Μελέτη αύξησης στελεχών του ζυμομύκητα Kluyveromyces marxianus ανεπτυγμένων σε απόβλητα τυροκομίας για την παραγωγή προϊόντων προστιθέμενης αξίας

Abstract

Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε η ικανότητα αύξησης του ζυμομύκητα Kluyveromyces marxianus σε απόβλητο τυροκομείας, τυρογάλακτος, σε συνθήκες χαμηλού pH σε τρείς διαφορετικές θερμοκρασίες 20οC, 25 οC και 30 οC και η δυνατότητα παραγωγής προϊόντων προστιθέμενης αξίας. Για τον σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν ζυμώσεις κλειστού τύπου, σε αναδευόμενες φιάλες για την παραγωγή βιομάζας και μονοκυτταρικής πρωτεΐνης, ενώ ταυτόχρονα μελετήθηκε και η παραγωγή αιθανόλης και κιτρικού οξέος από τον ζυμομύκητα. Στην μελέτη ελέγχεται η κινητική των ζυμώσεων, για την βελτιστοποίηση των συνθηκών ετσι ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη απόδοση, μέσω της παραγωγής βιομάζας, μονοκυτταρικής πρωτεΐνης, κιτρικού οξέος και αιθανόλης σε σχέση με την κατανάλωση του υποστρώματος. Πιο συγκεκριμένα οι ζυμώσεις διεξάγονται σε υπόστρωμα τυρογάλακτος αποτελούμενο από λακτόζη σε συγκέντρωση 30±10 g/L. Τα στελέχη του K. marxianus που χρησιμοποιήθηκαν ήταν τα εξής: EXF-6231, EXF-6232 και EXF-9072. Οι ζυμώσεις πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασίες 20οC, 25 οC και 30 οC και το pH ήταν ρυθμισμένο στο 3,5±0,1. Με βάση τα αποτελέσματα, προέκυψε ικανοποιητική παραγωγή βιομάζας από το στέλεχος EXF-6231 σε θερμοκρασία 20οC με Xmax= 12,1 g/L ενώ σε όλες τις ζυμώσεις παρατηρήθηκε ολική κατανάλωση υποστρώματος απο όλα τα στελέχη τις πρώτες 48 ώρες. Ο συντελεστής απόδοσης επί ξηρής ουσίας στην μέγιστη τιμή βιομάζας έφτασε το ποσοστό 76,38% (w/w) από το στέλεχος EXF-6231. Αναφορικά με την παραγωγή της μονοκυτταρικής πρωτεΐνης φαίνεται πως η πιο ευνοϊκή θερμοκρασία ήταν αυτή στους 20οC καθώς όλα τα στελέχη του ζυμομύκητα παρήγαγαν πρωτεΐνη σε υψηλές τιμές συγκριτικά με τις άλλες θερμοκρασίες. Το στέλεχος EXF-6231 σημείωσε την τιμή SCPmax= 7 g/L ενώ ο συντελεστής απόδοσης μονοκυτταρικής πρωτεΐνης επί ξηρής ουσίας άγγιξε το 64,67% (w/w) στην μέγιστη παραγωγή της πρωτεΐνης. Όσo για την παραγωγή κιτρικού οξέος έγιναν μετρήσεις σε συγκεκριμένες ώρες και η μέγιστη τιμή ήταν τα 6 g/L από το στέλεχος EXF-6231 στους 25οC. Αντίθετα η παραγωγή της αιθανόλης ήταν σε ίχνη. Τέλος, ακόμη και μετά την πλήρης κατανάλωση του θρεπτικού υποστρώματος, της λακτόζης, ο μικροοοργανισμός συνέχισε να αυξάνεται και να παράγει προϊόντα σε ικανοποιητικές ποσότητες.