Original Title: Solid state fermentation for poly (L-lactide)-degrading enzyme production by Laceyella sacchari LP175 in aerated tray reactor and its hydrolysis of poly (lactide) polymer
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2021.55.1.19
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើមេតុងម៉ង់ក្នុងសភាពរឹងសម្រាប់ការផលិតអង់ស៊ីមបំបែកប៉ូលី (L-ឡាក់ទីត) ដោយបាក់តេរី Laceyella sacchari LP175 ក្នុងរ៉េអាក់ទ័រថាសមានខ្យល់ និងការធ្វើអ៊ីដ្រូលីសរបស់វាលើប៉ូលីមែរប៉ូលី (ឡាក់ទីត)

ចំណងជើងដើម៖ Solid state fermentation for poly (L-lactide)-degrading enzyme production by Laceyella sacchari LP175 in aerated tray reactor and its hydrolysis of poly (lactide) polymer

អ្នកនិពន្ធ៖ Thanasak Lomthong (Rajamangala University of Technology Thanyaburi), Atsadawut Areesirisuk (Rajamangala University of Technology Thanyaburi), Sutthawan Suphan (Rajamangala University of Technology Thanyaburi), Titiporn Panyachanakul (Srinakharinwirot University), Sukhumaporn Krajangsang (Srinakharinwirot University), Vichien Kitpreechavanich (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021 Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Biotechnology / Microbiology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការកកកុញសំណល់ប្លាស្ទិកប្រភេទប៉ូលីឡាក់ទីត (PLA) ក្នុងបរិស្ថាន និងតម្រូវការក្នុងការស្វែងរកវិធីសាស្ត្រផលិតអង់ស៊ីមបំបែកប្លាស្ទិកដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងចំណាយតិចសម្រាប់ការអនុវត្តក្នុងឧស្សាហកម្ម។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធធ្វើមេតុងម៉ង់ក្នុងសភាពរឹងដោយប្រើកាកសំណល់កសិកម្ម ដើម្បីផលិតអង់ស៊ីម និងបានធ្វើមាត្រដ្ឋានសាកល្បងប្រសិទ្ធភាពរបស់វាក្នុងការបំបែកបន្ទះប្លាស្ទិកក្នុងរ៉េអាក់ទ័រ។

ការធ្វើមេតុងម៉ង់ក្នុងសភាពរឹង (Solid State Fermentation) ក្នុងរ៉េអាក់ទ័រថាស (Tray reactor)
យុទ្ធសាស្ត្រផ្គត់ផ្គង់ខ្យល់មិនបន្តបន្ទាប់ (Discontinuous aeration supply strategy)
ការធ្វើអ៊ីដ្រូលីសដើម្បីបំបែកបន្ទះប្លាស្ទិក PLA (PLA polymer film hydrolysis) ក្នុងកំហាប់ខ្ពស់
ការធ្វើមាត្រដ្ឋានពង្រីកទំហំប្រតិកម្មក្នុងរ៉េអាក់ទ័រកូរ (2.0 L stirrer fermenter)

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

ការផ្តល់ខ្យល់ក្នុងកម្រិត 0.8 L/min សម្រាប់រយៈពេល 24 ម៉ោងដំបូង និងមិនផ្តល់ខ្យល់សោះសម្រាប់ 48 ម៉ោងបន្ទាប់ ផ្តល់ទិន្នផលអង់ស៊ីមអតិបរមា 518 ± 8.5 U/g ទម្ងន់ស្ងួត។
ក្រោមលក្ខខណ្ឌប្រសើរដែលមាន pH 9.0 និងកំហាប់សតិបណ្ដោះ 0.2 M អង់ស៊ីមនេះអាចបំបែកបន្ទះប្លាស្ទិក PLA កំហាប់ 100 g/L បានរហូតដល់ 63.00 ± 4.59%។
ការធ្វើមាត្រដ្ឋានក្នុងរ៉េអាក់ទ័រកូរចំណុះ 2 លីត្រ ដោយប្រើល្បឿនកូរ 200 rpm បានបង្កើនអត្រានៃការបំបែកប្លាស្ទិកឱ្យកើនឡើងដល់ 68.00 ± 2.5% ក្នុងរយៈពេល 48 ម៉ោង។

