إنتاج حمض اللاكتيك من قشور المانجو المهدرة- تجربة عواملية

إنتاج حمض اللاكتيك من قشور المانجو المهدرة



نبذة مختصرة:
تم دراسة إنتاج حمض اللاكيتك ( حمض اللبن) من قشور المانجو باستخدام طرق التخمر الحيوي. وتم تحديد العلاقة المحتملة بين العوامل التشغيلية ألا وهى درجة حرارة العملية (15 و35 د م)، المتوسط الأولي للرقم الهيدروجيني ( 4 و10 ) ، فترة التخمر( 3 و 6 أيام)  كردة فعل على إنتاج حمض اللاكتيك باستخدام التصاميم العاملية وأظهرت تحاليل البيانات أن هناك تأثير كبير للعوامل التشغيلية وتفاعلاتها على إنتاجية حمض اللاكتيك من بكتيريا التخمر وتوافق النموذج الرجعي بشكل كاف مع البيانات وفسر نسبة استجابة أكثر من 99% من التغيرات. كما أوضحت النتائج أنه يمكن تحقيق الانتاجية القصوى من حمض اللاكتيك في المتوسط الأولى للرقم الهيدروجيني 10 في فترة حضانة لمدة 6 أيام و في درجة حرارة 35 درجة مئوية.
وبلغت الإنتاجية القصوى من حمض اللاكتيك 17.484 جالون\ لتر. وتبرز هذه الدراسة أن قشور المانجو يمكن أن تكون سطح تخمري حيوي إقتصادي وذو تكلفة قليلة لإنتاج حمض اللاكتيك.

مقدمة :


ينتج كلا من قطاعي الأغذية والزراعة كميات كبيرة من المخلفات سنويًا مسببين بذلك مشكلة خطيرة في كيفية التخلص من تلك النفايات.
ويشكل ذلك معضلة خصيصًا في الدول التي يعتمد اقتصادها اعتمادًا كبيرًا على الزراعة حيث تتركز فيها ممارسة الزراعة. ومسموح حاليًا بالتخلص من تلك المخلفات الزراعية إما بتحللها طبيعيًا في الحقول أو بحرقها إلا أن تلك المخلفات تتميز بغناها بالمواد السكرية بسبب طبيعتها الحيوية مما يسهل تمثيلها من قبل البكتيريا وبالتالى يجعل من تلك النفايات ركيزة يمكن استغلالها كمادة خام لإنتاج المركبات الصناعية عن طريق التحول البكتيري.هذا بالإضافة الى أن إعادة استخدام النفايات الحيوية له أهمية كبيرة ويرجع لذلك لأسباب قانونية وبيئية ومن ثم فإن قطاع الصناعة ملزم بإيجاد (Rodríguez-Couto, 2008) استخدامات بديلة لمخلفاته.
وتعد قشور فاكهة المانجو واحدة من المخلفات الزراعية المسببة لمشكلة تلوثية حالية (Mangifera indica L)

