DOI: 10.1051/lait:2001115

Lait 81 (2001) 91-103

Lactic acid production during the associated and the deceleration growth phases of Lactobacillus helveticus cultivated in various conditions and media

Abdeltif Amrane

Laboratoire des Procédés de Séparation (Unité associée INRA), Université de Rennes 1, Campus de Beaulieu, Bât. 10A, 263 avenue du Général Leclerc, CS 74205, 35042 Rennes Cedex, France

Abstract
Both growth phases, associated and deceleration, must be considered in the optimization of the lactic acid fermentation. The objective is to maximize the part of lactic acid produced during growth, firstly by a growth-associated mechanism and during the subsequent deceleration phase. Analysis of both growth phases has been carried out from the comparison of growth and lactic acid production rates by L. helveticus . The linked or the partially linked production during the growth-associated and the deceleration growth phases, respectively, increased when the culture conditions were close to the optimal ones; in this case, almost half of the final amount of lactic acid is produced during the short (2 h) deceleration growth phase. The part of lactic acid produced during growth, as well as the growth-associated coefficient A (corresponding to the product on biomass yield Y ), are mainly controlled by the culture conditions (media composition, pH, lactate and undissociated lactic acid concentrations), but are not affected by seed culture conditions (media, length and inoculation level). High values of the growth and production rates resulting in a strong production during both growth phases, associated and deceleration, corresponded to low values of the product on biomass yield Y .

Résumé
Étude de la production d'acide lactique durant les phases de croissance associée et de ralentissement pour Lactobacillus helveticus cultivé dans différentes conditions et milieux. Les deux phases de croissance, associée et de ralentissement, doivent être considérées lors de l'optimisation de la fermentation lactique, la phase associée correspondant à la somme de deux phases, la latence et la phase exponentielle. L'objectif étant de maximiser la part d'acide lactique produite durant la croissance, d'abord par un mécanisme associé à cette dernière, puis durant le ralentissement qui suit. L'analyse de ces deux phases a été menée par comparaison des vitesses de croissance et de production de L. helveticus. La part d'acide, produite par un mécanisme couplé à la croissance durant la phase associée, puis de manière partiellement associée durant la phase de ralentissement, augmente lorsque les conditions de culture se rapprochent des conditions optimales, c'est-à-dire lorsque l'on passe d'une limitation azotée de la croissance à une limitation carbonée (au-delà de 20 gL^-1 d'extrait de levure ajoutés dans le milieu). Dans ce dernier cas, près de la moitié de l'acide lactique est produit durant la courte phase (2 h) de ralentissement de la croissance. En effet, la vitesse de production reste proche de son maximum durant la courte phase de ralentissement. La part d'acide produit durant la croissance, ainsi que le coefficient de production associée à la croissance A (correspondant au rendement acide lactique produit sur biomasse formée Y ), dépendent principalement des conditions de culture, c'est-à-dire de la composition du milieu, du pH, ainsi que des concentrations en anion lactate et en acide non dissocié. Par contre, ces deux paramètres ne sont pas affectés par les conditions de préculture, c'est à dire le milieu, la durée de cette dernière, ainsi que le taux d'inoculation. Des valeurs élevées des vitesses de croissance et de production ont pour conséquence une forte production durant les phases de croissance associée et de ralentissement et correspondent à de faibles valeurs du rendement produit sur biomasse Y .

Key words: lactic acid bacteria / growth rate / production rate / batch culture

Mots clés : bactérie lactique / vitesse de croissance / vitesse de production / culture discontinue

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