بهینه‌سازی تولید زیست‌توده باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس رامنوسوس در سطح نیمه‌صنعتی

سابقه و هدف: باکتری‌های پروبیوتیک نقش بسیار مهمی در بهبود فلور طبیعی روده داشته و مانع رشد باکتری‌های مضر در دستگاه گوارش شده و ازنظر اهداف دارویی و درمانی دارای اهمیت می‌باشند. هدف از این مطالعه بهینه‌سازی تولید زیست‌توده باکتری لاکتوباسیلوس رامنوسوس gg atcc53103 ) lactobacillus rhamnosus  (با استفاده از روش طراحی آزمون است.مواد و روش‌ها: در این تحقیق از باکتری پروبیوتیک لاکتوباسیلوس رامنوسوس استفاده شد. به‌منظور بهینه‌سازی از روش طراحی پلاکت- برمن استفاده گردید. تمام کشت های محیط پایه و بهینه‌شده در فرمانتور 1300 لیتری شرکت پارس پاد انجام شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که منابعملاس چغندرقند، گلوکز و کازئین بیشترین اثر را در تولید زیست‌توده لاکتوباسیلوس رامنوسوس دارند. گلوکز با کازئین و ملاس چغندرقند اثر هم‌افزایی داشته و موجب افزایش تولید زیست‌توده می‌شوند. پس از بهینه‌سازی، محیط کشت دارای مقادیر ترکیبات زیر به ازای گرم در لیتر: گلوکز 50/112، ملاس چغندرقند 25/56، کازئین 75/18، عصاره مخمر 75/18، k2hpo4 13/13، تویین 80 88/1، 7h2o.mgso43750/0، mnso4. 4h2o 0750/0، cacl2. 2h2o 1875/0 و سایمتیکن 25/1 به‌منظور تولید بهترین زیست‌توده توسط لاکتوباسیلوس رامنوسوس مشخص گردید. میزان زیست‌توده بیشتر از دو برابر نسبت به شرایط محیط کشت پایه افزایش پیدا کرد.نتیجه‌گیری: با توجه به تولید زیست‌توده باکتری لاکتوباسیلوس رامنوسوس در سطح نیمه‌صنعتی درفرمانتور 1300 لیتری ، امکان تولید صنعتی زیست‌توده لاکتوباسیلوس رامنوسوس وجود خواهد داشت.همچنین کشت این باکتری به‌صورت صنعتی در شرایط کشت ناپیوسته تغذیه شونده و متداوم به‌عنوان یک پروبیوتیک تجاری پیشنهاد می‌شود.

Optimization of biomass production by probiotic bacterium Lactobacillus rhamnonsus at pilot-plant scale

Background objectives: Probiotics play a very important role in improving the normal intestinal flora and inhibit the growth of harmful bacteria in the gastrointestinal tract and are also important for therapeutic purposes. This study aimed to optimize biomass production by Lactobacillus rhamnosus ATCC53103 (GG) using the experimental design process. Materials and Methods: In this study, the probiotic bacterium Lactobacillus rhamnosus was used. Plackett-Burman design method was used for the optimization. Fermentations in basal and optimized cultures were performed in 1300 liter Parspad Company’s fermenters. Results: The results showed that beet molasses, glucose, and casein have the greatest effect on biomass production by Lactobacillus rhamnosus. Glucose with casein and beet molasses have a synergistic effect and increasing the concentration of glucose with increasing the concentration of two other factors increases the production of the biomass. Based on the results obtained, after optimization, the optimal culture medium for biomass production by Lactobacillus rhamnosus has the following compounds g/L-1: glucose 112.50, beet molasses 56.25, casein 18.75, yeast extract 18.75, K2HPO4 13.13, Tween 80 1.88, MgSO4. 7H2O 0.3750, MnSO4. 4H2O 0.0750, CaCl2. 2H2O  0.1875 and Simethicone1.25. The biomass production in optimized conditions was increased more than 2-folds higher than the basal medium. Conclusion: Biomass production by Lactobacillus rhamnosus on a semi-industrial scale was carried out in 1300 liters fermentors. Therefore, the results of this study can be used in the industrial production of Lactobacillus rhamnosus biomass. Also, commercial production under fed-batch and continuous culture conditions is recommended.