การวิเคราะห์การเจริญของจุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ในโยเกิร์ตรสธรรมชาติโดยใช้วิทยาศาสตร์ข้อมูล

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ธารทิพย์ วรรณสำเริง, ธันยธรณ์ แก้วปัญญา, เบญสิร์ยา ทองผุด

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ชุลีพร ศรีพิทักษ์

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมัธยมวัดหนองแขม

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

จุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ (Probiotic microorganisms) เป็นจุลินทรีย์ที่ได้รับการวิจัยและเป็นที่ยอมรับว่ามีคุณประโยชน์ต่อร่างกายมนุษย์ สามารถพบได้ในผลิตภัณฑ์อาหารหมักหลายชนิด รวมทั้งผลิตภัณฑ์น้ำนมหมัก อาทิ โยเกิร์ต (Yogurt) และนมเปรี้ยว (Drinking yogurt) โดยโปรตีนเคซีนในน้ำนมที่ผ่านกระบวนการหมักด้วยจุลินทรีย์ จะถูกเปลี่ยนเป็นสารแลคโตไตรเปปไทด์ 2 กลุ่ม ได้แก่ valine-proline-proline (VPP) และ isoleucine-proline-proline (IPP) ซึ่งมีคุณสมบัติในการลดความดันโลหิตโดยออกฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ Angiotensin-converting enzyme (ACE inhibitor) ส่งผลให้ความดันโลหิตลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และยังสามารถสร้างสารที่ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันและออกฤทธิ์ต้านไวรัส อาทิ ไวรัสไข้หวัดใหญ่ชนิดเอ (Flu A) โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาในโยเกิร์ตนั้น คาดว่ามีประสิทธิภาพในเชิงบวกบนข้อมูลทางคลินิกจากการสร้างภูมิคุ้มกันโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (COVID-19) ให้กับประชากรที่มีความเสี่ยงสูงได้ อย่างไรก็ตาม การติดตามและวิเคราะห์การเจริญของจุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ซึ่งเป็นปัจจัยที่สำคัญต่อคุณภาพของโยเกิร์ตนั้น จำเป็นต้องดำเนินการภายในห้องปฏิบัติการทางจุลชีววิทยา ต้องอาศัยเครื่องมือและอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ซึ่งมีราคาสูง ใช้สารเคมีจำนวนมาก มีระยะเวลาดำเนินการนานและใช้แรงงานคนจำนวนมาก นอกจากนี้ ยังก่อให้เกิดของเสียจากสารเคมีอีกด้วย ดังนั้น คณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดในการประยุกต์ใช้องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ข้อมูล (Data science) ให้เกิดประโยชน์ต่องานด้านอุตสาหกรรมอาหารที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ เทคโนโลยีชีวภาพ เภสัชศาสตร์และการแพทย์ โดยใช้การวิเคราะห์ลักษณะการเจริญของจุลินทรีย์โพรไบโอติกส์ในโยเกิร์ตรสธรรมชาติ 2 สายพันธุ์เป็นกรณีศึกษา ซึ่งประกอบด้วยจุลินทรีย์สายพันธุ์แล็คโตแบซิลลัส เดลบรูคคิไอ ซับสปีชี่ส์ บัลการิคัส (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus) และสเตร็ปโตค็อคคัส เทอร์โมฟิลัส (Streptococcus thermophilus) มีขั้นตอนการดำเนินงานวิจัยโดยสังเขปดังนี้ 1) เก็บข้อมูล (Collect) ที่ได้จากการตรวจนับปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ (คาดว่าสามารถขอความอนุเคราะห์จาก ภาควิชาเภสัชเคมี คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี) 2) จัดการข้อมูล (Manage) 3) วิเคราะห์ข้อมูล (Analyze) โดยใช้อัลกอริทึมของการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine learning algorithm) และแบบจำลองคณิตศาสตร์บนความถูกต้องและแม่นยำทางสถิติ และ 4) ใช้ข้อมูลช่วยในการตัดสินใจ (Make decision) ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากงานวิจัยนี้ ได้แก่ 1) สามารถให้รายละเอียดเชิงลึกจากการวิเคราะห์การเจริญของจุลินทรีย์ ซึ่งจะนำไปประยุกต์ใช้ในงานที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ได้ 2) สามารถระบุพารามิเตอร์ในแบบจำลองคณิตศาสตร์ และประยุกต์ใช้อัลกอริทึมของการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายการเจริญแต่ละระยะของจุลินทรีย์บนพื้นฐานของความสำคัญสัมพัทธ์ของกรดแลคติกในกระบวนการการเปลี่ยนแปลงภายในโยเกิร์ตรสธรรมชาติได้คำสำคัญ : การวิเคราะห์การเจริญ, จุลินทรีย์โพรไบโอติกส์, โยเกิร์ตรสธรรมชาติ, วิทยาศาสตร์ข้อมูล

Keywords: Growth Analysis, Probiotic microorganisms, Traditional Yogurt, Data Science