Author	นิวัฒน์ คุปต์วิวัฒน์
Title	การผลิตกรด 6-อะมิโนเพนนิซิลานิก ในหอปฏิกิริยาแบบฟลูอิดไดซ์เบด โดยใช้เซลล์ Escherichia coli ที่ถูกตรึง / นิวัฒน์ คุปต์วิวัฒน์ = Production of 6-aminopenicillanic acid in fluidized bed reactor by immobilized whole cells of Escherichia coli / Niwat KHupviwat
Imprint	2531
Connect to	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/33905
Descript	[ก-ฐ], 98 แผ่น : ภาพประกอบ, แผนภูมิ

Escherichia coli ATCC 9637 สามารถผลิตเพนนิซิลิน เอซิเลส (E.C.3.5.1.11) ซึ่งเร่งปฏิกิริยาไฮโดรล์เพนนิซิลิน จี ไปเป็นกรด 6-อะมิโนเพนนิซิลานิก (6-APA) ซึ่งนิยมใช้เป็นสารตั้งต้นในกระบวนการสังเคราะห์อนุพันธ์เพนนิซิลิน จากการทดลองศึกษาวิธีการและสภาวะของการตรึงเซลล์ E. coli โดยวิธีกักขังในแคปปาคาร์ราจีแนนผสมวุ้นที่เสริมด้วยกลูตา รัลดีไฮด์และเฮกซาเมทธิลลีนไดอามีนเมื่อติดตามเปรียบเทียบแอคติวิตี, strength รวมทั้งความเสถียรของเซลล์ตรึง เมื่อแปรผันความเข้มข้นของวัสดุตรึง พีเอช และเวลา ตลอดจนอุณหภูมที่ใช้ตรึง พบว่าการตรึงเซลล์ E. coli (10-15% น้ำหนักต่อปริมาตร) ในแคปปาร์คาจีแนนผสมวุ้น อัตราส่วน 2.5:1.5% (น้ำหนักต่อปริมาตร) ด้วยระบบตัวทำละลาย 2 เฟส (น้ำกับบิวทิลอะซิเตท) แล้วเสริมด้วยกลูตารัลดีไฮด์และเฮกซาเมทธิลลีนไดอามีนความเข้มข้นเท่ากับ (0.1 โมลาร์ จะให้ strength ของเซลล์ตรึงแคปปาคาร์ราจีแนนผสมวุ้นสูงกว่าเซลล์ตรึงคาร์ราจีแนนและวุ้นอย่างเดียวประมาณ 2-3 เท่า ตามลำดับ อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการไฮโดรไลซ์เพนนิซิลิน จี ของเซลล์ตรึงทั้ง 3 ชนิด มีช่วงกว้างกว่าเซลล์อิสระ (50-55 ซ) การตรึงเซลล์ไม่มีผลต่อ pH ที่เหมาะสมต่อการเร่งปฏิกิริยา แต่มีผลทำให้ความเสถียีรต่อ pH เพิ่มขึ้นเป็นช่วงกว้างกว่าเซลล์อิสระอย่างชัดเจน (5.0-9.0 สำหรับเซลล์ตรึง และ 6.0-7.0 สำหรับเซลล์อิสระ) เซลล์ตรึงมีความเสถียรต่อการเก็บรักษาสูงมากเมื่อเทียบกับเซลล์อิสระ เช่น ที่อุณหภูมิ 4 ซ c]t 27 ซ ในสารละลาย 0.3 โมลาร์โปแตสเซียมคลอไรด์ จะเก็บได้นานถึง 50 วัน โดยไม่สูญเสียแอคติวิตีของเอนไซม์เลย เฉพาะเอนไซม์ตรึงแคปปาคาร์ราจีแนนผสมวุ้นสามารถเก็บรักษาไว้ที่ 4 ซ ในสภาวะเดียวกันได้นานถึง 210 วัน การนำเอาเอนไซม์ตรึงเก็บไว้นี้มาใช้ทดลองในหอปฏิกิริยาฟลูอิดไดซ์เบด (24 ชั่วโมงต่อ 1 รอบ ที่อุณหภูมิห้อง) สลับกับการเก็บรักษาสามารถใช้ได้นานถึง 17 รอบ โดยไม่มีการสูญเสียแอคติวิตีของเอนไซม์แต่อย่างใด สภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิต 6-APA ในหอปฏิกิริยาฟลูอิดไดซ์เบดปริมาตร 1.2 ลิตร คือใช้เซลล์ตรึงแคปปาคาร์ราจีแนนผสมวุ้นหนัก 135 กรัม ความเข้มข้นของเพนนิซิลินจี 0.47 กรัมเปอร์เซ็นต์ โดยมีอัตราการไหลเข้าสู่หอปฏิกิริยา 80 มิลลิลิตรต่อชั่วโมง และอัตราความเร็วของอากาศ 2-3 ลิตรต่อนาที จะสามารถผลิต 6-APA ได้นาน 5 วันต่อเนื่องโดยไม่มีการลดผลผลิตลงเลย
Escherichia coli ATCC 9637 can produce penicillin acylase which is commonly used for hydrolysis of Penicillin G yielding 6-aminopenicilanic acid (6-APA) as the starting material for further synthesis of penicillin derivatives. The appropriate techniques and conditions was used to immobilized whole cell of E. coli by entrapping in agar, kappa carrageenan and mixture of agar-carrageenan. Immobilization of E. coli cells (10-15% w/v). The entrapment of cells in the mixture of carrageenan to agar 2.5 : 1.5% w/v were performed and implemented with 0.1 M glutaraldehyde and hexamethylenediamine. The strength of cell immobilized by agar-carrageenan exhibited 2 and 3 folds higher than the carrageenan and agar respectively, while the recovery activity of the immobilized cells was about 65-70% in relative to the original free cells. The gels established higher optimum temperature than the free cells (50-55℃). There was no difference in optimum pH. The pH stability of the gels was obviously higher and rather broader when comparing to the unimmobilized one (pH 5.0-9.0). There was no significant change in the penicillin acylase activity when immobilized cells were kept in 0.3 M KCI at 4 and 27℃ for 50 days. Alternately stored the gels at 4℃ and utilized them in the fluidized bed reactor (24 hours per run at room temperature) for 17 rounds did not show any loss of the enzyme activity. The activity of the immobilized cells to produce 6-APA was investigated in fluidized bed reactor (1.2 litres volume). The suitable conditions were established as followings: immobilized cells (agarcarrageenan) 135 grams and Penicillin G concentration of 0.47 gram-percent. The flow rate of the substrate solution was 80 ml/hr with air rate about 2-3 litres/min. Under these selected conditions, the reactor could be operated continuously for 5 days without and loss in the 6-APA production.