การผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้เอนไซม์อิสระและเอนไซม์ตรึงรูป

  • ปิยาภรณ์ สุภัคดำรงกุล

Abstract

บทคัดย่อ


งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการศึกษาคุณสมบัติของเอนไซม์ไลเปสและการผลิตไบโอดีเซลจากแบคทีเรีย จำนวน 3 ไอโซเลต คือ GS-4, WWSC-2 และ HCUC9-2  ซึ่งเป็นไอโซเลตที่มีประสิทธิภาพในการผลิตเอนไซม์ไลเปสได้ดีที่สุด เพื่อนำไปเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันสำหรับการผลิตไบโอดีเซล สำหรับการศึกษาคุณสมบัติของเอนไซม์ พบว่าค่าความเป็นกรด-ด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ไลเปสจากไอโซเลต GS-4, WWSC-2 คือ พีเอช 7  สำหรับ HCUC9-2 คือ พีเอช 9 และอุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส ตามลำดับ และพบว่าเอนไซม์ไลเปสจากไอโซเลต GS-4 และ WWSC-2 มีเสถียรภาพในช่วงพีเอช 6-8 สำหรับ HCUC9-2 มีเสถียรภาพในช่วงพีเอช 7-9 รวมทั้งอุณหภูมิในช่วง 40-50 เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตามลำดับ โดยกิจกรรมของเอนไซม์จะสูงขึ้นเมื่อมีสารลดแรงตึงผิว แต่เมื่อนำมาทดสอบกับเมทานอลและเฮกเซนจะส่งผลให้ค่ากิจกรรมของเอนไซม์ลดลงเล็กน้อย จากการศึกษาการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มที่ยังไม่ผ่านการใช้และน้ำมันปาล์มที่ผ่านการใช้แล้ว โดยใช้เอนไซม์ไลเปสอิสระในการผลิตเมทิลเอสเทอร์ ในอัตราส่วนโดยโมลระหว่างน้ำมันปาล์มต่อเมทานอล คือ 1:5 และมีการเติมเป็นช่วง (น้ำมันปาล์มต่อเมทานอลในอัตราส่วน 1:1) ที่เวลา 3, 6 และ 9 ชั่วโมง มีการเติมสาร    ลดแรงตึงผิว Tween 80 ความเข้มข้น 0.01 เปอร์เซ็นต์ และมีเฮกเซนเป็นตัวทำละลาย (1:1 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ ความเข้มข้น 0.1 โมลาร์พีเอช 7 (1:2 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส เป็นเวลาสัมผัส 24 ชั่วโมง จะส่งผลให้เกิดเมทิลเอสเทอร์ โดยพบการมีอยู่ของหมู่เมทิลเอสเทอร์เมื่อเทียบกับสารมาตรฐานบน TLC chromatography และเมื่อใช้เอนไซม์ตรึงรูปในการผลิตเมทิลเอสเทอร์ในสภาวะเดียวกัน พบว่าไม่เกิดเมทิลเอสเทอร์เนื่องจากไม่พบการมีอยู่ของหมู่เมทิลเอสเทอร์เมื่อเทียบกับสารมาตรฐานบน TLC chromatography


 

