MX2009013589A - Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis. - Google Patents
Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis.Info
- Publication number
- MX2009013589A MX2009013589A MX2009013589A MX2009013589A MX2009013589A MX 2009013589 A MX2009013589 A MX 2009013589A MX 2009013589 A MX2009013589 A MX 2009013589A MX 2009013589 A MX2009013589 A MX 2009013589A MX 2009013589 A MX2009013589 A MX 2009013589A
- Authority
- MX
- Mexico
- Prior art keywords
- lactate
- production
- culture medium
- concentration
- lactic acid
- Prior art date
Links
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 title claims abstract description 97
- 229940116871 l-lactate Drugs 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 title claims abstract description 32
- 239000005862 Whey Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 title claims abstract description 30
- 235000014897 Streptococcus lactis Nutrition 0.000 title claims abstract description 29
- 241000194035 Lactococcus lactis Species 0.000 title claims abstract 6
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title abstract description 46
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title abstract description 46
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 46
- GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N Lactose Natural products OC[C@H]1O[C@@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)C(O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QKKXKWKRSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000008101 lactose Substances 0.000 claims abstract description 15
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 claims abstract description 8
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 8
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 claims abstract description 7
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 55
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 13
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 11
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 8
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 7
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 6
- 230000035899 viability Effects 0.000 claims description 6
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims description 3
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 claims description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- FOXNKCFTUSRTFK-RJMJUYIDSA-N [C].O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O Chemical compound [C].O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O FOXNKCFTUSRTFK-RJMJUYIDSA-N 0.000 claims 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 5
- 102100026189 Beta-galactosidase Human genes 0.000 abstract 1
- 108010059881 Lactase Proteins 0.000 abstract 1
- 108010005774 beta-Galactosidase Proteins 0.000 abstract 1
- 229940116108 lactase Drugs 0.000 abstract 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 abstract 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 72
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 38
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 36
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 36
- 244000057717 Streptococcus lactis Species 0.000 description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 7
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 6
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 5
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 5
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N Alpha-Lactose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-XLOQQCSPSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 3
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 3
- ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N Acetoin Chemical compound CC(O)C(C)=O ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N Niacin Chemical compound OC(=O)C1=CC=CN=C1 PVNIIMVLHYAWGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 2
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 2
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 2
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 2
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229960003512 nicotinic acid Drugs 0.000 description 2
- -1 pH regulator Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N thiamine Chemical compound CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 235000021119 whey protein Nutrition 0.000 description 2
- XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N (2r,3s,4s,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;(2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O XDIYNQZUNSSENW-NUVHGKSTSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 241000186016 Bifidobacterium bifidum Species 0.000 description 1
- YSTQYYLSLHMSGR-SUHPOHSMSA-N C([C@@H](O)C)(=O)O.OC1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O2)CO)[C@H](O1)CO Chemical compound C([C@@H](O)C)(=O)O.OC1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O2)CO)[C@H](O1)CO YSTQYYLSLHMSGR-SUHPOHSMSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 description 1
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 description 1
- 240000008886 Ceratonia siliqua Species 0.000 description 1
- 229930182843 D-Lactic acid Natural products 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N D-lactic acid Chemical compound C[C@@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N 0.000 description 1
- QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N Diacetyl Chemical group CC(=O)C(C)=O QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 235000017367 Guainella Nutrition 0.000 description 1
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 1
- 240000001046 Lactobacillus acidophilus Species 0.000 description 1
- 235000013956 Lactobacillus acidophilus Nutrition 0.000 description 1
- 244000199866 Lactobacillus casei Species 0.000 description 1
- 235000013958 Lactobacillus casei Nutrition 0.000 description 1
- 240000002605 Lactobacillus helveticus Species 0.000 description 1
- 235000013967 Lactobacillus helveticus Nutrition 0.000 description 1
- NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N Nisin Chemical compound N1C(=O)[C@@H](CC(C)C)NC(=O)C(=C)NC(=O)[C@@H]([C@H](C)CC)NC(=O)[C@@H](NC(=O)C(=C/C)/NC(=O)[C@H](N)[C@H](C)CC)CSC[C@@H]1C(=O)N[C@@H]1C(=O)N2CCC[C@@H]2C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(NCC(=O)N[C@H](C)C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CS[C@@H]2C)C(=O)N[C@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@H](CCSC)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]2C(N[C@H](C)C(=O)N[C@@H]3C(=O)N[C@@H](C(N[C@H](CC=4NC=NC=4)C(=O)N[C@H](CS[C@@H]3C)C(=O)N[C@H](CO)C(=O)N[C@H]([C@H](C)CC)C(=O)N[C@H](CC=3NC=NC=3)C(=O)N[C@H](C(C)C)C(=O)NC(=C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(O)=O)=O)CS[C@@H]2C)=O)=O)CS[C@@H]1C NVNLLIYOARQCIX-MSHCCFNRSA-N 0.000 description 1
- 108010053775 Nisin Proteins 0.000 description 1
- AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N Riboflavin Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O AUNGANRZJHBGPY-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 244000138286 Sorghum saccharatum Species 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 229930003537 Vitamin B3 Natural products 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001195 anabolic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLRVVLDZNNYCBX-ZZFZYMBESA-N beta-melibiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O1 DLRVVLDZNNYCBX-ZZFZYMBESA-N 0.000 description 1
