Получение лимонной кислоты. 2
Министерство образования Российской Федерации
Пермский государственный технический университет
Кафедра Химии и биотехнологии
Курсовая работа
Получение лимонной кислоты
Выполнил студент
группы ХТБ-05:
Торхов Д.В.
Проверил преподаватель:
Виноградова А.В.
Пермь 2009 г.
Оглавление
Введение
Лимонная кислота является важным соединением, как в метаболизме живых организмов, так и в промышленности.
Сама кислота, как и ее соли, широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности, для производства напитков, сухих шипучих напитков. Она содержится, по крайней мере, в половине всех пищевых продуктов. Применяется в медицине, в том числе в составе средств, улучшающих энергетический обмен. В косметике используется, как регулятор кислотности, буфер, хелатирующий агент, для шипучих композиций.
Лимонная кислота, являясь главным
промежуточным продуктом метабо
По объему производства лимонная кислота является одним из главных продуктов микробного синтеза, и мировой объем ее производства достигает 400 тыс. тонн в год, что в денежном выражении составляет около 325 млн евро.
1. Общая информация
Лимонная кислота (2-гидрокси-1,2,3-
Вещество чрезвычайно распространено в природе: содержится в ягодах, плодах цитрусовых, хвое, стеблях махорки, особенно много её в китайском лимоннике и недозрелых лимонах.
Впервые лимонная кислота была выделена в 1784 году из сока недозрелых лимонов шведским аптекарем Карлом Шееле и до 30-х годов ХХ века вырабатывалась из цитрусовых, в основном в Италии. В 1933 году в Чехословакии, а в 1935 году в Советском Союзе было создано производство лимонной кислоты методом биохимического синтеза с помощью плесневых грибов Aspergillus niger из сахара. В настоящее время сырьём для получения лимонной кислоты является меласса свекловичная.
В кондитерской промышленности лимонная кислота используется как подкислитель и усилитель вкуса. В алкогольные и прохладительные газированные и негазированные напитки лимонная кислота добавляется для придания им ощущения свежести. Кроме того, она является синергистом, т.е. веществом, усиливающим действие антиоксидантов, таких, например, как аскорбиновая кислота. В консервной промышленности лимонная кислота используется как консервант вместо уксуса, который признан канцерогеном и применение которого в большинстве стран в пищевой промышленности резко ограничено. В масложировой промышленности лимонная кислота предохраняет продукцию от разлагающего действия находящихся в них следов тяжелых металлов, путем образования с ними комплексных соединений. Таким путем значительно снижается вероятность прогоркания жиров, маргаринов и животного масла.
В косметической
При умеренном употреблении лимонная
кислота стимулирует
Применение находят и побочные продукты ферментации: мицелий грибов и культуральная жидкость. Мицелий высушивают и используют как сырье или добавляют к удобрениям. Хитозан – глюкановый комплекс, полученный из мицелия, обладает лучшими хелатирующими свойствами, чем хитозан животных. В культуральной жидкости обнаружены гидролитические ферменты пектиназа, протеаза, целюлаза и β-глюкозидаза.
2. Основные способы производства
Около 60 лет назад лимонную кислоту выделяли преимущественно из плодов цитрусовых растений. Производство лимонной кислоты химическими способами экономически нецелесообразно: стоимость сырья значительно выше стоимости мелассы; технология многостадийна, требует применения сильно токсичных реагентов и дает относительно низкий выход целевого продукта. Поэтому несмотря на большой прогресс в области химического синтеза различных органических соединений, такие сравнительно простые вещества, как лимонная, молочная и некоторые другие кислоты, вырабатывают из сахаросодержащегося сырья с помощью микроорганизмов. Преимущества микробного способа в последовательном ферментативном осуществлении в клетке даже значительно большего числа химических реакций в одну производственную стадию – ферментацию. Это упрощает технологию, увеличивает выход кислот и снижает их себестоимость.
