The effects of nutrient supplements on the production of lactic acid from cheese whey

Abstract

Purpose: To investigate the effects of microorganism strain, substrate concentration and yeast extract (w/v), MnSO4.H2O, MgSO4.7H2O addition to cheese whey solution on the lactic acid production and enantiomeric excess of produced lactic acid.Material and Methods: Fermentations were performed as batch fermentations with 100 mL liquid medium in 250 mL erlenmeyer flasks. The different species of lactic acid bacteria (seven bacteria species), concentrations of yeast extract (0-1% w/v), manganese sulfate (0.003-0.02 % w/v) and magnesium sulfate (0.005-0.01% w/v) were investigated on the lactic acid production. The medium was inoculated with about 0.04 mg/mL inoculum of bacteria. Lactic acid and lactose was determined by HPLC, with a Phen. Rezex. RHM Mon. (300x7.8 mm) column. Lactic acid enantiomers were determined also by HPLC, using a chiral column (Shodex Orpak CRX-853).Results: Lactic acid concentration was increased about three times according to the control experiment by adding additional nutrient supplements (yeast extract, MnSO4) into the cheese whey. After 48 hour of fermentation, the highest lactic acid concentration was achieved with Lactobacillus casei NRRL-B-1922 with the presence of 0.4% yeast extract and 0.007% MnSO4. The highest lactic acid concentration and conversion were 61 g/L and 94%, respectively. When only 0.5% yeast extract (w/v) was added to the fermentation medium, approximately the same conversion (93%) was obtained at 48 h of fermentation. Lactic acid produced by L. casei NRRL-B-1922 was mostly L(+) lactic acid and 99% ee was obtained at all conditions.Conclusion: It is provided that only addition of yeast extract into cheese whey should be increase the lactic acid conversion and productivity

Özet

Amaç: Çalışmanın amacı, Laktik asit üretimi ve üretilen laktik asitin enantiyomerik aşırılığına, mikroorganizma türü, substrat derişimi, peynir altı suyuna maya özütü (w/v), MnSO4.H2O, MgSO4.7H2O ilavesinin etkisinin araştırılmasıdır.Gereç ve Yöntemler: Fermentasyon, 250 mL'lik erlenlerde 100 mL çalışma hacminde, kesikli olarak gerçekleştirilmiştir. Laktik asit üretimine farklı laktik asit bakteri türlerinin (yedi bakteri türü), maya özütü derişimi (% 0-1 w/v), mangan sülfat derişimi (%0.003-0.02 w/v) ve magnezyum sülfat derşimi (% 0.005-0.01 w/v) etkileri incelenmiştir. Laktik asit ve laktoz Phen. Rezex. RHM Mon. (300x7.8 mm) kolon ile HPLC'de belirlenmiştir. Laktik asit enantiyomerleri kiral kolon (Shodex Orpak CRX-853) kullanılarak yine HPLC'de belirlenmiştir.Sonuç: Peynir altı suyuna ilave besin maddeleri (maya özütü, MnSO4) eklendiğinde, laktik asit derişimi kontrol deneyine göre yaklaşık üç kat artmıştır. En yüksek laktik asit derişimi 48 saat süren fermentasyon sonunda, Lactobacillus casei NRRL-B-1922 ile % 0.4 maya özütü ve %0.007 MnSO4 varlığında elde edilmiştir. En yüksek laktik asit derişimi 61 g/L ve dönüşümü % 94'dür. Fermentasyon ortamına sadece % 0.5 maya özütü eklenerek yaklaşık olarak aynı dönüşüme (% 93) 48 saat süren fermentasyon ile ulaşılmıştır. L. casei NRRL-B-1922 ile üretilen laktik asit genellikle L(+) laktik asittir ve bütün koşullarda % 99 ee elde edilmiştir.Tartışma: Bu çalışmada, laktik asit dönüşümünü ve verililiğini artırmak için peynir altı suyuna sadece maya özütü eklenmesi gerektiği önerilmiştir