References

เอกสารอ้างอิง
1. Luque R, Lovett JC, Clancy J, Campelo JM, Romero AA. Biodiesel as feasible petrol fuel replacement: a multidisciplinary overview. Energ Environl Sci 2010;3:1706-21.
2. Bharathiraja M, Chakravarthy R, Ranjith KD, Yuvaraj J, Jayamuthunagai PS. Biodiesel production using chemical and biological methods - a review of process, catalyst, acyl acceptor, source and process variables. J Renew Sustain Ener 2014;38:368-82.
3. Lu J, Vecchi G, Reichler T. 2007. Expansion of the hadley cell under global warming. Geophys Res Lett 2007;34:L06805.
4. Sarkar P, Yamasaki S, Basak S, Bera A, Bag PK. Purification and characterization of a new alkali-thermostable lipase from Staphylococcus aureus isolated from Arachis hypogaea rhizosphere. Process Biochem 2012;47:858-66.
5. Zheng J, Xu L, Liu Y, Zhang X, Yan Y. Lipase-coated K2SO4 micro-crystals: preparation, characterization, and application in biodiesel production using various oil feedstocks. Bioresour Technol 2012;110:224-31.
6. ปวีณา อร่ามรัตนา. การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันดอกทานตะวันดิบโดยใช้ไลเปสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา. วิทยานิพนธ์วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต, บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ; 2548.
7. ณกัญภัทร จินดา. เอนไซม์ไลเปส: แหล่งและประโยชน์ระดับอุตสาหกรรม. วารสารวิชาการ มหาวิทยาลัยหอการค้าไทย 2547;24(3):20-34.
8. ยุวเรศ เพ็งเจริญ, ผกาวดี แก้วกันเนตร. 2550. ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ: ทางเลือกใหม่ของการผลิตไบโอดีเซล. วารสารศูนย์บริการวิชาการ 2550;15(4):7-11.
9. Kordel M, Hofmann B, Schomburg D, Schmid RD. Extracellular lipase of Pseudomonas sp. strain ATCC 21808: purification, characterization, crystallization and preliminary X-ray diffraction data. J Bacteriol 1991;173:4836-41.
10. ดุษฎี รัตนพระ. การตรึงไลเปสจาก Pseudomonas fluorescens เพื่อผลิตไบโอดีเซลดีเซลจากน้ำมันเมล็ดทานตะวัน. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต, บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. กรุงเทพฯ; 2549.
11. พุฒิพัฒน์ เบญจปรีชาพัฒน์. การผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มโดยใช้เอนไซม์ไลเปสตรึงบนมอนต์มอริลโลไนต์. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต, บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ. กรุงเทพฯ; 2555.
12. เกศกนก บุตดี, ศิริพร ยมรัตน์. การผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้เอนไซม์อิสระ. โครงงานพิเศษปริญญาตรี สาขาวิชาจุลชีววิทยาอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิม พระเกียรติ. สมุทรปราการ; 2559.
13. กรพินธุ์ อำมาตยนู, ปาริฉัตร ฐากูรบุตร. การตรึงเอนไซม์ไลเปสจากแบคทีเรียและการประยุกต์ใช้ในการผลิตไบโอดีเซล. โครงงานพิเศษปริญญาตรี สาขาวิชาจุลชีววิทยาอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, มหาวิทยาลัยหัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ. สมุทรปราการ; 2559.
14. Dharmsthiti S, Luchai S. Production, purification and characterization of thermophilic lipase from Bacillus sp. THL027. FEMS Microbiol Lett 1999;179:241-46.
15. Lee SY, Rhee JS. Production and partial purification of a lipase from Pseudomonas putida 3SK. Enzyme Microb Technol 1993;15:617-23.
16. Joshi C, Khare SK. Purification and characterization of Pseudomonas aeruginosa lipase produced by SSF of deoiled jatropha seed cake. Biocatal Agric Biotechnol 2012;2:32-7.
17. Patel AP, Tirosh I, Trombetta JJ, Shalek AK, Gillespie SM, Wakimoto H. Single-cell RNA-seq highlights intratumoral heterogeneity in primary glioblastoma. Science 2014;6190:1396-1401.
18. Park SY, Fung P, Nishimura N, Jensen DR, Fujii H, Zhao Y, et al. Abscisic acid inhibits type 2C protein phosphatases via the PYR/PYL family of START proteins. Science 2009;324:1068-71.
19. ปกรณ์ วินะยานุวัติคุณ. เทคโนโลยีการเร่งปฏิกิริยาซึ่งเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพื่อการผลิตไบโอดีเซล. วารสารวิจัยพลังงาน 2554;8(2):61-72.
20. Ali CH, Qureshi AS, Mbadinga SM, Liu JF, Yang SZ, Mu BZ. Biodiesel production from waste cooking oil using onsite produced purified lipase from Pseudomonas aeruginosa FW_SH-1: central composite design approach. Renew Energ 2017;109:93-100.
Published
2018-07-31
How to Cite
สุภัคดำรงกุล, ปิยาภรณ์. การผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้เอนไซม์อิสระและเอนไซม์ตรึงรูป. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หัวเฉียวเฉลิมพระเกียรติ (ผ่านการรับรองคุณภาพอยู่ในฐานข้อมูล Thai-Journal Citation Index (TCI) กลุ่มที่ 1), [S.l.], v. 4, n. 1, p. 87-102, july 2018. ISSN 2408-266X. Available at: <http://scijournal.hcu.ac.th/ojs/index.php/scijournal/article/view/160>. Date accessed: 21 nov. 2018.