การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการเกิดเชื้อBacillus subtilis เพื่อผลิตถั่วเน่าแข็บ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

อติกานต์ หน่อคำ, สิรินทิพย์ ชมภู, ธิดารัตน์ ทองฑีฆา

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ปวิชญา คธาทร, อินทราภรณ์ เพ็ญจิตต์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนปายวิทยาคาร

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

บทที่ 1

บทนำ

1.1ที่มาและความสำคัญของปัญหา

ถั่วเหลืองเป็นพืชเศรษฐกิจชนิดหนึ่งที่นิยมปลูกกันมากในแถบภาคเหนือของประเทศไทย ซึ่งในจังหวัดแม่ฮ่องสอนของเรานิยมปลูกกันมาก เพื่อนำผลผลิตที่ได้ขายสู่ตลาด แต่ก่อนที่จะเริ่มปลูกในฤดูกาลใหม่จะมีการนำเมล็ดพันธุ์มาคัดแยกเมล็ดที่ไม่สมบูรณ์ออก โดยชาวบ้านได้มีการคิดค้นหาวิธีที่จะสร้างรายได้จากเมล็ดถั่วที่ไม่สมบูรณ์นี้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด โดยนำไปแปรรูปเพื่อเพิ่มมูลค่าซึ่งการแปรรูปมีหลายชนิด เช่น ถั่วเน่าซา ถั่วเน่าเมอะ และที่โดดเด่นที่สุดคือถั่วเน่าแข็บถั่วเน่าแข็บเป็นการถนอมอาหารโดยการหมัก ซึ่งใช้จุลินทรีย์ที่อยู่ในธรรมชาติจนได้ผลิตภัณฑ์ที่มีกลิ่น สี และรสที่เป็นเอกลักษณ์เป็นแหล่งของอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง อุดมไปด้วยโปรตีน กรดไขมันไม่อิ่มตัว วิตามิน และสารอาหารที่มีประโยชน์จากถั่วเหลือง ถั่วเน่าแข็บนำมาใช้ประกอบอาหารหรือใช้เป็นเครื่องปรุงรสเช่นเดียวกันกับกะปิ น้ำปลาของภาคกลาง น้ำบูดูของภาคใต้ และปลาร้าของภาคอีสาน ซึ่งในการหมักถั่วเน่านี้เกิดจากเชื้อแบคทีเรียในกลุ่ม Bacillus spp. ซึ่งเชื้อแบคทีเรียนี้ต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโต และเป็นแบคทีเรียที่ทนต่อความร้อน ทนต่อความแห้งแล้ง และสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ซึ่ง Bacillus มีเอนไซม์ที่สามารถย่อยโปรตีนในอาหารให้เป็นกรดแอมิโน เป็นจุลินทรีย์สาเหตุสำคัญที่ทำให้อาหารเสีย เกิดกลิ่นเหม็น ซึ่งปัจจัยที่มีผลต่อการเจริญเติบโตของ Bacillus คือ อุณหภูมิ ซึ่งปัญหาของถั่วเน่าแข็บนี้คือ ปัญหาของระยะเวลาในการเก็บซึ่งเก็บได้ไม่นานเท่าที่ควรเพราะจะเกิดเชื้อราและปัญหาอีกอย่างหนึ่งคือกลิ่นที่แรง จึงทำให้ไม่เป็นที่นิยมของกลุ่มคนบางกลุ่ม

ดังนั้นคณะผู้จัดทำจึงได้สนใจที่จะศึกษาสภาวะที่เหมาะสมที่สุด เพื่อที่จะได้นำมาใช้ในการผลิต เพื่อให้ได้ถั่วเน่าแข็บ ที่อยู่ได้นานขึ้น และกลิ่นที่ไม่แรงจนเกินไป เพื่อที่ให้ถั่วเหลืองแผ่นเป็นที่นิยมมาใช้ในการประกอบอาหารมากขึ้น

1.2 วัตถุประสงค์ของโครงงาน

1.2.1 เพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดที่จะผลิตถั่วเน่าแข็บ

