Efektywność biosyntezy kwasu cytrynowego w zasilanych okresowych hodowlach wgłębnych

Ewelina Książek , Małgorzata Janczar-Smuga

Abstract

Citric acid has been used in many areas of industry. Its annual global production reaches about 1.8 million tonnes, and the citric acid market is one of the fastest growing segment of food additives. The reason for the continuous increase in citric acid production is its wide application in the food, chemical and pharmaceutical industry. The growing demand for citric acid in the world is a stimulus to work on the use of alternative carbon sources for its biosynthesis. The aim of this study was to evaluate the effect of the moment of feeding the medium with glycerol on the rate and efficiency of citric acid biosynthesis in fed batch submerged cultures. For this purpose, the culture medium was feed with anhydrous glycerol at a concentration of 35.0 g∙dm–3 at 65.93 and 113 hours of the bioprocess. Studies using submerged cultures and fed submerged cultures were carried out in a laboratory bioreactor with a working volume of 5.0 dm3. For the preparation of culture media anhydrous glycerol and sucrose, as an energy and carbon source, were used. In the study the strain Aspergillus niger PD-66 from the collection of the Department of Biotechnology and Food Analysis, Wrocław University of Economics was used. Subsequent attempts to intensify the biosynthesis of citric acid using a fed batch culture gave unsatisfying results. The best results of the volumetric rate, efficiency and effectiveness of citric acid biosynthesis in submerged cultures of the Aspergillus niger PD-66 were obtained (RP = 0.607 g∙dm–3∙h–1; YP/S = 95.80%; Kef = 58.15 %∙g∙dm–3∙h–1). The most preferred values of the parameters characterizing the course of fed submerged cultures were obtained in cultures fed with glycerol at 93rd hour of the bioprocess. A single supply of 35 g∙dm–3 anhydrous glycerol resulted in a decrease in biomass concentration, inhibition of citric acid biosynthesis and in reduced volume rate and substrate consumption. The results obtained in the conducted studies indicate the desirability of their continuation. Subsequent research should promote the improvement of citric acid production methods and allow better understanding of the metabolic pathways responsible for the efficient glycerol bioconversion of Aspergillus. In addition, they should lead to the widespread use of glycerol as a cheap substrate in the industrial production of citric acid or other organic acids.
Author Ewelina Książek (EaE / IChaFT / DAEaQA)
Ewelina Książek,,
- Department of Agricultural Engineering and Quality Analysis
, Małgorzata Janczar-Smuga (EaE / IChaFT / DAOFT)
Małgorzata Janczar-Smuga,,
- Department of Animal Origin Food Technology
Journal seriesZeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, ISSN 0084-5477, (B 13 pkt)
Issue year2018
No595
Pages77-91
Publication size in sheets0.7
Abstract in PolishKwas cytrynowy jest stosowany w wielu dziedzinach przemysłu. Jego światowa produkcja sięga około 1,8 miliona ton rocznie, a rynek kwasu cytrynowego należy do najszybciej rozwijającego się segmentu rynku dodatków do żywności. Powodem ciągłego wzrostu produkcji i zapotrzebowania na kwas cytrynowy jest jego szerokie zastosowanie – począwszy od przemysłu spożywczego przez farmaceutyczny aż do metalurgicznego. Rosnące na świecie zapotrzebowanie na kwas cytrynowy jest bodźcem do poszukiwania alternatywnych źródeł węgla do jego biosyntezy. Celem przeprowadzonych badań była ocena wpływu momentu zasilenia podłoża hodowlanego glicerolem na szybkość i efektywność biosyntezy kwasu cytrynowego przez Aspergillus niger w zasilanych okresowych hodowlach wgłębnych. W tym celu podłoże hodowlane zasilano glicerolem bezwodnym w ilości 35,0 g∙dm–3 w 65., 93. i 113. godzinie bioprocesu. Analiza wyników badań wykazała, że najwyższe końcowe stężenie kwasu cytrynowego PK = 143,33 g∙dm–3 i największą całkowitą wydajność biosyntezy kwasu cytrynowego w stosunku do wprowadzonego substratu YP/S = 95,80% (m/m) uzyskano w niezasilanych okresowych hodowlach wgłębnych. Najkorzystniejsze parametry charakteryzujące przebieg zasilanych okresowych hodowli wgłębnych uzyskano w hodowlach zasilonych glicerolem pod koniec czwartej doby, czyli w 93. godzinie bioprocesu. Końcowe stężenie kwasu cytrynowego w tych hodowlach wynosiło 118,40 g∙dm–3, a całkowita wydajność biosyntezy kwasu cytrynowego wynosiła 77,10% (m/m).
DOIDOI:10.22630/ZPPNR.2018.595.37
Languagepl polski
File
Ksiazek_Janczar_Smuga_Efektywnosc_Biosyntezy_Kwasu_Cytrynowego.pdf 2,24 MB
Score (nominal)13
Score sourcejournalList
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back