Original Title: Optimization of oligofructans production from sugarcane juice fermentation using Bacillus subtilis TISTR001
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2021.55.6.11
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវការផលិតអូលីហ្គោហ្វ្រុកតានពីការបំប្លែងទឹកអំពៅដោយប្រើបាក់តេរី Bacillus subtilis TISTR001

ចំណងជើងដើម៖ Optimization of oligofructans production from sugarcane juice fermentation using Bacillus subtilis TISTR001

អ្នកនិពន្ធ៖ Boontiwa Ninchan (Kasetsart University), Chanyanuch Noidee (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021, Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Biotechnology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះផ្តោតលើការស្វែងរកលក្ខខណ្ឌដ៏ប្រសើរបំផុតដើម្បីផលិតអូលីហ្គោហ្វ្រុកតាន (Oligofructans) ដែលជាសារធាតុព្រីបាយអូទិក (Prebiotic) ដ៏មានប្រយោជន៍ចំពោះសុខភាព តាមរយៈការបំប្លែងទឹកអំពៅស្រស់ដោយប្រើប្រាស់បាក់តេរី Bacillus subtilis TISTR001 ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានធ្វើតេស្តបំប្លែងទឹកអំពៅក្នុងកម្រិតកំហាប់ pH សីតុណ្ហភាព និងសារធាតុចិញ្ចឹមផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីវាស់ស្ទង់សកម្មភាពរបស់អង់ស៊ីម និងវាយតម្លៃទិន្នផលនៃផលិតផលដែលទទួលបាន។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Fermentation at 30°C (Optimal Conditions)
ការបំប្លែងនៅសីតុណ្ហភាព 30°C (លក្ខខណ្ឌល្អបំផុត)
ផ្តល់សកម្មភាពអង់ស៊ីម Levansucrase ខ្ពស់បំផុត និងជំរុញការផលិតអូលីហ្គោហ្វ្រុកតានបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ ការប្រើប្រាស់ជាតិស្ករមានភាពសព្វជ្រុងជ្រោយ។ ទាមទាររយៈពេលយូរ (រហូតដល់ ៨៤ ម៉ោង) ដែលអាចស៊ីភ្លើង និងបង្កើនថ្លៃដើមប្រតិបត្តិការ។ ទទួលបានទិន្នផលអូលីហ្គោហ្វ្រុកតាន 3.79% (w/v) និងផលិតភាព 0.045 g/L/h ។
Fermentation at 37°C
ការបំប្លែងនៅសីតុណ្ហភាព 37°C
ជាសីតុណ្ហភាពដែលស័ក្តិសមសម្រាប់ការលូតលាស់ទូទៅរបស់កោសិកាបាក់តេរី Bacillus subtilis TISTR001 ។ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ធ្វើឱ្យសកម្មភាពអង់ស៊ីម Levansucrase ធ្លាក់ចុះ ដែលបណ្តាលឱ្យទិន្នផលនៃការផលិតមានកម្រិតទាប។ ទិន្នផលអូលីហ្គោហ្វ្រុកតានធ្លាក់ចុះមកត្រឹម 1.29% (w/v) ឯផលិតភាពបានត្រឹម 0.013 g/L/h ។