حيث إن المانجو واحدة من أهم الفواكهة التي تسوق عالميًا بإنتاج فاق 26 مليون طن عام 2004 وذلك لأنها تُزرع أو تنمو طبيعيًا في أكثر من 90 دولة على مستوى العالم (خصوصًا في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية) ومن المعروف أنها ثاني أكبر محصول فاكهة استوائية على مستوى العالم. (Joseph and Abolaji, 1997)
وتشكل الأنسجة الصالحة للأكل 33-85% من فاكهة المانجو الطازجة بينما تشكل القشرة والنواة 7-24% و 9-40% من الفاكهة على التوالي. (Wu et al., 1993)
وفي الحقيقة فإن قشرة المانجو باعتبارها منتجًا ثانويًا للصناعة التحويلية للمانجو يمكن أن تكون مصدرًا غنيًا للمركبات النشطة بيولوجيًا وعدد من الانزيمات كالبروتياز والبروكسيداز والبوليفينول والأوكسيداز والكارتنويدات وفيتامين ج و هـ  وألياف غذائية. وشغلت نسبة الإنزيمات والكربوهيدرات نسبة 20.80-28.20 % من عينات قشور المانجو من وزنها الجاف. (Ajila et al., 2007). 
وبمقارنة الدراسة التي تتم للانتفاع بنواة المانجو باعتبارها مصدرًا للدهون ومضادات الأكسدة والنشاء والدقيق وعلف للحيوانات فإن الدراسات التى تتم على قشرة المانجو قليلة. 
ولقد تم توضيح استخدام القشرة لإنتاج الوقود الحيوي أو تكوين الألياف الغذائية ذات نشاط مضاد للأكسدة في الماضي ومع ذلك فإنه لا يتم الانتفاع بقشور المانجو تجاريًا بأى شكل من الأشكال وذلك على الرغم من إهدار كميات كبيرة منها أثناء تجهيز المانجو (20-25% من إجمالى وزن الفاكهة) مما يساهم بشكل كبير في مشكلة التلوث. (Berardini et al., 2005)
وتتعامل معظم الدراسات التى تجرى لاستغلال قشور المانجو على استخدام تلك القشور باعتبارها مصدرًا للبكتين وهو أحد الألياف الغذائية ذات جودة عالية .        (Pedroza-Islas and Aguilar-Esperanza, 1994; Tandon and Garg, 1999)
وأظهرت دراسة فرزية حديثة أجريت على 14 صنفا من المانجو أن محتوى ودرجة إسترات البكتين في قشور المانجو تتراوح ما بين 12% إلى21% ومن 56% إلى 66% على التوالي.
هذا بالإضافة إلى أن قشور المانجو غنية بالفلافونول والزانثون د والغلايكوسيدات ومشتقات الجالوتنين والبينزوفينون(Berardini et al., 2005) ومع ذلك تندر الدراسات حول استخدام قشور المانجو لإنتاج مستقبلات صناعية كحمض الاكتيك عن طريق عملية التخمير ولذلك فقد تكون زراعة بكتيريا في هذه المخلفات عملية ذات قيمة مضافة لها القدرة على تحويل تلك المواد التى يتم اعتبارها مخلفات إلى منتج ذو قيمة من خلال جدوى تقنية واقتصادية.
ويستخدم حمض اللاكتيك كمادة حافظة وكمادة إضافية غذائية وتشكل تكلفة المادة الخام لهذه المادة احدى العقبات لإنتاجها على نطاق واسع (Reddy et al., 2008)  
وتوفر تطبيقات المخلفات الصناعية الحيوية بديلًا للمواد الخام المكلفة والنقية بالإضافة إلى أن استخدام تلك المواد يساعد في حل العديد من مشاكل المخاطر البيئية إلا أنه يندر استخدام البكتيريا لإنتاج حمض اللاكتيك عن طريق مواد خام بتكلفة معقولة.
ومن ثم فإن معظم الدراسات ترتكز على البحث عن مصادر فعالة ومغذية وتقنيات تخمر متقدمة تساعد في تحقيق تحول تخمري عالى وإنتاجية مرتفعة. وستوفر عملية التحويل المباشر للمخلفات الزراعية إلى حمض اللاكتيك عن طريق البكتيريا باستخدام محللات النشا ومنتجات حمض اللاكتيك خطوتين من عملية التسكر تتبعها مباشرة عملية التخمر الجرثومي مما يجعلها عملية اقتصادية. ولذلك كان الهدف من الدراسة الحالية البحث في كيفية إنتاج حمض اللاكتيك من قشور المانجو باستخدام البكتيريا أثناء عملية التخمر في الظروف المحيطة وتحسين إنتاجية كلًا من المادتين عن طريق التصميم التشغيلي.
وتم إجراء الدراسة تحت ظروف تشغيلية مختلفة محددة بثلاثة متغيرات مستقلة ألا وهى المتوسط الأولي للرقم الهيدروجيني ودرجة حرارة التشغيل وفترة التخمر.
ويعتمد دور كل متغير من هذه المتغايرات وتفاعلاتها والانتاجية المتوقعة لحمض اللاكتيك أثناء التخمر على تطبيق التصميم التشغيلي.

