1. ชื่อห้องปฏิบัติการวิจัย : คาร์โบไฮเดรตเทคโนโลยี |
Carbohydrate Technology |
ภาควิชา
เคมี2. สมาชิก
2.1 อาจารย์ ดร.ดารารัตน์ ทองขาว ผู้ประสานงานห้องปฎิบัติการวิจัย
2.2 ผศ.ดร.ศิริรัตน์ สาระเวก
2.3 ผศ.อภิญญา ผลิโกมล
2.4 นางธิดา ศรีปวน
3. หลักการและเหตุผล
เนื่องจากประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมและกำลังก้าวเข้าสู่ความเป็นประเทศอุตสาหกรรมใหม่ การเปลี่ยนผลิตผลเกษตรกรรมให้เป็นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมจึงมีรากฐานอยู่ที่พืชผลหลักของประเทศได้แก่ ข้าว อ้อย และมันสำปะหลัง ซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นคาร์โบไฮเดรต ดังนั้นวิศวกรรมคาร์โบไฮเดรตจึงเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการแปรรูปและสังเคราะห์สารที่มีราคาและประโยชน์สูงขึ้น การแปรรูปและสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตโดยเอนไซม์จึงเป็นหนทางหนึ่งของการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการพัฒนาประเทศ การแปรรูปโดยเอนไซม์มีข้อดีกว่าการแปรรูปทางเคมีเพราะใช้สภาวะของปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรง ขั้นตอนน้อยและผลิตภัณฑ์ข้างเคียงน้อย ในปัจจุบันการวิจัยสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตกำลังเริ่มพัฒนาและได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางทั่วโลก คาร์โบไฮเดรตที่มุ่งสังเคราะห์เป็นออลิโกแซคคาไรด์สายสั้นๆ ที่มีความสำคัญในอุตสาหกรรมอาหารและยา การวินิจฉัยทางการแพทย์ การเจริญเติบโตและการต้านโรคของพืช เอนไซม์ที่ใช้สังเคราะห์ออลิโกแซคคาไรด์มี 2 ประเภทคือ ไกลคอซิลทรานส์เฟอเรสและไกลคอซิเดส ในขณะที่ไกลคอซิลทรานส์เฟอเรสมีประสิทธิภาพและความจำเพาะต่อการสังเคราะห์สูง แต่ต้องการสับสเตรตราคาแพงและเป็นเอนไซม์ที่หาได้ยาก ไกลคอซิเดสพบในจุลินทรีย์ พืช และสัตว์ทั่วไป ใช้สับสเตรตราคาถูกเพราะไม่ต้องการโคแฟคเตอร์ แต่เป็นเอนไซม์ที่มีความจำเพาะต่อพันธะที่สร้างต่ำ จึงได้ผลิตภัณฑ์หลายชนิดซึ่งจะมีชนิดหนึ่งเป็นผลิตภัณฑ์หลัก และชนิดของผลิตภัณฑ์หลักขึ้นกับแหล่งของเอนไซม์ที่ใช้ ดังนั้นไกลคอซิเดสจึงเป็นเอน- ไซม์ที่เหมาะสำหรับผลิตออลิโกแซคคาไรด์ในระดับอุตสาหกรรม ชนิดของไกลคอซิเดสที่เป็นเป้าหมายของการวิจัยได้แก่ mannosidase, galactosidase, glucosidase, chitinase, hexosaminidase และอื่นๆ ชนิดของสับสเตรตได้แก่ คาร์โบไฮเดรตในแป้ง ถั่ว มันชนิดต่างๆ และเปลือกกุ้ง ปู หอย เป็นต้น สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการคืออาหารคนหรือสัตว์ ยารักษาโรคหรือปราบศัตรูพืช สารตรวจวิเคราะห์และสารเพิ่มมูลค่าจากของเหลือทิ้งในโรงงานอุตสาหกรรม
4. วัตถุประสงค์และเป้าหมาย
เพื่อผลิตไกลคอซิเดสโดยจุลินทรีย์ที่คัดเลือกจากแหล่งในประเทศ และใช้ไกลคอเดสในการย่อยและสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากพืชหรือของเหลือทิ้งในโรงงาน รวมทั้งใช้ในการตรวจวิเคราะห์
5. งานวิจัยหลักที่กำลังดำเนินการอยู่
5.1 การแยกและคัดเลือกจุลินทรีย์ที่ผลิตไกลคอซิเดส
5.2 การทำไกลคอซิเดสให้บริสุทธิ์
5.3 การศึกษาสมบัติของไกลคอซิเดส
5.4 การใช้ไกลคอซิเดสในการย่อยและสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรต
5.5 การสำรวจไกลคอซิเดส เลคติน และคาร์โบไฮเดรตในเห็ด ถั่ว ข้าว และมันชนิดต่างๆ
5.6 การประยุกต์ไกลคอซิเดสและเลคตินเป็นตัวบ่งชี้การคัดเลือกพันธุ์พืช
6.