Fermentation with full nutrient supplementation (Experiment 5)
ការបំប្លែងដោយបន្ថែមសារធាតុចិញ្ចឹមពេញលេញ (ពិសោធន៍ទី៥)
ជួយជំរុញសកម្មភាពអង់ស៊ីមយ៉ាងខ្លាំងក្លា និងពន្លឿនការប្រើប្រាស់ជាតិស្ករស៊ូក្រូសអស់ទាំងស្រុងក្នុងរយៈពេលដ៏ខ្លី។ បង្កើនចំណាយលើការទិញសារធាតុចិញ្ចឹមបន្ថែម (ដូចជា Peptone និង Yeast extract) សម្រាប់ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំ។ ផ្តល់អត្រានៃការទាញយកនិងបំប្លែងជាតិស្ករបានល្អបំផុត និងបង្កើតអង់ស៊ីមបានច្រើនជាងគេ។
Fermentation without nutrient supplementation (Experiment 2)
ការបំប្លែងដោយមិនបន្ថែមសារធាតុចិញ្ចឹម (ពិសោធន៍ទី២)
ចំណាយដើមតិច ដោយសារមិនត្រូវការទិញសារធាតុគីមី ឬសារធាតុចិញ្ចឹមបន្ថែមសម្រាប់ដាក់ក្នុងទឹកអំពៅ។ បាក់តេរីមិនអាចប្រើប្រាស់ជាតិស្ករស៊ូក្រូសអស់នោះទេ ដែលបន្សល់ទុកជាតិស្ករច្រើន ហើយសកម្មភាពអង់ស៊ីមក៏ខ្សោយ។ បរិមាណអូលីហ្គោហ្វ្រុកតានផលិតបានតិចតួចបំផុត បើធៀបនឹងការបន្ថែមសារធាតុចិញ្ចឹម។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការសិក្សានេះទាមទារនូវឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍កម្រិតខ្ពស់ សារធាតុចិញ្ចឹមបាក់តេរី និងប្រព័ន្ធវិភាគដែលមានភាពសុក្រឹត ដើម្បីធានាបាននូវប្រសិទ្ធភាពនៃការបំប្លែងនិងការវាស់ស្ទង់ត្រឹមត្រូវ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅសាកលវិទ្យាល័យ Kasetsart ប្រទេសថៃ ដោយប្រើប្រាស់ទឹកអំពៅក្នុងស្រុករបស់គេ។ ដោយសារកម្ពុជាមានអាកាសធាតុ លក្ខខណ្ឌកសិកម្ម និងប្រភេទពូជអំពៅស្រដៀងគ្នានឹងប្រទេសថៃ លទ្ធផលនៃការស្រាវជ្រាវនេះអាចយកមកប្រៀបធៀប និងអនុវត្តនៅកម្ពុជាបានយ៉ាងប្រសើរ ប៉ុន្តែអាចទាមទារការកែសម្រួលបន្តិចបន្តួចអាស្រ័យលើបរិមាណជាតិស្ករធម្មជាតិនៃពូជអំពៅខ្មែរ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្រ្តនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ខ្លាំងសម្រាប់កម្ពុជាក្នុងការកែច្នៃកសិផលឱ្យមានតម្លៃបន្ថែមខ្ពស់ ជាពិសេសក្នុងវិស័យចំណីអាហារសុខភាព។