2- المواد والطرق المستخدمة
2.1 المواد الخام والكيميائية:
جُمعت مجموعة متنوعة من المانجو من نوع التنين الذهبي عن طريق تقشيرٍ يدوي لفاكهة طازجة ناضجة وغير تالفة تم شرائها من سوق فواكه محلية في بينانغ، ماليزيا. وتم إزالة ما تحتويه القشور عن طريق الكشط الخفيف باستخدام شفرة مسننة غير حادة لسكين نظيف. وتم غسل القشور بماء مقطر لإزالة الغبار العالق بها.
تم تحصيل الفينول التبلور (C6H6O, 99%) من بانريك سينتيسيس، في حين تم تحصيل 4- فينيلفينول (C6H5C6H4OH, 97%)من شركة ألدريتش الكيميائية( الولايات المتحدة الأميركية).
وتم شراء الحمض الثلاثي (CCl3COOH) وتم الحصول على الفينول المتبلور (C6H6O، 99٪) من بانريك سينتيسيس، في حين تم الحصول على 4 فينيلفينول (C6H5C6H4OH، 97٪) من شركة ألدريتش الكيميائية (الولايات المتحدة الأمريكية). تم شراء حمض ثلاثي كلورواسيتيك (CCl3COOH) ونحاس (إي) كبريتات (CuSO4. 5H2O، 98.5-100٪) من بندوسن و R & M المواد الكيميائية على التوالي. جميع المواد الكيميائية والمذيبات الأخرى كانت من الدرجة التحليلية وتم الحصول عليها من QRëC
 
2.2 تجهيز وتخمير قشور المانجو:
قطعت قشور المانجو المغسولة إلى قطع صغيرة وتمزج مع مياه نقية جدًا بنسبة (1:1) باستخدام خلاط الطعام الكهربائي (كينوود) في درجة حرارة 25د م لمدة 5 دقائق.
وبلغت نسبة رطوبة قشور المانجو المغسولة إلى نسبة القشور المجففة هوائيًا قبل عملية التخمر 11-13%، بينما بلغت نسبة رطوبة قشور المانجو بعد مزجها بالماء لتبقى في حالة توقف للتخمر 91.40% ، وتم ضبط الأس الهيدروجيني للقشور الممزوجة باستخدام 1م من هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك ثم وُزع 30 مللي من الخليط على قوارير مخروطية سعتها 100 مللى وتم تغطية تلك القوارير بأغطية مطاطية للحفاظ على الظروف المطلوبة للتخمر الجرثومي.
وتم إجراء عملية التخمر التلقائي اللاهوائي عن طريق اتحاد البكتيريا المستوطنة في درجات حرارة مختلفة لعدة أيام تحت ظروف تحضين ثابتة.وتم اتخاذ الإجراءات التعقيمية تحت نفس الظروف بعد تعقيم القوارير التي بها القشور الممزوجة وذلك في درجة حرارة 121د م لكل 15 رطل لكل بوصة مربعة لمدة 15 دقيقة ويتم استخلاص حمض اللاكتيك في نهاية فترة التحضين.
واستخرج حمض اللاكتيك عن طريق تخفيف 5 مل من قشر المانجو المتخمر والمسحوب (1:5v\v) بالماء النقي وتم هز معجون قشور المانجو بقوة لمدة 5 دقائق ومن ثم أضيف 3 مل من العينات المخففة إلى أنابيب مغطاة ومصنوعة من البروسيليكات   
(16× 150 مل م) والتي تحتوى على حمض الخليك ثلاثي الكلور وذلك لوقف عملية التخمر. وتم وضع المحلول النهائي في الثلاجة في درجة حرارة 4د م لمدة يومين للحصول على محلول نقي وللسماح بترسب المواد الصلبة المعلقة في قاع الأنبوبة.
وبالتالى فقد تم إضافة 0.5 مل من المحلول النقي إلى 4.5 مل من الماء النقي تماما وتم حفظه في درجة حرارة 4د م لحين استخدامه في تقدير مستوى حمض اللاكتيك.

