การผลิตกรดแล็กติกของแบคทีเรียเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติกชีวภาพ

Abstract

          ความตื่นตัวต่อผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจได้สร้างกลไกการนำพลาสติกย่อยสลายได้มาใช้ทดแทน พลาสติกจากปิโตรเคมี พอลิแล็กติกแอซิด หรือ PLA สังเคราะห์จากกระบวนการพอลิเมอไรเซชั่นของกรดแล็กติกเป็นพลาสติก ย่อยสลายได้ทางธรรมชาติที่มีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พอลิแล็กติกแอซิดสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายด้าน ได้แก่ บรรจุภัณฑ์ การแพทย์ การเกษตร การขนส่ง การก่อสร้างและอิเล็กทรอนิกส์ จากที่กล่าวมาข้างต้น จะเห็นได้ว่าการนำพอลิแล็กติกแอซิดมาใช้ในอุตสาหกรรมพลาสติกทำให้ความต้องการทางการตลาดของกรดแล็กติกเพิ่มขึ้น กรดแล็กติก ผลิตได้จากกระบวนการทางเคมีหรือกระบวนการหมัก อย่างไรก็ดีกรดแล็กติกที่นำมาใช้ในการสังเคราะห์เป็นพอลิแล็กติก แอซิดจำเป็นต้องมีความบริสุทธิ์เชิงแสงสูง ดังนั้นจึงต้องมีการเลือกใช้สายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีความสามารถจำเพาะดังกล่าว จากข้อมูลงานวิจัยที่ผ่านมาพบว่ามีรายงานเกี่ยวกับสายพันธุ์ที่ใช้ในการผลิตกรดแล็กติกทั้งแอลและดีไอโซเมอร์ทั้งสายพันธุ์ที่คัดแยกได้จากธรรมชาติ และสายพันธุ์ที่ผ่านการดัดแปลงทางพันธุกรรม เช่น แบคทีเรียกรดแล็กติก (lactic acid bacteria: LAB) Escherichia coli และ Corynebacterium glutamicum พบว่า สายพันธุ์ ของ Bacillus และ Sporolactobacillus มีอัตราการผลิตกรดแล็กติกและให้ค่าความบริสุทธิ์เชิงแสงสูง ในรายงานนี้คณะผู้เขียนได้รวบรวมข้อมูลสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่มีศักยภาพสูงในการผลิตกรดแล็กติกเพื่อการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม นอกจากนี้ ยังได้รายงานวิจัยการคัดแยกจุลินทรีย์ ที่จำเพาะต่อการผลิตกรดแล็กติกรวมถึงวิธีการหมักที่มีประสิทธิภาพสูงไว้ด้วย           The environmental and economic challenges have provoked the society to partially substitute the petrochemical-based polymers with the biodegradable ones. Polylactic acid (PLA), made from polymerization of lactic acid, is an eco-friendly biodegradable plastic. PLA has potential for use in a wide range of applications. Those include packaging, medical, agriculture, transportation, building, and electronics. As aforementioned, the substituting PLA in the plastic industry has generated the market demand for lactic acid, the PLA building block. Lactic acid can be produced either by chemical synthesis or microbial fermentation. Nonetheless, an optical purity of lactic acid is mandatory in PLA synthesis; therefore, microbial fermentation with the certain strains is considered suitably. Many wild-type and engineered microbes that were capable of producing lactic acid both D- and Lisomers have long been reported in many literatures. Those, for example, include lactic acid bacteria (LAB), Escherichia coli, and Corynebacterium glutamicum. Among those, Bacillus and Sporolactobacillus showed the great potential to produce lactic acid with high production rate and optical purity. Herein, we summarized the list of lactic acid producing microbes that showed the industrial potential. Also, the screening and selection of the industrial strains and the fermentation methods that provided the improved lactic acid production performance were addressed.