RESEARCH ARTICLE

Use of dry yeast cells as a cheap nitrogen source for lactic acid production by thermophilic Bacillus coagulans WCP10-4Ž 

  • Kim Yng Ooi ,
  • Jin Chuan Wu
Expand
  • Institute of Chemical and Engineering Sciences, A*STAR, 1 Pesek Road, Jurong Island, 627833, Singapore

Received date: 24 Jul 2015

Accepted date: 04 Sep 2015

Published date: 30 Sep 2015

Copyright

2014 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Abstract

Dry yeast cells (DYC) were used as a cheap nitrogen source to replace expensive yeast extract (YE) for L-lactic acid production by thermophilic Bacillus coagulans. Cassava starch (200 g·L−1) was converted to L-lactic acid by simultaneous saccharification and fermentation using Bacillus coagulans WCP10-4 at 50 °C in the presence of 20 g·L−1 of DYC, giving 148.1 g·L−1 of L-lactic acid at 27 h with a productivity of 5.5 g·L−1·h−1 and a yield of 92%. In contrast, 154.4 g·L−1 of lactic acid was produced at 24 h with a productivity of 6.4 g·L−1·h−1 and a yield of 96% when equal amount of YE was used under the same conditions. Use of pre-autolyzed DYC at 50 °C for overnight slightly improved the lactic acid titer (154.5 g·L−1) and productivity (7.7 g·L−1·h−1) but gave the same yield (96%).

Cite this article

Kim Yng Ooi , Jin Chuan Wu . Use of dry yeast cells as a cheap nitrogen source for lactic acid production by thermophilic Bacillus coagulans WCP10-4Ž [J]. Frontiers of Chemical Science and Engineering, 2015 , 9(3) : 381 -385 . DOI: 10.1007/s11705-015-1534-2

Acknowledgement

This research is supported by the Science and Engineering Research Council (SERC) of the Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) of Singapore (SERC grant number: 1326004117).
1
Ye L D, Hudari M S B, Li Z, Wu J C. Simultaneous detoxification, saccharification and fermentation of acid hydrolysate of oil palm empty fruit bunch to L-lactic acid by Bacillus coagulans JI12. Biochemical Engineering Journal, 2014, 83: 16–21

2
Ye L D, Zhou X D, Hudari M S B, Zhang D X, Li Z, Wu J C. Efficient conversion of acid hydrolysate of oil palm empty fruit bunch to L-lactic acid by newly isolated Bacillus coagulans JL12. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97: 4831–4838

3
Zhou X D, Ye L D, Wu J C. Production of L-lactic acid by newly isolated thermophilic Bacillus coagulans WCP10-4 with high glucose tolerance. Applied Microbiology and Biotechnology, 2013, 97(10): 4309–4314

4
Ye L D, Zhao H, Li Z, Wu J C. Significantly improved acid tolerance of Lactobacillus pentosus by error-prone whole genome amplification. Bioresource Technology, 2013, 135: 459–463

5
Ye L D, Zhou X D, Hudari M S B, Li Z, Wu J C. Highly efficient production of L-lactic acid from xylose by newly isolated Bacillus coagulans C106. Bioresource Technology, 2013, 132: 38–44

6
Patel M A, Ou M S, Harbrucker R, Aldrich H C, Buszko M L, Ingram L O, Shanmugam K T. Isolation and characterization of acid-tolerant, thermophilic bacteria for effective fermentation of biomass-derived sugars to lactic acid. Applied and Environmental Microbiology, 2006, 72: 3228–3235

7
Tejayadi S, Cheryan M. Lactic acid production from cheese whey permeate. Productivity and economics of continuous membrane bioreactor. Applied Microbiology and Biotechnology, 1995, 43: 242–248

8
Neklyudov A D, Fedorova N V, Ilyukhina V P, Lisitsa E P. Enzyme profile of autolyzing yeasts of the genus Saccharomyces. Applied Biochemistry and Microbiology, 1993, 29: 547–554

9
Kwon S, Lee P C, Lee E G, Chang Y K, Chang N. Production of lactic acid by Lactobacillus rhamnosus with vitamin-supplemented soybean hydrolysate. Enzyme and Microbial Technology, 2000, 26: 209–215

10
Li Z, Ding S, Li Z, Tan T. L-lactic acid production by Lactobacillus casei fermentation with corn steep liquor-supplemented acid-hydrolysate of soybean meal. Biotechnology Journal, 2006, 1: 1453–1458

11
Altaf M, Venkateshwar M, Srijana M, Reddy G. An economic approach for L-(+) lactic acid fermentation by Lactobacillus amylophilus GV6 using inexpensive carbon and nitrogen sources. Journal of Applied Microbiology, 2007, 103: 372–380

12
Ma K, Maeda T, You H, Shirai Y. Open fermentative production of L-lactic acid with high optical purity by thermophilic Bacillus coagulans using excess sludge as nutrient. Bioresource Technology, 2014, 151: 28–35

13
Hisao K, Takumi S, Fujio K, Masaki K U S. Patent, 6051212A, 2000-<month>04</month>-<day>18</day>

14
Ferreira I M P L V O, Pinho O, Vieira E, Tavarela J G. Brewer’s saccharomyces yeast biomass: Characteristics and potential applications. Trends in Food Science & Technology, 2010, 21: 77–84

15
Deesuth O, Laopaiboon P, Klanrit P, Laopaiboon L. Improvement of ethanol production from sweet sorghum juice under high gravity and very high gravity conditions: Effects of nutrient supplementation and aeration. Industrial Crops and Products, 2015, 74: 95–102

16
Tanguler H, Erten H. The effect of different temperatures on autolysis of baker’s yeast for the production of yeast extract. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 2009, 33, 149–154

17
Altaf M, Naveena B J, Reddy G. Production of L-(+)-lactic acid from starch by L. amylophilus GV6. Food Technology and Biotechnology, 2005, 43(3): 235–239

18
Champagne C P, Gaudreau H, Conway J. Effect of the production or use of mixtures of bakers’ or brewers’ yeast extracts on their ability to promote growth of lactobacilli and pediococci. Electronic Journal of Biotechnology, 2003, 6(3): 185–197

19
Ghosh U K, Ghosh M K. Utilization of wheat bran as bed material in solid state bacterial production of lactic acid with various nitrogen sources. World Academy of Science. Engineering and Technology, 2012, 6: 568–571

20
Boonraeng S, Foo-trakul P, Kanlayakrit W, Chetanachitra C. Effects of chemical, biochemical and physical treatments on the kinetics and on the role of some endogenous enzymes action of baker’s yeast lysis for food-grade yeast extract production. Kasetsart Journal: Natural Science, 2000, 34: 270–278

21
Robbins,  US Patent, 4122196, 1978-<month>10</month>-<day>24</day>

22
Peppler H J. Yeast extracts. In: Rose A H ed. Fermented Foods. London: Academic Press, 1982, 293–312

23
Selmer-olsen E, Sorhaug T. Comparative studies of the growth of Lactobacillus plantarum in whey supplemented with autolysate from brewery yeast biomass or commercial yeast extract. Journal of Milchwissenschaft, 1998, 53(7): 367–370

24
Mili T V, Rakin M, Iler-Marinkovi S. Utilization of baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) for the production of yeast extract: Effects of different enzymatic treatments on solid, protein and carbohydrate recovery. Journal of the Serbian Chemical Society, 2007, 72: 451–457

25
Juturu V, Wu J C. Microbial production of lactic acid: The latest development. Critical Reviews in Biotechnology,

DOI

Outlines

/