ការអភិវឌ្ឍនិងអនុវត្តបច្ចេកទេសនេះនឹងចូលរួមចំណែកយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការលើកស្ទួយកសិ-ឧស្សាហកម្មកម្ពុជា និងកាត់បន្ថយការនាំចូលផលិតផល Prebiotic ពីបរទេស។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ ការរៀបចំនិងបណ្តុះបាក់តេរី: ត្រូវស្វែងរក និងបណ្តុះពូជបាក់តេរី Bacillus subtilis នៅក្នុងសូលុយស្យុង Nutrient Broth ដែលមានលាយ Yeast Extract និង Peptone នៅសីតុណ្ហភាព 37°C រហូតដល់កោសិការីកលូតលាស់គ្រប់គ្រាន់ (OD 0.7-1.0)។
  2. ជំហានទី២៖ ការរៀបចំទឹកអំពៅជាវត្ថុធាតុដើម: ច្រោះទឹកអំពៅស្រស់ដើម្បីយកកាកសំណល់ចេញ រួចលាយទឹកដើម្បីកំណត់កំហាប់ឱ្យបានត្រឹម 20 brix និងកែសម្រួលកម្រិត pH ឱ្យនៅត្រឹម 6.8 ដោយប្រើ pH Meter រួចបន្ថែមសារធាតុចិញ្ចឹមតាមរូបមន្ត (Experiment 5) មុននឹងយកទៅសម្លាប់មេរោគ (Sterilization)។
  3. ជំហានទី៣៖ ការអនុវត្តប្រតិបត្តិការបំប្លែង (Fermentation): ចាក់បញ្ចូលបាក់តេរីទៅក្នុងទឹកអំពៅដែលបានរៀបចំរួច រួចយកទៅដាក់ក្នុងម៉ាស៊ីន Shaking Incubator ដោយកំណត់សីតុណ្ហភាព 30°C និងល្បឿនរលាក់ 150 rpm ក្នុងរយៈពេល ៨៤ ម៉ោង។
  4. ជំហានទី៤៖ ការទាញយកអង់ស៊ីម និងសារធាតុដែលបានបំប្លែង: បំបែកកោសិកាបាក់តេរីចេញពីទឹកអំពៅដែលបានបំប្លែងរួចដោយប្រើម៉ាស៊ីន Refrigerated Centrifuge ដើម្បីយកតែផ្នែករាវខាងលើ (Supernatant) មកប្រើប្រាស់។
  5. ជំហានទី៥៖ ការវិភាគទិន្នផលដោយម៉ាស៊ីន HPLC: ប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធវិភាគ HPLC (High Performance Liquid Chromatography) ជាមួយជួរឈរ VertiSep Sugar CMPShodex Asahipak ដើម្បីវាស់ស្ទង់បរិមាណអូលីហ្គោហ្វ្រុកតាន និងជាតិស្ករដែលនៅសេសសល់។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Oligofructans (អូលីហ្គោហ្វ្រុកតាន) ជាប្រភេទកាបូអ៊ីដ្រាត ឬជាតិសរសៃ (Fiber) ដែលរាងកាយមនុស្សមិនអាចរំលាយនៅក្នុងក្រពះ ឬពោះវៀនតូចបាន ប៉ុន្តែវាធ្វើជាចំណីដ៏ល្អសម្រាប់បាក់តេរីមានប្រយោជន៍នៅក្នុងពោះវៀនធំ។ វាកើតចេញពីការតភ្ជាប់គ្នានៃម៉ូលេគុលស្ករហ្វ្រុកតូស។ ដូចជាជីធម្មជាតិដែលយើងយកទៅដាក់ក្នុងដី ដើម្បីជួយឱ្យតែរុក្ខជាតិមានប្រយោជន៍ដុះលូតលាស់រឹងមាំ ដោយមិនចិញ្ចឹមស្មៅចង្រៃ។
Prebiotics (ព្រីបាយអូទិក) ជាសារធាតុអាហារ (ភាគច្រើនជាប្រភេទកាបូអ៊ីដ្រាតស្មុគស្មាញ) ដែលរាងកាយមិនអាចស្រូបយកបានដោយខ្លួនឯង តែវាដើរតួជាអាហារបំប៉នពិសេសសម្រាប់ជំរុញការលូតលាស់ និងសកម្មភាពរបស់មីក្រូសរីរាង្គល្អៗ (Probiotics) នៅក្នុងប្រព័ន្ធរំលាយអាហារ។ ដូចជាចំណីពិសេសដែលគេផលិតឡើងសម្រាប់ឱ្យតែត្រីចិញ្ចឹមស៊ី ដើម្បីឱ្យត្រីនោះធំធាត់ល្អ ឯត្រីព្រៃធម្មតាមិនអាចស៊ីចំណីនេះបានទេ។
