อัลตราฟิลเตรชันเป็นวิธีการใหม่ในการสกัดอัลคิลโพลีไกลโคไซด์

2018-12-20 18:12:16

สารลดแรงตึงผิวอัลคิลโพลีกลูโคไซด์สังเคราะห์ทางเคมีหลายชนิดทำลายสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์เนื่องจากการทนไฟ เป็นพิษ และการสะสมในระบบนิเวศ ในทางตรงกันข้าม สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและไม่เป็นพิษต่อสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์ เหมาะสำหรับการควบคุมมลพิษในงานวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมมากกว่า ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย สามารถใช้เป็นตัวสะสมลอยเพื่อดูดซับอนุภาคโลหะที่มีประจุเพื่อกำจัดไอออนของโลหะที่เป็นพิษ และซ่อมแซมบริเวณที่ปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์และโลหะหนัก

การสกัดผลิตภัณฑ์จากการหมัก (หรือที่เรียกว่าการประมวลผลขั้นปลาย) มีค่าใช้จ่ายประมาณ 60% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญในการจำหน่ายผลิตภัณฑ์สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพในเชิงพาณิชย์ วิธีการสกัดสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่เหมาะสมที่สุดจะแตกต่างกันไปตามกระบวนการหมักและคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ

การสกัดด้วยตัวทำละลายเป็นวิธีสกัดที่ใช้กันมากที่สุด ตัวอย่างเช่น Kuyukina และสารลดแรงตึงผิวชีวภาพอื่นๆ ที่ผลิตโดยการสกัด Rhodococcus ด้วยเมทิล-เติร์ต-บิวทิลอีเทอร์ จะให้ผลผลิตสูงกว่า 10 มก./ลิตร

การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันเป็นวิธีการใหม่ในการสกัดสารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพ ลิน และคณะ สกัด Shavanting สารลดแรงตึงผิวทางชีวภาพของไลโปเปปไทด์จาก Bacillus subtilis จากน้ำซุปสำหรับการหมักด้วยเมมเบรนอัลตราฟิลเตรชันที่มีจุดตัดน้ำหนักโมเลกุล 30,000 ดา โดยมีผลผลิต 95% มัตเตอิและคณะ ออกแบบอุปกรณ์สกัดแบบต่อเนื่องสำหรับสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่สามารถสกัดได้อย่างต่อเนื่องโดยใช้วิธีการกรองแบบ facet flow ที่ให้ผลผลิตสูงถึง 3 กรัม/ลิตร

วิธีการสกัดผลิตภัณฑ์ที่เข้ากันได้กับการผลิตการหมักอย่างต่อเนื่อง ได้แก่ การแยกโฟม วิธีเรซินแลกเปลี่ยนไอออน และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน เดวิส และคณะ สกัดชาพิรินจาก Bacillus subtilis อย่างต่อเนื่องโดยวิธีแยกโฟม ให้ผลผลิต 71.4% กระบวนการสกัดแรมโนลิพิดดำเนินการโดยการกรองแบบแรงเหวี่ยงเพื่อเอาเซลล์ออก จากนั้น แรมโนลิพิดจะเข้มข้นบนเรซินแอมเพอไรต์ XAD-2 โดยวิธีโครมาโตกราฟีแบบดูดซับ ตามด้วยโครมาโตกราฟีแบบแลกเปลี่ยนไอออน และในที่สุดของเหลวจะระเหยและทำให้แห้งแบบเยือกแข็ง ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่มีความบริสุทธิ์ 90% สามารถรับผลผลิตได้ 60%

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการหมักด้วยจุลินทรีย์ โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวที่สังเคราะห์โดยวิธีเอนไซม์นั้นส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลที่มีโครงสร้างค่อนข้างง่าย แต่ก็มีกิจกรรมพื้นผิวที่ดีเยี่ยมเช่นกัน ข้อดีคือต้นทุนการสกัดผลิตภัณฑ์ต่ำ การปรับปรุงโครงสร้างทุติยภูมิที่สะดวก การทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย และเอนไซม์ตรึงที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ และสารลดแรงตึงผิวที่สังเคราะห์ด้วยเอนไซม์สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง เช่น ส่วนประกอบทางเภสัชกรรม แม้ว่าต้นทุนในการเตรียมเอนไซม์จะสูงในขั้นตอนนี้ แต่คาดว่าจะช่วยลดต้นทุนการผลิตได้โดยการเพิ่มความเสถียรและกิจกรรมของเอนไซม์ด้วยเทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม