بهينه سازي توليد آزمايشگاهي زايليتول توسط مخمر Pichia guilliermondii DSMZ 6381

Optimization of xylitol production by Pichia guilliermondii DSMZ6381

زايليتول، يك قند الكل 5 كربنه طبيعي است كه به دليل قدرت شيرين كنندگي اش(كه به اندازه سوكروز، زياد است) و كاربردهاي بالقوه اش به عنوان كاهش دهنده پوسيدگي دندان و منبع كربوهيدرات مستقل از انسولين براي افراد ديابتي وابسته به انسولين، در صنايع دارويي و غذايي، بسيار به آن اهميت داده شده است. هدف از اين تحقيق بهينه سازي تركيبات محيط و شرايط كشت جهت بالا بردن توليد زايليتول توسط مخمر Pichia guilliermondii DSMZ 6381 بود. ابتدا با استفاده از روش تغيير يك فاكتور در يك زمان (one-factor-at-a-time) اثر منابع كربني و نيتروژني مختلف همچنين شرايط محيط كشت، در توليد بررسي گرديد. سپس بهينه سازي منابع غذايي به روش آناليز آماري تاگوچي طي دو مرحله انجام پذيرفت. ابتدا اثر منابع كربني مختلف مانند زايلوز، فروكتوز، رافينوز، لاكتوز، مانيتول، مالتوز، سوكروز، گالاكتوز و گلوكز در توليد زايليتول توسط اين مخمر بررسي شد. پس از آن اثر منابع نيتروژني پيچيده و معدني مختلف مانند آب پنير، عصاره مخمر، پپتون، نيترات پتاسيم، نيترات سديم و نيتريت سديم در توليد زايليتول توسط اين مخمر بررسي شد. نتايج نشان داد كه از ميان منابع كربني، زايلوز به عنوان بهترين منبع كربن است. از ميان منابع نيتروژني، پپتون و عصاره مخمر به عنوان بهترين منابع نيتروژني شناخته شدند. بهترين دما، درصد تلقيح و pH به ترتيب C ?30، 7 درصد حجمي/ حجمي(v/v%) و 6 بود. با توجه به نتايج به دست آمده، ميزان توليد زايليتول در محيط پايه %25/51 بود كه با بهينه سازي شرايط توليد پس از انجام روش تغيير يك فاكتور در يك زمان و تاگوچي به ترتيب به ميزان %68 و %89 افزايش يافت.

Xylitol is a natural five-carbon alcoholic sugar that has been highly valued by the food and pharmaceutical industries because of its sweetening power (as high as sucrose), potential uses as dental caries reducer and as insulinin dependent carbohydrate source for insulin-dependent diabetics. The purpose of this study was optimization of medium components and culture conditions in order to increase xylitol production by Pichia guilliermondii. Firstly, the effects of carbon, nitrogen and culture conditions were optimized by one-factor-at-a-time method, then nutritional improvement was performed using Taguchi method as a fractional factorial design in two stages. The selected carbon sources were Xylose, Fructose, Rafinose, Lactose, Manitol, Galactose, Maltose, Sucrose and Glucose. The complex and inorganic substrates were Whey, Sodium nitrate, Sodium nitrite, Potassium nitrate, Yeast extract and Pepton, respectively. The results showed that amongst different carbon sources, Xylose had significant effect on xylitol production and amongst variety of nitrogen sources, Yeast extract and Peptone were the most suitable sources, respectively. The optimum temperature, inoculum size and pH were 30°C, 7% (V/V) and 7, respectively. Xylitol production was 51/25% in the basal medium. It was concluded that by optimizing using one-factor-at-a-time and Taguchi methods, led to increase in xylitol production to 68% and 89%, respectively.