Original Title: Fructose production from Jerusalem artichoke using mixed inulinases
Source: doi.org/10.1016/j.anres.2018.08.001
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការផលិតហ្វ្រុកតូសពីមើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូក (Jerusalem artichoke) ដោយប្រើអង់ស៊ីម inulinases ចម្រុះ

ចំណងជើងដើម៖ Fructose production from Jerusalem artichoke using mixed inulinases

អ្នកនិពន្ធ៖ Kotchakorn Prangviset (Kasetsart University), Molnapat Songpim (Kasetsart University), Natthawut Yodsuwan (Kasetsart University), Siwaporn Wannawilai (Kasetsart University), Monchai Dejsungkranont (Kasetsart University), Prapas Changlek (Kasetsart University), Sarote Sirisansaneeyakul (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2018 Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Biotechnology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះផ្តោតលើការស្វែងរកលក្ខខណ្ឌប្រតិបត្តិការប្រសើរបំផុតក្នុងការផលិតស្ករហ្វ្រុកតូស (Fructose) ពីមើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូក Helianthus tuberosus ដោយប្រើអង់ស៊ីម inulinase ចម្រុះ ដើម្បីបង្កើនកំហាប់ទិន្នផល និងកាត់បន្ថយអនុផលមិនចង់បាន។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះបានប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ Taguchi ដើម្បីកំណត់លក្ខខណ្ឌប្រតិកម្មល្អបំផុត ហើយបានអនុវត្តលក្ខខណ្ឌទាំងនោះក្នុងប្រតិបត្តិការកម្រិតធុងចម្រោះប្រភេទ batch និង fed-batch ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Batch Operation
ផលិតកម្មប្រព័ន្ធបាច់ (Batch Production)
មានផលិតភាពខ្ពស់ (១,៨៤ ទៅ ២,២ ក្រាម/លីត្រ/ម៉ោង) ចំណាយពេលប្រតិកម្មខ្លីត្រឹមតែ ២៤ ម៉ោង និងមានភាពងាយស្រួលក្នុងការគ្រប់គ្រង។ កំហាប់ហ្វ្រុកតូសចុងក្រោយទទួលបានក្នុងកម្រិតទាប បើធៀបនឹងប្រព័ន្ធ Fed-batch។ ទទួលបានកំហាប់ហ្វ្រុកតូស ៤៦,៩ ក្រាម/លីត្រ ទិន្នផល ០,៦០ ក្រាម/ក្រាម និងផលិតភាព ២,២ ក្រាម/លីត្រ/ម៉ោង (ក្នុងកម្រិតធុង ១ លីត្រ)។
Fed-batch Operation
ផលិតកម្មប្រព័ន្ធបាច់បន្ត (Fed-batch Production)
ទទួលបានកំហាប់ហ្វ្រុកតូសចុងក្រោយខ្ពស់ខ្លាំង និងអាចជួយការពារការបាត់បង់សកម្មភាពអង់ស៊ីមតាមរយៈការបញ្ចូលអង់ស៊ីមនិងវត្ថុធាតុដើមជាបន្តបន្ទាប់។ មានផលិតភាពទាបជាង (១,០៣ ក្រាម/លីត្រ/ម៉ោង) ចំណាយពេលយូររហូតដល់ ១១១ ម៉ោង និងទាមទារការគ្រប់គ្រងប្រតិបត្តិការស្មុគស្មាញជាងមុន។ ទទួលបានកំហាប់ហ្វ្រុកតូសខ្ពស់រហូតដល់ ១១៧,៦ ក្រាម/លីត្រ និងផលិតភាព ១,០៣ ក្រាម/លីត្រ/ម៉ោង។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារបរិក្ខារមន្ទីរពិសោធន៍ជីវបច្ចេកវិទ្យាកម្រិតខ្ពស់ ឧបករណ៍វិភាគអត្តសញ្ញាណសារធាតុគីមី និងអតិសុខុមប្រាណជាក់លាក់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានអនុវត្តនៅប្រទេសថៃ ដោយប្រើប្រាស់មើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូកពីស្ថានីយស្រាវជ្រាវខេត្តពេជ្រប៊ុន។ ដោយសារលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុ និងប្រភេទដីនៅប្រទេសថៃមានភាពស្រដៀងគ្នានឹងប្រទេសកម្ពុជា លទ្ធផលនៃការសិក្សានេះអាចយកមកអនុវត្តបានយ៉ាងល្អនៅក្នុងបរិបទកសិកម្មកម្ពុជា ជាពិសេសប្រសិនបើមានការលើកស្ទួយការដាំដុះរុក្ខជាតិនេះក្នុងស្រុក។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកទេសផលិតស្ករហ្វ្រុកតូសតាមរយៈការប្រើប្រាស់អង់ស៊ីមចម្រុះនេះ មានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់កម្ពុជាក្នុងការបង្កើតតម្លៃបន្ថែមលើផលិតផលកសិកម្ម។

សរុបមក ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្ត្រនេះអាចជួយកម្ពុជាបង្កើតខ្សែច្រវាក់ផលិតកម្មថ្មីមួយដែលមានតម្លៃខ្ពស់ ឆ្លើយតបនឹងតម្រូវការទីផ្សារអាហារសុខភាព និងគាំទ្រដល់ការអភិវឌ្ឍកសិ-ឧស្សាហកម្មក្នុងស្រុក។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាអំពីការផលិតនិងចម្រាញ់អង់ស៊ីម (Enzyme Production): និស្សិតគួរស្វែងយល់ពីបច្ចេកទេសបណ្តុះមេអតិសុខុមប្រាណដូចជា Aspergillus niger និង Candida guilliermondii នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ រួមទាំងវិធីសាស្ត្រចម្រាញ់យកអង់ស៊ីម inulinase រដុប (Crude enzyme extraction)។
  2. អនុវត្តវិធីសាស្ត្រ Taguchi សម្រាប់ការរចនាការពិសោធន៍: រៀនប្រើប្រាស់កម្មវិធី (Software) ដូចជា Qualitek-4 ឬ Minitab ដើម្បីរចនាការពិសោធន៍ (Design of Experiments) តាមវិធីសាស្ត្រ Taguchi (L16 orthogonal array) ដើម្បីស្វែងរកលក្ខខណ្ឌប្រសើរបំផុតដោយចំណាយពេលនិងធនធានតិច។
  3. ប្រតិបត្តិការរំលាយក្នុងកម្រិតមន្ទីរពិសោធន៍ (Lab-scale Hydrolysis): អនុវត្តការរំលាយអ៊ិចស្ត្រាក់មើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូកដោយប្រើអង់ស៊ីមចម្រុះក្នុងដបពិសោធន៍ (Shake flasks) ដោយអនុវត្តតាមលក្ខខណ្ឌដែលទទួលបានពីវិធីសាស្ត្រ Taguchi (ឧទាហរណ៍៖ កំណត់ pH សីតុណ្ហភាព និងរយៈពេល)។
  4. ការវិភាគគុណភាពផលិតផល (Product Analysis): បណ្តុះបណ្តាលការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍វិភាគទំនើបដូចជា HPAEC-PAD ឬ HPLC ដើម្បីវាស់ស្ទង់កំហាប់ស្ករ Fructose, Glucose និង Inulo-oligosaccharides ឱ្យបានសុក្រឹត។
  5. ពង្រីកទំហំផលិតកម្ម (Scale-up Bioprocessing): សិក្សាពីការប្រើប្រាស់ធុងប្រតិកម្មជីវសាស្ត្រ (Bioreactors) និងប្រៀបធៀបដំណើរការរវាង Batch និង Fed-batch ដោយផ្តោតលើការគ្រប់គ្រងការបញ្ចុកវត្ថុធាតុដើម (Feeding strategies) ដើម្បីបង្កើនកំហាប់ហ្វ្រុកតូស។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Inulinases (អង់ស៊ីមអ៊ីនូលីណេស) វាគឺជាប្រភេទអង់ស៊ីមដែលជួយបំបែកម៉ូលេគុលស៊ាំញ៉ាំនៃ inulin (ដែលមានច្រើនក្នុងមើមរុក្ខជាតិ) ឱ្យដាច់ចេញពីគ្នាក្លាយទៅជាម៉ូលេគុលស្ករហ្វ្រុកតូស (fructose) តូចៗដែលមានរសជាតិផ្អែម។ ដូចជាកន្ត្រៃដែលកាត់ខ្សែច្រវាក់វែង (inulin) ឱ្យទៅជាកង់តូចៗ (ស្ករហ្វ្រុកតូស) ដូច្នោះដែរ។