- 229940002008 bifidobacterium bifidum Drugs 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000001465 calcium Nutrition 0.000 description 1
- MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L calcium lactate Chemical compound [Ca+2].CC(O)C([O-])=O.CC(O)C([O-])=O MKJXYGKVIBWPFZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001527 calcium lactate Substances 0.000 description 1
- 229960002401 calcium lactate Drugs 0.000 description 1
- 235000011086 calcium lactate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 229940022769 d- lactic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 235000021474 generally recognized As safe (food) Nutrition 0.000 description 1
- 235000021472 generally recognized as safe Nutrition 0.000 description 1
- 235000021473 generally recognized as safe (food ingredients) Nutrition 0.000 description 1
- 235000020251 goat milk Nutrition 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N hydroxymethyl propionaldehyde Natural products CCC(=O)CO GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000036512 infertility Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 1
- 229940039695 lactobacillus acidophilus Drugs 0.000 description 1
- 229940017800 lactobacillus casei Drugs 0.000 description 1
- 229940054346 lactobacillus helveticus Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000001968 nicotinic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N nicotinic acid amide Natural products NC(=O)C1=CC=CN=C1 DFPAKSUCGFBDDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004309 nisin Substances 0.000 description 1
- 235000010297 nisin Nutrition 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000000050 nutritive effect Effects 0.000 description 1
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 description 1
- 230000000529 probiotic effect Effects 0.000 description 1
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000007065 protein hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019157 thiamine Nutrition 0.000 description 1
- 239000011721 thiamine Substances 0.000 description 1
- DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M thiamine hydrochloride Chemical compound Cl.[Cl-].CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N DPJRMOMPQZCRJU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 235000019160 vitamin B3 Nutrition 0.000 description 1
- 239000011708 vitamin B3 Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
- C12P7/56—Lactic acid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23J—PROTEIN COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS; WORKING-UP PROTEINS FOR FOODSTUFFS; PHOSPHATIDE COMPOSITIONS FOR FOODSTUFFS
- A23J3/00—Working-up of proteins for foodstuffs
- A23J3/04—Animal proteins
- A23J3/08—Dairy proteins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2400/00—Lactic or propionic acid bacteria
- A23V2400/21—Streptococcus, lactococcus
- A23V2400/231—Lactis
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Virology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
En la presente invención se describe un proceso para producir L-lactato mediante la fermentación de lactosuero con Lactococcus Lactis subespecie lactis. Dicho proceso contempla la etapa de inocular (a) el medio de cultivo con Lactococcus Lactis subespecie lactis, la etapa de producir y acumular (b) el L-Lactato en el medio de cultivo y la etapa de extraer (c) determinado volumen de caldo fermentado del reactor biológico. La fermentación en el medio de cultivo se lleva a cabo a temperatura constante en el rango comprendido entre 22 a 29°C, bajo estrictas condiciones anaerobias y a un pH en el rango comprendido entre 5 a 6. Estas condiciones de operación encaminan la ruta homofermentativa de Lactococcus lactis subespecie lactis ,evitando así la generación de subproductos diferentes al L-Lactato, y permitir el uso integral de la lactosa, evitando la acumulación de glucosa y galactosa en el medio de cultivo fermentado. Finalmente se recupera el medio de cultivo fermentado del recipiente de fermentación con una concentración de L-Lactato de al menos 20g/l con una pureza óptica mayor al 90%, y con una concentración de no más de 0.3g/l de subproductos diferentes al L-Acido láctico y/o de alguno de los monosacáridos que constituyen la lactosa.
Description
PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE L-LACTATO MEDIANTE FERMENTACIÓN DE LACTOSUERO CON LACTOCOCCUS LACTIS SUBESPECIE LACTIS.
DESCRIPCIÓN
CAMPO DE LA INVENCION.
La presente invención se relaciona con un proceso para producir L-lactato por fermentación de lactosa presente en un subproducto de la industria láctea, mediante Lactococcus lactis subespecie lactis.
OBJETO DE LA INVENCIÓN.
La presente invención tiene por objeto proveer un proceso para la producción de L-lactato mediante la fermentación de lactosuero utilizando una cepa de Lactococcus lactis subespecie lactis.
ANTECEDENTES.
El lactato es un compuesto que se utiliza en una gran gama de formulaciones dentro de la industria alimentaria, cosmética, química y farmacéutica. Esta molécula es empleada como conservador, regulador de pH, saborizante, humectante y constituyente en productos cosméticos. Asimismo, el lactato puede ser empleado como precursor de otros compuestos, destacando entre ellos el ácido láctico. El lactato es la forma no disociada del ácido láctico, por lo que la conversión de lactato a ácido láctico depende básicamente del pH de la solución y la concentración global de la mezcla.
Así, una molécula de lactato es generada cuando una molécula de ácido láctico es neutralizada por acción de un agente alcalino, produciéndose así una sal de ácido láctico, es decir el lactato.
Por su parte, el ácido láctico es un compuesto químico muy versátil que es producido sintéticamente por la hidrólisis de lactonitrilo- o bien por la fermentación de azúcares. Según lo reportado por K. Hofvendahl et al., alrededor del 90% de la producción de ácido láctico a nivel global se efectúa a través de un proceso fermentativo; esto sé debe á que esta tecnología ofrece ventajas como la elección del microorganismo productor de ácido láctico, la obtención de un producto ópticamente puro y el uso de sustratos provenientes de fuentes renovables (Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable resources, Enzyme and Microbial Technology 26 (2000) 87-107). <
Existen diversos carbohidratos que pueden ser empleados como materia prima fermentable para la producción de ácido láctico, algunos de los azucares fermentables que se utilizan son por ejemplo la glucosa, la galactosa, la lactosa, la melibiosa, la fructosa y la sacarosa. A nivel industrial, dichos carbohidratos fermentables son obtenidos a partir de cultivos tales como el maíz, el trigo, la caña de azúcar, el azúcar del betabel o el sorgo, por mencionar algunos. Sin embargo, la creciente demanda de estos productos para la industria de alimentos ha generado una escasez de los insumos seguida de un alza en el precio de los mismos. Por ello, nuevas fuentes de carbohidratos fermentables con mayor disponibilidad y menor costo son . demandas. Respondiendo a esta demanda, diversos procedimientos exploran el lactosuero como fuente de carbohidratos fermentables.
