Khảo sát điều kiện lên men lactic acid từ rỉ đường bởi vi khuẩn Lactobacillus

- KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN LÊN MEN LACTIC ACID TỪ RỈ ĐƯỜNG BỞI VI KHUẨN LACTOBACILLUS.
- Investigation on lactic acid fermentation from molasses by Lactobacillus.
- Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, lên men acid lactic, rỉ đường.
- Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, lactic acid fermentation, molasses.
- Lactic acid fermentation can add value to molasses and reduce pollution.
- The objective of this study was to examine lactic acid fermentation from molasses by Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum and Lactobacillus fermentum.
- The molasses was treated with sulfuric acid, added bacteria at a density of 10 10 CFU/mL and fermented lactic acid at different conditions (molasses ratio, pH, temperature, incubation time and inoculum ratio).
- In this study, the suitable conditions for lactic acid fermentation from molasses were determined at the molasses ratio of 15% (v/v), pH of 6.0, inoculum ratio of 10% (v/v), temperature of 37 o C and 30-hour incubation time and Lactobacillus acidophilus could create the highest lactic acid amount (16.7 g/L) among three strains..
- Lên men lactic acid có khả năng tạo giá trị gia tăng cho rỉ đường và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
- Đề tài này được tiến hành với mục tiêu khảo sát quá trình lên men lactic acid từ nguyên liệu rỉ đường sử dụng 3 chủng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum và Lactobacillus fermentum.
- Rỉ đường được xử lý với acid sulfuric, bổ sung vi khuẩn đã được tăng sinh đến mật độ 10 10 CFU/mL và lên men lactic acid ở điều kiện khác nhau (tỷ lệ rỉ đường, pH, nhiệt độ, thời gian, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung).
- Kết quả của đề tài đã xác định được điều kiện thích hợp cho lên men lactic acid từ rỉ đường là tỷ lệ rỉ đường 15%.
- (v/v), pH 6,0, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung 10% (v/v), tiến hành lên men ở 37 o C trong 30 giờ và trong ba chủng vi khuẩn sử dụng, Lactobacillus acidophilus có khả năng chuyển hóa tạo lactic acid có hàm lượng cao nhất 16,7 g/L..
- Khảo sát điều kiện lên men lactic acid từ rỉ đường bởi vi khuẩn Lactobacillus.
- Lactic acid là một trong những gốc acid hữu cơ phổ biến nhất trong tự nhiên và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp y dược, mỹ phẩm, hóa chất và đặc biệt là thực phẩm (Narayanan et al., 2004).
- Nhu cầu sử dụng lactic acid ngày càng tăng do nó là monomer trong quá trình sản xuất PLA (poly lactic acid), một loại vật liệu có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường thay thế cho các polymer có nguồn gốc dầu mỏ.
- Lactic acid có thể được tạo thành bằng phương pháp tổng hợp hóa học hoặc lên men sinh học (Vidra et al., 2017).
- Lên men sản xuất lactic acid là một phương pháp thân thiện với môi trường và acid tạo ra có độ tinh khiết cao (Gao et al., 2011).
- Việc lên men lactic acid được nghiên cứu từ năm 1935 bằng cách sử dụng các loại vi sinh vật và điều kiện lên men khác nhau như pH, nguồn carbon, nhiệt độ, tỷ lệ vi khuẩn, tỷ lệ cơ chất ban đầu và nguồn nitrogen (Hofvendahl and Hahn- Hägerdal, 2000)..
- Vi khuẩn LAB gồm các chi Lactococcus, Leuconostoc, Bifidobacterium,.
- Sucrose có trong rỉ đường khi thủy phân tạo thành glucose và fructose có thể được vi khuẩn Lactobacillus sử dụng lên men tạo acid lactic.
