بررسي اثر كنترل pH بر ميزان توليد اسيد پروپيونيك، استيك و لاكتيك در سامانه ناپيوسته خوراك دهي شده با پروپيوني باكتريوم و لاكتوباسيلوس

Fed-batch fermentation of propionic, acetic and lactic acid production

سابقه و هدف: پروپيوني باكتريوم ها مي‌توانند بسياري از محصولات مهم صنعتي مثل اسيد پروپيونيك، ويتامين ب12 و باكتريوسين ها را توليد كنند. اين باكتري ها علاوه بر داشتن فوايد پروبيوتيكي داراي عوامل محرك رشد باكتري هاي مفيد روده اي هستند. هدف تحقيق حاضر بررسي اثر كنترل pH بر ميزان توليد توده سلولي و اسيدهاي پروپيونيك، استيك و لاكتيك در سامانه ناپيوسته خوراك دهي شده با استفاده از ملاس و لاكتوز به عنوان منبع كربن و كشت هم زمان پروپيوني باكتريوم فريودنريچي يي زيرگونه شرماني يي و لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس است. مواد و روشها: تخمير در فرمانتور 3 ليتري با محيط پايه و ملاس به عنوان منبع كربن آغاز و خوراك دهي با قند لاكتوز پس از گذشت 36 ساعت از شروع فرايند با سرعت 03/0 ليتر بر ساعت در دماي 30 درجه سانتي گراد صورت گرفت. زمان فرايند تخمير 96 ساعت بوده و هر 24 ساعت به منظور اندازه‌گيري توده سلولي و اسيدهاي آلي از فرمانتور نمونه برداري انجام شد. اثر كنترل pH با مقايسه فرايند بدون كنترل pH با تخمير انجام شده در pH (سود 1 نرمال) 5/6 بررسي گرديد. مقدار توده سلولي با روش خشك كردن انجمادي و اسيدهاي آلي با HPLC اندازه‌گيري شد. يافتهها: غلظت نهايي متغيرهاي وابسته براي دو تيمار بدون و با كنترل pH به ترتيب عبارت بودند از: توده سلولي 07/0± 79/1 و 07/0±72/1، اسيد پروپيونيك 13/0±87/4 و 04/0±16/4، اسيد استيك 13/0±87/4 و 04/0±16/4 و اسيد لاكتيك 06/0±93/7 و 09/0±10/6 (گرم بر ليتر). نتيجه گيري: در اين مطالعه نشان داده شد كه كنترل pH تخمير با سود نرمال اثر معني داري بر توليد اسيدهاي آلي ياد شده ندارد. واژگان كليدي: پروپيوني باكتريوم فريودنريچي يي زيرگونه شرماني يي، اسيد پروپيونيك، سامانه ناپيوسته خوراك دهي شده، ملاس

Background and objective: Propionibacteria are capable of producing many important industrial products such as propionic acid, vitamin B12 and bacteriocins. Also these bacteria show some probiotic health benefits and produce prebiotics as stimulator of intestinal bacteria. The aim of this research is evaluation of pH control on production of biomass propionic, acetic and lactic acids in fed-batch system, with feeding of molasses and lactose as carbon sources of co-fermentation of Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii and Lactobacillus acidophilus. Materials and methods: Fermentation was conducted in a 3-liter fermentor containing base medium and molasses as the carbon source in which lactose was fed after 36th hat temperature at 30 °C. Total fermentation time was 96 hand sampling was done in every 24 h intervals to measure the biomass and organic acids. Two treatments were compared to each other: in one trial, pH was maintained at 6.5 by using NaOH 1N, but in another, during fermentation pH was not controlled. Content of biomass and organic acid were measured by freeze drying and HPLC methods, respectively. Results: The final concentration of the dependent variables for the two treatments with and without pH control obtained as following (g/L): biomass 1.97±0.07 and 1.72 ±0.07, propionic acid, 4.87±0.13 and 4.16±0.04, acetic acid 4.87±0.13 and 4.16±0.04 and lactic acid 7.93±0.06 and 6.10±0.09. Conclusion: In this study it was shown that production of mentioned organic acids was not affected significantly by adding NaOH for control of pH in medium. Keywords: Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, Propionic acid, Fed-batch system, Molasses