Production Information Technical Note
FAQs Literature&Brochure
Promotion New&Highlights
 
Customer Request !!
Demo Request
Technical note
FAQs
Catalog & Brochure
E-Catalogs
Satisfaction Survey 2013





 
Technical Note


 
การหมัก (Fermentation)

การหมัก (Fermentation)

          การหมัก คือ กระบวนการแปลงสภาพทางชีวเคมี เพื่อให้วัตถุดิบเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ โดยอาศัยการทำงานของเอนไซม์ของจุลินทรีย์ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการหมัก เช่น ไวน์ เบียร์ ซีอิ้ว เต้าเจี้ยว ยาปฏิชีวนะ เอทานอล กรดซิตริก เป็นต้น ในกระบวนการหมักต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตซึ่งเรียกว่า จุลินทรีย์ (Microorganisms)  ซึ่งมีมากมายหลายชนิด อาศัยอยู่ทั่วไปทั้งในดิน น้ำ อากาศ รวมทั้งในร่างกาย หรือในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เช่น ไวรัส แบคทีเรีย ยีสต์ ฟังไจ เซลล์สัตว์ หรือ เซลล์พืช

           ในกระบวนการหมักต้องอาศัยจุลินทรีย์ เพื่อให้จุลินทรีย์ทำในสิ่งที่ต้องการ เช่น ผลิตสารเคมีบางชนิด หรือเพิมจำนวนเซลล์มากๆ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเข้าใจถึงธรรมชาติของเซลล์จุลินทรีย์ การเจริญเติบโตของเซลล์ (Growth) คือการเพิ่มจำนวนหรือการสร้างเซลล์ใหม่ สิ่งมีชีวิตจะนำโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบในอาหารมาสังเคราะห์เป็นส่วนประกอบต่างๆ ของเซลล์ โดยกระบวนการสังเคราะห์เกือบทั้งหมดเป็นปฏิกิริยาชีวเคมี ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะมีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการทำงานของเอนไซม์ต้องมีสภาวะที่เหมาะสม ซึ่งได้แก่ อุณหภูมิ ความเป็นกรดเบส และโคแฟคเตอร์ นอกจากนี้ยังต้องอาศัยพลังงานเพื่อให้ปฏิกิริยาต่างๆ เกิดขึ้นได้ ดังนั้นในกระบวนการหมักจึงจำเป็นต้องควบคุมปัจจัยต่างๆ ให้เหมาะสมต่อจุลินทรีย์นั้นๆ ปัจจัยที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ ประกอบด้วย

          1. พลังงาน พลังงานที่จุลินทรีย์ใช้ในการเจริญเติบโตมาจากสองแหล่ง คือ พลังงานแสง และพลังงานจากปฏิกิริยาออกซิเดชันขององค์ประกอบในอาหาร  จุลินทรีย์พวกที่ใช้แสงได้ เช่น สาหร่าย (Algae) และแบคทีเรียสังเคราะห์แสง (Photosynthetic bacteria) โดยอาศัยรงควัตถุ (pigments) จึงสามารถดึงพลังงานแสงเพื่อใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลสารประกอบต่างๆ ส่วนแบคทีเรียบางชนิดจะใช้พลังงานจากการออกซิไดซ์สารอนินทรีย์ พวกที่เหลือรวมทั้งยีสต์และโมลด์ไม่สามารถออกซิไดซ์สารอนินทรีย์จึงจำเป็นต้องออกซิไดซ์จากสารอินทรีย์ เช่น คาร์โบไฮเดรต ไลปิด โปรตีน และไฮโดรคาร์บอน เป็นต้น พลังงานที่ได้จะสะสมอยู่ในรูปของโมเลกุล ATP และสามรถนำไปใช้สังเคราะห์โมเลกุลและเซลล์ใหม่ต่อไป