В настоящее время основную массу производят с помощью определенных штаммов плесневого гриба Aspergillus niger. Многие органические вещества сбраживаются микромицетами и могут быть трансформированы в лимонную кислоту, но максимальный выход получается при биосинтезе из сахарозы или фруктозы. В качестве сырья для ферментативного получения лимонной кислоты в большинстве стран используют мелассу – побочный продукт производства сахара из сахарной свеклы или сахарного тростника. Ведущими производителями лимонной кислоты являются КНР, США, Франция, Россия и некоторые другие страны. Ранее, начиная с 1917 г., производство лимонной кислоты было основано на поверхностном культивировании микроба-продуцента; в 1938-1942 гг. освоено также глубинное культивирование в герметичных ферментаторах. Благодаря этому удалось механизировать и автоматизировать процесс, эффективнее использовать производственные площади и снизить себестоимость целевого продукта, сократить общую продолжительность технологического цикла, облегчить поддержание асептичности в производственных условиях.
Также в качестве сырья используются
н-парафины, а в качестве продуцента
– дрожжи рода Candida. В расчете
на дешевую арабскую нефть в ряде
стран большая надежда
Экономическое сравнение использования некоторых источников углерода в биосинтезе лимонной кислоты представлено на рис. 3.
Как источник сырья гораздо надежнее и дешевле побочные продукты переработки растительного сырья, ежегодно возобновляемого в больших количествах. Это прежде всего относится к сахароносам (сахарная свекла и сахарный тростник), дающим сахарный сок, или, при переработки его на кристаллический сахар, мелассу, и в некоторой мере – к крахмалоносам (кукуруза, картофель), к растительным отходам сельского хозяйства и механической переработки древесины.
3. Основное сырье
Меласса — оттек (маточный раствор), получающийся при отделении кристаллов сахарозы на центрифугах от последней кристаллизации. В мелассе содержатся не сахара сока сахарной свеклы или сахарного тростника, не удаляемые при его химической очистке, и сахароза, которую методом кристаллизации выделять уже экономически невыгодно. При выработке сахара выход мелассы в расчете на безводную колеблется от 3 до 6% к массе сахарной свеклы. С мелассой отходит от 10 до 15% всего сахара, содержащегося в перерабатываемой свекле.
В соответствии с видом исходного сырья для производства сахара различают свекловичную и тростниковую мелассу. В России сахарный тростник не произрастает, но на свеклосахарных и сахарорафинадных заводах перерабатывают импортный тростниковый сахар-сырец на белый сахар-песок и сахар-рафинад. В первом случае получаемую мелассу называют сырцовой; во втором случае, независимо от исходного сырья,— рафинадной патокой. Производство мелассы в России составляет около 4,5 млн. т в год.
По внешнему виду свекловичная меласса представляет собой густую вязкую жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом, обусловленным в основном присутствием триметиламина и диметилсульфида. Это — лучшее сырье для производства лимонной кислоты. Ценность его заключается в том, что наряду с высоким содержанием сахара в мелассе содержатся все вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности гриба. Выход лимонной кислоты при использовании ее — наибольший.
Меласса имеет сложный и непостоянный химический состав, зависящий от почвенно-климатических условий вегетации свеклы, вносимых удобрений, способов уборки, условий и продолжительности хранения, технологии сахароварения и др. Например, механизированная уборка свеклы, транспортировка, доочистка и складирование травмируют корни, способствуя их загниванию при хранении. Корни с не полностью обрезанными головками склонны к прорастанию. Все это ухудшает качество свеклы и мелассы.
В мелассе содержится в среднем 80% сухих веществ и 20% воды. Учитывая состав мелассы, можно предполагать, что значительная часть воды находится в связанном состоянии вследствие гидратации в растворе коллоидов, молекул сахарозы и ионов минеральных веществ.
Общее содержание сухих веществ в мелассе на сахарном заводе составляет около 85% - реализуемая меласса имеет несколько меньшую концентрацию, так как разбавляется водой и конденсатом при промывании и пропаривании трубопроводов, по которым она транспортируется в баки-хранилища. Снижение концентрации препятствует образованию кристаллов сахара при хранении, уменьшает вязкость, что облегчает отгрузку мелассы, особенно в холодное время года, и зачистку баков.
Сухие вещества мелассы слагаются из следующих компонентов (в среднем, % масс.): сахарозы 60,0, безазотистых органических веществ 16,7, азотистых веществ 14,8, и минеральных веществ (золы) 8,5. В свеклосахарном производстве учет ведут по сахарозе – основному продукту, в соответствии с чем другие сахара, полностью или частично используемые грибом, и сумму их называют «ферментируемые сахара».
