نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانشیار گروه نانو‌فناوری مواد غذایی، پژوهشکده علوم و صنایع غذایی، مشهد

چکیده

مانان، گلیکو‌پروتئینی است که از واحد‌های مانوز متصل به پروتئین تشکیل شده و با دارا بودن ساختار ترکیبات آمفی فیلیک طبیعی، می‌تواند به عنوان بیو‌امولسیفایر مورد استفاده قرار گیرد. لذا در این تحقیق، تولید مانان توسط مخمر کلویورومایسس مارکسیانوس (PTCC:5194, CBS 6432) با استفاده از روش ترکیبی طرح کسری از فاکتوریل کامل و سطح پاسخ با تعیین تاثیر متغیر‌های غلظت لاکتوز بر پایه پودر آب‌پنیر، غلظت عصاره مخمر، فعال‌کننده آنزیمی، pH، دما و حجم مایه تلقیح مورد آزمایش‌های غربال‌گری و بهینه‌سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد چهار متغیر غلظت‌های لاکتوز و عصاره مخمر،pH  و دما بیشترین تاثیر را بر تولید مانان داشتند (0/05>P). بهینه‌سازی عوامل موثر با روش سطح پاسخ، شرایط مناسب تولید مانان را با بیشینه 209/23 (میلی‌گرم در صد میلی‌لیتر محیط) در غلظت‌های 52/60 گرم بر لیتر لاکتوز، 10/38 گرم بر لیتر عصاره مخمر، pH برابر 5/36 و دمای 31/90 درجه سانتی‌گراد با سرعت بیشینه رشد ویژه 0/401 (بر ساعت) نشان داد.‌ همچنین نتایج حاکی از آن بود که مدل مونود با ضریب همبستگی بالا (0/998) می‌تواند جهت پیشگویی رفتار رشد مخمر و تولید مانان مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

Aguilar-Uscanga, B. & Francois, J. M. 2005. A study of the yeast cell wall composition and structure in response to growth conditions and cultivation. Applied Microbiology and Biotechnology, 37: 268-274.

Aktas, N., Boyaci, H., Mutlu, M. & Tanyolac, A. 2006. Optimization of lactose utilization in deproteinated whey powder by Kluyveromyces marxianus using surface methodology. Bioresource Technology, 97: 2252-2259.

Araujo, V., Ferreira de Melo, A., Gaspar Costa, A. & Leite de Souza, E. 2013. Followed extraction of β-glucan and mannoprotein from spent brewer’s yeast (Saccharomyces uvarum) and application of the obtained mannoprotein as a stabilizer in mayonnaise. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 12: 23-35.

Bzducha-Wrobel, A., Kieliszek, M. & Blazejak, S. 2013. Chemical composition of the cell wall of probiotic and brewer's yeast in response to cultivation medium with glycerol as a carbon source. European Food Research & Technology, 245: 234-237.

Cameron, D. R., Cooper, D. G. & Neufeld, R. J. 1998. The mannoprotein of Saccharomyces cerevisiae is an effective bioemulsifier. Applied and Environmental Microbiology, 54: 1420-1425.

Chuma Conlette, O. 2011. Influence of growth media Composition on the emulsifying activity of bioemulsifiers produced by four bacterial isolates substrate specificity. Life Science Journal, 8: 253-259.

Demiric, A. & Pometo, A. L. 2000. Enhanced organically bound chromium yeast production. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48: 531-536.

Dikit, P., Maneerat, H. & Aran, H. 2010. Emulsifier properties of mannoprotein extract from yeast isolated from sugar palm wine. Science Asia, 36: 312-318.

Dragone, G., Mussatto, S., Silva, J. & Teixeira, A. 2011. Optimal fermentation condition for maximizing the ethanol production by Kluyveromyces fragilis from cheese whey powder. Biomass & Bioenergy, 35: 1977-1982.

Fonseca, G., Heinzle, E., Wittmann, C. & Gombert, A. K. 2008. The yeast Kluyveromyces marxianus and its biotechnological potential. Applied Microbiology and Biotechnology, 79: 339–354.

