Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การปรับตัวของ Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 เพื่อการเจริญและผลิตกรดดี-แลกติกในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีสารสกัดจากยีสต์ความเข้มข้นต่ำ
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
Nuttha Thongchul
Second Advisor
Kaemwich Jantama
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Biotechnology
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.46
Abstract
Lactic acid has been extensively used in food, personal care, and pharmaceutical products. Besides, lactic acid can be used as the sole feedstock in the synthesis of polylactic acid (PLA), the biodegradable plastic. The demand of the bioplastics including PLA has been increased due to the environmental impact of petroleum based plastic; therefore, this expedited the market demand of lactic acid. It should be noted that the polymer grade lactic acid is unlike those commercially available products for food and pharmaceutical applications. The high purity of stereoisomer either D-lactate or L-lactate is mandatory in PLA polymerization. In addition, the production cost should be low in order to be competitive with the plastic commodities widely used nowadays. To fill those production gaps, one needs to develop the simple yet effective fermentation platform for lactic acid production. Microbial strain is one of the crucial factors. Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6, a novel lactic acid producing genus, was preliminary isolated and screened for the production of D-lactic acid at a remarkable high production rate in a small scale culture using the enriched culture medium containing yeast extract. In industrial lactate fermentation, yeast extract is considered as the key component that facilitate cell growth and lactate production yet mainly contribute to high production cost. In this thesis, phenotypic adaptation technique was implemented in T. laevilacticus SK5-6 to produce D-lactic acid in the production medium containing a lowering concentration of yeast extract. With the new adaptive isolate of T. laevilacticus SK5-6 to be obtained, a lower medium cost required in lactic acid production was acquired. During phenotypic adaptation, it was found that at the beginning of the preculture transfer (T4-T8), the low final cell biomass concentration was obtained. After that, the final cell biomass concentration was increased and became comparable to the theoretical value (5% biomass conversion yield from glucose). Later, the adapted isolate T. laevilacticus SK5-6 T20 was used in D-lactic acid fermentation. The similar final product concentration and yield with the prolonged production to that obtained in the fermentation by the wild type isolate in the original base case medium were obtained. From the findings in this thesis, phenotypic adaptation was claimed as an excellent tool in strain improvement for enhancing the fermentation process efficiency.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
กรดแลกติกมีการใช้อย่างกว้างขวางในอาหาร เครื่องสำอาง และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับยา นอกจากนี้กรดแลกติกสามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ พอลิแลกติกแอซิด (PLA) ซึ่งเป็นพลาสติกที่ย่อยสลายได้ โดยความต้องการของพลาสติกชีวภาพรวมทั้ง PLA เพิ่มขึ้นเนื่องจากผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมของพลาสติกที่ผลิตจากปิโตรเลียม ดังนั้นจึงเป็นการเร่งความต้องการของตลาดกรดแลกติก จากการสังเกตกรดแลกติกเกรดพอลิเมอร์ จะแตกต่างจากที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ทางด้านอาหาร และยา โดยในการพอลิเมอไรเซชั่น PLA ต้องการกรด ดี-แลกติก หรือ แอล-แลกติก ที่มีความบริสุทธิ์แสงสูง นอกจากนี้ต้นทุนในการผลิตจะต้องต่ำเพื่อให้สามารถแข่งขันกับพลาสติกชนิดอื่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน โดยจะต้องพัฒนาแพลตฟอร์มในการหมักให้ง่ายและมีประสิทธิภาพสำหรับการผลิตกรดแลกติก ซึ่งสายพันธุ์จุลินทรีย์เป็นปัจจัยหนึ่งที่สำคัญ Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 เป็นแบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ที่ผลิตกรดแลกติกได้ คัดแยก และคัดกรองเบื้องต้นเพื่อผลิตกรด ดี-แลกติก พบอัตราการผลิตสูงในการเพาะเลี้ยงขนาดเล็กโดยใช้อาหารเลี้ยงเชื้อที่อุดมไปด้วยสารสกัดจากยีสต์ ในอุตสาหกรรมการหมักกรดแลกติก สารสกัดจากยีสต์ถือเป็นส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยในการเจริญเติบโตของเซลล์ และการผลิตกรดแลกติก และยังเป็นส่วนที่ทำให้ต้นทุนการผลิตสูง ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้มีการนำเทคนิคการปรับตัวทางฟีโนไทป์ มาใช้ในสายพันธุ์ Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 เพื่อผลิตกรดดี-แลกติกในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีสารสกัดจากยีสต์ลดลง โดยสายพันธุ์ Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 ที่ผ่านการปรับตัว จะมีต้นทุนอาหารต่ำกว่าที่ต้องการในการผลิตกรดแลกติก ในช่วงการปรับตัวทางฟีโนไทป์ พบว่าช่วงแรกของการเพาะเลี้ยง (T4-T8) มีความเข้มข้นของเซลล์สุดท้ายต่ำ หลังจากนั้นความเข้มข้นของเซลล์สุดท้ายจะเพิ่มขึ้นและใกล้เคียงกับค่าทฤษฎี (อัตราผลผลิต 5% จากกลูโคส) ต่อมาได้นำสายพันธุ์ Terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 ที่ผ่านการปรับตัว มาใช้ในการหมักกรดดี-แลกติก ความเข้มข้นผลผลิตสุดท้ายและอัตราผลผลิตในการผลิตที่คล้ายกับการหมักด้วยสายพันธุ์ปกติในอาหารปกติ จากผลที่พบในวิทยานิพนธ์นี้ การปรับตัวทางฟีโนไทป์ ได้รับการยืนยันว่าเป็นวิธีที่ดีในการปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในกระบวนการหมัก
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Limsampancharoen, Srettapat, "Adaptation of terrilactibacillus laevilacticus SK5-6 for growth and d-lactic acid production in a low yeast extract concentration medium" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 536.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/536