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method)	គុណសម្បត្តិ (Pros)	គុណវិបត្តិ (Cons)	លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Solid state fermentation without aeration ការធ្វើមេតុងម៉ង់សភាពរឹងដោយគ្មានការផ្គត់ផ្គង់ខ្យល់	ងាយស្រួលអនុវត្ត មិនត្រូវការឧបករណ៍បូមខ្យល់ស្មុគស្មាញ និងអាចរក្សាសំណើមវត្ថុធាតុដើមបានល្អមិនងាយហួត។	ទិន្នផលអង់ស៊ីមទទួលបានក្នុងកម្រិតមធ្យម ដោយសារកង្វះអុកស៊ីសែនក្នុងការជំរុញការលូតលាស់បាក់តេរីឱ្យបានពេញលេញ។	ផលិតអង់ស៊ីមបាន 472 U/g ទម្ងន់ស្ងួត។
Solid state fermentation with continuous aeration ការធ្វើមេតុងម៉ង់សភាពរឹងជាមួយការផ្គត់ផ្គង់ខ្យល់បន្តបន្ទាប់ (0.8 L/min)	ផ្តល់អុកស៊ីសែនជាប់ជានិច្ចដែលជួយដល់ការដកកម្តៅ និងការដកដង្ហើមរបស់បាក់តេរី។	ធ្វើឱ្យបាត់បង់សំណើមលឿនពេក (ភាពស្ងួតនៃស៊ុបស្ត្រាត) ដែលកាត់បន្ថយការលូតលាស់ និងទិន្នផលអង់ស៊ីមយ៉ាងខ្លាំង។	ផលិតអង់ស៊ីមបានត្រឹមតែ 413 U/g ទម្ងន់ស្ងួត (ទាបជាងគេ)។
Solid state fermentation with discontinuous aeration ការធ្វើមេតុងម៉ង់សភាពរឹងជាមួយការផ្គត់ផ្គង់ខ្យល់មិនបន្តបន្ទាប់ (បើក២៤ម៉ោង បិទ៤៨ម៉ោង)	រក្សាសំណើមបានល្អ ជំរុញការលូតលាស់បាក់តេរីក្នុងដំណាក់កាលដំបូង និងជួយសន្សំសំចៃថាមពលអគ្គិសនីសម្រាប់ការអនុវត្តខ្នាតធំ។	ទាមទារការតាមដាន និងគ្រប់គ្រងពេលវេលានៃការបើក/បិទប្រព័ន្ធខ្យល់ឱ្យបានច្បាស់លាស់។	ផលិតអង់ស៊ីមបានច្រើនអតិបរមាដល់ទៅ 518 U/g ទម្ងន់ស្ងួត។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះមានចំណាយទាបលើវត្ថុធាតុដើមដោយសារការប្រើប្រាស់កាកសំណល់កសិកម្ម ប៉ុន្តែទាមទារការវិនិយោគលើឧបករណ៍ជីវបច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់គ្រប់គ្រងប្រតិកម្ម និងការវិភាគលទ្ធផល។

