Original Title: Optimization of industrial production of rifamycin B by Amycolatopsis mediterranei. III. Production in fed-batch mode in shake flasks
Source: doi.org/10.46882/FAFT/1022
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការធ្វើឲ្យប្រសើរឡើងនូវផលិតកម្មឧស្សាហកម្មនៃ Rifamycin B ដោយ Amycolatopsis mediterranei. III. ផលិតកម្មក្នុងទម្រង់ Fed-batch ក្នុងដបក្រឡុក

ចំណងជើងដើម៖ Optimization of industrial production of rifamycin B by Amycolatopsis mediterranei. III. Production in fed-batch mode in shake flasks

អ្នកនិពន្ធ៖ El-Tayeb, O.M. (Microbial Biotechnology Center, Cairo University), Salama A.A. (Department of Microbiology and Immunology, Cairo University), Hussein, M.M.M. (Department of Microbiology and Immunology, Cairo University), El-Sedawy, H.F. (Microbial Biotechnology Center, Cairo University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2012, Frontiers of Agriculture and Food Technology

វិស័យសិក្សា៖ Microbial Biotechnology

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការផលិតអង់ទីប៊ីយ៉ូទិកក្នុងកម្រិតឧស្សាហកម្មជារឿយៗជួបប្រទះបញ្ហាទិន្នផលទាប ដែលទាមទារឱ្យមានការធ្វើឲ្យប្រសើរឡើងនូវដំណើរការមេ (Fermentation) និងសមាសធាតុចំណី។ ការសិក្សានេះមានគោលបំណងបង្កើនទិន្នផល Rifamycin B ដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកទេសបន្ថែមចំណីជាបន្តបន្ទាប់ និងការកែប្រែមជ្ឈដ្ឋានចិញ្ចឹម។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើការពិសោធន៍ដោយអនុវត្តបច្ចេកទេសបន្ថែមចំណីជាបន្តបន្ទាប់ (Fed-batch) ទៅលើបាក់តេរី Amycolatopsis mediterranei នៅក្នុងដបក្រឡុក ដោយសាកល្បងជាមួយនឹងមជ្ឈដ្ឋានចិញ្ចឹមផ្សេងៗគ្នា។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Batch Fermentation (F2 Medium control)
ការបំប្លែងមេជាក្រុម (មជ្ឈដ្ឋាន F2 - វត្ថុបញ្ជា)
ងាយស្រួលអនុវត្ត និងមិនត្រូវការការបន្ថែមសារធាតុចិញ្ចឹមស្មុគស្មាញក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ។ ទិន្នផលផលិត Rifamycin B ទាប ដោយសារការខ្វះខាតសារធាតុចិញ្ចឹម (ជាពិសេសកាបូន) នៅដំណាក់កាលចុងក្រោយ។ ទិន្នផលទទួលបានត្រឹមតែ ៧,៨៥ ក្រាម/លីត្រ (សម្រាប់វ៉ារ្យ៉ង់ NCH)។
Fed-batch with 12% Glucose on F2m2 Medium
ការបំប្លែងមេ Fed-batch ដោយបន្ថែមគ្លុយកូស ១២% លើមជ្ឈដ្ឋាន F2m2
