Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Mathematische Modellierung der Biomasse- und Enzymproduktionskinetik durch Aspergillus niger in der Feststofffermentation bei verschiedenen Temperaturen und Feuchtigkeitsgehalten

Sukanya Saithi, Jorgen Borg, Montira Nopharatana und Anan Tongta

Der Einfluss von Temperatur und Substratfeuchtigkeit auf Wachstum und Produktion von Amylase, Protease und Phytase durch Aspergillus niger während der Feststofffermentation wurde untersucht. Es wurde ein mathematisches Modell zur Kinetik von Wachstum und Enzymproduktion durchgeführt, um die Parameter bei unterschiedlichen Temperaturen und Substratfeuchtigkeitsgehalten zu berechnen. Die Wachstumskinetik von A. niger ließ sich durch das logistische Wachstumsmodell beschreiben; die mathematischen Modellparameter zur maximalen spezifischen Wachstumsrate (µmax) und maximalen Biomassekonzentration (Xmax) wurden durch Anpassen der experimentellen Daten an das logistische Modell ermittelt. Die Kinetik der Enzymproduktion ließ sich durch das Luedeking-Piret-Modell beschreiben. Die mathematischen Modellparameter, die die wachstumsassoziierte Bildungskonstante des Produkts i (αi) und die nicht wachstumsassoziierte Bildungskonstante des Produkts I (βi) umfassten, wurden berechnet. Es erwies sich, dass die Produktion von Amylase, Protease und Phytase ausschließlich wachstumsassoziiert ist. Die Auswirkung der Temperatur auf μmax, Xmax und αi konnte mit dem Kardinaltemperaturmodell mit Beugung (CTMI) beschrieben werden. Sowohl das Wachstum als auch die Enzymbildung wurden deutlich von der Temperatur beeinflusst und die optimalen Kulturbedingungen für Wachstum und Enzymproduktion von A. niger wurden auf etwa 34 °C bei einem Substratfeuchtigkeitsgehalt von 40 bis 60 % festgelegt.