 UoNPG/mg protein. The Km, kcat and kcat/Km values for lactose and o-nitrophenyl-8-D-galactopyranoside (ONPG) were 38 mM, 20 s-1, 530 M--s- and 1.67 mM, 540 s , 325 000 M-s , respectively. The temperature optimum of B-galactosidase activity was 60-65C for a 10-min assay, which is considerably higher than the values reported for other lactobacillal B-galactosidases. Me2+ ions enhanced both activity and stability significantly. L. pentosus B-galactosidase was used for the production of prebiotic galactooligosaccharides (GOS) from lactose. A maximum yield of 31% GOS of total sugars was obtained at 78% lactose conversion. The enzyme showed a strong preference for the formation of B-(1- 3) and B -(1->6) linkages, and the main transgalactosylation products identified were the disaccharides B -D-Galp-(1-6)-D-GIc, B-D-Galp-(1-3)-D-Glc, B -D-Galp- (1->6)-D-Gal,B-D-Galp(13)-DGal,ad the trisaccharides B-D-Galp-(1>3)-D-Lac, B-D- Galp-(1->6)-D-Lac. This enzyme is suitable for the production of GOS in industrial scale in the future. For the second enzyme, the gene encoding homodimeric B-galactosidase (lacA) from Bacillus licheniformis DSM 13 was cloned and overexpressed in Escherichia coli, and the resulting recombinant enzyme was characterized in detail. The optimum temperature and pH of the enzyme, for both o-nitrophenyl-3-D-galactoside (oNPG) and lactose hydrolysis, were 50C and 6.5, respectively. The recombinant enzyme is stable in the range of pH 5 to 9 at 37*C and over a wide range of temperatures (4-42*C) at pH 6.5 for up to 1 month. The Km values of LacA for lactose and oNPG are 169 and 13.7 mM, respectively, and it is strongly inhibited by the hydrolysis products, i.e., glucose and galactose. The monovalent ions Na+ and K+ in the concentration range of 1-100 mM as well as the divalent metal cations Mg2+, Mn2+, and Ca2t at a concentration of 1 mM slightly activate enzyme activity. This enzyme can be beneficial for application in lactose hydrolysis especially at elevated temperatures due to its pronounced temperature stability; however, the transgalactosylation potential of this enzyme for the production of galacto-oligosaccharides (GOS) from lactose was low, with only 12% GOS (w/w) of total sugars obtained when the initial lactose concentration was 200 g/L. This enzyme is suitable for the production of low-lactose milk and milk products in industrial scale in the future. The information about these two enzymes has already been published in international publications with peer-review and impacfactors.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
คำสำคัญ: ภาวะที่ร่างกายทนรับน้ำตาลแลคโตสไม่ได้
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

มณฑารพ ยมาภัย. "การพัฒนาและประยุกต์ใช้เอนไซม์เบตากาแลคโตซิเดสเพื่อการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์นมDevelopment and Application of Beta-galactosidase for Value-added Dairy Food Products". มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. 2554

มณฑารพ ยมาภัย. "การพัฒนาและประยุกต์ใช้เอนไซม์เบตากาแลคโตซิเดสเพื่อการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์นมDevelopment and Application of Beta-galactosidase for Value-added Dairy Food Products". มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี. 2554. Print.



TARR Wordcloud:
การพัฒนาและประยุกต์ใช้เอนไซม์เบตากาแลคโตซิเดสเพื่อการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์นม
มณฑารพ ยมาภัย
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
30 กันยายน 2554
การผลิตและใช้เทคโนโลยีเอนไซม์เพื่อจัดการและเพิ่มมูลค่าของเหลือใช้จากอุตสาหกรรมเกษตร โครงการวิจัยการประยุกต์ใช้คอนกรีตพรุน (Porous Concrete) สำหรับการพัฒนาแหล่งน้ำ โครงการวิจัยพัฒนาและการใช้ประโยชน์จากแป้งพืชศักยภาพ โครงการประเมินระดับความพร้อมของเทคโนโลยีที่เกิดจากผลิตภัณฑ์บนฐานความหลากหลายทางชีวภาพในการพัฒนาไปสู่การใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ การโคลนยีนไฟเตสทนร้อนจากแอคติโนไมซีท Thermomonospora sp. RC7 เพื่อพัฒนาการผลิตเอนไซม์ไฟเตสทดแทนการนำเข้าจากต่างประเทศ การพัฒนาและการประยุกต์ใช้เอนไซม์ไกลคอซิเดสจากพืชในประเทศไทยเพื่อประโยชน์ในการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรท : รายงานวิจัย การปรับปรุงกากชาด้วยเอนไซม์เพื่อใช้เป็นพรีไบโอติก การพัฒนาผลิตภัณฑ์เสริมอาหารจากจมูกถั่วเหลืองโดยใช้เทคโนโลยีเอนไซม์ การผลิตกลิ่นรสอุมามิจากการหมักปลายข้าวคุณภาพต่ำโดยการใช้เอนไซม์และการหมัก การปรับปรุงเยื่อหุ้มเมล็ดมะม่วงหิมพานต์ด้วยเอนไซม์เพื่อใช้เป็นพรีไบโอติกส์ในอาหารสัตว์
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