បង្កើនទិន្នផលបានយ៉ាងច្រើនដោយផ្តល់ប្រភពកាបូននៅពេលបាក់តេរីត្រូវការបំផុត ព្រមទាំងប្រើប្រាស់ KNO3 ដែលជាប្រភពអាសូតល្អជាងមុន។ ត្រូវការការតាមដានពេលវេលាជាក់លាក់ (បន្ថែមនៅថ្ងៃទី ៤) បើមិនដូច្នោះទេកំហាប់គ្លុយកូសខ្ពស់ពេកពីដំបូងអាចប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់ដោយសារសម្ពាធអូស្មូស។ ទិន្នផលកើនឡើងដល់ ១៧,១៧ ក្រាម/លីត្រ (កើនឡើង ១១៩% ធៀបនឹង F2)។
Fed-batch with 0.1% Yeast Extract on F2m2 Medium
ការបំប្លែងមេ Fed-batch ដោយបន្ថែមសារធាតុចម្រាញ់ពីមេដំបែ ០,១% លើមជ្ឈដ្ឋាន F2m2
ផ្តល់កត្តាជំរុញ (B-factor) សម្រាប់ការផលិតអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក ដែលជួយបង្កើនទិន្នផលបានយ៉ាងលឿននៅថ្ងៃទី ២។ ការកើនឡើងនៃទិន្នផលមិនខ្ពស់ស្មើនឹងការបន្ថែមគ្លុយកូសនោះទេ ហើយការផ្សំបញ្ចូលគ្នាជាមួយគ្លុយកូសអាចធ្វើឱ្យ pH ធ្លាក់ចុះខ្លាំង។ ទិន្នផលកើនឡើងដល់ ១២,១៧ ក្រាម/លីត្រ (កើនឡើង ៥៥% ធៀបនឹង F2)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តវិធីសាស្ត្រនេះតម្រូវឱ្យមានមន្ទីរពិសោធន៍មីក្រូជីវសាស្ត្រស្តង់ដារដែលមានបំពាក់ឧបករណ៍ត្រួតពិនិត្យសីតុណ្ហភាព និងសារធាតុគីមីមួយចំនួនសម្រាប់ការចិញ្ចឹមបាក់តេរី។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នៃសាកលវិទ្យាល័យគែរ (Cairo University) ប្រទេសអេហ្ស៊ីប ដោយប្រើប្រាស់ពូជបាក់តេរីដែលត្រូវបានពង្រីកហ្សែនផ្ទាល់ខ្លួន (NCH) និងពូជស្តង់ដារជាក់លាក់។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការអនុវត្តជាក់ស្តែងទាមទារឱ្យមានការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ពិសោធន៍ឱ្យបានល្អិតល្អន់ ដោយសារអាកាសធាតុខុសគ្នា ដែលអាចប៉ះពាល់ដល់អត្រាលូតលាស់របស់មីក្រូសារពាង្គ ប្រសិនបើមិនមានម៉ាស៊ីនاضាบคุมសីតុណ្ហភាពត្រឹមត្រូវ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកទេសនេះមានអត្ថប្រយោជន៍ខ្ពស់សម្រាប់ការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍វិស័យបច្ចេកវិទ្យាជីវសាស្រ្ត (Biotechnology) នៅកម្ពុជា ដោយប្រើប្រាស់ធនធានតិចតួច។

ជារួម វិធីសាស្រ្ត Fed-batch នេះគឺជាយុទ្ធសាស្រ្តចំណាយទាបតែមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់មន្ទីរពិសោធន៍នៅកម្ពុជាក្នុងការបង្កើនទិន្នផលផលិតផលជីវសាស្រ្ត។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. រៀបចំមន្ទីរពិសោធន៍ និងពូជបាក់តេរី: ត្រូវធានាថាមន្ទីរពិសោធន៍មានបំពាក់ឧបករណ៍ Shaking Incubator និងបញ្ជាទិញពូជ Amycolatopsis mediterranei ពូជស្តង់ដារពីធនាគារផ្ទុកមីក្រូសារពាង្គអន្តរជាតិ (ឧទាហរណ៍ពី ATCC)។