1.2.2. เพื่อยืดระยะเวลาในการเก็บรักษาถั่วเน่าแข็บให้นานขึ้น

1.2.3. เพื่อลดกลิ่นที่แรงจนเกินไปของถั่วเน่าแข็บ

1.3 สมมติฐานของโครงงาน

อุณหภูมิและระยะเวลาหมักมีผลต่อการเกิดเชื้อแบคทีเรียBacillus subtilis

1.4 ตัวแปรที่เกี่ยวข้อง

ตัวแปรต้น อุณหภูมิที่ใช้ในการต้มถั่วเหลือง, ระยะเวลาที่ใช้ในการหมัก

ตัวแปรตาม การเกิดเชื้อแบคทีเรียBacillus subtilis

ตัวแปรควบคุม ปริมาณถั่วเหลือง, ปริมาณน้ำ, พันธุ์ถั่วเหลือง

วิธีการทดลอง

ตอนที่1 การทำถั่วเน่าแข็บ

  1. การคัดเลือกเมล็ดถั่วและพืชพันธุ์ถั่วเหลือง พันธุ์ที่นิยมนำมาแปรรูป คือ พันธุ์ จอ 5 เพราะจะทำให้ถั่วเน่าแค้บมีน้ำหนักและต้มขึ้นหม้อ เวลานำมาบดเนื้อของถั่วเหลืองจะมีความละเอียดมาก จะได้รูปร่างแผ่นที่มีความสวยงาม และพันธุ์ถั่วเหลืองที่ไม่ นิยมนำมาแปรรูปได้แก่ พันธุ์ 75 วัน เพราะมีน้ำหนักเบา และเนื้อของ ถั่วเหลืองไม่ละเอียด

  2. การต้ม ใช้เวลาในการต้ม 1 วัน หรือประมาณ 8 ชั่วโมง หากเป็นถั่วเหลืองที่เก็บเกี่ยวมาใหม่จะใช้เวลาต้มประมาณ 4 ชั่วโมง เพราะในเมล็ดถั่วเหลืองมีมันอยู่ ทำให้ต้มสุกง่าย ถ้าหากเป็นถั่วเหลืองเก่าเก็บไว้นานจะมีความแห้งและใช้เวลาต้มนานกว่าถั่วเหลืองใหม่ นำถั่วเหลืองต้มกับน้ำเปล่าธรรมดา ปริมาณน้ำที่ใช้ต้มจะใช้ปริมาณมากกว่าถั่วเหลือง เพราะ เปลือกถั่วจะขยาย พองตัวใหญ่ขึ้นจึงใช้น้ำต้มปริมาณมากกว่า วัสดุที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงคือฟืนแห้งที่หาได้ในธรรมชาติ

  3. การหมัก หลังจากต้มสุกแล้วตักขึ้นให้สะเด็ดน้ำ การหมักถั่วเหลืองที่จะแปรรูป ต้องขึ้นอยู่กับจำนวนวันหรือระยะเวลาหมัก ทั้งนี้ถ้าจะแปรรูปเป็นถั่วเน่าแผ่นต้องใช้เวลาหมัก 2 วัน เพราะทำให้ไม่มีกลิ่นแรงเกินไป และผู้บริโภคนิยมกลิ่นอ่อนๆ ถ้าหมัก 3 วันอยู่ที่ความพอใจของลูกค้าที่หมักเป็นพิเศษ ในขั้นตอนการหมัก เมื่อหมักได้ที่ 2 – 3 วัน จะเกิดเชื้อรา ชาวไทใหญ่สามารถตักขึ้นมาปรุงเป็นอาหารได้ เรียกขั้นตอนนี้ว่า “ถั่วเน่าซา” นำมาผัดใส่หมูสามชั้น หรือยำกับหอมแดง ใบสาระแหน่ รับประทานเป็นอาหารหรือห่อใบตองย่างไฟ ก็รับประทานกับข้าวได้ การหมักจะนิยมหมักใส่กระสอบข้าว เพราะสามารถกะปริมาณของการทำถั่วเน่าแผ่นได้แม่นยำ ในสมัยโบราณนิยมหมักในโก๋ย (ตระกร้า) แต่ปัจจุบันมีการพัฒนาขึ้นเพื่อความสะดวกสบาย หันมานิยมใช้กระสอบหมักแทน แต่คุณภาพการหมักยังเหมือนเดิม

