Аэрации, а также величина рН среды

Способность продуцировать ту или иную кислоту – широко распро-

Страненное среди микроорганизмов свойство. В качестве производствен-

Ных культур используют специально подобранные штаммы, продуци-

Рующие целевую кислоту в виде монопродукта с высокими выходами и

Эффективным усвоением углеродного субстрата. При многих производст-

Вах органических кислот экономический коэффициент по углероду дости-

гает 90 % и выше. В качестве продуцентов используют бактериальные,

Дрожжевые и грибные культуры (Lactobacillus, Arthrobacter, Alcaligenes,

Candida, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma). Способы ферментации в

микробиологических процессах производства органических кислот – раз-

нообразны. Среди них – поверхностные жидко- и твердофазные процессы,

А также глубинные, включая проточные культуры. В последние годы раз-

Работаны принципиально новые и эффективные биотехнологии с исполь-

Зованием иммобилизованных целых клеток и ферментов. Также разнооб-

Разны и субстраты, используемые в производстве органических кислот.

Применяемые в начале века глюкоза и сахароза со временем стали заме-

Нять более доступными комплексными средами (мелассой, гидролизным

Крахмалом); в 60-е годы были разработаны новые процессы получения

Органических кислот на жидких парафинах нефти.

Получение лимонной кислоты

Лимонная кислота (СН2 – СООН – СОНСООН – СН2СООН) – трех-

Основная оксикислота, широко ______распространенная в плодах и ягодах. Она

Широко применяется в пищевой промышленности при производстве кон-

Дитерских изделий и напитков, в фармацевтической, химической и тек-

Стильной промышленности. Лимонная кислота была идентифицирована в

Качестве продукта метаболизма плесневых грибов в 1893 г. Вемером. В

Настоящее время это кислота по объемам производства (свыше 350 тыс.

т/г) занимает первое место среди всех органических кислот.

У микроорганизмов синтез лимонной кислоты реализуется в цикле ди-

Карбоновых кислот и осуществляется в результате конденсации кислоты с

Четырьмя атомами углерода и двумя карбоксильными группами и кислоты

С одной карбоксильной группой. Образуемая в результате гликолиза пи-

Ровиноградная кислота связывается с углекислотой; синтезируемая при

Этом щавелевоуксусная кислота реагирует с уксусной кислотой с образо-

Ванием лимонной кислоты, то есть образование лимонной кислоты вклю-

Чает реакции гликолиза и ряд реакций цикла Кребса. При каждом обороте

40 80 120 160 200 240 280

7.0

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

кислота, г/г доюавленного сахара

несброженный сахар, г/200 мл

Время, часы

масса мицелия, г/200 мл

Рис. 2.4. Рост Aspergillus niger и образование лимонной кислоты (по Прескот и Дэн, 1952).

1 – титруемая кислотность среды (в пересчете на лимонную кислоту), 2 – лимонная кислота,

3 – сахар в среде, 4 – масса мицелия, 5 – рН среды.

Цикла молекула щавелевоуксусной кислоты взаимодействует с уксусной,

образуя лимонную кислоту:

СН СОСООН

Пируват

СН - СО - S - КоА

Ацетил-КоА

НООС - СН - СО - СООН

Оксалацетат

СН - СООН - СОНСООН - СН СООН

Лимонная кислота

2 2

С Н О

Глюкоза

6 12 6

СО2

Производство лимонной кислоты методом ферментации плесневых

Грибов принадлежит к числу давних биотехнологических процессов. Пер-

Вое производство было реализовано в конце XIX века. Совершенствова-

Ние процесса получения лимонной кислоты тесно связано с разработкой

Многих фундаментальных аспектов микробиологии (борьбой с микроб-

Ным загрязнением производственной культуры, оптимизацией состава

Питательных сред, селекцией ______высокопродуктивных штаммов и др.).

В промышленном производстве лимонной кислоты в качестве проду-

Цента в основном используют Aspergillus niger, но также применяют и A.

Wentii. Процесс ферментации достаточно сложен, так как лимонная кисло-

Та, является продуктом первичного метаболизма грибов, и даже незначи-