การผลิตสารเพิ่มรสชาติในอาหารกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตด้วยกระบวนการทางเอนไซม์

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการผลิตสารเพิ่มรสชาติในอาหารกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตด้วยเอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรสที่ผลิตจากแบคทีเรียซึ่งแยกมาจากน้ำปลาดิบ โดยทำการแยกและคัดเลือกแบคทีเรียที่ผลิตเอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรส ทำการจัดจำแนกชนิดของแบคทีเรียพร้อมทั้งศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตและการทำงานของเอนไซม์ และประยุกต์ใช้เอนไซม์สำหรับผลิตสารประกอบกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟต การคัดเลือกแบคทีเรีย 14 ไอโซเลทที่แยกมาจากน้ำปลาดิบ เพื่อศึกษาความสามารถในการผลิตเอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรสบนอาหารแข็ง DNase test agar-methyl green และในอาหารเหลว Sehgal and Gibbons Complex (SGC) ที่เติมเกลือโซเดียมคลอไรด์ความเข้มข้น 0-3.0 โมลาร์ พบว่า แบคทีเรียที่ผลิตเอนไซม์ได้สูงที่สุดคือ แบคทีเรียไอโซเลท RMUT 001 การจัดจำแนกแบคทีเรียที่คัดเลือกได้โดยศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยา ชีวเคมี และเปรียบเทียบล้าดับเบสของยีน 16S rDNA กับแบคทีเรียสายพันธุ์อื่น พบว่า แบคทีเรียไอโซเลท RMUT 001 คือ Bacillus altitudinis และเป็นแบคทีเรียทนเกลือ สามารถผลิตเอนไซม์ได้ดีที่สุดที่พีเอช 7.0 อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ในอาหารเหลว SGC ที่ไม่มีเกลือโซเดียมคลอไรด์ การศึกษาการเจริญและการผลิตเอนไซม์ของแบคทีเรียในอาหารเหลว SGC ในถังหมักขนาด 5.0 ลิตร พบว่า แบคทีเรียดังกล่าวมีการผลิตเอนไซม์ควบคู่ไปกับการเจริญและผลิตเอนไซม์ได้สูงสุดเท่ากับ 1.18 หน่วย/มล. เมื่อเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 40 ชั่วโมง สภาวะที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรส คือ ที่พีเอช 6.0 อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส เอนไซม์มีความเสถียรในช่วงพีเอชระหว่าง 4.0-9.0 และในช่วงอุณหภูมิ ระหว่าง 40-50 องศาเซลเซียส เอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรสนี้มีสมบัติเป็นเอนไซม์ที่ชอบเกลือโดยสามารถทำงานได้ดีที่สุดในสภาพที่มีความเข้มข้นเกลือโซเดียมคลอไรด์ 1.0 โมลาร์ การผลิตสารประกอบกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตจากกรดไรโบนิวคลีอิกโดยใช้เอนไซม์ 5′-ฟอสโฟไดเอสเทอเรส พบว่า ความเข้มข้นของเอนไซม์ที่เหมาะสมสำหรับผลิตสารประกอบกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟต เท่ากับ 0.3 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ท้าการย่อยเป็นเวลา 3 ชั่วโมง จะสามารถผลิตสารประกอบกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตได้ผลผลิตเท่ากับ 0.82 กรัมต่อกรัมกรดไรโบนิวคลีอิก การผลิตสารเพิ่มรสชาติในอาหารกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตสามารถใช้กระบวนการทางเอนไซม์ในการย่อยสลายกรดไรโบนิวคลีอิก สารเพิ่มรสชาติที่ผลิตได้จะเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับผู้บริโภคในการเลือกใช้เป็นสารปรุงแต่งรสชาติในอาหาร นอกจากนั้นข้อมูลที่ได้จากการวิจัยจะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนากระบวนการผลิตสารประกอบกัวโนซีน 5′-โมโนฟอสเฟตในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

This research was aimed to study the production of flavour enhancing guanosine 5′-monophosphate (5′-GMP) in food by 5′-phosphodiesterase (5′-PDE) which was produced by bacteria isolated from raw fish sauce. Isolation and screening of 5′-PDE producing bacteria, identification of selected bacteria, optimization of the conditions for maximum enzyme production and enzyme activity, and application of enzyme in 5′-GMP production were examined. Fourteen pure bacterial cultures isolated from raw fish sauce were screened for 5′-PDE producing ability on DNase test agar-methyl green medium and Sehgal and Gibbons Complex (SGC) liquid medium containing 0–3.0 M NaCl. The results showed that isolate RMUT 001 could produce the highest 5′-PDE activity. The selected isolate was further identified on the morphological and biochemical basis, and compared its 16S rDNA gene to other bacterias. It was found that isolate RMUT 001 belonged to Bacillus altitudinis and was classified as halotolerant bacteria. The halotolerant Bacillus altitudinis RMUT 001 could produce the highest 5′- PDE activity at pH 7.0 and 37 degree Celsius in SGC liquid medium without NaCl. Growth and production of 5′-PDE from Bacillus altitudinis RMUT 001 in 5.0 L fermenter using SGC liquid medium was also investigated. A typical pattern of 5′-PDE production showed that enzyme production was coupled to cell multiplication and the maximum 5′-PDE production of 1.18 unit/ml during the 40-hour culture. The optimum pH and temperature for the activity of 5′-PDE were 6.0 and 40 degree Celsius, respectively. The enzyme was stable in the pH range between 4.0-9.0 and at temperature between 40-50 degree Celsius. This 5′-PDE had marked halophilic enzyme property, showing maximal activity in the presence of 1.0 M NaCl. Application of 5′-PDE in 5′-GMP production from ribonucleic acid (RNA) showed that the optimum 5′-PDE concentration for hydrolysis of RNA was 0.3% by weight. The 3-hour hydrolysis reaction gave the highest 5′-GMP yield of 0.82 g/g RNA. In the production of food flavour enhancing 5′-GMP, enzymatic process for hydrolysis of RNA could be used. Flavour enhancing 5′-GMP is an alternative product for customer as a flavoring agent in foods. In addition, information from this research will be useful for industrial development of 5′-GMP production.