De acuerdo con Y. G. Lomas De León y C. Rojas De Gante, el lactosuero es el subproducto más abundante de la industria láctea y principalmente de la manufactura del queso. Representa el 90% del volumen total de la leche que se utiliza, contiene alrededor del 50% de los sólidos de la leche, de la cual se separa gran parte de la proteína y de la grasa, quedando en el suero 25% de las proteínas de la leche utilizada, 8% de materia grasa y aproximadamente 95% de lactosa (Aprovechamiento de Suero de Leche de Cabra como Sustrato para el Desarrollo de un Producto Fermentado Probiótico con Bifidobacterium bifidum y Lactobacillus acidophilus, 2005).
A pesar de que la fermentación de carbohidratos representa una alternativa técnicamente viable, cuenta con una desventaja: la conversión de azúcares a ácido láctico genera una abrupta caída de pH en el medio de reacción, disminuyendo así la tasa de producción de ácido láctico por los microorganismos. La velocidad con la cual el pH del medio disminuye y el valor final que alcanza depende tanto del microorganismo empleado así como de las condiciones de fermentación. Más aún, la inhibición derivada de un pH bajo puede desviar la ruta metabólica de algunos microorganismos y generar otros metabolitos diferentes al ácido láctico, como pueden ser: etanol, ácido acético y/o ácido fórmico. Este tipo de procesos tienen rendimientos de conversión de sustrato bajos, ya que el azúcar no es empleado para generar el producto de interés, lo que se traduce a procesos menos rentables. Aunado a esta problemática, el tener más de un producto metabólico en el caldo de cultivo fermentado, dificulta e incrementa el número de operaciones unitarias destinadas a la recuperación primaria y purificación del ácido láctico. El obtener un caldo fermentado con la menor cantidad de contaminantes tendría implicaciones sustanciales sobre los costos operacionales de la purificación del ácido láctico.
En el estado de la técnica se encontraron datos desde 1955 concernientes a métodos y procedimientos para la obtención de ácido láctico mediante fermentación. En ese año, se describió un procedimiento para la obtención de ácido láctico y lactato cálcico por fermentación con cepas bacterianas lácticas a partir de caldos azucarados (ES01216084). En dicho documento se establece que la fermentación se debe efectuar a un pH constante de 7 y se establece como fuente principal de carbohidratos fermentables el azúcar de la algarroba. En 1983, la patente "Procedimiento para la obtención de ácido D- o L- láctico ópticamente puro" (ES8305044) presentó un procedimiento de fermentación en un medio acuoso nutritivo por medio de un microorganismo a un pH de 4 a 6 y que además contenía levadura de cerveza. En dicho documento se establece que la temperatura de fermentación se debe encontrar en un rango de entre 40 a 60 °C y que debe existir un pretratamiento de cocido de medio con N2 durante 4 horas. Además, no se especifica el microorganismo que se debe emplear para alcanzar la mayor concentración de ácido láctico o si se llega a generar otro producto de fermentación.
En 1998, la patente "Fermentación de ácido láctico a pH bajo" (PA/a/2000/003606), menciona el aislamiento de cepas bacterianas homolácticas ácido-tolerantes de agua de infusión de maíz; la incubación de dichas cepas se realiza en un medio nutriente a un pH de 4 o menor y a una temperatura de al menos 30°C. En el mismo año se publicó la solicitud de patente W09828433, en la que se describe la producción de ácido láctico por fermentación de una bacteria ácido-láctica en un medio nutriente que contiene proteínas de lactosuero, al cual se le adiciona por lo menos una proteasa para la hidrólisis de las proteínas y amoniaco para el control de pH.
En el 2004, se publicó la solicitud de patente "Method for producing lactic acid" (US2004033573) en la que se describe un método para la producción y aislamiento de ácido láctico. La fermentación descrita se efectúa por bacterias ácido-lácticas en un líquido conteniendo azúcar, proteínas y al menos una proteasa. No obstante, no se menciona la temperatura que se debe mantener durante la fermentación y además se menciona la presencia de productos diferentes al ácido láctico.
En la patente ES2321269 "Procedimiento biotecnológico de obtención dé ácido láctico natural" se describe el uso de suero de quesería como sustrato para la fermentación con bacterias lácticas. El proceso es llevado a cabo sin ajuste de pH, en el cual se separa el ácido láctico obtenido mediante un sistema de filtrado. No obstante, no se incluyen datos acerca de la concentración de ácido láctico alcanzada ni la presencia de metabolitos diferentes al ácido láctico. En "Process for the production of lactic acid by fermentation of whey" (EP0265409) se menciona un proceso que incluye la fermentación de lactosuero permeado por una bacteria del género Lactobacillus. Dufante el proceso se mantiene una temperatura en el rango de 28 a 45°C y se controla el pH con el uso de una resina de intercambio aniónico. La solicitud de patente CN 100999744A establece un proceso: para la producción de L-Acido Láctico y/o D-Acido Láctico a través de la fermentación mediada por bacilos. La reacción de fermentación es efectuada a una temperatura comprendida en el rango de 36 a 45°C y emplea como materia prima caña de azúcar y/o sorgo dulce.