Ghaly, A. E., Kamal, M. A. & Avery, A. 2004. Influence of temperature rise on kinetic parameters during batch propagation of Kluyveromyces fragilis in cheese whey under ambient conditions. World Journal Microbiology and Biotechnology, 19: 741-749.

Goswami, G., Chakraborty, S., Chaudhuri, S. & Dutta, D. 2012. Optimization of process by response methodology and kinetic modeling for batch production of canthaxanthin. Bioprocess and Biosystems Engineering, 35: 1375-1388.

Klis, F., Mol, P., Hellingwerf, K. & Brul, S. 2006. Dynamic of cell wall structure in Saccharomyces cerevisiae. Microbiology Reviews, 26: 239–256.

Koocheki, A., Taherian, A. R., Razavi, M. A. & Bostan, A. 2009. Response surface methodology for optimization of extraction yield, viscosity and emulsion stability of mucilage extracted from Lepidium perfoliatum seeds. Food Hydrocolloids, 23: 2369-2379.

Ligia, R., Jose, T., Rosario, O., Henny, C. & Van, D. M. 2008. Surface optimization of the medium components for the production of biosurfactants by bacteria. Process Biochemistry, 41: 1-10.

Liu, H. Z., Wang, Q. & Fang, F. 2009. Statistical optimization of culture media and conditions for production of mannan by saccharomyces cerevisiae. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 14: 577-584.

Liu, X. Y., Wang, Q. X. & Liu, H. Z. 2010. A new isolation methods of mannan and glucans from spent yeast saccharomyces cereviciea. Food Hydrocolloids, 22: 239-247.

Lizicarova, I., Matulova, M. & Capek, K. 2007. Human pathogen candida dubliniensis: a cell wall mannan with a high content of mannose residues. Carbohydrate Polymers, 10: 1016-1023.

Lukondeh, T., Ashboit, N. & Rogers, P. L. 2003. Evaluation of Kluyveromycesmarxianus as a source of yeast autolysates. Journal of International Microbiology and Biotechnology, 30: 52-56.

Nickerson, T. A., Vujicic, I. F. & Lin, A. Y. 1986. Colorimetric estimation of lactose and its hydrolytic products. Journal of Dairy Science, 59: 386-390.

Ozmihci, S. & Kargi, F. 2008. Kinetics of batch ethanol fermentation of cheese-whey powder solution as function of substrate and yeast concentration. Bioresource Technology, 98: 2978-2984.

Papagora, C., Roukas, T. & Kotzekidou, P. 2013. Optimization of extracellular lipase production by Debaryomyces hansenii isolates from dry-salted olives using response surface methodology. Food and Bioproducts Processing, 91: 413-420.

Priscilla, F., Amaral, F., Coelho, I. & Marrucho, M. 2008. Bisourfactants from yeast: characteristics, production and application. Landes Bioscience, 4: 1-14.

Qiu, J., Song, F., Qiu, Y. & Guan, X. 2013. Optimization of the medium composition of a biphasic production system for mycelia growth and spore production of Aschersonia placenta using response surface methodology. Journal of Invertebrate Pathology, 112: 108-115.

Schmidt, M., Strenk, E. Boyer, M. & Fritsch, J. 2005. Importance of cell wall mannoproteins for septum formation in Saccharomyces cerevisiae. Yeast, 22: 715–723.

Schultz, N., Chang, L., Hauck, A., Reuss, M. & Syldatk, C. 2006. Microbial production of single-cell protein from whey concentrates. Applied Microbiology and Biotechnology, 69: 515-520.

Stanislaw, B., Wanda, D. R., Malgorzata, G. & Piotr, W. 2008. Impact of magnesium and mannose in the cultivation media on the magnesium biosorption, the biomass yield and on the cell wall structure of Candida utilis yeast. European Food Research Technology, 227: 695-700.

Torija, M. J., Beltran, G., Novo, M. & Mas, A. 2005. Effect of nitrogen source on the fatty acid composition of Saccharomyces cerevisiae. Food Microbiology, 20: 255-258.