- Các nghiên cứu lên men lactic acid sử dụng vi khuẩn Lactobacillus đã xác định Lactobacillus acidophilus (nhóm I) lên men tạo 16,1 g/L lactic acid (Liguori et al., 2015), Lactobacillus plantarum (nhóm II) tạo 19,07g/L lactic acid khi lên men từ lõi ngô ở điều kiện tỷ lệ vi khuẩn 6%, nồng độ đường 5%, pH 6, nhiệt độ lên men 38 o C, thời gian lên men 84 giờ (Nguyễn Thị Thanh Hà, 2012) và Lactobacillus fermentum (nhóm III) tạo 20,93 g/L lactic acid sau 72 giờ nuôi cấy trong môi trường MRS lỏng pH 6,2 có bổ sung vi khuẩn 5% (v/v) và 20 g/L glucose ở 37 o C (Nguyễn Thị Diễm Hương và Đỗ Thị Bích Thủy, 2012)..
- Lên men pentose.
- a : khi lên men.
- Đề tài này được thực hiện với mục tiêu xác định điều kiện lên men lactic acid thích hợp từ rỉ đường (tỷ lệ rỉ đường, pH, nhiệt độ, thời gian lên men, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung) sử dụng ba chủng vi khuẩn Lactobacillus (L.
- fermentum) để tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa tạo lactic acid cao nhất..
- 2.1 Phương tiện nghiên cứu Chủng vi khuẩn:.
- Vi khuẩn L.
- Nhằm khảo sát điều kiện thích hợp cho lên men lactic acid từ rỉ đường sử dụng 3 chủng vi khuẩn Lactobacillus, các chủng được tăng sinh trong môi trường MRS lỏng từ 16 đến 22 giờ ở 37°C, tương đương mật số 10 10 CFU/mL (xác định theo đường cong sinh trưởng của từng chủng).
- Hàm lượng lactic acid tạo thành được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Thorner (Fabro et al., 2006), hàm lượng đường được xác định theo TCVN 4594:1988..
- 2.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Dịch tăng sinh vi khuẩn được bổ sung vào bình tam giác chứa 100 mL dịch rỉ đường để đạt mật số 10 8 CFU/mL và ủ 22 giờ ở 37°C..
- 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH dịch lên men.
- Dịch tăng sinh vi khuẩn được bổ sung vào bình tam giác chứa 100 mL dịch rỉ đường để đạt mật số 10 8 CFU/mL và ủ 22 giờ ở nhiệt độ ủ thay đổi từ 30-40 o C..
- 2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men.
- Dịch tăng sinh vi khuẩn được bổ sung vào bình tam giác chứa 100 mL dịch rỉ đường để đạt mật số 10 8 CFU/mL và ủ ở nhiệt độ thích hợp theo mục 2.2.3 trong khoảng thời gian từ 22 giờ đến 34 giờ..
- 2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn bổ sung đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Dịch tăng sinh vi khuẩn được bổ sung vào bình tam giác chứa 100 mL dịch rỉ đường theo tỷ lệ v/v để đạt mật số 10 8 CFU/mL và ủ ở nhiệt độ thích hợp theo mục 2.2.3 trong thời gian ủ theo mục 2.2.4..
- 2.2.6 Thí nghiệm lên men lactic acid với 5 L và 50 L dịch rỉ đường.
- Dịch tăng sinh vi khuẩn được bổ sung vào bình chứa 5 L dịch rỉ đường theo tỷ lệ đã chọn ở mục 2.2.5 để đạt mật số 10 8 CFU/mL và ủ ở nhiệt độ thích hợp theo mục 2.2.3 trong thời gian ủ theo mục 2.2.4..
- Chủng vi khuẩn lên men lactic acid có hàm lượng cao nhất trong 3 chủng khảo sát được chọn để lên men với 50 L dịch rỉ đường ở điều kiện lên men thích hợp đã chọn như trên..
- pH dịch lên men được xác định theo TCVN 6492:2011..
- Lactic acid tạo thành được xác định bằng phương pháp chuẩn độ Thorner với dung dịch NaOH 0,1N (Fabro et al., 2006): Lấy 10 mL dịch nuôi lắc đã li tâm cho vào ống nghiệm, bổ sung 20 mL nước cất và 1-2 giọt Phenolphtalein (nồng độ 1% trong cồn 90 o.
- lactic acid = o T x 0,009.
- Hiệu suất lên men.