Biological Material: បាក់តេរីធន់កម្តៅ Laceyella sacchari LP175 និងវត្ថុធាតុដើមកសិកម្ម (បន្ទះដំឡូងមី និងកាកសណ្តែកសៀង) ព្រមទាំងបន្ទះប្លាស្ទិក (PLA polymer films)។
Hardware: រ៉េអាក់ទ័រថាសមានប្រព័ន្ធខ្យល់ (Aerated tray reactor), ម៉ាស៊ីនបូមខ្យល់មានកម្រិតលំហូរ (0.4–2.0 L/min), និងរ៉េអាក់ទ័រកូរចំណុះ 2 លីត្រ (2.0 L stirrer fermenter)។
Analytical Tools: ម៉ាស៊ីនមីក្រូទស្សន៍អេឡិចត្រុង (Scanning electron microscope - SEM) និងប្រព័ន្ធចម្រោះ Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Units។
Chemicals: សូលុយស្យុងសតិបណ្ដោះ Tris-HCl buffer (pH 9.0) និង Dichloromethane សម្រាប់រំលាយប្លាស្ទិកដើម្បីបង្កើតជាបន្ទះភាពយន្តស្តើង (Film)។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងប្រទេសថៃ ដោយផ្តោតលើការប្រើប្រាស់កាកសំណល់ដំឡូងមី និងកាកសណ្តែកសៀងដែលមាននៅក្នុងស្រុក។ ទិន្នន័យនេះមានសារៈសំខាន់ និងសក្តិសមខ្លាំងណាស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ពីព្រោះកម្ពុជាមានលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុស្រដៀងគ្នា និងជាប្រទេសកសិកម្មដែលសំបូរទៅដោយដំណាំដំឡូងមី (ជាពិសេសនៅតាមបណ្តាខេត្តជាប់ព្រំដែនថៃ) ដែលផ្តល់នូវប្រភពវត្ថុធាតុដើមតម្លៃថោក និងមាននិរន្តរភាព។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រផលិតអង់ស៊ីមបំបែកប្លាស្ទិកពីកាកសំណល់កសិកម្មនេះ មានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តនៅប្រទេសកម្ពុជា ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាសំរាម និងកែច្នៃកាកសំណល់ឱ្យមានតម្លៃសេដ្ឋកិច្ច។

តំបន់កសិកម្ម និងកែច្នៃដំឡូងមី (ឧ. ខេត្តបាត់ដំបង ប៉ៃលិន និងបន្ទាយមានជ័យ): ខេត្តទាំងនេះសំបូរទៅដោយរោងចក្រកិនម្សៅដំឡូងមី ដែលបន្សល់ទុកនូវកាកសំណល់យ៉ាងច្រើន។ គេអាចយកកាកសំណល់ទាំងនេះមកធ្វើជាស៊ុបស្ត្រាត (Substrate) សម្រាប់ការផលិតអង់ស៊ីមបំបែកប្លាស្ទិកដែលមានតម្លៃខ្ពស់។
រោងចក្រគ្រប់គ្រងសំណល់ និងទីតាំងចាក់សំរាម (ឧ. រាជធានីភ្នំពេញ និងខេត្តព្រះសីហនុ): ការប្រើប្រាស់អង់ស៊ីមទាំងនេះនៅក្នុងរោងចក្រកែច្នៃសំរាម អាចជួយពន្លឿនការបំបែកសំណល់ជីវប្លាស្ទិក (PLA) កាត់បន្ថយការកកកុញ និងការបញ្ចេញឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ពីការទុកចោលឱ្យរលួយតាមបែបធម្មជាតិដែលត្រូវចំណាយពេលយូរ។
ឧស្សាហកម្មវេចខ្ចប់ និងអាហារ (Food and Packaging Industry): ផ្តល់ជាដំណោះស្រាយចុងក្រោយ (End-of-life treatment) ដែលអាចលើកទឹកចិត្តឱ្យមានការប្រើប្រាស់សម្ភារៈវេចខ្ចប់ប្រភេទជីវប្លាស្ទិក (PLA) ជំនួសឱ្យប្លាស្ទិកធម្មតានៅកម្ពុជាឱ្យកាន់តែទូលំទូលាយ។

