CULTIVATION OF LACTIC ACID PRODUCER LACTIPLANTIBACILLUS PLANTARUM SUBSP. PLANTARUM ON MEDIUM WITH CORN EXTRACT
Authors: КУЗЬМИЧЁВА Т.П. , МАРИНИЧЕВА Е.А. , ФОМЕНКО И.А. , БЕЛЬСКИЙ И.Д. 
Published: December 2022

Молочная кислота (МК) находит все большее применение в различных отраслях промышленности, но высокие затраты на компоненты питательных сред при производстве сдерживают расширение ее рынка. Кукурузный экстракт в качестве единственного источника органического азота и ростовых факторов способен снизить себестоимость производства МК без существенного снижения других параметров культивирования. Поэтому разработка схемы культивирования лактобацилл на среде с кукурузным экстрактом с сохранением высокой производительности бактерий по МК и конверсии сахаров актуальна. Объектом исследования был штамм Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum B-4487, который на стандартной среде MRS выработал 123 г/л МК, 95% которой представлено L-изомером, за 24 ч со средней и максимальной производительностью 4,35 и 6,38 г/л · ч соответственно. На основе результатов исследования предложена схема культивирования, при которой биосинтез МК в стационарной фазе роста происходит со средней скоростью 3 г/л · ч, конверсия сахаров составляет чуть больше 90% за 72 ч, а накопление МК и ее солей в культуральной жидкости в среднем составляет 90–100 г/л, что меньше по сравнению с параметрами, зафиксированными при культивировании на эталонной для лактобацилл среде MRS, но является оправданным с точки зрения стоимости питательной среды. При этом удалось заменить все компоненты – источники органического азота на кукурузный экстракт. Разработанная схема может быть в дальнейшем модифицирована за счет использования более доступного и дешевого источника углерода – отхода сельскохозяйственного производства для замены чистой глюкозы, использованной в данной работе. Кроме того, предложенная схема может быть улучшена путем возврата биомассы в ферментер с использованием мембранных фильтров. Результаты работы могут быть применены на заводах по производству МК.
Lactic acid (LA) is finding increasing use in a variety of industries, but the high costs of nutrient media components in the production are holding back constrain the expansion of its market. Corn extract as the only source of organic nitrogen and growth factors can reduce the cost of its production without a significant reduction in other cultivation parameters. Therefore, the development of a scheme for the cultivation of lactobacilli on a medium with corn extract with the preservation of high bacterial productivity by LA and sugar conversion is relevant. The object of the study was a strain of Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum B-4487, which on a standard MRS medium produced 123 g/l of LA, 95% of which is represented by the L-isomer, in 24 hours with an average and maximum productivity of 4,35 and 6,38 g/l · h respectively. As a result, a cultivation scheme was proposed in which LA biosynthesis in the stationary phase of growth occurs at an average rate of 3 g/l · h, conversion of sugars is just over 90% in 72 hours, and accumulation of LA and its salts in the culture fluid averages 90–100 g/l, which is less than the parameters recorded when culturing on the most suitable MRS medium for lactobacilli, but is justified in terms of the cost of the nutrient medium. It was possible to replace all the components – sources of organic nitrogen with corn extract. The provided scheme can be further modified by using a more accessible and cheaper source of carbon – waste from agricultural production as a substitute for pure glucose used in this work. In addition, this scheme can be improved by returning biomass to the fermenter using membrane filters. The results of the work can be applied in lactic LA.