En la práctica se han utilizado diferentes géneros de bacterias ácido-lácticas para la producción de ácido láctico por fermentación. Particularmente, la bacteria Lactococcus lactis subespecie lactis ha sido utilizada principalmente en la industria para la manufactura de productos lácteos como queso y leche.
Las industrias involucradas han tratado de mejorar y optimizar las condiciones en as que crece y se desarrolla la bacteria por medio de la manipulación de su ambiente; sin embargo, la investigación continua en vías de obtener beneficios adicionales en base a su aprovechamiento para la generación de otros productos tales como el ácido láctico.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS.
Figura 1. Diagrama de flujo del proceso propuesto para la producción de L-lactato mediante fermentación de lactosuero con Lactococcus lactis subespecie lactis.
Figura 2. Gráfica que muestra la cinética de crecimiento microbiano basada en lecturas de absorbancia a 570nm a través del tiempo para el inoculo del Ejemplo 2.
Figura 3. Gráfica que muestra la cinética de la concentración de los diferentes compuestos de interés que se generan (ácido láctico, etanol, acetato) o consumen (lactosa, gálactosa, glucosa) durante el proceso de fermentación a través del tiempo para el Ejemplo 3.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.
Un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un proceso industrialmente eficiente para obtener L-lactato útil como conservador, regulador de pH, saborizante, humectante y constituyente de productos cosméticos; mediante la fermentación de un producto de bajo valor para la industria láctea, como es el lactosuero.
En la presente invención se describe un proceso para la producción de L-lactato a partir de la fermentación de lactosuero efectuada por el microorganismo Lactococcus lactis subespecie lactis.
La cepa de Lactococcus lactis subespecie lactis empleada en el invento propuesto se: caracteriza por ser una bacteria Gram positiva, catalasa negativa, anaerobia · facultativa, mesófila, no formadora de esporas, con un tamaño de entre 0.4 a 1.4 µ???, cuya morfología es de cocos, ovoides y/o esferas. La bacteria es capaz de producir compuestos (ej. nisina y L-Ácido Láctico) que han sido catalogados como GRAS {Generally Recognized as Safe) por la FDA {Food and Drug Administratíon). Así en el proceso descrito, Lactococcus lactis subespecie lactis es empleada para producir L-Ácido láctico, aprovechando la alta tolerancia que tiene la bacteria a este compuesto.
El presente proceso para la producción de L-lactato contempla las siguientes1 etapas: la etapa de inocular (a) el medio de cultivo con Lactococcus lactis subespecie lactis, la etapa de producir y acumular (b) el L-lactato en el medio de cultivó y la etapa de extraer (c) determinado volumen de caldo fermentado del reactor biológico (Ver Figura 1). A continuación, se describe detalladamente cada una de las etapas:
a) Inocular el medio de cultivo con Lactococcus lactis subespecie lactis.
El medio de cultivo utilizado para la producción de L-lactato relacionado; con la presente invención, opcionalmente es un medio de cultivo sintético o medio de cultivo natural, siempre y cuando este medio de cultivo contenga apropiadamente lactosa, una fuente de nitrógeno y cantidades en trazas de los nutrientes que requiera el microorganismo.
El medio de cultivo sintético, es comúnmente utilizado en los procesos convencionales para obtener lactato, aun y que el aporte de cada uno de los componentes sea añadido individualmente para formular una solución nutritiva para microorganismos productores de lactato.
En la presente invención se prefiere un medio de cultivo natural, y para efectos de esta solicitud de patente con el término "medio de cultivo" nos referiremos a una solución acuosa homogénea cuyo constituyente principal es lactosuero, un producto de bajo valor comercial en la industria láctea y aquí aprovechado por su capacidad de proveer los nutrientes necesarios para que Lactococcus lactis subespecie lactis produzca L-lactato.
El lactosuero contiene una fuente de carbono, una fuente de nitrógeno, factores de crecimiento que incluyen, por ejemplo, las vitaminas B, aminoácidos, nucleótidos y minerales, que participan como precursores anabólicos en la síntesis de biomasa y producción de L-lactato. De esta manera, el lactosuero proporciona agua, fuente de carbono, proteínas, calcio, tiamina (vitamina Bl), 1 riboflavina (vitamina B2), niacína (vitamina B3), minerales y otros factores de crecimiento que requiere Lactococcus lactis subespecie lactis para la producción de L-Lactato. Adicionalmente, es posible suplementar el lactosuero con extracto de levadura a una concentración en el rango comprendido entre 0 a 10 g/L, preferentemente entre 5 a 10 g/L, con ello, se brinda una fuente adicional de nitrógeno, vitaminas y otros factores de crecimiento al medio de cultivo.
El lactosuero empleado como materia prima del presente proceso, puede ser de dos tipos: "lactosuero virgen" o "lactosuero pretratado"; entendiéndose por "lactosuero virgen" todo aquel lactosuero que no ha sufrido ningún tipo de tratamiento o procesamiento después de haber sido producido; y como "lactosuero pretratado" a aquel que se le ha efectuado algún tipo de tratamiento después de haber sido producido, por ejemplo pasteurización, clarificación, desmineralización y/o secado.
