بخشی از مقاله
تولید نیمه صنعتی اسید لاکتیلن در فرمانتور STR به روش Fed batch توسط lactobacillus casei ssp. casei
چکیده
اسید لاکتیک (۲- هیدروکسبي پروپیوئیل اسید) یک اسید آلبي هیدروکسيل دار است که تنهـا ايزومر نوري (+)L آن در انسان متابولیزه میگردد . اسید لاکتیک در صنایع غذایی و دارویی کاربرد فراوان دارد . در حال حاظر اسید لاکتیک به دو طریق بیولوژی ( فرایند های تخمیري ) و سنتزي تولید مي شود به دلیل توان تولید ایزومر (+)L، بیشترپن حجم تولید اسیدلاکتیک در جهان بصورت تخمیر است. در این تحقیق از باکتری سویه Lactobacillus casei Sub Sp. casei PTCC: 1608 که باکتري همو فرمانتاتیو تولید کننده اسید لاکتیک (+) I است، استفاده شد . بعد از بهینه سازی محیط تولید و شرایط تخمیر اسید لاکتیک همزن دار یا فرمانتور STR ۲۰ لیترين Chemap - Fernmenter ساخت سوئیس تولید شد و سپس ادامه آزمایشات و تولید اسیدلاکتیک در فرمانتور ۷۵۰ لیتری MBR و Scale up شد و تخمیر به روش کشت. نیمه مداوم (fed batch) صورت گرفت. اجزاء محیط تولید به صورت ذیل بهینه سازي شد: گلوکز ۸۰، آب پنیر ها و پودر خیسانده ذرت ۲۰ گرم در لیتر. شرایط بهینه تخمیر بصورت دماي 42c، دور همزن، rpm۰۰۱ و 6.1 :pH بصورت سیستم بي هوازي بدست آمد. میزان تلقیح نیز ۱۰% حجم مایع فرمانتور بود و اندازه گيري اسید لاکتیک توليد شدة به روش رنگ سنجي صورت گرفت. در فرمانتور ۲۰ لیتری در روش کشت غیر مداوم در مدت زمان 44 ساعت ، ۸۹ گرم بر لیتر اسیدلاکتیک. تولید شد ودر روش کشت نیمه مداوم که در سه نوبت گلوکز به صورت محلول 320 گرم گلوکز در ml 150 آب مقطر اضافه شد که در زمان ۱۸۸ ساعت، ۲۳۵ گرم بر لیتر اسید لاکتیک تولید شد. بهترین بهره وري g/lh 2.02 به دست آمد. سپس تولید در فرمانتور ۷۵۰ لیترين Scale up شد که به روش کشت نیمه مداوم در دو نوبت گلوکز به میزان 25 گرم در لیتر اضافه شد که در زمان ۶۷ ساعت، 144 گرم بر لیتر اسید لاکتیک تولید شد و راندمان ۸۰% با بهره ورزي g/lh ۱۴. ۲ داشت. نمونه ها به روش HPLC نیز آزمایش شدند و نتایج تاکید شدند.
واژه های کلیدی: اسید لاکتیک، فرمانتور ، Fed batch، لاکتو باسیلوس کازئی
مقدمه
اسید لاکتیت (۲- هیدروکسي پروپیوئیل اسید) با فرمول CH3CHOHCOOH یک اسید آلي هیدروکسیل دارای ضعیف با وزن مولکولی کم و = 3.86 PKa در c 25 است که تنها ایزومر نوري (+)L آن در انسان متابولیزه مي گردد. اسید لاکتیک در صنایع غذايي و دارویي کاربرد فراوان دارد جدیدترین کاربرد اسید لاکتیک در ارتباط با تهیه پلاستیکهاي زیست تجزیه پذیر و از جمله پلي لاکتیلک اسیدها PLA مي باشد که در موارد بالیني و ساخت ابزار آلات پزشکي نظیر نخهاي بخیه ، ابزار آلات پیوندي ، داروها آهسته رها شونده و حشره کشها از آن استفاده می شود. در حال حاضر اسید لاکتیک به دو طریق بیولوژي (فرآیندهاي تخمیري) و سنتزي تولید مي شود. بدلیل توان تولید ایزومر (+)L، بیشترین حجم تولید اسید لاکتیلث در جهان بصورت تخمیر است.