2.3 تقدير حمض اللاكتيك:
تم تقدير محتوى حمض اللاكتيك الناتج عن تخمر القشرة باستخدام طريقة قياس الألوان تبعًا لطريقة تايلور(1996).
تم وضع جزء من المحلول الصافي الناتج (0.5 مل) الناتج من البند 2.2 السابق في أنابيب مغطاة بغطاء لولبي من النوع 16×150 مل من أنابيب البروسيليكات ثم أضيف 3 مل من حمض الكبريتيك المركز وتم تسخين الأنابيب إلى أن وصل المحلول لدرجة الغليان وذلك لمدة 10 دقائق.
وعند التبريد أضيف 50 ميكرولتر من كبريتات النحاس الثنائي الكاشفة إلى 100 ميكرولتر من ثنائي الفينل فينول (1.5 % من ثنائي الفينل فينول مذاب في 95% إيثانول)، بعدها توضع الأنابيب في الحضانة في درجة 30د م لمدة 30 دقيقة حتى تمام ذوبان آثار الرواسب.
وفي النهاية تؤجذ قراءة الامتصاصية للمحلول الناتج في الطول الموجي 570 نانومتر.

2.4 التصميم التجريبي وتحليل النتائج:
تم توظيف التصميم التشغيلي لدراسة تأثير ثلاثة عوامل(المتغايرات المستقلة) على الاستجابة الإنتاجية لحمض اللاكتيك: المتوسط الأولي للرقم الهيدروجينيx1، درجة حرارة التشغيل x2، وفترة التحضينx1.
وتم اختيار مستوى تلك العوامل بناءً على التجارب الأولية والمستويات المستخدمة فيها وتشمل: المتوسط الأولى للرقم الهيدروجيني 4و 10، درجة حرارة التشغيل 15و 35 د م، وفترة التحضين من 3 إلى 6 أيام.
وتم استخدام عامل التشغيل من النوع 23 بخمس نقط مركزية لدراسة تلك العوامل ضمن نطاق محدد وتم إجراء تلك التجارب بترتيب عشوائي لتقليل تأثير التغير غير المتوقع في الاستجابات الملحوظة(Montgomery, 2001) وتم تحليل البيانات باستخدام تحليل التباين (أنوفا) لدراسة تأثير العوامل المختارة وتفاعلاتها المحتملة على انتاجية حمض اللاكتيك. تم استخدام شروط تفاعل متعددة الحدود من الدرجة الأولى لتتوافق مع البيانات. 