Independientemente, del tipo de lactosuero empleado se debe asegurar que: i. la concentración de lactosa en el medio de cultivo al inicio del presente proceso se encuentre en el rango comprendido entre 40 a 140 g/1, preferentemente entre 60 a 90 g/L . y más preferentemente entre 70 a 80 g/L, esto se logra incrementando o disminuyendo la cantidad de agua del lactosuero según sea el caso. (
ii. el lactosuero se encuentre libre de cualquier carga microbiana. Para garantizar la reproducibilidad del proceso, el lactosuero empleado en la formulación del medio de cultivo debe encontrarse estéril. En esta etapa se deben emplear técnicas de esterilización que eliminen toda carga microbiana pero que garanticen la integridad de los nutrientes presentes en el lactosuero; así, para efectuar la esterilización se recomienda el uso de operaciones unitarias de microfiltración. En otra modalidad de la invención se pueden implementar operaciones de ultrafíltración, con tamaños de poro que comprenden un rango de entre 5,000 a 100,000 Da, que además de garantizar la esterilidad del lactosuero, disminuyan la cantidad de partículas inertes y un posible exceso de compuestos nutritivos, como pueden ser las proteínas del lactosuero.
De esta forma, el medio de cultivo cuenta con las propiedades físicas, químicas y biológicas idóneas para la incubación de Lactococcus lactis subespecie lactis y producción de L-lactato.
Durante la etapa de inocular el medio de cultivo, Lactococcus lactis subespecie lactis puede ser añadido al medio de cultivo como biomasa liofilizada, seca y/o disuelta en un medio acuoso.
Cuando la inoculación se efectúa empleando la cepa liofílizada o seca, se debe agregar la biomasa en una concentración de al menos 0.1 gramos de biomasa seca o liofílizada por litro de medio de cultivo, con una viabilidad de al menos 1x10 unidades formadores de colonia por gramo de masa seca y/o liofílizada. Si la inoculación se lleva a cabo con Lactococcus lactis subespecie lactis disuelto en medio acuoso, se debe agregar al menos 1 mi de solución de inoculación por litro de medio de cultivo con una viabilidad de al menos lxl O7 unidades formadores de colonia por mililitro de medio acuoso; para efectos de la presente, en cuanto la biomasa liofílizada. es disuelta en el medio acuoso la nueva mezcla recibe el nombre de solución de inoculación,
b) Producir y acumular el L-lactato en el medio de cultivo.
En esta etapa se establecen las condiciones aptas para que Lactococcus lactis subespecie lactis atraviese las fases de crecimiento microbiano de latencia, exponencial y estacionaria. La producción de L-Acido láctico se presenta cuando Lactococcus lactis subespecie lactis abandona la fase de latencia y comienza su fase de crecimiento exponencial.
La producción de L-ácido láctico en el caldo fermentado conlleva a una disminución en el pH de la solución. En la presente "caldo fermentado" se refiere a la solución acuosa homogénea, que originalmente era el medio de cultivo, pero que después de la etapa de inoculación ha sufrido un cambio en su composición debido a la reacción de fermentación; los principales cambios en la composición implican un aumento en la concentración de biomasa y L-lactato. Si la reacción de fermentación continuará sin la adición de un agente alcalino, el pH del caldo fermentado alcanzaría un valor inferior a 4 generando una inhibición en la producción de L-Acido Láctico; en dichas instancias la productividad global en la producción de L-Acido láctico sería inferior a los 0.3 gramos de L-Acido láctico por litro de caldo fermentado por hora. Para evitar que dicho proceso inhibitorio tome lugar, la presente invención contempla mantener el pH del caldo fermentado en un valor constante en el rango comprendido entre 5 y 6 mediante la adición de una solución básica, por ejemplo de hidróxido de sodio; preferentemente, dicha solución debe encontrarse a un valor de pH en el rango comprendido entre 10 y 14 para adicionar el menor volumen de solución básica posible al recipiente de fermentación. Al agregar el agente alcalino, se genera L-lactato por la reacción de neutralización entre el L-Acido láctico y el grupo básico del agente alcalino.
En la presente invención, la producción de L-lactato se caracteriza por ocurrir en el caldo fermentado a un valor de temperatura constante en el rango comprendido entre 22 a 29°C, preferentemente entre 25 a 29°C. El operar dentro de este rango de temperatura constituye un ahorro energético sustancial frente a procesos convencionales que exigen temperaturas de fermentación de al menos 30°C.
Durante la etapa de producción y acumulación se deben mantener estrictas condiciones anaerobias en el caldo fermentado, a modo de no causar estrés oxidativo en Lactococcus lactis subespecie lactis que ocasione la generación de subproductos diferentes al ácido láctico como acetoina, diacetil, ácido acético y/o etanol, ya que bajo condiciones aeróbicas puede darse una fermentación heteroláctica. En la presente "estrictas condiciones anaerobias" indica que el caldo fermentado no es suministrado con aire o alguno de sus componentes individuales como por ejemplo nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono. La única incorporación de dichos gases atmosféricos hacia el caldo fermentado se da por la difusión natural que existe de la fase gaseosa a la fase liquida, entendiéndose por fase gaseosa al espacio libre dentro del tanque de fermentación, y por fase líquida al caldo fermentado.