ការទាញយកបច្ចេកវិទ្យានេះមកប្រើប្រាស់ នឹងជួយកម្ពុជាជំរុញសេដ្ឋកិច្ចចក្រា (Circular Economy) តាមរយៈការកែច្នៃអនុផលកសិកម្មទៅជាបច្ចេកវិទ្យាបៃតងសម្រាប់ដោះស្រាយបញ្ហាបរិស្ថានប្រកបដោយនិរន្តរភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះពីមីក្រូជីវសាស្ត្រ និងបច្ចេកទេសបំបែក: ចាប់ផ្តើមដោយការស្វែងយល់ពីគោលការណ៍នៃការធ្វើមេតុងម៉ង់សភាពរឹង (Solid State Fermentation) និងកត្តាប៉ះពាល់ដូចជាសំណើមនិងលំហូរខ្យល់ ដោយប្រើប្រាស់ឯកសារស្រាវជ្រាវនៅលើ Google Scholar ឬ ScienceDirect។
ការត្រៀមវត្ថុធាតុដើម និងការបណ្តុះបាក់តេរីក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍: ប្រមូលកាកសំណល់ដំឡូងមី និងសណ្តែកសៀង រួចធ្វើការក្រៀវ (Sterilize) ជាមុនសិន។ បន្ទាប់មក បណ្តុះបាក់តេរីប្រភេទ Laceyella sacchari (ឬបាក់តេរីធន់កម្តៅផ្សេងទៀត) នៅក្នុងទំពាំងបាយជូរសារធាតុចិញ្ចឹម Nutrient Broth នៅសីតុណ្ហភាព 50°C សម្រាប់ប្រើជាមេเชื้อ (Inoculum)។
ការរចនា និងតម្លើងរ៉េអាក់ទ័រថាសមានខ្យល់ (Aerated Tray Reactor): បង្កើតរ៉េអាក់ទ័រខ្នាតតូចដោយប្រើថាស និងដំឡើងម៉ាស៊ីនបូមខ្យល់ Air Pump។ អនុវត្តយុទ្ធសាស្ត្រផ្តល់ខ្យល់មិនបន្តបន្ទាប់ (Discontinuous Aeration) ដោយបើកខ្យល់កម្រិត 0.8 L/min សម្រាប់ ២៤ ម៉ោងដំបូង និងបិទខ្យល់ទាំងស្រុងសម្រាប់ ៤៨ ម៉ោងបន្ទាប់ ដើម្បីរក្សាសំណើម។
ការចម្រាញ់អង់ស៊ីម និងការធ្វើតេស្តសាកល្បងលើប្លាស្ទិក (PLA): ទាញយកអង់ស៊ីមចេញពីកាកសំណល់កសិកម្មដោយប្រើសូលុយស្យុង Tris-HCl buffer (pH 9.0)។ បន្ទាប់មក ដាក់សូលុយស្យុងអង់ស៊ីមចូលជាមួយបន្ទះប្លាស្ទិក PLA ក្នុងដបក្រឡុក Erlenmeyer flask រួចយកទៅក្រឡុកក្នុងម៉ាស៊ីន Shaking Incubator (150 rpm, 50°C) ដើម្បីវាស់ស្ទង់អត្រានៃការរលាយ។
ការពង្រីកមាត្រដ្ឋានការបំបែកទៅជាខ្នាតធំ (Upscaling Process): ផ្លាស់ប្តូរការធ្វើប្រតិកម្មពីដបក្រឡុកតូច ទៅកាន់រ៉េអាក់ទ័រកូរ 2.0 L Stirrer Fermenter ដោយសាកល្បងកែតម្រូវល្បឿនកូរក្នុងកម្រិត 200 rpm ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការទាក់ទងគ្នារវាងអង់ស៊ីម និងបន្ទះប្លាស្ទិកសម្រាប់ការអនុវត្តក្នុងកម្រិតឧស្សាហកម្មពិតប្រាកដ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស	ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation)	និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Solid state fermentation (ការធ្វើមេតុងម៉ង់ក្នុងសភាពរឹង)	ដំណើរការបណ្តុះអតិសុខុមប្រាណនៅលើផ្ទៃវត្ថុធាតុដើមរឹង (ដូចជាកាកសំណល់កសិកម្ម) ដោយមិនប្រើប្រាស់ទឹកច្រើន ឬសូលុយស្យុងរាវ ដើម្បីផលិតអង់ស៊ីម ឬសារធាតុមានប្រយោជន៍។	ដូចជាការបណ្តុះផ្សិតនៅលើចំបើង ឬការធ្វើតៅហ៊ូប្រៃដែលត្រូវការសំណើមតិចតួចប៉ុណ្ណោះ។