3- النتائج والأبحاث:
تم الكشف عن إنتاج حمض اللاكتيك في استخلاص مائي في اليوم الثالث من فترة الحضانة، وتزداد الكمية التي يتم الحصول عليها من حمض اللاكتيك مع إزدياد فترة الحضانة إلى 6 أيام.
إن إنتاج حمض اللاكتيك من قشور المانجو خلال فترة التخمير قد يعزى إلى تحول سكريات قشر المانجو إلى جلوكوز، ثم بعد ذلك تحول الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك في النهاية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المتواجدة في حساء التخمير.
وبشكل عام تتم عمليات التحلل المائي النشوي مثل عملية تحلل السكريات عن طريق السيولة، والتسكر بواسطة الميكروبات أثناء عملية إنتاج إنزيم الأميليزamylase، وإنزيم الجلوكوسيديز  glucosidase (Ye et al., 2008) .
وبعد ذلك تحدث الميكروبات بشكل طبيعي، وخاصة بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB)، ويتخمر السكر السداسي المكتسب (الهكسوز hexose ) مثل الجلوكوز، عن طريق تأكسد ثنائي نوكليوتيد الأدنين، وأميد النيكوتين NADH، الذي ينتج خلال عملية التحلل، مع وجود البيروفات pyruvate  كمُستقبل للإلكترونات من أجل إنتاج حمض اللاكتيك كالمنتج الأساسي. بعد تحميل المادة المتفاعلة، لـُوحظ وجود نمو بكتيري واسع ومكثف على قشور المانجو يعقبه تحلل لألياف قشر المانجو لتتحول نسبياً إلى جسيمات ناعمة للمادة المتفاعلة.
هذه الملاحظة يمكن أن تنسب إلى التغيرات التي تحدث في التكوين البنيوي للقشر أثناء عملية تحول السكريات إلى جلوكوز كنتيجة للإنتاج الخلوي الزائد لإنزيم الاميلوبولولاناس amylopullulanase، والذي في المقابل يتحول إلى حمض اللاكتيك عن طريق تحلل نشا خميرة حمض اللاكتيك. لم يتم الكشف عن إنتاج لحمض اللاكتيك تحت ضوابط معقمة. وقد أظهر Vishnu et al. (2006) عن إن إنزيم الاميلوبولولاناس amylopullulanase قادر على تحليل ركائز متعددة من البوليمر  polymeric

مثل : النشا القابل للذوبان، النشا الخام، الأميلوبكتين amylopectin، اميلوز amylose، الجيلكوجين glycogen، والبولولان pullulan.

في الوقت الحالي يتم إنتاج حمض اللاكتيك من المواد النشوية عن طريق التكنولوجيا الحيوية التقليدية، على سبيل المثال: تتطلب عملية معالجة من أجل الجلتنة والسيولة، ويتم تنفيذ هذه المعالجة في درجة حرارة مرتفعة تصل إلى 90-130 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة، يعقبها التسكر الإنزيمي وتحوله إلى جلوكوز، ويتبعها بعد ذلك تحول الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك عن طريق عملية التخمير  (Anuradha et al., 1999). هاتان الخطوتان في عملية المعالجة تشملان على التوالي التحلل الإنزيمي، وعملية التخمر، مما يجعل هذه العملية غير جذابة ومكلفة اقتصادياً. بالإضافة إلى ذلك فإن مزج الحمض بالماء يستخدم لإطلاق سكر البنتوز pentose من ركائز الكتلة الحيوية، لتجعل السلولوز cellulose قابل للسليلوزات cellulases، والتي تكون نتيجتها في الغالب إحداث مثبط لعملية التخمير (Dupreez, 1994).
وبالتالي فإن التحول البيولوجي من قشر المانجو في هذه الدراسة إلى حمض اللاكتيك بواسطة اقتران التحلل الميكروبي لركيزة الكربوهيدرات، مع عملية التخمر للسكر المستمد في خطوة واحدة تجعل عملية إنتاج حمض اللاكتيك فعالة، وقابلة للتنفيذ من الناحية الاقتصادية. وقد تم الإبلاغ عن أبحاث مشابهة في أماكن أخرى على الإنتاج الناجح والفعال لحمض اللاكتيك من المواد النشوية الخام بواسطة الكائنات الدقيقة (Naveena et al., 2005; Vishnu et al., 2002).
من المتوقع أن يزداد الطلب على حمض اللاكتيك لتقييمه من قبل دراسات متعددة بسبب استخدامه في صناعة البلاستيكيات القابلة للتحلل، ومنتجات صناعية كبيرة أخرى (Mirasol, 1999).. ومنذ ذلك الوقت فإن المقياس التجاري لإنتاج حمض اللاكتيك بالإضافة إلى وجود الجلوكوز يعتبر مشروع مكلف، استخدام مصدر رخيص الثمن من مادة الكربون مثل قشر المانجو والذي يمكن الحصول عليه بكميات كبيرة كمنتج متوفر من مخلفات عملية صناعة ومعالجة الفاكهة، بالإضافة إلى الكائنات الدقيقة المحللة للنشا، يمكن أن يساهم هذا في تقليل التكلفة الإجمالية لعملية التخمر، ويساعد أيضاً على زيادة الإنتاج.

