เทคโนโลยีพร้อมถ่ายทอด
ชื่อ
การเติมเชื้อแบคทีเรียลงในพืชในการกำจัดบิสฟีนอลเอ
ชม 86 ครั้ง
53
เจ้าของ
ศ.ดร.ดวงรัตน์ อินทร
เมล์
คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล preeyapatha.bo
รายละเอียด
คัดเลือกพืชที่กำจัดบิสฟีนอลเอ จากพืช 6 ชนิด ในสารละลายบิสฟีนอลเอเข้มข้น 20 ไมโครโมล โดยเลี้ยงพืชเป็นเวลา 15 วัน พบว่า ปรงทะเล (Acrostichum aureum L.) มีความสามารถในการกำจัดบิสฟีนอลเอมากที่สุด รองลงมา คือ พุทธรักษาแคระ (Dwarfcanna generalis) ประสักแดง (Bruguiera gymnorhiza) พลูด่าง (Scindapsus aureus) โกงกาง (Rhizophora apiculata) และราชินีหินอ่อน (Epipremnum aureum) โดยมีค่าเท่ากับ ร้อยละ 92.55 , 64.99, 29.65, 25.73, 24.64 และ 18.17 ตามลำดับ เนื่องจากปรงทะเล และ พุทธรักษาแคระไม่สามารถทนทานต่อบิสฟีนอลเอและตายลงในระหว่างทดลอง ดังนั้นจึงเลือกต้นประสักแดงในการศึกษาต่อไป ทำการพิ่มเข้มข้นบิสฟีนอลเอเป็น 40 ไมโครโมล ในการเลี้ยงต้นประสักแดง เป็นระยะเวลา 28 วัน พบว่า ต้นประสักแดงมีความสามารถในการกำจัดบิสฟีนอลเอ เท่ากับ ร้อยละ 33.08
ศึกษาการเคลื่อนย้ายของบิสฟีนอลเอ (translocation) ในพืช โดยวัดปริมาณบิสฟีนอลเอที่สะสมอยู่ในส่วนต่างๆ ของต้นประสักแดง พบว่า บิสฟีนอลเอสะสมในรากมากที่สุด รองลงมาคือลำต้น แต่ไม่พบในใบ ซึ่งมีค่าเท่ากับ 512.38 และ 33.35 ไมโครกรัมต่อกรัมน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ โดยรากมีบิสฟีนอลเอสะสมแตกต่างจาก ลำต้น และ ใบ อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p-value <0.05) จึงเป็นไปได้ว่าต้นประสักแดงเป็นพืชไฟโตแอคคิวมูเลเตอร์ที่กำจัดบิสฟีนอลเอโดยการตรึงหรือสะสมไว้ที่ราก ในระหว่างทำการทดลองพบว่าสารละลายขุ่นและมีการสร้างเยื่อเมือกอยู่ที่ผิวหน้าของสารละลาย ซึ่งลักษณะดังกล่าวคือกลไกการตอบสนองของพืชต่อสภาวะความเป็นพิษจากบิสฟีนอลเอ โดยเยื่อเมือกที่พืชสร้างขึ้นเมื่อเลี้ยงเป็นเวลา 28 วัน มีส่วนประกอบหลักคือโพลิแซคคาไรด์ ทำการวิเคราะห์พบว่า มีโพลิแซคคาไรด์เท่ากับ 10.19 มิลลิกรัมต่อลิตร นอกจากนี้ พบว่าในขณะที่โพลิแซคคาไรด์มีปริมาณเพิ่มมากขึ้นตลอดระยะเวลาการทดลอง ค่าพีเอชในสารละลายมีค่าลดลงจาก 6.81 เหลือ 4.32 นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของพืชเนื่องจากความเป็นพิษของบิสฟีนอลเอ โดยพบว่าใบลำต้นเกิดการแห้งเหี่ยว ในขณะที่ใบพืชเปลี่ยนสีและเหี่ยวเฉาเช่นเดียวกัน จนกระทั่งพืชตายลงใน 49 วัน
เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการนำต้นประสักแดงมาใช้กำจัดในน้ำเสียอุตสาหกรรม จากการทดลองในระบบแบบกะ (batch) พบว่า พืช กำจัดบิสฟีนอลเอได้มากที่สุด เท่ากับร้อยละ 41 แตกต่างจากการดูดซับโดยดิน และเชื้อจุลินทรีย์ ทั้งในน้ำเสียและดิน อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p-value <0.05) ซึ่งมีค่าเท่ากับร้อยละ 20, 17 และ 16 ตามลำดับ ทำทดลองแบบต่อเนื่องเพื่อศึกษาความยั่งยืนของระบบบำบัด พบว่าต้นประสักแดงสามารถกำจัดบิสฟีนอลเอจนกระทั่งไม่สามารถวัดค่าบิสฟีนอลเอ ได้เป็นจำนวน 2 รอบของการกำจัด ก่อนต้นไม้จะตายลงในระหว่างรอบที่ 3 ของการกำจัด จากการศึกษาในครั้งนี้พบว่า ต้นประสักแดงมีความทนทาน และมีความเป็นไปได้ในการนำมาใช้กำจัดบิสฟีนอลเอที่ปนเปื้อนในน้ำเสียอุตสาหกรรม ศึกษาความสามารถในการเติมเชื้อแบคทีเรีย Bacillus megaterium ในต้นประสักแดง (Bioaugmentation) เพื่อช่วยในการกำจัดบิสฟีนอลเอ เข้มข้น 20 ไมโครโมล ในระยะเวลา 14 วัน พบว่าการเติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดงสามารถกำจัดบิสฟีนอลเอ ได้ที่ร้อยละ 46.08 การใช้ต้นประสักแดงเพียงอย่างเดียวสามารถกำจัดบิสฟีนอลเอได้ร้อยละ 36.20 และ การใช้แบคทีเรียเพียงอย่างเดียวสามารถกำจัดบิสฟีนอลเอ ได้ร้อยละ12.46 ซึ่งประสิทธิภาพการกำจัดต่ำกว่าการใช้ต้นประสักแดงอย่างเดียวแสดงว่าพืชและแบคทีเรียเมื่อทำงานร่วมกันจะช่วยให้กำจัดบิสฟีนอลเอได้เพิ่มขึ้น ระหว่างการทดลองใบพืชเริ่มโค้งงอ แต่ใบและลำต้นยังคงเป็นสีเขียว เมื่อจำนวนบิสฟีนอลเอ จากการกำจัดมีปริมาณลดลง ได้ทำการตรวจวัดปริมาณเชื้อแบคทีเรีย B. megaterium ที่เติมลงไปในต้นประสักแดงด้วยเทคนิค qPCR พบว่าเชื้อแบคทีเรีย B. megaterium มีปริมาณเพิ่มมากขึ้นในระยะเวลา 1 ชั่วโมง ในส่วนของลำต้นและรากมีค่าอยู่ที่ 9.63E + 05 และ 4.25E + 09 จำนวนยีนของเชื้อ B. megaterium ต่อน้ำหนักสดของพืช ตามลำดับ โดยพืชที่มีการเติมเชื้อแบคทีเรียเข้าไปเพื่อย่อยสลายพบปริมาณการเพิ่มขึ้นของเชื้อแบคทีเรียในรากแตกต่างจากพืชส่วนอื่นอย่างมีนัยสำคัญ (p˂0.05) และเมื่อสิ้นสุดการทดลอง14 วัน ปริมาณเชื้อแบคทีเรีย B. megaterium มีจำนวนลดลง ในส่วนของลำต้นและรากที่ 1.64E + 04 และ 4.43E + 06 จำนวนยีนของเชื้อ B. megaterium ต่อน้ำหนักสดของพืช ตามลำดับ ทดสอบความเป็นพิษของสารละลายหลังการบำบัดเพื่อให้แน่ใจว่าน้ำที่ผ่านการบำบัดนั้นปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม โดยดูการยับยั้งการงอกของเมล็ดและความยาวของเมล็ดถั่วเขียวและถั่วดำ พบว่าน้ำที่ผ่านการบำบัดโดยการเติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดง (Bioaugmentation) ที่บิสฟีนอลเอ เข้มข้น 20 ไมโครโมล มีค่าการงอกของเมล็ดถั่วเขียวร้อยละ 100 และมีความยาวของรากที่ 4 เซนติเมตร ในส่วนของเมล็ดถั่วดำ มีค่าการงอกร้อยละ 90 และมีความยาวของรากที่ 3.7 เซนติเมตร จากการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่าการงอกของเมล็ดและความยาวของรากของถั่วเขียวและถั่วดำในน้ำที่ผ่านการบำบัดโดยวิธีการเติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดง (Bioaugmentation) มีความเป็นพิษแตกต่างจากการน้ำที่ผ่านการบำบัดโดยใช้แบคทีเรียและพืชอย่างเดียวอย่างมีนัยสำคัญ (p <0.05) ผลการทดสอบความเป็นพิษในต้นถั่วในน้ำหลังการบำบัดทางชีวภาพโดยวิธีการเติมเชื้อแบคทีเรีย (Bioaugmentation) ในต้นประสักแดง สามารถลดความเป็นพิษจากผลการทดสอบความเป็นพิษได้
ศึกษาความเป็นไปได้ในการเติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดงเพื่อช่วยเพิ่มการย่อยสลาย(Bioaugmentation) บิสฟีนอลเอ ในน้ำเสียอุตสาหกรรมจากโรงงานพลาสติกเป็นระยะเวลา 28 วัน พบว่า การเติมเชื้อแบคทีเรียในประสักแดงสามารถกำจัดบิสฟีนอลเอ ได้มากที่สุด เท่ากับร้อยละ72.26 แตกต่างจากการใช้พืชและแบคทีเรียอย่างเดียวในการกำจัดอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p-value <0.05) ซึ่งมีค่าเท่ากับร้อยละ 49.06 และ 28.03 ตามลำดับ นอกจากนี้สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของพืชเนื่องจากความเป็นพิษของบิสฟีนอลเอ โดยพบว่าลำต้นและใบพืชในส่วนที่ทำการเติมเชื้อลงไปในต้นประสักแดงนั้น ลำต้นและใบพืชเริ่มมีอาการงอ และแห้งใน 28 วัน ในขณะที่พืชที่ไม่ได้ทำการเติมเชื้อลงไปนั้น มีอาการความเป็นพิษน้อยกว่าต้นไม้ที่ไม่ได้เติมแบคทีเรีย
ทำการทดสอบความเป็นพิษของน้ำหลังบำบัดโดยเลือกพืชตระกูลทนเค็ม ได้แก่ ต้นชะคราม เนื่องจากในน้ำเสียมีความเค็มจากการเติมเกลือลงไปในกระบวนการการผลิต ทำให้ไม่สามารถใช้เมล็ดถั่วทดสอบได้ พบว่าความเป็นพิษของบิสฟีนอลเอและความเค็มของน้ำเสียอุตสาหกรรมหลังบำบัดโดยที่เติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดง ทำให้ ต้นชะครามหลังทดสอบความเป็นพิษมีอาการลำต้นและใบแห้งและตายลงใน 9 วัน และอัตราการรอดชีวิตของพืช มีค่าร้อยละ 20 แตกต่างจากการทดสอบกับน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมและน้ำเสียอุตสาหกรรมที่เติมบิสฟีนอลเอ เข้มข้น 20 ไมโครโมล ลงไป (spike) ซึ่งมีค่าอัตราการรอดชีวิตเท่ากับร้อยละ 13.33 และ 6.67 ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่าการการเติมเชื้อแบคทีเรียในต้นประสักแดงสามารถลดความเป็นพิษของบิสฟีนอลเอ ในน้ำเสียจากโรงงานพลาสติก ดังนั้นการเติมเชื้อแบคทีเรียบา B. megaterium ในต้นประสักแดง (Bioaugmentation) มีความเป็นไปได้ที่จะนำไปใช้ในการย่อยสลายทางชีวภาพเพื่อกำจัดบิสฟีนอลเอ ในน้ำเสียอุตสาหกรรม
คำสำคัญ แบซิรัสเมคกะทอเรียม ต้นประสักแดง บิสฟีนอลเอ การบำบัดทางชีวภาพโดยใช้พืช
บันทึกโดย