مواد وروشها
از سویه. Lactobacillus casei subsp. casei PTCC: 1608 استفاده شد
برای رشد و تهیه پیش کشت از محیط MRS broth استفاده شد و بعد از تلقیح درc ۳۰ و 180 :rpm انکو به شدند. محیط کشت تولید و شرایط تخمیر بهینه سازی شد که عبارتست از: گلوکز ۸۰، آب پنیر 50 ، پودر خیسانده ذرت 20 ، استان سدیم ۱، سولفات منیزیوم ۰٫۲، سولفات منگنز ۰٫۰۳، سولفات آهن ۳ و ۰ گرم در لیتر ودور همزن: ۱۰۰، دماc ۴۲، 6.1 = pH و برای کنترل pH از هیدروکسید کلسیم استفاده شد و میزان تلقیح ۱۰% حجم محیط تولید بود و تخمیر در سیستم بیهوازی انجام شد.
ابتدا تولید اسید لاکتیک در فرمانتور همزن دار یا فرمانتور STR ۲۰ لیتري Chemap - Ferrgenter ساخت سوئیسی انجام شد، به روشی کشت غیر مداوم و به روشی کشت نیمه مداوم که در سه نوبت گلوکز به ضورت محلول ۳۲۰ گرم گلوکز در ml 15۰ آب مقطر اضافه شد. سپس ادامه آزمایشات و تولید اسیدلاکتیک در فرمانتور 750 لیتری به Scale up ، MBR شد و تخمیر به روش کشت نیمه مداوم (fied batch) صورت گرفت، که در دو نوبت گلوکز به میزان ۲۵ گرم در لیتر اضافه شد که حجم محیط تولید 200 لیتر بود .
روشی اندازه گیری اسید لاکتیک به روشی رنگ سنجی انجام شد که با اضافه نمودن اسید سولفوریک غلیظ به اسید لاکتیک بعد از 10 دقیقه ( در بن ماری جوش)، استالدئید حاصل می شود که در حضور سولفات مس ۴% و پارافنیل فنل (1.5% در اتانول)، بعد از ۳۰ دقیقه کمپلکس رنگی ایجاد می کند که میزان جذب نوری آن در طول موج nm ۵۷۰ اندازه گیری میشود. نمونه ها به روشی HPLC نیز آزمایش شدند.
نتیجه و بحث
بعد از انتخاب Lactobacillus casei subsp. casei i PTCC: 1608 Alبه عنوان بهترین تولید کننده L(+) اسید لاکتیک، شرایط تخمیر و محیط تولید بهینه سازی شد.
ابتدا در فرمانتور ۲۰ لیتری به روش کشت غیر مداوم در مدت زمان : 44ساعت، ۸۹ گرم بر لیتر اسید لاکتیک تولید شد ودر روشی کشت نیمه مداوم در زمان ۱۸۸ ساعت ۲۳۵ گرم بر لیتر اسیدلاکتیک تولید شد که در آن تخمیر سه نوبت گلوکز به صورت محلول ۳۲۰ گرم گلوکز در ml ۱5۰ آب مقطر feedشد.
بهترین بهره وری 2.02 g/lh بدست امد. سپس تولید در فرمانتور 750 لیتری Scale up شد که به روشی کشت نیمه مداوم انجام شد و در دو نوبت گلوکز به میزان ۲۵ گرم در لیتر به محیط تولید feed شد که حجم محیط تولید ۲۰۰ لیتر بود.
که طی این تخمیر در زمان ۶۷ ساعت، ۱۴۴ گرم بر لیتر اسید لاکتیک تولید شد و راندمان ۸۰% با بهره وري g/lh ۱۴ . ۲ داشت. این نمونه ها به روشی HPLC نیزازمایش شدند و نتایج تاکید شدند. در فرایند نیمه پیوسته یک فاکتور مهار کننده متابولیکی به همراه و یا به تنها یی با غلظت مناسب به محیط بسته (batch) اضافه می شود که در این تحقیقی گلوکز به عنوان منبع کربن Feed شد که تا پایان یک batch چیزی از محلول کم نمي شود در این تحقیقی با اندازه گیری گلوکز موجود و باقیمانده در محیط تولید و لاکتات کلسیم تولید شده کنترل پروسه انجام شد.