لقد تم تنفيذ التجارب من أجل تحديد التأثير المبدئي لمتوسط درجة الحموضة  pH، تظهر عملية معالجة الحرارة، وفترة الحضانة من أجل إنتاج حمض اللاكتيك أن هذه العوامل لها تأثير كبير في الإنتاج لعملية التخمر. وجد زيادة في إنتاج حمض اللاكتيك تتناسب طردياً مع الزيادة المبدئية لمتوسط درجة الحموضة pH لتصل الزيادة من 4 إلى 10، وأيضاً زيادة في درجة الحرارة من 15 إلى 35 درجة مئوية.
وبالمثل تزداد الكمية المكتسبة من إنتاج حمض اللاكتيك مع زيادة فترة الحضانة لليوم السادس. وقد أشارت ملاحظاتنا إلى أن عملية إنتاج حمض اللاكتيك من قشر المانجو تعتمد بشكل كبير على تلك المتغيرات التشغيلية الثلاثة، وبالتالي تم استخدامهم كعوامل في التجربة العملية التالية.

تحليل التباين 3.1. ANOVA وتحليل الانحدار
كان من المعتقد أن ثلاثة عوامل هي المؤثرة في إنتاج حمض اللاكتيك ( تستخدم كعوامل استجابة) بواسطة البكتيريا خلال عملية تخمر قشر المانجو.
تتكون الثلاثة عوامل من: متوسط درجة الحموضة الأولية، درجة حرارة العملية، وفترة الحضانة. نتائج 13 من التصاميم العواملية الجارية من ضمنها العوامل المشاركة ومستوياتها،  تم تحليل نتائج إنتاج حمض اللاكتيك من خلال تحليل التباين
(ANOVA)، وتم تطوير نموذج الانحدار من أجل توضيح العلاقة بين العوامل المختارة، وعاملين الاستجابة. (ANOVA) تظهر نتائج تحليل التباين أن متوسط درجة الحموضة الأولية، درجة حرارة العملية، وفترة الحضانة لهم تأثير على إنتاج حمض اللاكتيك.
من ناحية أخرى إن تفاعل عاملين وثلاثة عوامل يظهر تأثير كبير وواضح على إنتاج حمض اللاكتيك، والتي تشير إلى متوسط درجة الحموضة الأولية، درجة حرارة العملية، وفترة الحضانة، وأظهرت أن هذه العوامل لا تعمل بشكل مستقل، وأن تأثير كل عامل يعتمد على مستوى العوامل الأخرى. تم ذكر نموذج الانحدار لإنتاج حمض اللاكتيك في المعادلة التالية:

نموذج الانحدار في المعادلة (2) يتوافق مع المعطيات الكافية، حيث إن قيمة معامل التحديد R2 مرتفعة. أن قيمة R2 لإنتاج حمض اللاكتيك هي 0.998.
وقد أشارت المطابقة بين القيم المرصودة والمتوقعة؛ بأن نموذج الانحدار يتوافق تماماً مع البيانات المرصودة لإنتاج حمض اللاكتيك.

