在来の乳酸菌を用いた乳清からの乳酸生産の最適化

チーズ製造で生じる甘乳清は、有機物負荷が高いため環境上の大きな課題である一方、栄養豊富な未利用の基質でもある。本研究では、ルワンダ北部の3つの乳製品会社（Burera Dairy Limited、Mukamira Dairy Ltd、Fromagerie La Lumière）から得た甘乳清を、在来の乳酸菌（LAB）による微生物発酵を通じて乳酸へと価値化した。乳清試料を物理化学的および微生物学的に特性評価した。在来LABを現地のヨーグルトから分離し、酸化能が優れている菌株としてLAB-4（Lactobacillus sp.）を選定した（72時間以内にpHを3.8まで低下）。発酵パラメータ（温度、初期pH、接種量）を、応答曲面法に基づく中央複合計画（Central Composite Design）により最適化した。乳清には4.68–5.15%のラクトース、0.72–0.92%のタンパク質、pH 6.08–6.35が含まれていた。最適条件（37°C、pH 6.0、10% v/v接種）では、48時間後に43.2 ± 1.2 g/Lの乳酸が得られ、基質-生成物収率は0.873 g/g、発酵効率は75.4%であった。CODは67.3%低減できた。下流回収では、乳酸カルシウムの沈殿により全抽出収率75.0%、純度82.5%を得た。ユニット生産コストは、500 L/日スケールで1 kgあたり2.10米ドルと見積もられた。本プロセスは乳清廃棄物を同時に有効活用し、食用および工業用途に適した高付加価値のプラットフォーム化学品を生産する。

https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10907784/v1