Production of lactic acid bacteria as starter culture

Abstract

The production of yoghurt, the interesting health food product in Thailand, are mostly based on the oversea starter cultures. In the large scale manufacture, it will be more economic if the starter culture can be self-made in Thailand. So the study of Streptococcus thermophilus, one of the starter strains was carried out in order to produce high cell concentration for making the yoghurt starter culture. S. thermophilus is gram positive coccus. It is usually found in pairs or long chain when grown in liquid media. It has no spore and is non-motile. It produces no catalase and it reduces tetrazoliums. When S. thermophilus was grown in various media that stating as the enumerated media for lactic acid bacteria, then was incubated at various temperatures, pH, and without or with shaking conditions. The results showed that the good supporting media for growth derived in orderly, i.e. sterile whole milk, 10% skim milk, 10% whey (adjusted pH to 6.8), M17, and MRS. The proper temperature was 43 degree C and the pH range was around 6 to 8. The non-shaking and shaking conditions provided similar results of bacterial growth. At least 1 log cycle of cells increased was observed after 4 hours of incubation. The cells produced acid and then lowered pH of the medium. Sucrose, and lactose appeared to be essential carbon sources and yeast extract appeared to be essential nitrogen source. Vitamins such as pantothenic acid, riboflavin, folic acid, and niacin did not promote the growth of 5. thermophilus in the presence of yeast extract. When the cell production was enlarged to the high scale of 1L medium in 2L stirred-tank bioreactor, without or with automatically pH control. The agitation was at 200 rpm, just enough to make the medium homogenously. The bacterial growth showed the same performance. The automatic control of constant pH in the bioreactor could not enhance its growth. Both pH and lactic acid produced seemed to have some effects on bacterial cells. The cell recycle system by half replacement of the new medium which could reduce the amount of lactic acid and increase the pH of the medium, suggested the trend to increase the growth of S. thermophilus. The storage of the concentrated culture in this study was suggested that the concentrated culture should be kept in 30% sucrose at -20 degree C or milk product at 4 degree C for 2 weeks. The viability was 80% or 70% respectively.

โยเกิร์ตเป็นอาหารเพื่อสุขภาพที่นิยมบริโภคกันใน ประเทศไทย ปัจจุบันหัวเชื้อที่ใช้ในการผลิตจะเป็นการ นำเข้าจากต่างประเทศซึ่งทำให้ต้นทุนในการผลิตสูง ดังนั้นการผลิตหัวเชื้อได้เองในประเทศจึงเป็นประโยชน์ อย่างมากต่อผู้ผลิตซึ่งนอกจากจะลดต้นทุนการผลิตแล้ว ยังทำให้เกิดความสะดวกรวดเร็วในขบวนการผลิตด้วยจึงได้ มีการศึกษาเชื้อStreptococcus thermophilus ซึ่งเป็น เชื้อแบคทีเรียตัวหนึ่งที่นำมาใช้ในการผลิตหัวเชื้อโยเกิร์ต ในปัจจุบัน S. themophilus เป็นเชื้อแบคทีเรียนทรงกลม ย้อมติดสีแกรมบวกมักพบเป็นคู่หรือสายยาวไม่สร้างเอนไซม์ catalase จัดอยู่ในกลุ่ม homofermentative และ facultative anaerobe มีความสามารถในการ รีดิวซ์สารประกอบtetrazoliums เชื้อจะไม่สร้าง สปอร์และไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เมื่อนำมาเลี้ยงในอาหาร ชนิดต่างๆที่ใช้ในการเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียที่สร้างกรด แลคติกพบว่าเชื้อเจริญเติบโตได้ดีในอาหารเรียงตามลำดับ ดังนี้คือนมสดปราศจากเชื้อ 10% นมผงขาดมันเนย 10% หางนม (pH 6.8), M17 และ MRS อุณหภูมิที่เหมาะสมในการ เจริญเติบโตคือประมาณ 43 องศาเซลเซียสและ pH ที่เชื้อ สามารถเจริญได้อยู่ในช่วง pH 6-8 ส่วนการศึกษาผลของ อากาศต่อการเจริญเติบโตพบว่าทั้งในสภาวะที่มีและไม่มี อากาศให้ผลต่อการเจริญเติบโตของเชื้อใกล้เคียงกันโดยพบ ว่าหลังจากที่ทำการเลี้ยงได้ประมาณ 4 ชั่วโมงจะได้ ปริมาณเชื้อเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 1 log cycle ขณะเจริญ เติบโตเชื้อจะสร้างกรดซึ่งจะทำให้ pH ของอาหารเลี้ยงเชื้อ ลดลงsucrose, lactose และ yeast extract เป็นสารอาหาร ที่ช่วยในการเจริญเติบโตของเชื้อได้ การเลี้ยงเชื้อในถังหมักจะสามารถควบคุมการ เปลี่ยนแปลง pH ของอาหารเลี้ยงเชื้อได้แต่พบว่าการควบคุม pH ไม่สามารถเพิ่มการเจริญเติบโตของเชื้อ S. themophilus ได้เนื่องจากการเจริญของเชื้อถูกยับยั้งด้วยการลดลงของ pH และปริมาณกรดที่เชื้อผลิตขึ้นการดึงอาหารเลี้ยงเชื้อ ออกเพื่อแยกกรดที่สร้างขึ้นและนำเชื้อกลับเข้าไปเลี้ยง ใหม่พร้อมด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อใหม่จะช่วยลดปริมาณของกรด และเป็นแนวทางที่จะช่วยเพิ่มจำนวนเซลล์ได้ การเก็บรักษาเชื้อจากการทดลองนี้พบว่าถ้าเก็บเชื้อ ในสภาพที่มี sucrose เข้มข้น 30% ที่ 20 องศาเซลเซียส หรือเก็บเชื้อในสภาพที่มีนมผงขาดมันเนยอยู่ด้วยอุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียสจะสามารถเก็บได้นานประมาณ 2 อาทิตย์ โดยมีจำนวนเชื้อเหลืออยู่ประมาณ 80 หรือ 70% ตามลำดับ