يمكن الحصول على إنتاج أعلى من حمض اللاكتيك من تخمير الكائنات الحية الدقيقة في الثلاث فترات التي تم رصدها في فترة الحضانة في المتوسط، مع ارتفاع مستوى درجة الحموضة الأولية من 10، ودرجة حرارة تصل إلى 35 درجة مئوية.
تم الحصول على إنتاج أقل مع انخفاض درجة الحموضة المتوسطة، ودرجة الحرارة المتوسطة (Figs. 1a–c). درجة الحموضة المتوسطة الأولية كانت تعتبر إحدى العوامل الرئيسية المؤثرة في إنتاج حمض اللاكتيك بواسطة ميكروبات التخمر، ربما يكون ذلك بسبب النشاط التحفيزي للإنزيمات، والنشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة والذي يعتد على درجة الحموضة الخلوية الإضافية (Silva and Mancilha, 1991). في المتوسط مع انخفاض درجة الحموضة الأولية، وإنتاج حمض اللاكتيك أثناء عملية التخمير، فمن المحتمل أن تكون هذه العملية قد خفضت سريعاً درجة الحموضة في مرق التخمير إلى نقطة تحوله إلى مثبط لتخمر الكائنات الحية الدقيقة. إن تواجد مرق التخمير مع درجة الحموضة الأولية 10 قد يكون حافظ على درجة حموضة محافظة للبيئة أثناء فترة عملية التخمر؛ بسبب تأثير التخزين المؤقت من نفايات المواد الطبيعية المعقدة، وذلك قبل انخفاض درجة الحموضة إلى مستويات مثبطة للميكروبات.

هذا يمكن أن يفسر ارتفاع إنتاج حمض اللاكتيك في وجود درجة حموضة أولية مرتفعة في المتوسط. إن الانخفاض في درجة الحموضة بمرور الوقت خلال عملية التخمر  يمكن أن يعزى إلى عملية إنتاج حمض اللاكتيك من السكر. وجدت ملاحظة مماثلة خلال عملية تخمر الهدرولسيزات لدقيق القمح، وحبوب البيرة المستهلكة لإنتاج حمض اللاكتيك، حيث انخفض الرقم الهيدروجيني بمرور الوقت خلال فترة التخمر المبدئية كنتيجة إنتاج حمض اللاكتيك عن طريق الكائنات الحية الدقيقة
(Hofvendahl and Hahn-Hagerdal, 1997; Mussatto et al., 2008).