อุปกรณ์/เครื่องมือวิจัยที่มีอยู่แล้ว6.1 Shaking incubator
6.2 Fraction collector
6.3 Spectrophotometer
6.4 Electrophoretic set
6.5 HPLC
7. ผลสัมฤทธิ์ทางการวิจัยจนถึงปัจจุบัน
จากการคัดเลือกเชื้อราจนได้ไอโซเลต AD-3S ที่สามารถผลิตเอนไซม์แอลฟาแมนโนซิเดสปริมาณมาก และเอนไซม์จากเชื้อรานี้ทำงานได้ดีกว่าเอนไซม์จากถั่วแจ๊คที่ผลิตขายในปัจจุบัน จึงได้ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเลี้ยงเชื้อราในอาหารแข็งเปรียบเทียบกับอาหารเหลว เพื่อเป็นข้อมูลในการขยายปริมาณการผลิตเอนไซม์เข้าสู่ระดับอุตสาหกรรมต่อไป
ได้ทำการแยกและคัดเลือกเชื้อราจนได้ไอโซเลต B11 ที่สามารถผลิตเอนไซม์ไคติเนสปริมาณมาก และศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเลี้ยงเชื้อราโดยใช้ไคตินจากเปลือกปูเป็นแหล่ง คาร์บอน รวมทั้งศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการทำงานของเอนไซม์ด้วย
ได้สำรวจปริมาณไกลคอซิเดส 11 ชนิดในเห็ดนางฟ้า และทดลองใช้ไกลคอซิเดสชนิดที่มีปริมาณมากในการสังเคราะห์ออลิโกแซคคาไรด์
นอกจากนี้ยังได้ศึกษาเลคตินในถั่วหลายชนิดที่มีลักษณะใกล้เคียงกับถั่วแจ๊ค และพบว่าเลคตินจากถั่วดาบและเลคตินจากถั่วบะฮกฟ้า มีสมบัติในการจับคาร์โบไฮเดรตใกล้เคียงกับเลคตินจากถั่วแจ๊ค ซึ่งอาจนำมาใช้แทนเลคตินจากถั่วแจ๊คที่มีราคาแพง จึงได้ทดลองทำเลคตินเหล่านั้นให้บริสุทธิ์เพื่อทดสอบการใช้งานต่อไป
สำหรับผลงานในรอบปีที่ผ่านมามีดังนี้
7.1 ผลงานวิจัยตีพิมพ์
Tongkao, D. and Phoungphosop, J. (1996) Purification of lectins from local Canavalia beans, In "Biotechnology Research and Applications for Sustainable Development" (Mongkolsuk, S., et al. eds) Chulabhorn Research Institute, pp.17-22.
7.2 ผลงานเสนอในที่ประชุม
7.2.1 Tongkao D. and Sripuan, T. (1996) Hydrolytic and synthetic properties of glycosidases in fruiting bodies and mycelia of oyster mushroom, 3rd Asia-Pacific Conference on Agricultural Biotechnology, Prachuapkhirikhan, Thailand.
7.2.2 Koomnok, C., Tongkao, D. and Plikomol, A. (1996) Optimal conditions for a -mannosidase production from mold isolate AD-3S on solid culture, 8th Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology, Prachuapkhirikhan, Thailand.
7.2.3 Tongkao, D., Watanachote, J. and Plikomol, A. (1996) Oligosaccharide synthesis by a -mannosidase from Petriellidium sp. AD-3S and jack bean in aqueous two-phase system, 22nd Congress on Science and Technology of Thailand, Bangkok, Thailand.
7.2.4 Sripuan, T., Watanachote, J. and Tongkao, D. (1996) Glycosidases from commercial mushroom (Pleurotus ostreatus), 22nd Congress on Science and Technology of Thailand, Bangkok, Thailand.
7.3 ทุนสนับสนุนการวิจัย
7.3.1 เลคตินจากพืชท้องถิ่นที่ใช้แทนคอนเอในการสังเคราะห์ออลิโกแซคคาไรด์ ทุนอุดหนุนจากสถาบันวิจัยและพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ประจำปี 2539จำนวนเงิน 142,000.- บาท
7.3.2 Microbial Biotechnology and the Use of Shellfish Waste (EC fund) : I. Isolation and characterization of chitinolytic microorganisms. II. Characterization of chitinolytic enzymes (Thai participants) ทุนอุดหนุนสำหรับฝ่ายไทย 73,000 $ เป็นเวลา 3 ปี (พ.ศ.2537-2540) และเป็นโครงการวิจัยร่วมกับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
7.4 ความร่วมมือทางการวิจัยกับสถาบันต่างประเทศ
7.4.1 Professor C. Bucke : School of Biological and Health Science, University of Westminster, 115 New Cavendish Street, London W1M 8JS, U.K.
7.4.2 Professor J.F. Peberdy ; Department of Life Science, University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2 RD, U.K.