  4. การบด หลังจากหมักได้ที่แล้ว คือ 2 – 3 วัน ก็จะได้เป็นถั่วเน่าซา เสร็จแล้วเป็นขั้นตอนการบด อุปกรณ์การบดจะใช้เครื่องบดหรือโม่ มีลักษณะคล้ายๆเครื่องบดเนื้อ ใช้เวลาประมาณ 2 – 3 ชั่วโมง ต่อถั่วหมัก 1 กระสอบ โดยใช้พลังงานไฟฟ้าช่วย งาน อุปกรณ์มีดังนี้ คือ มอเตอร์ เครื่องบด สายพาน สาก (ไม้ตีพริก) กาละมั่งใส่ถั่ว และที่ตักเมล็ดถั่ว ในสมัยโบราณมีกรรมวิธีผลิตถั่วเน่าแผ่น สำหรับเก็บไว้ปรุงอาหารในครัวเรือน คือ ใช้วิธีโขลกกับครกให้ละเอียดแล้วทำเป็นแผ่นโดยใช้ใบไม้ที่มีขนอ่อนๆนิ่มๆ เรียก(ไม้ชนิดนี้ว่า “ตองฮุก”แทนพลาสติกในสมัยนี้) นำมาแผ่ถั่วเน่าที่ปั้นเป็นก้อนกลม ให้บางๆ แล้วนำไปตากแดดให้แห้ง ขั้นตอนนี้เลิกทำกันแล้วเพราะผลิตได้ช้า (สำนักงานวัฒนธรรมจังหวัดแม่ฮ่องสอน 2549 : 6 )

  5. การแปรรูป นำถั่วที่บดและปั้นเป็นก้อนกลมแล้ว ใส่ภาชนะ อุปกรณ์ในการแปรรูป

5.1 ถุงพลาสติก สำหรับใส่หรือรองรับถั่วเน่าแผ่นที่แปรรูปเป็นแผ่น

5.2 กระดาษรองบนไม้

5.3 ไม้ อุปกรณ์ที่ออกแบบพิเศษสำหรับทับถั่วบดเป็นแผ่น เป็นไม้หนาประกบกัน 2 แผ่น ลักษณะคล้ายไม้หนีบกล้วยปิ้ง

วิธีการแปรรูป มีดังนี้

  1. นำถั่วที่บดแล้วปั้นเป็นก้อนกลมๆขนาดเท่าผลมะนาว

  2. นำถั่วที่ปั้นก้อนกลม 2 ก้อนวางบนแผ่นไม้ที่มีพลาสติกใสรองรับ

  3. ออกแรงหนีบไม้ที่ประกบกัน กดแรงๆเพื่อให้ถั่วแบนราบ

  4. นำถั่วที่หนีบเป็นแผ่นบาง ที่ได้ออกตากแดดจัด

  5. การตาก เป็นกรรมวิธีหนึ่งที่สำคัญ อุปกรณ์ “แคง” หรือ ตะแกรงที่ทำจากไม้ไผ่ สานตาห่างๆระยะเวลาการตาก จะตากประมาณ 6 – 9 ชั่วโมง แล้วแต่ความจัดของแดด ถั่วเน่าเมื่อแห้งจัดจะกลายเป็นสีน้ำตาลเข้ม

ตอนที่2 การวัดค่าpH

  1. นำถั่วเน่าที่หมักเป็นเวลา3วันของอุณภูมิที่ 70,80,90 องศา และมากกว่า ที่เวลา2ชั่วโมง ใส่ในบีกเกอร์ขนาด100ml และนำไปละลายน้ำในปริมาตร20ml

  2. จากนั้นคนให้เข้ากัน แล้วนำไปวัดค่าpH ด้วยpHมิเตอร์ จากนั้นนำไปบันทึกผลการทดลอง

  3. จากนั้นทำการทองซ้ำ 3รอบ

  4. จากนั้นทำการทดลองเช่นเดียวกับข้อที่1-3แต่เปลี่ยนเป็นใช้ถั่วเน่าที่ใช้เวลาในการต้ม3ชั่วโมง

ตอนที่3 การศึกษาลักษณะของเชื้อ Bacilus

นำถั่วเน่าที่หมักมาศึกษาลักษณะทางกายภาพโดยใช้กล้องจุลทรรศน์

  1. ทำความสะอาดแผ่นสไลด์ เข็มเขี่ย กระจกปิดสไลด์ จานเพาะเชื้อ ด้วยเอทิลแอกอฮอร์90%

  2. เตรียมสไลด์ โดยนำเข็มเขี่ยแตะเชื้อแล้วนำมาวางบนแผ่นสไลด์ปล่อยให้แห้งในอากาศและตรึง เชื้อโดยการนำสไลด์ไปบนเปลวไฟอย่างรวดเร็ว2-3ครั้ง