В качестве минеральных веществ в мелассе содержится около 40% К2О, от 1,5 до 4,5 % MgO и 7,3 – 13,8% СаО к массе золы.
Около 97% содержащегося в свекле фосфора теряется в процессе сахарного производства (осаждается в основанном на дефекации). При переработке здоровой сахарной свеклы с нормальной натуральной щелочностью в чистой золе содержится 0,2 – 0,6% Р2О5, или 0,02 – 0,06% к массе мелассы.
В мелассе присутствуют микроэлементы, количество которых сильно колеблется, что может отражаться как на росте гриба, так и на выходе лимонной кислоты. Элементы – алюминий, железо, кремний и стронций – могут содержаться как в макро-, так и в микроколичествах.
Меласса, пригодная для производства лимонной кислоты, должна удовлетворять следующим требованиям: содержать сухих веществ не менее 75%; сахара по прямой поляризации не менее 46%; инвертного сахара не более 1%; окиси кальция не более 0,7%; диоксида серы не более 0,03%; Р2О5 не более 0,05%; жироподобных веществ не более 0,5%. Величина рН должна быть на ниже 6,5. Перечисленные показатели технологического качества мелассы, однако, еще не могут служить надежным критерием ее пригодности для производства лимонной кислоты, и окончательное заключение об этом может быть сделано только по результатам биохимического испытания.
Мелассу заготавливают на сахарных заводах на основании предварительных испытаний по ферментации, в конце сентября – ноябре. Меласса, заготовленная в более поздние сроки, обычно характеризуется пониженным выходом лимонной кислоты. Заготавливают мелассу исходя из 15-месячного запаса.
Меласса считается пригодной для производства лимонной кислоты, если в оптимальных условиях подготовки и ферментации в поверхностных условиях (в стаканах с площадью дна 0,42 дм2, концентрации сахара 15%, высоте слоя 9 см, продолжительности ферментации 7 сут и соответствующем штамме – поверхностном или глубинном) будет получен съем: на мелассе для глубинной ферментации не менее 1800г/(м2, сут), для подливов – не менее 1500; на мелассе для поверхностной ферментации – не менее 1400г/(м2, сут).
При возникновения производства лимонной кислоты предполагали, что благодаря сильному подкислению среды во время ферментации не следует бояться инфекции. Однако, вскоре выяснилось, что это не так и обсеменение посторонними микроорганизмами наносит вред производству.
Наиболее надежным и экономичным способом стерилизации является тепловая – насыщенным водяным паром. Температура должна быть выше летальной для наиболее стойких споровых форм. При преобладании спороносящих бактерий выдерживают температуру 125-130 С и экспозицию не меньше 30 мин. Необходимо добиваться уничтожения всех микроорганизмов среды, но так как в производстве это очень трудно, то для оставшегося пренебрежимо малого (технически допустимого) количества микрофлоры, а также для посторонних микроорганизмов, случайно попавших со сжатым воздухом и другими путями, создают неблагоприятные для развития условия добавлением в среду антимикробных веществ, т.е. проводят защищенную ферментацию.
Формалина, обычно применяемого с этой целью при поверхностной ферментации, достаточно 0,006-0,01% к массе мелассы, большая доза отрицательно действует на кислотообразующую способность А. nigег. Эффективен фурациллин в концентрации 10-15 мг/л (добавляют при температуре 500 С), 5-нитрофурилроданид и другие производные фурана.
Испытаны также муравьиная кислота, кремнефтористый натрий, пентахлорфенолят натрия, но они одновременно снижают выход лимонной кислоты. Сульфамидные препараты не подавляют бактерий. Бактерицидные концентрации антибиотиков (млн. ед./м3): стрептомицин 40, биомицин 4, тетрамицин 2, полимиксин 1. Известны рекомендации по применению неомицина, низина, левомицетина, полимиксина, а при вспышке дрожжевой инфекции – леворина. Однако, обладая эффективным антимикробным действием и отсутствием отрицательного влияния на А. niger, антибиотики имеют тот недостаток, что они очень дороги.