Así, las condiciones de operación descritas en la presente etapa permiten:
i. obtener L-ácido láctico como único producto de fermentación, de manera que la concentración de etanol, ácido acético y/o ácido fórmico a lo largo de la fermentación nunca supera el valor de 0.3 gramos por litro de caldo fermentado.
ii. a Lactococcus lactis subespecie lactis hacer uso integral de la lactosa impidiendo la acumulación de glucosa y galactosa en el caldo fermentado, a diferencia de lo que sucede con otros microorganismos (ej. Lactobacillus casei y Lactobacillus helveticus) bajo las mismas condiciones de operación. Así, la concentración en el caldo fermentado de galactosa o glucosa durante la etapa de producción y acumulación jamás es superior a los 0.3 gramos por litro de caldo fermentado.
La reacción de fermentación mediante Lactococcus lactis subespecie lactis bajo las condiciones de operación descritas brindan una tasa de producción global de L-lactato de por lo menos 0.5 g/l/h, preferiblemente de al menos 1.5 g/l/h y más preferiblemente de al menos 3 g/l/h.
c) Extraer determinado volumen de caldo fermentado del reactor biológico.
El presente proceso de producción de L-lactato puede correrse en una manera continua, semicontinua o por lotes, por lo que la cantidad de caldo fermentado recuperado depende de si se trata de un sistema de proceso cerrado o abierto. Cuando el proceso se efectúa por lotes (sistema de proceso cerrado) la totalidad del caldo fermentado es extraído del reactor biológico; esto sucede una vez que la concentración de L-lactato en el caldo fermentado sea de al menos 20 g/l, preferiblemente de al menos 50 g/1 y muy preferiblemente de al menos 80 g/L. Por otra parte, si se elige correr el presente proceso de forma continua (sistema de proceso abierto), la extracción se da de forma ininterrumpida a partir de que la concentración de L-lactato en el caldo fermentado sea de al menos 20 g/L, preferiblemente de al menos 40 g/l y muy preferiblemente de al menos 60 g/L. Cuando el proceso es operado de forma continua, el volumen que ocupa el caldo fermentado dentro del reactor biológico debe mantenerse constate a un volumen dé operación de por lo menos 70% del volumen total del recipiente de fermentación. Así, el volumen de caldo fermentado extraído debe ser compensado suministrando de forma continua un volumen equivalente de medio de cultivo al reactor biológico.
Al operar de forma semicontinua, se realiza una extracción parcial del caldo fermentado, con una concentración de L-lactato de al menos 20 g/L, preferiblemente de al menos 40 g/l y muy preferiblemente de al menos 60 g/L. Dicha extracción parcial se caracteriza por ser una separación drástica de hasta el 99% del volumen total del caldo fermentado, preferentemente de hasta el 75% del volumen total del caldo fermentado y muy preferentemente hasta el 50% del volumen total del caldo fennentado originalmente contenido en el reactor biológico. En la presente "separación drástica" se refiere a la extracción de cierto volumen de caldo fermentado en un solo paso y de manera abrupta. Para compensar la pérdida de volumen generado por la extracción parcial de caldo fermentado, un nuevo volumen de medio de cultivo, equivalente al volumen recuperado de caldo fermentado, es suministrado al reactor biológico; de esta forma, se mantiene un volumen de operación de por lo menos 70% del volumen total del reactor biológico,
conservando así las condiciones anaeróbicas de la reacción de fermentación. En la modalidad semicontinua, el volumen de caldo fermentado que permanece en el reactor biológico funge como inoculo para el nuevo medio de cultivo que es incorporado; así, la biomasa se encuentra previamente adaptada al caldo fermentado y la fase de crecimiento se da de forma acelerada, disminuyendo así el tiempo requerido para que el caldo fermentado alcance una concentración de L-lactato de al menos 20 g/L.
En cualquiera de las modalidades de la invención (continua, semicontinua o por lotes) se extrae un caldo fermentado con una concentración de L-lactato de al menos 20 g/L y con una pureza óptica mayor al 90%. Además, el efluente se caracteriza por no contener productos de fermentación diferentes al L-ácido láctico, por ejemplo ácido acético, ácido fórmico y/o etanol, en una concentración mayor a los 0.3 g/L. Análogamente, el caldo fermentado recuperado no tiene carbohidratos diferentes a lactosa, por ejemplo glucosa y/o galactosa en una concentración mayor a los 0.3 g/L. De esta manera, la corriente extraída tiene una mínima concentración de compuestos con propiedades físicas, químicas y bioquímicas similares a las del L-lactato, los cuales fungen como los contaminantes más difícilmente separables del L-lactato.
Es así como a diferencia de otros procesos, la presente invención además de contar con una etapa de fermentación eficiente en términos de producción .de L-lactato, se encuentra diseñada para simplificar y facilitar la implementación de operaciones unitarias de purificación de L-lactato; mismas operaciones unitarias que pueden ser ejecutadas una vez concluido el presente proceso de producción.
La presente invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos ilustrativos.
EJEMPLOS.
Ejemplo 1. Inoculación de medio de cultivo con biomasa liofilizada.
El proceso para la producción de L-lactato referido comienza preparando medio de cultivo usando lactosuero seco con un máximo de 4% peso de humedad. Para obtener la concentración deseada, se agregó agua bidestilada al lactosuero de modo que alcanzara una concentración de lactosa de 70g/l. La mezcla obtenida se homogenizó a temperatura ambiente y después se sometió a un proceso de ultrafiltración con una membrana de 10 kDa para eliminar toda carga microbiana. El filtrado estéril obtenido se suministró hasta el 70% del volumen total de un tanque de fermentación con capacidad total de 7 litros con la finalidad de mantener las condiciones anaerobias necesarias para la generación de L-lactato. El medio de cultivo se suplemento con extracto de levadura a una concentración de 5 g/1 y la mezcla se calentó hasta 28°C.