  2. សាកល្បងការបំប្លែងមេកម្រិតមូលដ្ឋាន: អនុវត្តការចិញ្ចឹមបាក់តេរីក្នុងដបក្រឡុកដោយប្រើមជ្ឈដ្ឋានធម្មតា F2 Medium ជាវត្ថុបញ្ជា ដើម្បីកត់ត្រាទិន្នផលដើមនៃអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក Rifamycin B
  3. កែប្រែមជ្ឈដ្ឋានចិញ្ចឹមអសរីរាង្គ: ជំនួសប្រភពអាសូតចាស់ដោយប្រើប្រាស់ KNO3NH4NO3 ជំនួសវិញ ដើម្បីបង្កើតមជ្ឈដ្ឋានថ្មី F2m1 និង F2m2 ដែលជួយកាត់បន្ថយការរារាំងដល់ការផលិតអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក។
  4. អនុវត្តបច្ចេកទេសបន្ថែមចំណី (Fed-batch): បន្ថែម Glucose 12% ទៅក្នុងដបក្រឡុកនៅថ្ងៃទី ៤ នៃការបំប្លែងមេ ដើម្បីផ្តល់ប្រភពកាបូនបន្ថែមនៅពេលដែលបាក់តេរីឈានចូលដំណាក់កាលផលិតផលគីមី (Idiophase)។
  5. ត្រួតពិនិត្យ វាយតម្លៃ និងធ្វើមាត្រដ្ឋាន: ប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Spectrophotometer ឬបច្ចេកទេសវិភាគ HPLC ដើម្បីវាស់ស្ទង់កំហាប់ Rifamycin B និងប្រើប្រាស់ទិន្នន័យនេះដើម្បីរៀបចំផែនការធ្វើមាត្រដ្ឋាន (Scale-up) ទៅកាន់ Bioreactor ខ្នាតធំ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Fed-batch regime (ទម្រង់បំប្លែងមេដោយបន្ថែមចំណីជាបន្តបន្ទាប់) គឺជាបច្ចេកទេសក្នុងដំណើរការបំប្លែងមេ (Fermentation) ដែលសារធាតុចិញ្ចឹម (ដូចជាគ្លុយកូស) ត្រូវបានបន្ថែមជាបន្តបន្ទាប់ទៅក្នុងមជ្ឈដ្ឋានចិញ្ចឹមនៅពេលជាក់លាក់ ដើម្បីចៀសវាងការប្រមូលផ្តុំសារធាតុចិញ្ចឹមច្រើនពេកនៅដើមទីដែលអាចប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់ និងដើម្បីពន្យារពេលផលិតកម្មអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក។ ដូចជាការបញ្ចុកអាហារក្មេងម្តងបន្តិចៗពេញមួយថ្ងៃ ជាជាងឱ្យគេញ៉ាំច្រើនជូរមាត់ក្នុងពេលតែមួយ ដើម្បីឱ្យគេមានកម្លាំងលូតលាស់រហូតមិនដាច់។
Rifamycin B (រីហ្វាមីស៊ីន បេ) គឺជាប្រភេទថ្នាំអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក (Antibiotic) ផលិតដោយបាក់តេរី Amycolatopsis mediterranei ដែលគេប្រើប្រាស់ជាសារធាតុដើមដ៏សំខាន់សម្រាប់ផលិតថ្នាំព្យាបាលជំងឺរបេង និងជំងឺឆ្លងផ្សេងៗទៀត។ ដូចជាវត្ថុធាតុដើមដំបូង (ឈើ) ដែលគេត្រូវយកទៅច្នៃបន្តដើម្បីបង្កើតជាគ្រឿងសង្ហារិម (ថ្នាំព្យាបាលជំងឺរបេង)។