Poly(L-lactide) / PLA (ប៉ូលីឡាក់ទីត ឬ ជីវប្លាស្ទិក PLA)	ជាប្រភេទប្លាស្ទិកដែលអាចរលាយផុយស្រួយបាន (Biodegradable) ដែលផលិតចេញពីប្រភពកសិកម្មដូចជាម្សៅពោត ឬដំឡូងមី ប្រើប្រាស់សម្រាប់ជំនួសប្លាស្ទិកធម្មតា។	ដូចជាថង់ផ្លាស្ទិកធ្វើពីម្សៅដំឡូងមី ដែលអាចរលាយចូលដីវិញបាននៅពេលយើងបោះចោល។
Hydrolysis (អ៊ីដ្រូលីស ឬ ការបំបែកដោយទឹក)	ប្រតិកម្មគីមីដែលប្រើប្រាស់ម៉ូលេគុលទឹក និងអង់ស៊ីមដើម្បីកាត់ផ្តាច់ច្រវាក់ម៉ូលេគុលធំៗ (ដូចជាប្លាស្ទិក) ឱ្យទៅជាម៉ូលេគុលតូចៗ (ដូចជាអាស៊ីតឡាក់ទិក)។	ដូចជាការកាត់ខ្សែនីឡុងវែងមួយឱ្យទៅជាកង់ខ្លីៗដោយប្រើកន្ត្រៃ (អង់ស៊ីម) នៅក្នុងទឹក។
Aerated tray reactor (រ៉េអាក់ទ័រថាសមានប្រព័ន្ធខ្យល់)	ឧបករណ៍សម្រាប់ធ្វើមេតុងម៉ង់ដែលមានរាងជាថាសរាបស្មើ និងមានប្រព័ន្ធបូមបញ្ចូលខ្យល់ (អុកស៊ីសែន) ដើម្បីជួយដល់ការដកដង្ហើម និងការលូតលាស់របស់បាក់តេរី ព្រមទាំងជួយបញ្ចេញកម្តៅ។	ដូចជាថាសធំមួយសម្រាប់ហាលត្រី ដែលមានកង្ហារផ្លុំខ្យល់ជាប់ជានិច្ចដើម្បីឱ្យឆាប់ស្ងួត និងមានខ្យល់ចេញចូលល្អ។
Feedback inhibition (ការរារាំងដោយផលត្រឡប់)	បាតុភូតដែលផលិតផលចុងក្រោយនៃប្រតិកម្ម (ឧទាហរណ៍ អាស៊ីតឡាក់ទិកដែលបានពីការបំបែក PLA) ត្រឡប់ទៅរារាំង ឬបញ្ឈប់សកម្មភាពរបស់អង់ស៊ីមវិញ ធ្វើឱ្យដំណើរការបំបែកយឺត ឬឈប់។	ដូចជារោងចក្រផលិតឥដ្ឋ ដែលឥដ្ឋផលិតបានច្រើនពេកគ្មានកន្លែងទុក ទើបបង្ខំឱ្យម៉ាស៊ីនត្រូវឈប់ដំណើរការសិន។
Buffer concentration (កំហាប់សតិបណ្ដោះ)	បរិមាណនៃសារធាតុគីមីដែលគេដាក់ចូលទៅក្នុងសូលុយស្យុង ដើម្បីទប់ទល់នឹងការប្រែប្រួលកម្រិតអាស៊ីត-បាស (pH) ពេលមានប្រតិកម្មកើតឡើង ជួយឱ្យអង់ស៊ីមធ្វើការបានល្អក្នុងរយៈពេលយូរ។	ដូចជាឧបករណ៍ទប់លំនឹងរថយន្ត (Shock absorber) ដែលជួយកុំឱ្យឡានលោតខ្លាំងពេកពេលបើកបរលើផ្លូវរលាក់។
Stirrer batch reactor (រ៉េអាក់ទ័រដុំមានប្រព័ន្ធកូរ)	ធុងប្រតិកម្មខ្នាតធំដែលមានបំពាក់ស្លាបចក្រសម្រាប់កូរច្របល់ល្បាយ (អង់ស៊ីម និងប្លាស្ទិក) ឱ្យចូលគ្នាបានសព្វល្អ ដើម្បីបង្កើនអត្រានៃការរលាយបំបែកសម្រាប់ការផលិតខ្នាតធំ។	ដូចជាម៉ាស៊ីនក្រឡុកទឹកកកឈូស ដែលមានកាំបិតវិលដើម្បីកិនទឹកកក និងគ្រឿងផ្សំឱ្យម៉ត់លឿន និងស្មើគ្នា។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