ذكر بعض المؤلفين الأحماض الضعيفة على سبيل المثال(Hofvendahl and Hahn-Hagerdal, 1997; Kashket, 1987 ) ، حمض اللاكتيك يمنع النمو البكتيري؛ لأنه مع الانخفاض الخارجي لدرجة الحموضة، يتم إضافة البروتون للحمض
(برتنة الحمض) بمجرد أن يتم تصديره من البكتيريا. ولأنه غير مشحون فإنه ينتشر مرة أخرى داخل الخلية، وينفصل بسبب ارتفاع درجة الحموضة داخل الخلايا.
ثم يتعين على الخلية استخدام أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP ليضخ بها البروتونات، وفي النهاية يتم استنفاذ الطاقة، ثم يؤدى ذلك إلى وقف النمو، ومن ثم موت الخلية.
وقد أظهر بحث سابق أنه عندما تكون درجة الحموضة 6 لمرق التخمير من أجل إنتاج حمض اللاكتيك، ولا يمكن وقتها السيطرة عليها، تتأثر وقتها ميكروبات التمثيل الغذائي، ويتم استهلاك الجلوكوز، ويتوقف بعد ذلك إنتاج حمض اللاكتيك بعد مرور
12 ساعة من العملية، وتنخفض عملياً درجة الحموضة تقريبا إلى 4.6  (Mussatto et al., 2008).
تظهر الرسوم البيانية الموجودة بالمقال الأصلي تأثير درجة الحموضة المتوسطة الأولية، ودرجة حرارة العملية على إنتاج حمض اللاكتيك في ثلاث أوقات حضانة مختلفة مستويات (منخفضة، مركزة،عالية) وضح ذلك في الأشكال . Figs. 2a–c 
كان من الواضح أن تأثير درجة الحموضة المتوسطة الأولية كان يعتمد على درجة حرارة عملية التخمر (Figs. 2a–c)  .
والعكس صحيح قد يكون هذا التفاعل الكبير بسبب التأثير الواضح لكل من : المعلمات المتواجدة على الميكروبات، و أنشطتها الأيضية. من المعروف أن درجة الحموضة، ودرجة الحرارة من العوامل المهمة المؤثرة في النمو البكتيري. 
أن درجة الحموضة المناسبة مفيدة للنشاط الميكروبي، كما يمكن لمستويات درجة الحموضة المنخفضة والعالية أن تكون مضرة بالخلايا الميكروبية. من ناحية أخرى فإن معظم الأنواع لديها القدرة على التأقلم في درجات الحرارة من أجل النمو، ولكنها لا تستطيع النمو على مدى واحد من درجات الحرارة كلها (Idris and Suzana, 2006). 
أن معظم بكتيريا حمض اللاكتيك المسؤولة عن تحول السكريات إلى حمض اللاكتيك قد صنفت إلى بكتيريا حرارية، وبكتيريا متوسطة، والتي تنمو عادة بشكل مثالي في درجات حرارة تتراوح من 20-40 درجة مئوية.
هذا يمكن أن يفسر انخفاض إنتاج حمض اللاكتيك، وانخفاض التأثير التفاعلي الذي تم الحصول عليه في 15 درجة مئوية، ويفسر المتتج المحسن، والتأثير التفاعلي الضخم والذي تم الحصول عليهما عند درجة حرارة 35 درجة مئوية. 
ومع ذلك فإن معظم التحلل الكيميائي، والتحلل الإنزيمي يتم تشغيله عادة تحت درجات حرارة مرتفعة (Mosier et al., 2005)،
يبدو أن النظام الميكروبي المعتدل في هذه الدراسة مفيد في التطبيقات العملية؛ يرجع ذلك إلى قلة المتطلبات الخاصة بالطاقة.

باختصار فإن الإنتاج الأقصى لحمض اللاكتيك من قشر المانجو باستخدام نموذج الانحدار المُعطى  في المعادلة Eq. (1)، يمكن أن يتحقق خلال فترة التخمير لمدة 6 أيام، عن طريق وضع درجة الحموضة المتوسطة الأولية على مستوى عالي (10)، ودرجة حرارة العملية عند 35 درجة مئوية. أسفرت التجربة المؤكدة التي أجريت باستخدام هذه الشروط المحددة في إنتاج حمض اللاكتيك من 17.484 جم / لتر، على التوالي.

4- النتائج: 
 تم التحقيق في هذه الدراسة في قشر المانجو باعتباره بديل غير مألوف، وكمادة خام محتملة لإنتاج حمض اللاكتيك.
وقد أظهرت التجارب الأولية أن حمض اللاكتيك تم إنتاجه من قشور المانجو بتخمر الكائنات الحية الدقيقة على مدى 6 أيام.
وقد تم دراسة تأثير درجة الحموضة، درجة الحرارة، وفترة الحضانة بإستخدام تصميم المصانع، وأظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن هذه المعلمات لها تأثير كبير في عملية الإنتاج.
وأظهرت دراسات التحسين على إنتاج حمض اللاكتيك باستخدام قشور المانجو  أنه يمكن الحصول على أقصى قدر من الإنتاج في 6 أيام عندما يتم استخدام درجة الحموضة المتوسطة الأولية من 10 ودرجة حرارة العملية من 35 درجة مئوية خلال تخمير قشور المانجو. وقد أظهرت هذه الدراسة أن قشور المانجو يمكن أن تستخدم كركيزة منخفضة التكلفة لإنتاج حمض اللاكتيك وأن الاستفادة المثلى من عملية الإنتاج سيجعل عملية التخمير قابلة للاستمرار اقتصاديًا ومستدامة.