          2. อาหาร เป็นแหล่งวัตถุดิบที่จุลินทรีย์นำไปใช้สร้างเซลล์ ดังนั้นอาหารจึงควรประกอบด้วยธาตุต่างๆ ในปริมาณที่สอดคล้องกับธาตุที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์จุลินทรีย์ ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และแร่ธาตุอื่นๆ โดยทั่วไปธาตุไฮโดรเจนมีอยู่ในสารอินทรีย์ที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบเกือบทุกชนิด ออกซิเจนก็เช่นเดียวกัน นอกจากนี้จุลินทรีย์สามารถใช้ออกซิเจนจากอากาศที่ละลายในสารละลายได้อีกด้วย แหล่งคาร์บอนควรเป็นโมเลกุลสารที่จุลินทรีย์สามารถนำไปใช้ได้ง่าย เช่น กลูโคส ฟรุคโตส ซึ่งปกติเป็นสารที่อยู่ในเมแทบอลิซึม นอกจากนี้ยังมีสารประกอบคาร์บอนอื่นๆ เช่น แป้ง น้ำมัน เป็นต้น สำหรับแหล่งไนโตรเจนจุลินทรีย์ส่วนใหญ่สามารถใช้ในรูปแอมโมเนีย หรือเกลือแอมโมเนีย หรือในรูปสารอินทรีย์เช่น กรดอะมิโน โปรตีน ยูเรีย หรือสารสกัดจากยีสต์ เนื้อวัว ปลา ถั่วลิสง เป็นต้น แหล่งแร่ธาตุจำเป็นที่ต้องการมากได้แก่  ฟอสฟอรัส โปตัสเซียม ซัลเฟอร์ แมกนีเซียม โซเดียม แคลเซียม และคลอรีน ส่วนแร่ธาตุที่ต้องการในปริมาณน้อยได้แก่ โคบอลต์ ทองแดง เหล็ก แมงกานีส โมลิบดีนัม และสังกะสี นอกจากนี้ในอาหารควรมีโคเอนไซม์และสารกระตุ้นการเจริญที่จำเป็นได้แก่พวก วิตามิน ต่างๆ เช่น Biotin, Calcium pantothenate, Thiamine ฯลฯ


          3. อุณหภูมิ ปฏิกิริยาชีวเคมีของเอนไซม์ในจุลินทรีย์แต่ละชนิดมีความทนทานต่ออุณหภูมิไม่เหมือนกัน สิ่งนี้จึงเป็นเหตุผลที่อธิบายว่าทำไมอุณหภูมิที่ดีที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จึงไม่เท่ากัน ถ้าเป็นจุลินทรีย์ที่แยกจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก็จะเจริญเติบโตได้ดีที่ 37 oC  จุลินทรีย์บางพวกอาศัยอยู่ในน้ำพุร้อนก็มักจะมีอุณหภูมิที่เหมาะสมกับการเจริญเติบโตประมาณ 40-45 oC เป็นต้น

          4. ความเป็นกรดเบส เหตุผลเดียวกันกับอุณหภูมิเอนไซม์เป็นโปรตีนมีช่วงการเร่งปฏิกิริยาภายใต้สภาวะ pH ที่เหมาะสมต่างกัน โดยทั่วไปแบคทีเรียมักเจริญได้ดีที่ pH เป็นกลาง ยีสต์และฟังไจเจริญได้ดีใน pH ที่เป็นกรด เป็นต้น การจะทำให้จุลินทรีย์เจริญเติบโตได้ดี ก็ควรปรับ pH ของอาหารตรงกับความชอบของจุลินทรีย์ชนิดนั้นๆ

           นอกจากปัจจัยต่างๆ ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้แล้ว สิ่งที่ควรคำนึงถึงอีกประการคือ จุลินทรีย์ที่สนใจมีการเจริญเติบโตแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic)  หรือ แบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic) แบคทีเรียส่วนใหญ่และยีสต์สามารถเจริญได้ทั้งสองสภาวะ (Facultative aerobic) ซึ่งการเจริญในแต่ละสภาวะมักไม่เท่ากัน ส่วนพวกรา (Fungi) สาหร่าย (Algae) และแบคทีเรียบางพวกต้องการออกซิเจนในการเจริญ สำหรับแบคทีเรียบางชนิดเจริญได้ในสภาวะไร้ออกซิเจนเท่านั้น (Strict anaerobic)



     
Lets Stop H7N9
  Supports and Help Accelerate Emergency Screening of Avian Influenza (H7N9) Virus by Life Technologies
Detail [+]
New arrival!
PeproTech ELISA Video Tutorial
  Enzy me-linked Immunosorbent Assay (ELISA) เป็นเทคนิคที่นำมาใช้เพื่อหาปริมาณความเข้มข้นของ specific antigen หรือ แอนติบอดี้ จากตัวอย่างที่ต้องการศึกษาที่เป็น cell lysate, serum หรือ complex solutions ได้ API STD 1104
Detail [+]
New arrival!
Clodisys
  Clodisys เครื่องผลิตก๊าช ClO2 สำหรับการฆ่าเชื้อ ทำงานด้วยระบบแบบอัตโนมัติ
Detail [+]
New arrival!