การผลิตไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพสูงโดยเอนไซม์ไลเปส
ที่ทนต่อสารทำละลายอินทรีย์

จากการศึกษาวิจัยเรื่อง การใช้น้ำเสียจากอุตสาหกรรมน้ำมันปาล์มเพื่อผลิตเอนไซม์ที่ย่อยไขมัน ซึ่งสามารถแยกเชื้อจุลชีพที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสปริมาณสูงและคุณภาพดี จากน้ำเสียของโรงงานผลิตน้ำมันปาล์ม ได้หลายสายพันธุ์ แต่ละสายพันธุ์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจ เฉพาะตัวแตกต่างกันไป เช่น ผลิตไลเปสในปริมาณสูง หรือไลเปสสามารถทนความเป็นกรด-ด่างได้ดี เป็นต้น สายพันธุ์ที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือ สายพันธุ์ที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสที่ทำงานได้ดีเมื่อมีสารทำละลายอินทรีย์อยู่ด้วย ซึ่งคุณสมบัติพิเศษนี้ เหมาะอย่างยิ่งในการนำไปพัฒนาใช้ใขบวนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลเนื่องจากในขบวนการผลิตไบดอดีเซลต้องใช้สารละลายอินทรีย์คือแอลกอฮอล์ด้วย

โดยปกติแล้วเอนไซม์ไลเปสทั่วไปจะไม่สามารถทนต่อสารทำละลายอินทรีย์ได้คือจะสูญเสียการทำงานไป สาเหตุดังกล่าวเป็นอุปสรรคอย่างมากต่อขบวนการผลิตไบโอดีเซลที่ใช้เอนไซม์ไลเปส ในหลักการแล้ว การผลิตไบโอดีเซลโดยใช้เอนไซม์ไลเปสจะให้ผลผลิตที่สูงกว่าการใช้ปฏิกิริยาเคมี และที่สำคัญคือเป็นขบวนการผลิตที่สะอาดปราศจากมลพิษ แต่อุปสรรคที่สำคัญสำหรับขบวนการนี้คือ ราคาของเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติที่ดีคือ ทนต่อสภาพที่มีสารทำละลายอินทรีย์ความเข้มข้นสูงๆ นั้นแพงมาก ทำให้ต้นทุนการผลิตสูงเกินความคุ้มค่าในการลงทุน กล่าวได้ว่าปัจจัยที่มีความสำคัญที่สุดของขบวนการผลิตไบโอดีเซลโดยใช้เอนไซม์คือไลเปสเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติที่ดีนั้นเอง

จากการค้นพบเชื้อจุลชีพในประเทศไทยที่ผลิตเอนไซม์ไลเปสที่มีคุณสมบัติพิเศษ คือทำงานได้ดีเมื่อมีสารทำละลายอินทรีย์อยู่ด้วย งานที่สำคัญต่อมาคือ การผลิตเอนไซม์นี้ให้ได้ในปริมาณมากเพื่อศึกษาคุณสมบัติโดยละเอียด เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในขบวนการผลิตไบโอดีเซลในประเทศไทยต่อไปไลเปสที่ผลิตโดยเชื้อ Proteus sp. SW1 ให้ค่า lipase activity สูง (มากกว่า 200% ของ activity เริ่มต้น เมื่อมี isopropanol, ethanol, acetone หรือ hexane ในเวลา 8 ชั่วโมง นอกจากนี้ his-tagged Proteus sp. SW1 lipA ใน E. coli ยังส่ง his-tagged lipase ออกมาในอาหารเลี้ยงเชื้อในปริมาณสูง (1.5 mg ต่ออาหารเลี้ยงเชื้อ 1 ลิตร) อีกด้วย ซึ่งเป็นประโยชน์ในการกระบวนการทำให้เอนไซม์บริสุทธิ์ โดยใช้เทคนิคการแยกเพียงขั้นตอนเดียวคือ nickel affinity column chromatography (with 45% recovery) เอนไซม์ไลเปสที่ผลิตได้สามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันพืชในที่นี้ใช้น้ำมันปาล์มเป็นต้นแบบได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ยังทำการวิเคราะห์ตัวอย่างจากปฏิกิริยาการผลิตไบโอดีเซล โดยใช้เครื่อง GC-MS (Gas Chromatography – Mass Spectrometry) พบว่าเกิดสารเอสเทอร์ชนิด Linoleic acid ester และ Ethyl oleate มากเป็นอันดับ 1 และ 2 เป็นการยืนยันว่ามีการเกิดไบโอดีเซลขึ้นจริงในปฏิกิริยา และจากการทดสอบเพื่อปรับปรุงหาสภาวะที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ไลเปสในการผลิตไบโอดีเซล พบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่สุดต่อการเกิดปฏิกิริยา คือ การเติม Ethyl alcohol หรือ Methyl alcohol ที่ 15% เพียงครั้งเดียวที่เวลาเริ่มต้น เนื่องจากเอนไซม์นี้มีคุณสมบัติพิเศษคือทนต่อสารละลายอินทรีย์ทำให้สดวกประหยัดเวลาไม่ต้องแบ่งการเติมแอลกอฮอล์เป็นสามครั้งเหมือนวิธีดั้งเดิม ส่วนอุณหภูมิของปฏิกิริยาพบว่าที่ 40ºC จะได้ผลิตภัณฑ์ คือ ไบโอดีเซลมากที่สุด

แหล่งข้อมูล:

• โครงการวิจัยชื่อ “การผลิตไบโอดีเซลให้มีประสิทธิภาพสูงโดยเอนไซม์ไลเปสที่ทนต่อสารทำละลายอินทรีย์ (Enhance Biodiesel Production by Organic Solvent Resistant Lipase)” – ระยะเวลาโครงการ: 1 กุมภาพันธ์ 2553 – 31 มกราคม 2554