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-