  3. หยดสีคริสตัลไวโอเลตลงบนเชื้อให้ท่วม ทิ้งไว้ประมาณ1นาทีแล้วเทสีทิ้ง

  4. หยดสารละลายไอโอดีนบนเชื้อให้ท่วม ทิ้งไว้ประมาณ1นาทีแล้วเททิ้ง

  5. ล้างสีออกด้วย Ethanol ทิ้งไว้ 15วินาที แล้วล้างด้วยน้ำสะอาด

  6. หยดซาฟรานินบนเชื้อทิ้งไว้15-30วินาที ล้างน้ำและซับให้แห้งแล้วนำไปส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์ กำลังขยาย100X โดยใช้ อิมมันชั่นออยล์

1.5 ขอบเขตของโครงงาน

ศึกษาการทำถั่วเน่าแข็บในอำเภอปาย จังหวัดแม่ฮ่องสอน

ถั่วเน่าแข็บ

ถั่วเน่า เป็นคำเรียกทางภาคเหนือซึ่งแปลว่า ถั่วเหลืองและ แข็บ ซึ่งแปลว่าแผ่น เมื่อนำสองคำมารวมกันจะได้คำว่า ถั่วเหลืองแผ่น ซึ่งเกิดจากการนำถั่วเหลืองมาหมักและทำเป็นแผ่น เพื่อนำมาใช้ในการประกอบอาหาร

Bacillus spp.

Bacillus คือ แบคทีเรีย (bacteria) รูปร่างเป็นท่อน (rod shape) ย้อมติดสีแกรมบวก (Gram positive bacteria) อยู่ในวงศ์ Bacillaceae ซึ่งอยู่ในวงศ์เดียวกับ Clostridium และ Desulfotomaculum

1.7 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1.7.1 ได้สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในการทำถั่วเน่าแข็บ

1.7.2 สามารถเก็บรักษาถั่วเน่าแข็บให้อยู่ได้นานยิ่งขึ้น

1.7.3 ได้ถั่วเน่าแข็บที่มีกลิ่นไม่แรงจนเกินไป

1.7.4 ถั่วเน่าแข็บได้รับความนิยมมาใช้ในการประกอบอาหารมากขึ้น

1.7.5 สามารถสร้างรายได้ให้ชาวบ้านได้มากยิ่งขึ้น

เอกสารอ้างอิง

1.สำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (สวก.) องค์การมหาชน. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : www.arda.or.th. [20 ส.ค. 2562].

2.คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล. กรีนไฮเปอร์มาร์ท สารานุกรมผลิตผลและผลิตภัณฑ์จากพืชในซุปเปอร์มาร์เก็ต ฉบับคอมพิวเตอร์. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : www.sc.mahidol.ac.th. [20 ส.ค. 2562].

3.ภาควิชาพืชไร่นา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน. "ถั่วเหลือง (Soybean)". [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : gri.kps.ku.ac.th. [20 ส.ค. 2562].

4.คณะทรัพยากรธรรมชาติ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : www.natres.psu.ac.th. [20 ส.ค. 2562].

5.ศูนย์เครือข่ายข้อมูลอาหารครบวงจร. “Soybean / ถั่วเหลือง”. (ผศ.ดร.พิมพ์เพ็ญ พรเฉลิมพงศ์, ศาสตราจารย์เกียรติคุณดร.นิธิยา รัตนาปนนท์). [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : www.foodnetworksolution.com. [20 ต.ค. 2013].

6.ชื่อพรรณไม้แห่งประเทศไทย. ส่วนพฤกษศาสตร์ป่าไม้ สำนักวิชาการป่าไม้ กรมป่าไม้. (เต็ม สมิตินันทน์).

7.ถั่วเหลือง สรรพคุณและประโยชน์ของถั่วเหลืองถั่วเหลือง. [4ส.ค.60] ออนไลน์ เข้าถึงได้จาก :https://medthai.com [20 ส.ค. 2562].

8.ศูนย์เครือข่ายข้อมูลอาหารครบวงจร. Bacillus / บาซิลลัส (ผศ.ดร.พิมพ์เพ็ญ พรเฉลิมพงศ์, ศาสตราจารย์เกียรติคุณดร.นิธิยา รัตนาปนนท์). [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : http://www.foodnetworksolution.com[25 ส.ค. 2562].

9.ถั่วเน่า อาหารภูมิปัญญาพื้นบ้านล้านนา (คุณทิพย์สุดา รันนัน) ). [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : https://www.stou.ac.th/study/sumrit/3-58(500)/page5-3-58(500).html[25 ส.ค. 2562].

10.Bacillus / บาซิลลัส บริษัท เค คลีนนิ่ง จำกัดจำหน่ายและบริการฆ่าเชื้อไวรัสตามสถานที่ต่างๆ[ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : https://www.kcleaning.co.th/bacillus [25 ส.ค. 2562].