การคัดเลือกและประสิทธิภาพการย่อยสลายลิกนินของแบคทีเรียที่แยกได้จากน้ำเสีย อุตสาหกรรมกระดาษและเยื่อกระดาษ

Abstract

          งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดแยกแบคทีเรียจากน้ำเสียอุตสาหกรรมกระดาษ และเยื่อกระดาษที่มีคุณสมบัติในการย่อยสลายลิกนิน รวมถึงศึกษาประสิทธิภาพการย่อยสลายลิกนินในตัวอย่างน้ำเสียลิกนินสังเคราะห์ การทดสอบขั้นต้นในอาหารแข็ง minimal salt medium (MSM) ที่มีส่วนผสมของ 0.25 g/L methylene blue เพื่อคัดเลือกแบคทีเรียที่สามารถผลิตเอนไซม์ลิกนินเพอร์ออกซิเดสจากแบคทีเรียบริสุทธิ์จำนวน 30 ไอโซเลท (VP1-VP30) ที่ได้จากการสุ่มโคโลนีพบว่า มีจำนวน 14 ไอโซเลท ให้วงใสรอบบริเวณแบคทีเรียที่มีค่าสูงสุด คือ 4.0 มิลลิเมตร และพบว่ามีแบคทีเรีย 4 ไอโซเลท ได้แก่ VP13 VP16 VP19 และ VP23 ให้ขนาดวงใสเพิ่มขึ้นจากวันที่ 5 ถึงวันที่ 7 ของการทดสอบ โดยมีขนาดวงใสระหว่าง 3.0-4.0 มิลลิเมตร และทุก ไอโซเลทเป็นแบคทีเรียแกรมบวก รูปร่างท่อน เมื่อนำแบคทีเรียทั้ง 4 ไอโซเลท รวมถึงเชื้ออ้างอิงทางห้องปฏิบัติการ Bacillus subtilis มาทดสอบประสิทธิภาพในการย่อยสลายลิกนินในน้ำเสีย ลิกนินสังเคราะห์ และทำการตรวจวัดโดยวิธีทางกายภาพ พบว่าเมื่อนำแบคทีเรียไอโซเลท VP16 มาเลี้ยงในน้ำเสียลิกนินสังเคราะห์ ทำให้ระดับความเข้มสีน้ำตาลลดลงอย่างเห็นได้ชัด เมื่อเปรียบเทียบกับไอโซเลทอื่นๆ ในวันที่ 15 ของการทดสอบ จากนั้นนำตัวอย่างน้ำเสียลิกนินสังเคราะห์ที่มีแบคทีเรียในแต่ละชุดการทดสอบมาทำการวัดค่าความเข้มข้นลิกนินด้วยการวัดค่าการดูดกลืนแสงที่ OD280 พบว่า แบคทีเรียไอโซเลท VP16 มีประสิทธิภาพลดความเข้มข้นลิกนินได้ร้อยละ 41.20 ซึ่งมากกว่าแบคทีเรียไอโซเลทอื่นๆ รวมทั้ง B. subtilis ถึง 1.4-2.6 เท่า นอกจากนี้เมื่อวัดค่าซีโอดีโดยวิธีรีฟลักซ์แบบปิด พบว่าแบคทีเรียไอโซเลท VP16 มีประสิทธิภาพลดค่าซีโอดีได้ร้อยละ 33.33 ซึ่งมีประสิทธิภาพมากที่สุด เมื่อเทียบกับแบคทีเรียไอโซเลทอื่นๆ ขณะที่ B. subtilis มีประสิทธิภาพลดค่าซีโอดีได้เพียงร้อยละ 15.39           The aims of this research were to isolate lignin-degrading bacteria from wastewater in the pulp and paper industry and to study lignin degradation efficiency of selected bacteria in the synthetic lignin wastewater. Thirty bacterial isolates (VP1-VP30) obtained by randomly colonial selection were primarily tested for lignin peroxidase enzyme production on minimal salt medium (MSM) containing 0.25 g/L methylene blue. As a result, 14 isolates could generate the varying clear zone with the largestsizeof4.0 millimeters. Among these isolates, VP13 VP16 VP19 and VP23 isolates showed the increasing clear zone from 2.0-3.0 millimeters (day 5) to 3.0- 4.0 millimeters (day 7); and all of them were gram positive bacteria with rod-shape. Thus, these 4 isolates together with Bacillus subtilis laboratory strain were selected for further testing lignin degradation efficiency using synthetic lignin wastewater. The results found that the VP16 isolate could more efficiently decolorize lignin presented in synthetic lignin wastewater after incubating 15 days by observing the physical color appearance, and it showed efficient degradation of lignin by giving removal efficiency of 41.20%, which was 1.4-2.6 times higher than that from other isolates and B. subtilis by measuring concentration of lignin at OD280. In addition, VP16 isolate had the highest removal efficiency of 33.33% for reducing COD in synthetic lignin wastewater tested by close reflux method; meanwhile, the removal efficiency of 15.39% was observed from B. subtilis.