Taguchi method (វិធីសាស្ត្រតាហ្គូជី) ជាវិធីសាស្ត្រស្ថិតិដែលប្រើសម្រាប់រចនាការពិសោធន៍ ដោយវាជួយកាត់បន្ថយចំនួនដងនៃការធ្វើតេស្តយ៉ាងច្រើន ប៉ុន្តែនៅតែអាចរកឃើញលក្ខខណ្ឌដែលល្អបំផុត (ដូចជាសីតុណ្ហភាព ឬកម្រិត pH) សម្រាប់ផលិតកម្ម។ ដូចជាការប្រើរូបមន្តកាត់ផ្លូវ ដើម្បីស្វែងរកគ្រឿងផ្សំចំអិនម្ហូបដ៏ឆ្ងាញ់បំផុតដោយមិនចាំបាច់សាកល្បងរាល់គ្រប់វិធីនិងគ្រប់គ្រឿងផ្សំទាំងអស់។
Fed-batch operation (ប្រតិបត្តិការប្រភេទបាច់បន្ត) គឺជារបៀបផលិតក្នុងធុងប្រតិកម្មជីវសាស្ត្រ ដែលវត្ថុធាតុដើម ឬអង់ស៊ីមត្រូវបានបញ្ចូលបន្ថែមជាបន្តបន្ទាប់ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ ដើម្បីរក្សាដំណើរការផលិតឱ្យបានយូរ ការពារការងាប់អង់ស៊ីម និងទទួលបានទិន្នផលខ្ពស់នៅចុងបញ្ចប់។ ដូចជាការដាំបាយដោយចេះតែបន្ថែមអង្ករ និងទឹកបន្តិចម្តងៗរហូតដល់ឆ្អិន ដើម្បីកុំឱ្យឆ្នាំងហៀរទឹកចេញ និងទទួលបានបាយច្រើនពេញឆ្នាំងធំ។
HPAEC-PAD (ម៉ាស៊ីនវិភាគជាតិស្ករកម្រិតខ្ពស់) ជាបច្ចេកវិទ្យាវិភាគកម្រិតខ្ពស់ក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដែលប្រើប្រាស់សម្រាប់បំបែក និងវាស់ស្ទង់បរិមាណប្រភេទស្ករផ្សេងៗគ្នា (ដូចជា គ្លុយកូស ហ្វ្រុកតូស និងអូលីហ្គោសាការីត) ដែលមានលាយឡំគ្នាក្នុងវត្ថុរាវ بدقةខ្ពស់។ ដូចជាម៉ាស៊ីនរាប់កាក់ដែលលាយឡំគ្នា ដោយវាអាចបំបែកកាក់ ៥០០រៀល និង ១០០០រៀលដាក់ក្នុងប្រអប់ផ្សេងគ្នា រួចរាប់ចំនួនកាក់នីមួយៗយ៉ាងសុក្រឹត។
Inulin (អ៊ីនូលីន) ជាប្រភេទកាបូអ៊ីដ្រាត ឬជាតិសរសៃដែលស្តុកទុកក្នុងមើមរុក្ខជាតិមួយចំនួន (ដូចជាមើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូក) ដែលរាងកាយមនុស្សមិនអាចរំលាយបានដោយផ្ទាល់ ប៉ុន្តែអាចបំបែកជាស្ករហ្វ្រុកតូសបានដោយប្រើអង់ស៊ីមជាក់លាក់។ ដូចជាខ្សែគុជខ្យងវែងដែលគេចងភ្ជាប់គ្នា ដែលគ្រាប់គុជនិមួយៗគឺជាស្ករហ្វ្រុកតូស។
Inulo-oligosaccharides (អ៊ីនូលូ-អូលីហ្គោសាការីត) ជាប្រភេទស្ករដែលមានខ្សែច្រវាក់ខ្លីៗ (កើតពីការបំបែក inulin មិនទាន់អស់) ដែលមានកាឡូរីទាប និងផ្តល់អត្ថប្រយោជន៍ដល់សុខភាពផ្លូវរំលាយអាហារ ដោយវាដើរតួជាចំណីសម្រាប់បាក់តេរីល្អក្នុងពោះវៀន (Prebiotics)។ ដូចជាបំណែកខ្សែគុជខ្យងខ្លីៗដែលមានគ្រាប់គុជត្រឹមតែ ៣ ទៅ ១០គ្រាប់ ដែលមិនមែនជាគ្រាប់ទោល ប៉ុន្តែងាយស្រួលយកទៅប្រើប្រាស់ជាងខ្សែវែង។
Degree of polymerization (កម្រិតនៃប៉ូលីមែរនីយកម្ម) គឺជាចំនួននៃឯកតាតូចៗ (ម៉ូណូម៉ែរ) ដែលតភ្ជាប់គ្នាបង្កើតបានជាម៉ូលេគុលខ្សែវែង (ប៉ូលីមែរ) ឧទាហរណ៍ដូចជាចំនួនគ្រាប់ស្ករហ្វ្រុកតូសដែលតភ្ជាប់គ្នាក្នុងខ្សែ inulin ។ ដូចជាការរាប់ចំនួនទូរថភ្លើងដែលតភ្ជាប់គ្នាក្នុងរថភ្លើងមួយខ្សែ ថាតើវាមានប៉ុន្មានទូ។
Helianthus tuberosus / Jerusalem artichoke (មើមហ្សេរុយសាឡឹមអាទីចូក) ជារុក្ខជាតិប្រភេទមើមដែលមានរូបរាងស្រដៀងខ្ញី ហើយមានផ្ទុកសារធាតុ inulin ក្នុងកម្រិតខ្ពស់ ដែលត្រូវបានគេយកមកប្រើប្រាស់ជាវត្ថុធាតុដើមចម្បងក្នុងការផលិតស្ករហ្វ្រុកតូសធម្មជាតិក្នុងឧស្សាហកម្មអាហារ។ ប្រៀបបាននឹងដំឡូងមីដែរ តែជំនួសឱ្យការផ្ទុកជាតិម្សៅ (Starch) វាមកផ្ទុកជាតិអ៊ីនូលីន (Inulin) ជំនួសវិញ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