การใช้เอนไซม์แลคเคสในการย่อยสลายสารพิษและสีย้อมจากโรงงานอุตสาหกรรม

ดร.สุวิทย์ ล้อประเสริฐ
สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์

การศึกษาเริ่มจากการนำดินจากแหล่งโรงงานที่ผลิตสี 5 แห่ง คือ บริษัท ทีโอเอ เพ้นท์ (ประเทศไทย)จำกัด บริษัท 3ชัยพิมพ์ผ้า บริษัทไทยโอเชี่ยนอุตสาหกรรม จำกัด บริษัทไทยเกรทโปรดักส์ จำกัด และโรงงานฟอกหนัง จ.สมุทรปราการ มาทดลองค้นหาเชื้อที่มีความสามารถและคุณสมบัติที่ต้องการ พบเชื้อแบคทีเรียที่สามารถผลิตเอนไซม์แลคเคสได้ในปริมาณสูง ตั้งชื่อว่า M4 แลคเคสที่ผลิตจากแบคทีเรีย M4 สามารถออกซิไดส์ guaiacol เป็น o-quinone ซึ่งมีสีน้ำตาล แบคทีเรีย M4 มีลักษณะเป็นเชื้อแกรมลบแบบท่อน โคโลนีที่โตบนอาหารแข็ง LA ที่ 37°C เป็นเวลา 18 ชั่วโมง มีสีเหลือง ขอบโคโลนีหยัก แห้ง เมื่อทำการเปรียบเทียบยีน 16S rRNA ขนาด 1,426 bp ของแบคทีเรียชนิด M4 กับฐานข้อมูลใน GenBank พบว่า แบคทีเรียชนิดนี้มีความคล้ายคลึงกับ Pseudomonas stutzeri ดังนั้นจึงตั้งชื่อแบคทีเรียชนิดนี้ว่า Pseudomonas sp. M4 แบคทีเรีย Pseudomonas sp. M4 ยังมีความสามารถในการย่อยสีย้อม Brilliant Green (Triphenylmethane) โดยวัดได้จากการค่าการดูดกลืนแสงที่ 625 nm สีย้อมนี้เป็นสารก่อมะเร็งและก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ นอกจากนี้สีชนิดนี้ยังถูกใช้เป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียแกรมบวก จึงทำให้ทนทานต่อการย่อยสลายโดยเชื้อแบคทีเรียเนื่องจากมีความเป็นพิษสูง Genomic library เป็นการเก็บรวบรวม DNA ของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่ง โดยที่ DNA จะถูกสกัดจากสิ่งมีชีวิต จากนั้นจะถูกตัดให้มีขนาดที่เหมาะสมใกล้เคียงกัน แล้วเก็บไว้ในพลาสมิค ซึ่ง CopyControl™ Fosmid Library เป็นวิธีการสร้าง Genomic library ที่มีประสิทธิภาพ สามารถสร้างชิ้นส่วนของ DNA ที่มีขนาดใหญ่ถึง 40 kb และสามารถเพิ่มปริมาณ พลาสมิคได้มากถึง 50 วงต่อ 1 เซลล์ ทำให้เป็นการเพิ่มปริมาณของ DNA ที่อยู่ภายในพลาสมิด ผู้วิจัยได้ทำการสร้าง Genomic library ของเชื้อPseudomonas sp. M4 ขึ้นเป็นผลสำเร็จเพื่อที่จะโคลนยีนแลคเคส หลังจากการค้นหายีนจาก Transformants จำนวนมากไม่พบยีนแลคเคสที่ต้องการ

นอกจากเอนไซม์แลคเคสแล้ว งานวิจัยนี้ยังศึกษาเอนไซม์ที่นำมาใช้ในการย่อยสีย้อมกลุ่มอะโซ (azo dye) ซึ่งสีเหล่านี้ผลิตมาจากสารเคมีที่เป็นอันตราย มีคุณสมบัติเป็นสารก่อการกลายพันธุ์ และมีศักยภาพในการก่อมะเร็ง จากการศึกษาโดยการนำแบคทีเรียที่คัดแยกได้มาจากดินจากแหล่งโรงงานที่ผลิตสีบริษัท ทีโอเอ เพ้นท์ (ประเทศไทย) จำกัด คือ แบคทีเรียสายพันธุ์ TOA1 พบว่าแบคทีเรีย Bacillus sp. สายพันธุ์ TOA1 ผลิตเอนไซม์อะโซรีดัคเทส(Azoreductase) สามารถย่อยสลายสีย้อมกลุ่มอะโซ (Azo dye) ได้ดี

ต่อมาคณะวิจัยประสบความสำเร็จในการแยกยีน Azoreductase จากเชื้อ TOA1 ตั้งชื่อว่า azoBT เมื่อทำการใส่ยีน Azoreductase เข้าในเชื้อ B.subtilis CU1065 พบว่า B. subtilis CU1065 ที่มียีน Azoreductase อยู่สามารถย่อยสี Sudan I ได้ดีถึงร้อยละ 72 หลังจากการบ่มเป็นเวลาเพียง 7 ชั่วโมง
ทางคณะผู้วิจัยยังคงค้นหาเชื้อที่สามารถย่อยสีได้ดีที่สุดต่อไป และประสบความสำเร็จโดยสามารถแยกเชื้อสายพันธุ์ PMS จากน้ำเสียโรงงานฟอกหนัง ที่มีคุณสมบัติในการย่อยสีได้ดีมาก เมื่อทำการวินิจฉัยเชื้อสายพันธุ์ PMS พบว่าเป็น Shewanella sp. PMS เชื้อสายพันธุ์นี้ สามารถย่อยสี Methyl Red, และสีที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และย่อยสลายยากเช่น Ponceau S. และ Amaranth ได้ดีคือร้อยละ 75.77 , 68.05 และ 37.12 ตามลำดับ

แหล่งข้อมูล:

  • โครงการวิจัยชื่อ “การใช้เอนไซม์แลคเคสในการย่อยสลายสารพิษและสีย้อมจากโรงงานอุตสาหกรรม” – ระยะเวลาโครงการ: สิงหาคม 2556 ถึง กรกฎาคม 2558