Bacillus subtilis (បាក់តេរី Bacillus subtilis) ជាប្រភេទបាក់តេរីមានប្រយោជន៍ និងមានសុវត្ថិភាពកម្រិតខ្ពស់ (GRAS) ដែលត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងវិស័យឧស្សាហកម្មចំណីអាហារ និងជីវបច្ចេកវិទ្យា ដើម្បីផលិតអង់ស៊ីម ឬបំប្លែងសារធាតុចិញ្ចឹម (ឧទាហរណ៍៖ ការធ្វើសណ្តែកផ្អាប់ ឬ ណាតូ)។ ដូចជាមេចុងភៅដ៏ចំណានម្នាក់ ដែលអាចច្នៃវត្ថុធាតុដើមសាមញ្ញ (ទឹកអំពៅ) ទៅជាមុខម្ហូបលំដាប់ខ្ពស់និងមានតម្លៃថ្លៃ (សារធាតុព្រីបាយអូទិក)។
Levansucrase (អង់ស៊ីមឡេវ៉ង់ស៊ូក្រាស) ជាអង់ស៊ីម (Enzyme) ផលិតដោយបាក់តេរី ដែលមានតួនាទីកាត់ផ្តាច់ម៉ូលេគុលស្ករស៊ូក្រូស ហើយទាញយកតែផ្នែកស្ករហ្វ្រុកតូសទៅតភ្ជាប់គ្នាបង្កើតជាខ្សែច្រវាក់វែងៗហៅថា អូលីហ្គោហ្វ្រុកតាន។ ដូចជាជាងកាត់ដេរដែលកាត់ផ្តាច់សម្លៀកបំពាក់ចាស់ៗ រួចយកបំណែកក្រណាត់ទាំងនោះមកដេរភ្ជាប់គ្នាជាខ្សែក្រវាត់ដ៏វែងមួយ។
Brix (ប្រ៊ីក / រង្វាស់កំហាប់ជាតិស្ករ) ជារង្វាស់ខ្នាតសម្រាប់វាស់កម្រិតកំហាប់នៃសារធាតុរឹង (ជាទូទៅគឺជាតិស្ករសុទ្ធ) ដែលរលាយនៅក្នុងអង្គធាតុរាវក្នុងបរិមាណ ១០០ក្រាម ដូចជាកម្រិតជាតិស្ករក្នុងទឹកផ្លែឈើ ឬទឹកអំពៅ។ ដូចជារង្វាស់ប្រៃសាបនៃទឹកសម្លរ ប្រសិនបើលេខរង្វាស់ Brix កាន់តែខ្ពស់ មានន័យថាទឹកនោះកាន់តែខាប់ និងមានជាតិស្ករកាន់តែច្រើន។
Fructo-oligosaccharides / FOS (ហ្វ្រុកតូអូលីហ្គោសាការីត) ជាប្រភេទស្ករខ្សែច្រវាក់ខ្លី ដែលមានបរិមាណកាឡូរីទាប (១ ទៅ ១.៥ កាឡូរីក្នុងមួយក្រាម) និងមិនធ្វើឱ្យកើនឡើងជាតិស្ករក្នុងឈាមឡើយ ប៉ុន្តែវាផ្តល់ភាពផ្អែម និងជួយសម្រួលដល់ប្រព័ន្ធរំលាយអាហារ។ ដូចជាស្ករគ្រាប់ដែលញ៉ាំទៅមានរសជាតិផ្អែមឆ្ងាញ់ ប៉ុន្តែមិនធ្វើឱ្យយើងឡើងទម្ងន់ ឬខូចធ្មេញឡើយ។
High Performance Liquid Chromatography / HPLC (ក្រូម៉ាតូក្រាហ្វីអង្គធាតុរាវកម្រិតខ្ពស់) ជាបច្ចេកវិទ្យាវិភាគក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ដ៏សុក្រឹត ដែលប្រើប្រាស់សំពាធខ្ពស់ដើម្បីបំបែក កំណត់អត្តសញ្ញាណ និងវាស់បរិមាណសារធាតុនីមួយៗ (ដូចជាប្រភេទជាតិស្ករផ្សេងៗ) ដែលមានលាយឡំគ្នានៅក្នុងសូលុយស្យុងរាវ។ ដូចជាម៉ាស៊ីនរាប់កាក់អូតូម៉ាទិក ដែលអាចបែងចែកនិងប្រាប់យើងច្បាស់ថាមានកាក់ប្រភេទណាខ្លះ (១០០រៀល ៥០០រៀល) និងមានចំនួនប៉ុន្មានក្នុងកញ្ចប់លាយឡំគ្នា។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