Page 39 - The Journal of the Royal Society of Thailand
P. 39
วารสารราชบััณฑิิตยสภา
ปีีที� ๔๙ ฉบัับัที� ๑ มกราคม-เมษาย์น ๒๕๖๗
ศาสตราจารย์์ ดร.สาวิิตรี ลิ่ิ�มทอง 29
ชีีวเคมัีของการหมัักผลิิตเอทานอลิโดยยีสต์
การหมัักผลิต์เอทานอล (ethanol fermentation) ของยีีสต์์ เริ�มัจุากการที�น้�าต์าลถู่กเป็ลี�ยีนโดยี
วิถ่ีเอ็มัเดน-เมัเยีอร์ฮอฟ-พาร์นาส (Embden-Meyerhof-Parnas pathway) ที�เรียีกยี่อว่า อีเอ็มัพี (EMP) เป็็น
ไพรูเวต์ (pyruvate) ถ่้าเริ�มัจุากน้�าต์าลกลูโคส ๑ โมัเลกุลจุะให้ไพรูเวต์ ๒ โมัเลกุล ต์่อจุากนั�นจุ้งเกิดการหมัักผลิต์
เอทานอลซ้�งไพรูเวต์ป็ล่อยีคาร์บอนไดออกไซด์ออก (decarboxylation) โดยีมัีเอนไซมั์ไพรูเวต์ดีคาร์บ็อกซีเลส
(pyruvate decarboxylase) เป็็นต์ัวเร่งป็ฏิิกิริยีา สร้างแอซีทัลดีไฮด์ (acetaldehyde) ซ้�งจุะเป็ลี�ยีนเป็็น
เอทานอลโดยีมัีเอนไซมั์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจุีเนส (alcohol dehydrogenase) เป็็นต์ัวเร่งป็ฏิิกิริยีา เนื�องจุาก
ไมั่มัีต์ัวรับไฮโดรเจุนจุากภายีนอก เช่่น ออกซิเจุน จุ้งต์้องมัีขั�นต์อนของการสร้างและการใช่้เอ็นเอดีเฮช่๒ (NADH2)
ในขณะที�เอนไซมั์แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจุีเนสรีดิวซ์แอซีทาลดีไฮด์ไป็เป็็นเอทานอลจุะเกิดการออกซิไดส์เอ็นเอดีเฮช่๒
ที�ได้จุากวิถ่ีอีเอ็มัพี
เมัื�อ ค.ศ. ๑๘๑๐ Gay-Lussac และ Thenard เสนอรายีงานเกี�ยีวกับป็ริมัาณของสารต์่าง ๆ ที�ได้จุาก
การหมัักน้�าต์าลโดยียีีสต์์โดยีการคำนวณจุากสมัการที� กลูโคส ๑ โมัล (๑๘๐ กรัมั) ผลิต์เอทานอลได้ ๒ โมัล
(๒ x ๔๖ กรัมั) และคาร์บอนไดออกไซด์ ๒ โมัล (๒ x ๔๔ กรัมั) สรุป็ว่าการหมัักผลิต์เอทานอลจุากกลูโคสโดยี
ยีีสต์์นั�น กลูโคส ๑ กรัมัให้เอทานอล ๐.๕๑๑ กรัมั และคาร์บอนไดออกไซด์ ๐.๔๘๙ กรัมั คำนวณว่ามัีค่าผลได้
ทางทฤษฎีี (theoretical yield) หรือ Gay-Lussac yield สำหรับการผลิต์เอทานอลเท่ากับ ๕๑.๑ เป็อร์เซ็นต์์
แต์่เนื�องจุากบางส่วนของน้�าต์าลถู่กยีีสต์์ใช่้เพื�อการเจุริญ และบางส่วนถู่กเป็ลี�ยีนไป็เป็็นผลพลอยีได้บางช่นิด
เช่่น กลีเซอรอล ซักซิเนต์ และแอลกอฮอล์ที�มัีขนาดโมัเลกุลใหญ่ ที�เรียีกว่าไฮเออร์แอลกอฮอล์ (higher alcohol)
หรือน้�ามัันเช่ื�อเพลิง (fuel oil) ทำให้ป็ริมัาณเอทานอลที�ได้ต์�ำกว่าผลได้ทางทฤษฎีีเสมัอ ในทางป็ฏิิบัต์ิเอทานอล
ที�ได้อยีู่ในช่่วงไมั่เกิน ๙๐-๙๕ เป็อร์เซ็นต์์ของค่าผลได้ทางทฤษฎีี โดยีผลพลอยีได้ที�สร้างข้�นเกิดจุากการใช่้
ซับสเต์รต์ ๔-๕ เป็อร์เซ็นต์์ และถ่้าสามัารถ่ป็้องกันไมั่ให้เกิดการสร้างผลพลอยีได้เหล่านั�นแล้วจุะได้เอทานอล
เพิ�มัข้�น ๒.๗ เป็อร์เซ็นต์์ การผลิต์ระดับอุต์สาหกรรมัเอทานอลที�ได้จุะมัีค่าเพียีง ๘๐-๙๐ เป็อร์เซ็นต์์ของผลได้
ทางทฤษฎีี (Kosaric et al., 1983; Panchal and Tavares, 1990)
การหมัักผลิต์เอทานอลของยีีสต์์จุากกลูโคสนอกจุากจุะให้เอทานอล (ป็ระมัาณ ๔๘ เป็อร์เซ็นต์์) และ
คาร์บอนไดออกไซด์ (ป็ระมัาณ ๔๖ เป็อร์เซ็นต์์) ป็ริมัาณมัากแล้ว ยีังพบว่ามัีเมัแทบอไลต์์ (metabolite) อื�น ๆ
เช่่น ไพรูเวต์ ๒-อ็อกโซกลูทาเลต์ (2-oxoglutarate) แอซีทัลดีไฮด์ (acetaldehyde) กรดแอซีต์ิก กลีเซอรอล
กรดแล็กต์ิก กรดซักซินิก ฟูเซลออยีล์ (fusel oil) เฟอร์ฟูรัล (furfural) เกิดข้�นป็ริมัาณเล็กน้อยี (Fonseca et al.,
2007)