- 3.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Bảng 2 cho thấy hàm lượng lactic acid tạo thành từ cả 3 chủng vi khuẩn có xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ rỉ đường từ 5-15% (v/v) và đạt cao nhất ở tỷ lệ rỉ đường 15% (v/v) sau đó có giảm nhẹ ở tỷ lệ 20%.
- Kết quả này phù hợp với các kết quả nghiên cứu lên men lactic acid bằng vi khuẩn LAB (Nguyễn Văn Tuyên, 2011.
- Hiệu suất lên men của 3 chủng vi khuẩn Lactobacillus ở các tỷ lệ rỉ đường khác nhau được trình bày trong Bảng 3.
- Qua Bảng 3 có thể thấy hàm lượng đường tăng lên không làm tăng hiệu suất lên men acid.
- Như vậy, tỷ lệ rỉ đường phù hợp cho quá trình lên men lactic acid của cả 3 chủng Lactobacillus là 15% tương đương 6,1% hàm lượng đường..
- Bảng 2: Hàm lượng lactic acid tạo thành của 3 chủng vi khuẩn ở các tỷ lệ rỉ đường khác nhau Chủng vi khuẩn Hàm lượng lactic acid (g/L) theo tỷ lệ rỉ đường.
- Bảng 3: Hiệu suất lên men của 3 chủng vi khuẩn ở các tỷ lệ rỉ đường khác nhau Chủng LAB.
- 3.2 Ảnh hưởng của pH dịch lên men đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Bảng 4 thể hiện khả năng lên men tạo lactic acid của 3 chủng vi khuẩn khảo sát ở các mức pH khác nhau.
- Ở giá trị pH 6,0 lactic acid tạo thành là cao nhất ở cả 3 chủng, L.
- Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu về xác định pH tối ưu cho lên men lactic acid sử dụng chủng L.
- Bảng 4: Hàm lượng lactic acid tạo thành của 3 chủng vi khuẩn ở các pH khác nhau Chủng vi khuẩn Hàm lượng lactic acid (g/L) theo pH.
- 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Nhiệt độ phát triển tối ưu của các loài vi khuẩn Lactobacillus là 30-40 o C (Robin et al., 2000).
- quả ở Bảng 5 cho thấy nhiệt độ lên men thích hợp cho 3 chủng Lactobacillus trong khoảng từ 35-40 o C, trong đó ở nhiệt độ ủ 37 o C, quá trình lên men chuyển hóa acid là tốt nhất..
- Bảng 5: Hàm lượng lactic acid tạo thành của 3 chủng vi khuẩn ở các nhiệt độ khác nhau Chủng vi khuẩn Hàm lượng lactic acid (g/L) theo nhiệt độ ( o C).
- 3.4 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Kết quả lên men lactic trong dịch rỉ đường 15%.
- Bảng 6: Hàm lượng lactic acid tạo thành của 3 chủng vi khuẩn ở các thời gian khác nhau Chủng vi khuẩn Hàm lượng lactic acid (g/L) theo thời gian (giờ).
- Thời gian lên men càng dài thì lượng acid thu được càng cao, từ 30 giờ trở đi lượng acid tạo thành không tăng thêm nên lựa chọn dừng quá trình lên men ở 30 giờ để tiết kiệm chi phí..
- 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn bổ sung đến hàm lượng lactic acid tạo thành.
- Một số nghiên cứu lên men lactic acid từ vi khuẩn LAB khảo sát tỷ lệ vi khuẩn giống ban đầu bổ sung thay đổi từ 5-10% v/v (Nguyễn Trọng Bình,.
- Bảng 7 cho thấy sự ảnh hưởng của tỷ lệ vi khuẩn bổ sung vào dịch rỉ đường lên men lactic acid của 3 chủng L.
- Khi thay đổi tỷ lệ vi khuẩn bổ sung từ 3-10%, hàm lượng lactic acid thu được cũng tăng theo và đạt cao nhất tại tỷ lệ 10% ở cả 3 chủng vi khuẩn.
- khi tăng tỷ lệ vi khuẩn bổ sung lên 15%, lượng acid thu được lại giảm.
- Vậy tỷ lệ vi khuẩn bổ sung phù hợp cho lên men lactic acid là 10%.
