Enhancing vitamin B12 content in co-fermented soy-milk via a Lotka Volterra model

Abstract

Abstract: Soybean products are popular because of itstaste, digestibility, and health benefits. However, soybeanlacks vitamin, mainly the low water-soluble vitamin B12.This study investigated the effects of fermentation conditionson the synthesis of vitamin B12, production ofmetabolites, and growth of Lactobacillus reuteri and Propionibacteriumshermainii in fermented soy-milk. A LotkaVolterra model was successfully employed to describe thecompetition relationship between the two microorganismsunder various fermentation conditions. A quadraticfunction between the ratio of interaction coefficientsand vitamin B12 content was found. Higher vitamin B12 insoy-milk can be produced when the ratio of interactioncoefficients approach to one. Compared with other fermentedsoybean products, fermented soy-milk containsmore acetate, ethanol, and propionic acid. This study successfullydemonstrated a mathematical model to enhancesoy-milk vitamin B12 production.Keywords: Lactobacillus reuteri; Propionibacterium shermanii;co-fermentation; modeling; vitamin B12.Özet: Soya ürünleri, tadı, sindirilebilirliği ve sağlık yararlarınedeniyle popülerdir. Bununla birlikte, soya fasulyesi,esas olarak düşük suda çözünür B12 vitamini olanvitaminlerden yoksundur. Bu çalışmada fermantasyonkoşullarının fermente soya sütlerinde B12 vitamini sentezi,metabolit üretimi ve Lactobacillus reuteri ve Propionibacteriumshermainii gelişimi üzerine etkileri araştırıldı.Bir Lotka Volterra modeli, çeşitli fermantasyon koşullarıaltında iki mikroorganizma arasındaki rekabet ilişkisinitanımlamak için başarıyla kullanılmıştır. Etkileşim katsayılarıve B12 vitamini içeriği arasındaki ikinci derecedenbir fonksiyon bulunmuştur. Etkileşim katsayıları oranıbire yaklaştığında soya sütünde daha yüksek B12 vitaminiüretilebilir. Diğer fermente soya fasülyesi ürünleri ile karşılaştırıldığında,mayalanmış soya sütü daha fazla asetat,etanol ve propiyonik asit içerir. Bu çalışma, soya sütü B12üretimini arttırmak için bir matematik modelini başarıylagöstermiştir.