ผลของไม้มะเกลือ พะยอม และเคี่ยม ต่อจุลินทรีย์ในน้ำตาลโตนดด้วยเทคนิคเมตาจีโนมิกส์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาองค์ประกอบของไม้มะเกลือ (Diospyros mollis Griff) พะยอม (Shorea roxburghii G. Don) และเคี่ยม (Cotylelobium lanceolatum Craib) ที่มีผลต่อการหมักน้ำตาลโตนด 2) ศึกษาผลของไม้มะเกลือ พะยอม และเคี่ยม ต่อการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ ในระหว่างการหมักน้ำตาลโตนดด้วยเทคนิคเมตาจีโนมิกส์ ศึกษาองค์ประกอบของไม้มะเกลือ พะยอม และเคี่ยม โดยวิเคราะห์ปริมาณสารฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ สารไนโตรเจน และโปรตีน ศึกษาผลของไม้มะเกลือ พะยอม และเคี่ยมต่อการเปลี่ยนแปลง ของจุลินทรีย์ในระหว่างการหมักน้ำตาลโตนดด้วยเทคนิคเมตาจีโนมิกส์ โดยมี 5 สิ่งทดลองได้แก่การ หมักน้ำตาลโตนดโดยไม่ใส่ไม้ (สิ่งทดลองควบคุม) ใส่พะยอม มะเกลือสด มะเกลือย่าง และเคี่ยม วิเคราะห์การเจริญของจุลินทรีย์ระหว่างการหมักด้วยการเพาะเชื้อด้วยอาหาร Dichloran Rose Bengal Chloramphenicol Agar ( DRBC Agar) แล ะ Plate Count Agar ผ ส ม cycloheximide ร้อยละ 0.01 วิเคราะห์ปริมาณกรดที่ไทเทรตได้ ค่าความเป็นกรด-ด่าง ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ ทั้งหมด และปริมาณเอทานอลในระหว่างการหมัก คัดเลือกโคโลนีของยีสต์และแบคทีเรียจากจานเลี้ยง เชื้อไประบุชนิดด้วยการหาลำดับนิวคลีโอไทด์ และนำตะกอนจุลินทรีย์จากการหมักทั้ง 5 สิ่งทดลองไป วิเคราะห์ด้วยเทคนิคเมตาจีโนมิกส์ ผลการวิจัยพบว่า 1) ไม้มะเกลือ พะยอม และเคี่ยม มีปริมาณสารฟีนอลิกต่างกันอย่าง มีนัยสำคัญทางสถิติ (p<.05) โดยพะยอมมีปริมาณมากที่สุดคือ 288.73 mg GAE/g รองลงมาได้แก่ เคี่ยม มะเกลือย่าง และมะเกลือสด มีปริมาณ 282.60, 130.50 และ 50.47 mg GAE/g ตามลำดับ ปริมาณไนโตรเจนของเคี่ยมมีปริมาณมากที่สุดคือ 3.096 TN% รองลงมาคือมะเกลือสด พะยอม และ มะเกลือย่าง ที่ปริมาณ 1.566, 1.270 และ 0.866 TN% ตามลำดับ ปริมาณฟลาโวนอยด์มากที่สุด คือ เคี่ยม 45.847 mg QE/g รองลงมาคือ พะยอม มะเกลือสด และมะเกลือย่าง ที่ปริมาณ 40.941, 35.529และ 32.391 mg QE/g ตามลำดับ ปริมาณโปรตีนของไม้ต่างๆ ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ทางสถิติ (p<.05) โดยค่าที่สูงสุดคือ ร้อยละ 0.828 และ 2) การศึกษาผลของไม้มะเกลือ พะยอม และ เคี่ยม ต่อการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ในระหว่างการหมักน้ำตาลโตนด พบว่าสิ่งทดลองควบคุม มีปริมาณแบคทีเรียมากกว่าสิ่งทดลองที่ใส่ไม้ทั้ง 4 สิ่งทดลองตลอดระยะเวลาการหมัก 3 วัน และจะมี ปริมาณกรดมากกว่า ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดลดลงช้ากว่า และปริมาณเอทานอลน้อยกว่า ยกเว้นสิ่งทดลองที่ใช้ไม้เคี่ยมซึ่งมีความเข้มข้นของเอทานอลน้อยที่สุด (ร้อยละ 0.11 โดยปริมาตร) การหมักด้วยไม้พะยอมและมะเกลือย่างให้ปริมาณเอทานอลสูงสุด (ร้อยละ 3.42 และ 3.28 ตามลำดับ) ยีสต์ที่พบมากที่สุดหลังการหมัก 3 วันจากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคเมตาจีโนมิกส์ ได้แก่ Saccharomyces cerevisiae (ร้อยละ 88.5) Lachancea fermentati (ร้อยละ 15.7) Candida tropicalis (ร้อยละ 12.1) และยังพบยีสต์ Hanseniaspora opuntiae (ร้อยละ 3.2) และ Hanseniaspora vineae (ร้อยละ 0.7) ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิเคราะห์จุลินทรีย์ด้วยการหาลำดับ นิวคลีโอไทด์ สารฟีนอลิกในไม้เหล่านี้อาจช่วยยับยั้งการปนเปื้อนของแบคทีเรีย และสารประกอบ ไนโตรเจนช่วยในการเจริญของยีสต์ ทำให้เกิดการหมักแอลกอฮอล์ที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