Amycolatopsis mediterranei (បាក់តេរី Amycolatopsis mediterranei) គឺជាប្រភេទបាក់តេរីក្នុងក្រុម Actinomycetes ដែលមានសមត្ថភាពពិសេសតាមធម្មជាតិក្នុងការផលិតសារធាតុគីមី Rifamycin B តាមរយៈដំណើរការមេតាប៉ូលីស (Metabolism) របស់វា។ ដូចជារោងចក្រជីវសាស្រ្តតូចៗ ដែលមានតួនាទីផលិតថ្នាំសម្លាប់មេរោគដោយស្វ័យប្រវត្តិនៅពេលយើងផ្តល់ចំណីឱ្យវាគ្រប់គ្រាន់។
Idiophase (ដំណាក់កាលផលិតផល) គឺជាដំណាក់កាលទីពីរនិងចុងក្រោយនៃការលូតលាស់របស់មីក្រូសារពាង្គក្នុងមជ្ឈដ្ឋាន ដែលការបំបែកកោសិកាថយចុះ ប៉ុន្តែវាចាប់ផ្តើមផលិតសារធាតុបន្ទាប់បន្សំ (Secondary metabolites) ដូចជាអង់ទីប៊ីយ៉ូទិកយ៉ាងសកម្ម។ ដូចជាមនុស្សពេញវ័យដែលឈប់លូតលាស់កម្ពស់រាងកាយទៀតហើយ ប៉ុន្តែចាប់ផ្តើមធ្វើការរកលុយ (ផលិតសារធាតុ) យ៉ាងសកម្ម។
Trophophase (ដំណាក់កាលលូតលាស់) គឺជាដំណាក់កាលដំបូងនៃការលូតលាស់របស់មីក្រូសារពាង្គ ដែលពួកវាប្រើប្រាស់សារធាតុចិញ្ចឹមដើម្បីបំបែកកោសិកា និងបង្កើនចំនួនយ៉ាងលឿន ប៉ុន្តែមិនទាន់ផ្តោតលើការផលិតអង់ទីប៊ីយ៉ូទិកនោះទេ។ ដូចជាកុមារភាពដែលក្មេងញ៉ាំអាហារដើម្បីតែការលូតលាស់រាងកាយ តែមិនទាន់អាចធ្វើការរកចំណូលបាន។
Gene amplified variant (វ៉ារ្យ៉ង់ពង្រីកហ្សែន) គឺជាពូជបាក់តេរី (ដូចជាពូជ NCH ក្នុងការសិក្សានេះ) ដែលត្រូវបានកែច្នៃហ្សែនឱ្យមានចំនួនច្បាប់ចម្លងនៃហ្សែនជាក់លាក់ច្រើនជាងធម្មតា ដើម្បីបង្កើនសមត្ថភាពផលិតសារធាតុគោលដៅឱ្យបានកាន់តែច្រើនលើសលុប។ ដូចជាការដំឡើងម៉ាស៊ីនបូមទឹកពីរឬបីបន្ថែមក្នុងចម្ការតែមួយ ដើម្បីឱ្យបូមទឹកបានច្រើន និងលឿនជាងមុនទ្វេដង។
B-factor (កត្តាជំរុញ B) គឺជាសារធាតុសកម្ម (ដែលមានវត្តមាននៅក្នុងសារធាតុចម្រាញ់ពីមេដំបែ Yeast extract) ដែលដើរតួជាកត្តាជំរុញ (Inducer) ដល់ប្រព័ន្ធអង់ស៊ីមរបស់បាក់តេរីឱ្យចាប់ផ្តើមដំណើរការផលិត Rifamycin B។ ដូចជាកូនសោរថយន្ត ដែលនៅពេលយើងមួល វាចាប់ផ្តើមបញ្ឆេះប្រព័ន្ធម៉ាស៊ីនឱ្យដំណើរការ។
Biomass (ជីវម៉ាស) នៅក្នុងបរិបទនៃការបំប្លែងមេ វាសំដៅទៅលើទម្ងន់ឬម៉ាសសរុបនៃកោសិកាបាក់តេរីដែលបានលូតលាស់ក្នុងមជ្ឈដ្ឋានចិញ្ចឹម ដែលអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវវាយតម្លៃពីអត្រាកំណើនរបស់វា។ ដូចជាការថ្លឹងទម្ងន់សរុបនៃត្រីទាំងអស់នៅក្នុងស្រះ ដើម្បីដឹងថាពួកវាធំធាត់និងមានចំនួនប៉ុណ្ណា។
Precursor (សារធាតុបុរេគីមី) គឺជាសមាសធាតុគីមីមូលដ្ឋានដែលបាក់តេរីស្រូបយក និងប្រើប្រាស់ជាវត្ថុធាតុដើមផ្ទាល់ដើម្បីផ្គុំបង្កើតជាម៉ូលេគុលដែលស្មុគស្មាញជាង ដូចជាអង់ទីប៊ីយ៉ូទិក ជាដើម។ ដូចជាដុំឥដ្ឋដែលជាងសំណង់ត្រូវការចាំបាច់ដើម្បីយកទៅរៀបផ្គុំជាជញ្ជាំងផ្ទះ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