- Nếu tỷ lệ vi khuẩn bổ sung nhiều, áp suất thẩm thấu giảm, tế bào vi sinh vật bị ức chế, quá trình lên men lactic sinh ra các sản phẩm phụ (Nguyễn Thị Thanh Hà, 2012)..
- Những thành phần này đã làm giảm khả năng tạo acid của vi khuẩn Lactobacillus.
- Bảng 7: Hàm lượng lactic acid tạo thành của 3 chủng vi khuẩn ở các tỷ lệ vi khuẩn bổ sung khác nhau Chủng vi khuẩn Hàm lượng lactic acid (g/L) theo tỷ lệ vi khuẩn.
- 3.6 Lên men lactic acid với 5 L và 50 L dịch rỉ đường.
- Bảng 8 trình bày hàm lượng lactic acid tạo thành và hiệu suất lên men của 3 chủng vi khuẩn ở các điều kiện lên men thích hợp đã chọn ở thể tích 5 L dịch rỉ đường.
- 2.2.1 đến 2.2.5 có thể thấy hàm lượng lactic acid thu được là cao hơn và hiệu suất lên men của 3 chủng tương đối đồng đều, trong đó chủng Lactobacillus acidophilus có khả năng lên men tạo lactic acid có nồng độ cao nhất 16,7 g/L, hiệu suất lên men đạt 56%..
- Bảng 8: Hàm lượng lactic acid và hiệu suất lên men của 3 chủng vi khuẩn.
- Chủng LAB Lactic acid (g/L) pH sau lên men Hiệu suất.
- Nghiên cứu của Nguyễn Trọng Bình (2005) lên men lactic acid từ rỉ đường bằng L.
- acidophilus chỉ thu được 9,7g/L lactic acid ở pH 6,0 thời gian lên men 24 giờ.
- plantarum NAU322 lên men lactic acid từ mật rỉ, kết quả chỉ có chủng L.
- plantarum CICC23168 lên men thu được lactic acid cao nhất (12,18g/L) khi ủ 24 giờ ở nhiệt độ 37℃.
- Vậy các điều kiện lên men đã chọn là thích hợp cho lên men lactic acid từ rỉ đường sử dụng Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus fermentum và Lactobacillus plantarum..
- acidophilus được lựa chọn để lên men mẻ 50 L từ rỉ đường với các điều kiện lên men như trên, kết quả thu được 16,7±0,6 g/L acid lactic..
- Ba chủng Lactobacillus khảo sát (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum và Lactobacillus fermentum) đều có khả năng lên men tạo lactic acid từ nguyên liệu rỉ đường.
- Đề tài đã lựa chọn được điều kiện thích hợp cho lên men lactic acid từ rỉ đường là tỷ lệ rỉ đường 15% (v/v), pH môi trường 6,0, nhiệt độ lên men 37 0 C, thời gian ủ 30 giờ, tỷ lệ vi khuẩn bổ sung 10% (v/v), mật số chủng 10 8 CFU/mL, trong đó chủng Lactobacillus acidophilus có khả năng lên men lactic acid cao nhất, tạo 16,7g/L acid lactic.
- Kết quả của đề tài là tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm cải thiện hiệu suất lên men acid lactic, tăng khả năng sản xuất.
- lactic acid từ nguyên liệu rỉ đường sử dụng vi khuẩn Lactobacillus ở quy mô công nghiệp..
- Khảo sát điều kiện lên men acid lactic từ rỉ đường sử dụng vi khuẩn Lactobacillus chịu nhiệt.
- Biotechnological routes based on lactic acid production from biomass..
- Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable resources.
- Lactic Acid Production by Fermentation of Soybean Molasses with Lactic Acid Bacteria and Carbohydrate Metabolism..
- Selection of the strain Lactobacillus acidophilus ATCC 43121 and its application to brewers’ spent grain conversion into lactic acid..
- Investigation of lactic acid fermentation from corn by-product using L.
- Lactic acid.
- Nghiên cứu quá trình lên men axit lactic từ lõi ngô.
- Nghiên cứu quá trình lên men acid lactic từ rỉ đường.
- Nghiên cứu quá trình lên men axit lactic từ rơm lúa.
- Lactic acid production from cane molasses