The purposes of this research were: 1) to study the compositions of ebony (Diospyros mollis Griff) , white meranti (Shorea roxburghii G. Don) , and resak tembaga ( Cotylelobium lanceolatum Craib) affecting the fermentation of palm nectar and 2) to examine the effects of ebony, white meranti and resak tembaga on the microbial changes during the fermentation of palm nectar using metagenomics technique. Compositions of ebony, white meranti and resak tembaga were determined by analyzing phenolics, flavonoids, nitrogen, and protein contents. Effects of ebony, white meranti and resak tembaga on the microbial changes during fermentation of palm nectar were studied using metagenomics technique. There were five fermentation treatments. These were fermentation of palm nectar only (control) and fermentations with the addition of white meranti, fresh ebony, roasted ebony, and resak tembaga. Microbial growth during fermentation was observed by plating fermenting nectar on Dicholran Rose Bengal Chloramphenicol Agar (DRBC Agar) and Plate Count Agar with 0. 01 % cycloheximide. Titratable acidity, pH, total soluble solids and ethanol concentrations were measured during the course of fermentation. Colonies of yeasts and bacteria were selected and identified by nucleotide sequencing. Microbial sediments were collected from all fermentation treatments and analyzed using metagenomics technique. The results revealed that: 1) the three types of wood had statistically significant difference (p<.05) in the amounts of phenolic compounds. White meranti had the highest content at 288.73 mg GAE/g, followed by resak tembaga, roasted ebony, and fresh ebony with 282.60, 130.50, and 50.47 mg GAE/g, respectively. The nitrogen content of resak tembaga was the highest at 3.096 TN%, followed by fresh ebony, white meranti and roasted ebony at 1.566, 1.270, and 0.866 TN%, respectively. The highest levels of flavonoid content were resak tembaga at 45.847 mg QE/g followed by white meranti, fresh ebony, and roasted ebony at 40.941, 35.529, and 32.391 mg QE/g, respectively. There was no statistically significant difference (p<.05) of protein contents among the various kinds of woods, with the highest value being 0.828 %. 2) Effects of ebony, white meranti, and resak tembaga on the microbial changes during palm nectar fermentation showed that the control had higher bacterial growth during 3 days of fermentation than the other four treatments with the addition of woods, and gave higher amounts of acid, slower reduction of total soluble solids, and lower ethanol concentrations, except for resak tembaga which had the lowest ethanol concentration (0.11 %v/v). Fermentations with white meranti and roasted ebony yielded the highest ethanol concentrations (3.42 and 3.28 %v/v, respectively). After three days of fermentation the most common yeasts revealed by metagenomics technique were Saccharomyces cerevisiae (88.5 %), Lachancea fermentati (15.7 %), Candida tropicalis (12.1 %), Hanseniaspora opuntiae (3.2 %) and Hanseniaspora vineae (0.7 %). These results corresponded with those obtained by nucleotide sequence analysis. Phenolic compounds in these woods could help reduce bacterial contamination and the nitrogen compounds help the growth of yeasts, resulting in more efficient alcoholic fermentation.