Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Подбор оптимальных условий биосинтеза молочной кислоты

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-1-112-117

Полный текст:

Аннотация

Молочная кислота находит применение во множестве отраслей промышленности, при этом 40% потребности отечественного рынка удовлетворяется за счёт импорта, при этом основными способами получения молочной кислоты является микробиологический или синтетический. Наиболее рационален микробиологический синтез, однако, при его реализации используются ценные сахаросодержащие субстраты. В связи с этим поиск новых технологий получения молочной кислоты является актуальной задачей. Один из перспективных и экономически выгодныхспособов – переработка молочной сывороткив молочную кислоту путем бактериального ферментирования лактозы, поскольку сыворотка является отходом производства творога. Постоянным финансовым обязательством для молочной отрасли является экологический сбор, большая часть предприятий молокопереработки фактически не имеет возможности следовать существующим требованиям в области биологических загрязнений, а потому компенсирует водоканалам дополнительные расходы на доочистку сточных вод. Цель исследования – провести скрининг культур микроорганизмов, способных ферментировать лактозу, содержащуюся в молочной сыворотке, и подобрать состав среды, обеспечивающий максимальный выход молочной кислоты. В эксперименте использовали штаммы молочнокислых бактерий, полученные из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов (НИЦ «Курчатовский институт» – ГосНИИгенетика). С целью обеспечения максимального выхода молочной кислоты был определен оптимальный состав среды путем подбора концентраций дрожжевого автолизата и раствора солей. Также была подобрана оптимальная продолжительность биосинтеза молочной кислоты. Исследование кислотообразующей способности штаммов молочнокислых бактерий показало, что из исследованных штаммов наибольшую способность ферментировать лактозу, синтезируя молочную кислоту, проявил Lactobacillus casei C1 (B5726), что коррелирует с данными по ассимиляции культурой лактозы. Подобраны оптимальная продолжительность культивирования (132 ч) и концентрация дрожжевого лизата (5%) в питательной среде на основе творожной сыворотки. При оптимальных параметрах максимальная концентрация молочной кислоты в культуральной жидкости Lactobacillus casei C1 (B5726) составила 54.77 г./л, что сопоставимо с используемыми в настоящее время продуцентами при промышленном производстве молочной кислоты.

Об авторах

О. В. Бондарева
Воронежский государственный университет инженерных технологий

м.н.с., лаборатория метагеномики и пищевой биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



А. А. Толкачева
Воронежский государственный университет инженерных технологий

м.н.с., лаборатория метагеномики и пищевой биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



Н. А. Некрасова
Воронежский государственный университет инженерных технологий

м.н.с., лаборатория метагеномики и пищевой биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



Г. П. Шуваева
Воронежский государственный университет инженерных технологий

доцент, кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



Д. А. Черенков
Воронежский государственный университет инженерных технологий

д.б.н., профессор, кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



О. С. Корнеева
Воронежский государственный университет инженерных технологий

д.б.н., профессор,, кафедра биохимии и биотехнологии, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия



Список литературы

1. Болотенков М.В. Производство молочной кислоты в мембранном биореакторе. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 2017. 78 с.

2. Государственная фармокопея Российской Федерации, XIV издание; под. редакцией С.Е. Емшанова. Москва: «Медицина», 2018. 2787 с.

3. Горбатова К.К., Гунькова П.И. Химия и физика молока. СПБ: ГИОРД, 2012. 336 с.

4. ГОСТ 34304–2017 Молоко и молочные продукты. Метод определения лактозы и галактозы (с Поправкой). Москва, Стандартинформ, 2018. 7 с.

5. Дуринец А.С. Биологические основы совершенствования культивирования молочнокислых бактерий для разработки высокоэффективной технологии получения молочной кислоты: дис. на соиск. учен. степ. канд. биол. наук: 03.01.06. Москва, 2020. 153 с.

6. Залашко М.Н. Биотехнология переработки молочной сыворотки. М.: Агропромиздат, 1990. 192 с.

7. Квасников Г.И., Нестеренко О.А. Молочнокислые бактерии и пути их использования. М: Агвопоомиздат, 2015. 208 с.

8. Пат. № 2000109701, RU, C12P 7/56. Способ получения молочной кислоты / Исакова Д.М. № 2000109701/13; Заявл. 20.04.2000; Опубл. 20.10.2001.

9. Самуйленко А.Я., Еремец В.Е., Гринь С.А., Шинкарев С.М. и др. Промышленные способы биотехнологического получения и выделения молочной кислоты // Вестник технологического университета. 2017. С. 123–126.

10. Борщевская Л.Н., Гордеева Т.Л., Калинина А.Н., Синеокий С.П. Спектрофотометрической определение молочной кислоты // Журнал аналитической химии. 2016. С. 787–780.

11. Hujanen M., Linko Y.-Y. Effect of temperature and various nitrogen sources on L (+)-lactic acid production by Lactobacillus casei // Appl Microbiol Biotechnol. 1995. P. 307–313.

12. Fitzpatrick J.J., Ahrens M., Smith S. Effect of manganese on Lactobacillus casei fermentation to produce lactic acid from whey permeate // Process Biochemistry. 2001. V. 36. №7. P. 671 – 675.

13. Rocha-Mendoza D., Kosmerl E., Krentz A., Zhang L. et al. Invited review: Acid whey trends and health benefits // Journal of Dairy Science. 2021. V. 104. №. 2. P. 1262-1275. doi: 10.3168/jds.2020-19038

14. Litchfield J.H. Lactic Acid, Microbially Produced // Encyclopedia of Microbiology. 2009. P. 362–372.

15. Ago K.-I., Hasegawa S., Azuma M., Takahashi K. Lactic acid fermentation from rice by adopting food wastes as nutrients // Journal of Chemical Engineering of Japan. 2007. V. 40. №2. P. 164 – 167.

16. Amrane A., Prigent Y. Lactic acid production from lactose in batch culture: analysis of the data with the help of a mathematical model; relevance for nitrogen source and preculture assessment // Applied Microbiology and Biotechnology. 1994. V. 40. №5. P. 644–649.

17. Coelho L.F., Bernardo M.P., de Oliveira P.M. et al. Lactic acid production from renewable resources // Lactic Acid: Production, Properties and Health Effects. 2012. P 47–64.

18. Kwon S., Lee P.C., Lee E.G., Keun Chang Y. et al. Production of lactic acid by Lactobacillus rhamnosus with vitamin- supplemented soybean hydrolysate // Enzyme and Microbial Technology. 2000. V. 26. №2. P. 209–215.

19. Smithers G.W. Whey-ing up the options - Yesterday, today and tomorrow // Int. Dairy J. 2015. V. 48. P. 2-14. doi: 10.1016/j.idairyj.2015.01.011

20. Gharwalová L., Paulová L., Patakova P., Branská B. et al. Use of wheat straw and chicken feather hydrolysates as a complete medium for lactic acid production // Czech Journal of Food Sciences. 2018. V. 36. №. 2. P. 146-153. doi: 10.17221/461/2017-CJFS


Рецензия

Для цитирования:


Бондарева О.В., Толкачева А.А., Некрасова Н.А., Шуваева Г.П., Черенков Д.А., Корнеева О.С. Подбор оптимальных условий биосинтеза молочной кислоты. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2022;84(1):112-117. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-1-112-117

For citation:


Bondareva O.V., Tolkacheva A.A., Nekrasova N.A., Shuvaeva G.P., Cherenkov D.A., Korneeva O.S. Selection of optimal conditions for the lactic acid biosynthesis. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2022;84(1):112-117. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2022-1-112-117

Просмотров: 150


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)