Potato stillage and sugar beet molasses as a substrate for production of lactic acid and probiotic biomass

Abstract

Distillery stillage is abundant industrial waste with a great potential for utilization as a substrate in production of valuable bio-based products. Processing of distillery stillage on cost effective way can significantly decrease the price of bioethanol as alternative fuel and provide a considerable benefit to the environment. In this paper, combined potato stillage and sugar beet molasses substrate is evaluated for integrated lactic acid and probiotic biomass production by Lactobacillus rhamnosus ATCC 7469. Waste substrate based on potato stillage and sugar beet molasses enabled lactic acid and biomass production with maximal volumetric lactic acid productivity of 1.11 g L-1 h-1 and maximal number of viable L. rhamnosus ATCC 7469 cells of 1.1×109 CFU mL-1. Residue after removal of lactic acid could be recommended as probiotics and betaine-enriched animal feed.

Destilerijska džibra je lako dostupan industrijski otpad koji nastaje u proizvodnji bioetanola, a zbog svog kompleksnog sastava može biti potencijalno dobar supstrat u mnogim biotehnološkim procesima. Imajući u vidu potrebu za povećanjem postojećih i izgradnjom novih kapaciteta za proizvodnju bioetanola, iskorišćavanje otpadne džibre može biti značajno sa aspekta povećanja konkurentnosti bioetanola kao alternativnog goriva, a može imati i pozitivan uticaj na životnu sredinu. U radu je ispitivana mogućnost iskorišćavanja krompirove džibre i melase šećerne repe kao supstrata za paralelnu proizvodnju mlečne kiseline i bakterijske biomase, pomoću probiotskog soja Lactobacillus rhamnosus ATCC 7469. U šaržnoj fermentaciji na ovom kombinovanom supstratu bez dodatnog obogaćivanja vitaminima, mineralnim materijama ili izvorima azota je postignuta maksimalna produktivnost od 1,11 g L-1 h-1, maksimalan broj vijabilnih ćelija od 1,1×109 CFU mL-1 i koncentracija mlečne kiseline od 18,08 g L-1. Krompirova džibra se može koristiti kao supstrat za rast probiotske biomase i može biti adekvatna zamena za skupe, najčešće korišćene organske izvore azota, kao što su kvaščev ekstrakt ili pepton. Usled nemogućnosti L. rhamnosus ATCC 7469 da podjednako dobro metaboliše sve šećere u melasi šećerne repe za efikasniju proizvodnju mlečne kiseline treba razmotriti druge izvore ugljenika ili izvršiti selekciju Lactobacillus sp. koji efikasno fermentiše saharozu iz melase. Zbog značajnog rasta bakterijske biomase tokom procesa, fermentisani medijum koji zaostaje nakon ekstrakcije mlečne kiseline predstavlja vredan sporedni proizvod fermentacije bogat probiotskom biomasom i betainom koji se može koristiti kao visoko kvalitetna hrana za životinje.