สารลดแรงตึงผิวที่สังเคราะห์โดยวิธีเอนไซม์สามารถนำไปใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงได้

2020-10-22 23:10:24

กลไกของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพที่ส่งเสริมการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์และปฏิกิริยาระหว่างสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพกับแบคทีเรียและสารตั้งต้นที่ย่อยสลายยังไม่ชัดเจน แม้ว่าสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพจะส่งเสริมการย่อยสลายของจุลินทรีย์ แต่ก็มีปัจจัยยับยั้งบางประการเช่นกัน ตัวอย่างเช่น สารลดแรงตึงผิวบางชนิดเป็นพิษต่อจุลินทรีย์เมื่อมีความเข้มข้นสูงกว่า CMC และอนุภาคคอลลอยด์ของสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพบางชนิดสามารถรบกวนกระบวนการของเซลล์ได้ สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพยังสามารถใช้เป็นแหล่งคาร์บอนที่ต้องการเพื่อแข่งขันกับการย่อยสลายของสารมลพิษอินทรีย์ ส่งผลให้อัตราการย่อยสลายของสารมลพิษลดลง นอกจากนี้สารลดแรงตึงผิวอาจทำให้เกิดการแพร่กระจายของประชากรจุลินทรีย์และนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน กลไกเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการสำรวจเพิ่มเติม ชนิดหนึ่ง

ข้อดีของการผลิตสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพโดยการหมักคือต้นทุนการผลิตต่ำ ความหลากหลาย และกระบวนการที่เรียบง่าย ซึ่งสะดวกสำหรับการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แต่ต้นทุนการแยกและทำให้บริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูง

เมื่อเปรียบเทียบกับการหมักด้วยจุลินทรีย์ สารลดแรงตึงผิวที่สังเคราะห์โดยวิธีเอนไซม์จะมีโครงสร้างที่ง่ายกว่า แต่ก็มีกิจกรรมพื้นผิวที่ดีเช่นกัน มีข้อดีคือต้นทุนการสกัดต่ำ การปรับปรุงโครงสร้างทุติยภูมิที่สะดวก การทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย และการนำเอนไซม์ที่ตรึงแล้วกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนี้ สารลดแรงตึงผิวที่สังเคราะห์โดยวิธีเอนไซม์ยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เช่น ส่วนประกอบทางเภสัชกรรม แม้ว่าปัจจุบันต้นทุนการเตรียมเอนไซม์จะสูง แต่คาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิตได้โดยการเพิ่มความเสถียรและกิจกรรมของเอนไซม์ด้วยเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม ชนิดหนึ่ง

สารลดแรงตึงผิวสังเคราะห์ทางเคมีหลายชนิดทำลายสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์เนื่องจากการย่อยสลาย ความเป็นพิษ และการสะสมในระบบนิเวศได้ยาก ในทางตรงกันข้าม สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพมีความเหมาะสมมากกว่าสำหรับการควบคุมมลพิษในงานวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม เนื่องจากมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและไม่เป็นพิษต่อสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์ ตัวอย่างเช่น: ในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย สามารถใช้เป็นตัวสะสมลอยตัวเพื่อดูดซับด้วยอนุภาคคอลลอยด์ที่มีประจุเพื่อกำจัดไอออนของโลหะที่เป็นพิษและซ่อมแซมบริเวณที่ปนเปื้อนจากโลหะอินทรีย์และโลหะหนัก

ชนิดและผลผลิตของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์และระยะการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย คุณสมบัติของเมทริกซ์คาร์บอน ความเข้มข้นของ N, P และไอออนของโลหะ Mg2 +, Fe2 + ในตัวกลาง และสภาวะการเพาะเลี้ยง (pH อุณหภูมิ ความเร็วในการกวน ฯลฯ) ตัวอย่างเช่น เดวิส และคณะ พบว่าความเข้มข้นสูงสุด (439.0 มก./ลิตร) ของซาแฟนตินสามารถได้รับภายใต้เงื่อนไขของการสูญเสียออกซิเจนที่ละลายน้ำและข้อจำกัดของไนโตรเจน คิตะโมโตะ และคณะ ใช้เซลล์พักของ Candida Antarctica เพื่อผลิต mannose erythritol หลังจากปรับสภาวะการเพาะเลี้ยงให้เหมาะสมแล้ว ผลผลิตสูงสุดอาจสูงถึง 140 กรัม/ลิตร