La inoculación del medio se efectuó incorporando 0.2 gramos de masa liofilizada de Lactococcus lactis subespecie lactis por litro de medio de cultivo con una viabilidad de 1x10 unidades formadoras de colonia por gramo de masa liofilizada.
Ejemplo 2. Inoculación del medio de cultivo con una solución de inoculo.
Se preparó una solución de inoculación disolviendo 1 gramo de biomasa liofilizada de Lactococcus lactis subespecie lactis en 50 mi de medio acuoso. Dicha masa liofilizada presentaba una viabilidad de lxl O12 unidades formadoras de colonia por gramo de masa liofilizada. En el presente ejemplo, el medio acuoso empleado para formular la solución de inoculo era medio de cultivo preparado según lo referido en el Ejemplo 1.
La solución de inoculación fue mantenida a una temperatura de 28° C por un periodo de tiempo de 8 horas para que Lactococcus lactis subespecie lactis alcanzara la fase exponencial de su crecimiento (Ver Figura 2) y la mezcla tuviera una concentración de 3 gramos de biomasa húmeda por litro de solución de inoculación. Finalmente, la inoculación del medio de cultivo, previamente preparado y suministrado al tanque de fermentación acorde a lo descrito en el Ejemplo 1, se efectuó incorporándole los 50 mi de solución de inoculación.
Ejemplo 3. Producción y acumulación de L-lactato.
El proceso para la producción de L-lactato referido en este ejemplo se llevó a cabo en medio de cultivo previamente preparado y suministrado al tanque de fermentación, acorde a lo descrito en el Ejemplo 1, y previamente inoculado, conforme a lo descrito en el Ejemplo 2. Durante toda la etapa de incubación se mantuvo la temperatura en un valor de 28 grados Celsius, y el pH en un valor de 6 por la adición de hidróxido de sodio. Las concentraciones de L-lactato, de lactosa, de etanol, de ácido acético, de glucosa y de galactosa presentes en el caldo fermentado fueron medidas a lo largo de la etapa de incubación. Los resultados se muestran en la Tabla 1. El L-lactato alcanzó una concentración de 29.9 g 1 en un periodo de 15 horas, sin embargo el proceso continuó hasta que la lactosa llegó una concentración de 0.5 g/1 (Ver Figura 3).
Tabla 1
Concentración de compuestos durante la etapa de incubación
Tiempo Lactosa L-Lactato Glucosa Galactosa Á. Acético Etanol
(hrs) (g/L) (g L) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L)
- 70 0 0 0 0 0
0.0 68.5 0 0 0 0 0
1.0 66.7 0 0 0 0 0
2.0 68.4 0 0 0 0 0
3.0 68.7 0 0 0 0 0
4.0 68.5 0.7 0 0 0 0
6.0 67.0 1.3 0 0 0 0
7.0 67.5 1.8 0 0 0 0
8.0 65.7 3.3 0 0 0 o
9.0 62.9 5.9 0 0 0 0
9.7 60.0 8.2 0 0 0 0
1 1.0 54.2 13.0 0 0 0 0
12.0 49.4 17.7 0 0 0 0
13.0 44.4 22.6 0 0.18 0 0
15.0 35.7 29.9 0 0.20 0 0
23.3 22.0 44.5 0 0.27 ' 0 0
24.0 20.4 46.1 0 0.26 0 0
26.0 18.5 47.9 0 0.24 0 0
28.0 14.9 51.5 0 0.22 0 0
30.0 9.6 55.9 0 0.24 0 0
35.0 3.9 56.1 0 0.24 0 0
40.0 0.5 61.1 0 0.27 0 0
Claims (18)
1. Un proceso para la producción de L-lactato, caracterizado porque comprende las etapas de: a) inocular un medio de cultivo sintético o natural que tiene como fuente de carbono lactosa, con Lactococcus lactis subespecie lactis microorganismo, productor de L-ácido láctico y con tolerancia a sobrevivir en un medio con L-lactato; b) producir y acumular de forma continua, semicontinua o por lotes el L-lactato en el medio de cultivo, manteniendo condiciones de anaerobiosis que permitan a Lactococcus lactis subespecie lactis producir L-ácido láctico a partir de lactosa y que permitan a su vez transformar el L-ácido láctico a su forma disociada de L-lactato; y c) extraer determinado volumen de caldo fermentado del reactor biológico,
2. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de cultivo es preferentemente natural.
3. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque el medio de cultivo natural, es lactosuero.
4. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con las reivindicación 1·; caracterizado porque la concentración de lactosa en el medio de cultivo se encuentra comprendida en el rango de 40 a 140 g/L, preferentemente entre 60 a 90 g/L y más preferentemente entre 70 a 80 g/L.
5. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con las reivindicaciones 1 , caracterizado porque en la etapa a) el medio de cultivo se encuentra estéril antes de la inoculación.
6. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con las reivindicación 1, caracterizado porque el medio de cultivo comprende la adición de extracto de levadura a una concentración en el rango comprendido entre 0 a 10 g/L, preferentemente entre 5 a 10 g/L.
7. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa a) comprende añadir biomasa seca y/o liofilizada, en una concentración de al menos 0.1 gramos de biomasa seca o liofilizada por litro de medio de cultivo, con una viabilidad de al menos 1x10 unidades formadores de colonia por gramo de masa seca y/o liofilizada.
8. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa a) comprende añadir la biomasa disuelta en un medio nutritivo de inoculación, agregando al menos 1 mi de solución de inoculo por litro de medio de cultivo con una viabilidad de al menos lxlO7 unidades formadores de colonia por mililitro de solución de inoculo.
9. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) la producción de L-lactáto en el caldo fermentado, se lleva a cabo a un rango de temperatura comprendido entre 22 a 29°C.
10. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) el pH del caldo fermentado se mantiene en un valor constante en el rango comprendido entre 5 y 6 mediante la adición de una solución básica.
11. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque en la etapa b) se mantienen estrictas condiciones anaerobias.
12. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) la concentración de etariol, ácido acético y/o ácido fórmico nunca supera el valor de 0.3 gramos por litro de caldo fermentado.
13. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) la concentración de galactosa o glucosa nunca es superior a los 0.3 gramos por litro de caldo fermentado.
14. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa b) el L-lactato se produce a una tasa global de por lo menos 0.5 g/L/h.
15. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa c) se extrae el caldo fermentado con una concentración de L-lactato de al menos 20 g/L.
16. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la producción de L-lactato es por lotes la etapa c) de recuperación, se realiza extrayendo la totalidad del medio de cultivo fermentado.
17. El proceso para la producción de L-lactato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando la producción de L-lactato es semicontinua o continua, la etapa c) de recuperación, es de forma intermitente.
18. El L-lactato obtenido de acuerdo al proceso de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene una pureza óptica de al menos 90%.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
MX2009013589A MX341691B (es) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis. |
PCT/MX2010/000143 WO2011071358A2 (es) | 2009-12-11 | 2010-12-03 | Proceso para la producción de l-lactato mediante fermentación de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
MX2009013589A MX341691B (es) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
MX2009013589A true MX2009013589A (es) | 2011-06-15 |
MX341691B MX341691B (es) | 2016-07-05 |
Family
ID=44146084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
MX2009013589A MX341691B (es) | 2009-12-11 | 2009-12-11 | Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis. |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
MX (1) | MX341691B (es) |
WO (1) | WO2011071358A2 (es) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115124414A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-30 | 山东省食品发酵工业研究设计院 | 一种高光学纯度3-羟基丁酮的制备方法及其应用 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE0103294D0 (sv) * | 2001-10-04 | 2001-10-04 | Forskarpatent I Syd Ab | Lactate producing lactococcus strain |
JP3958089B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2007-08-15 | 有限会社新世紀発酵研究所 | 嫌気性菌の連続培養法 |
-
2009
- 2009-12-11 MX MX2009013589A patent/MX341691B/es active IP Right Grant
-
2010
- 2010-12-03 WO PCT/MX2010/000143 patent/WO2011071358A2/es active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011071358A3 (es) | 2011-11-24 |
WO2011071358A2 (es) | 2011-06-16 |
MX341691B (es) | 2016-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vijayakumar et al. | Recent trends in the production, purification and application of lactic acid | |
Hofvendahl et al. | Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable resources1 | |
CN101848989B (zh) | 乳酸菌生存性提高剂及生存性提高方法,及食品组合物 | |
CN102191202B (zh) | 一种乳酸菌的高密度培养方法 | |
CN101948893B (zh) | 连续发酵生产乳酸链球菌素的方法 | |
JPS61501885A (ja) | 微生物の共同培養体によるプロピオン酸製造法 | |
Aeschlimann et al. | The production of lactic acid from whey permeate by Lactobacillus helveticus | |
Taniguchi et al. | Clarification of interactions among microorganisms and development of co-culture system for production of useful substances | |
Kuznetsov et al. | Biosynthesis of lactic acid in a membrane bioreactor for cleaner technology of polylactide production | |
Georgieva et al. | Growth parameters of probiotic strain Lactobacillus plantarum, isolated from traditional white cheese | |
CN104212851B (zh) | 一种多级连续发酵生产l-苯丙氨酸的方法 | |
Chronopoulos et al. | Lactic acid fermentation by Lactobacillus casei in free cell form and immobilised on gluten pellets | |
WO2009006909A1 (en) | Process for producing organic acids by continuous fermentation | |
Taniguchi et al. | Kefiran production by Lactobacillus kefiranofaciens under the culture conditions established by mimicking the existence and activities of yeast in kefir grains | |
Champagne et al. | Production of Leuconostoc oenos biomass under pH control | |
US20080268524A1 (en) | Method of Modifying the Viability of a Lyophilized Microorganism by Treating the Growth Medium Thereof with Gases | |
CN107988288B (zh) | 一种高密度发酵生产丙酸杆菌细菌素的方法 | |
Jain et al. | Production of propionic acid from whey ultrafiltrate by immobilized cells of Propionibacterium shermanii in batch process | |
WO1994013826A1 (en) | Improved pre-treatment process for lactic acid production | |
CN100526470C (zh) | 一种功能性甜味剂d-塔格糖的制备方法 | |
MX2009013589A (es) | Proceso para la produccion de l-lactato mediante fermentacion de lactosuero con lactococcus lactis subespecie lactis. | |
Shahbazi et al. | Lactic acid production from cheese whey by immobilized bacteria | |
Pörtner et al. | Fermentation of lactic acid bacteria: state of the art and new perspectives | |
JP2017514526A (ja) | プロピオン酸菌と酵母との共培養 | |
CN106434786B (zh) | 一种由干酪乳杆菌发酵制备胞外多糖的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Grant or registration |