Тепловая стерилизация мелассных сред при указанной выше температуре снижает качество их для биохимической переработки. С целью «смягчения» теплового режима целесообразно тепловую обработку проводить в присутствии антимикробных веществ. Снижение температуры без существенного изменения состава питательной среды может быть достигнуто также предварительной обработкой ферментным препаратом, расщепляющим стенки бактерий и спор. Во всех случаях, когда требуется сохранить термолабильные компоненты среды, стерилизацию ведут при более высокой температуре и соответственно меньшем времени, так как с повышением температуры скорость гибели микроорганизмов возрастает быстрее скорости разрушения этих компонентов.
Предложено применение и других методов стерилизации мелассы: различными видами лучистой энергии (УФ-лучи, γ-лучи, лазерное излучение), ультразвуком, импульсными электрическими разрядами, наложением электромагнитных полей сверхвысокой частоты, фильтрацией через антимикробные волокна и т.д., но они пока не нашли применения в производстве.
4. Продуцент лимонной кислоты
В настоящее время для ферментации сахарсодержащих сред используют специальные штаммы Aspergillus niger. Имеются патенты на применение других видов Aspergillus и других родов, принадлежащих к различным классам микроскопических грибов: A. wentii, A. lichinensis, A. clavatus, A. foetidus, A. awamori, A. carbonarius, A. glaucus, A. fumaricus, A. cinnamoneus, A. aureus, A. lanosus, A. melleus, A. ochraceus, A. gorakphurensis; Penicillium luteum, P. janthinellum, P. restricum, P. adamentzii, P. arenarium, P. olivaceum, P. divaricatum, P. sunguiflaus, P. glaucum; Mucor piriformis; Trichoderma viride; Botrytis sp.; Nematospora corily и др.
С производственной точки зрения A. niger и другие мицелиальные грибы имеют существенные недостатки: медленно растут, вследствие чего процесс накопления необходимого количества биомассы продолжителен; большая вязкость культуральной жидкости, переходящая в неньютоновскую область, затрудняет массообмен, в частности снабжение гриба кислородом воздуха, увеличивает расход энергии на перемешивание. Перспективным является поиск и селекция немицелиальных микроорганизмов — дрожжей, бактерий, которые не имеют отмеченных недостатков. Это особенно желательно для перевода процесса ферментации на непрерывно-проточный.
При использовании любого вида сырья наряду с оптимальными составом питательной среды и режимом ферментации эффективность производства определяется применяемым штаммом A. niger. Штаммы для производства лимонной кислоты должны отвечать следующим основным требованиям: 1) давать возможно больший выход лимонной кислоты к массе введенного в производство сахара и быстро его ферментировать; 2) быть генетически однородными; 3) обладать устойчивостью к внешним воздействиям.
Выход лимонной кислоты зависит от относительных затрат сахара на образование лимонной кислоты, побочных кислот, синтез биомассы гриба и дыхание, а также от полноты ассимиляции сахара. Очевидно, чем меньше остается сахара в культуральной жидкости в конце процесса ферментации и чем больше его идет на образование лимонной кислоты, при уменьшении других затрат, тем выше продуктивность штамма. Немаловажное значение имеет и повышение скорости ферментации.
Жизнедеятельность A. niger проявляется в процессах питания, дыхания, роста и в реакциях на внешние раздражения. Питание и дыхание, необходимые организму для синтеза клеточного вещества и получения энергии, являются основой метаболизма.
По типу питания аспергиллы относятся к гетеротрофным организмам, усваивающим углерод из органических соединений. В среде могут содержатся витамины (мкг/г): тиамин 150; рибофлавин 70—85; пантотеновая кислота 244—727; никотинамид 120—840; фолиевая кислота 210; цианкобаламин 178. Существует мнение, что присутствие витаминов в среде не обязательно, так как A. niger может синтезировать их сам. Все же присутствие некоторых из них в питательной среде желательно. Так, биотин необходим для нормального функционирования всех организмов. Добавление небольших количеств биотина в питательную среду стимулирует рост A. niger. Аналогичное действие оказывает добавление пантотеновой кислоты. Образование лимонной кислоты стимулируется тиамином.
5. Биохимическая схема
Биосинтез лимонной кислоты осуществляется с помощью культуры А. niger, специально селекционированной для получения высоких выходов продукта. В качестве углеродсодержащего субстрата используют мелассу, которая кроме углеводов, содержит большой ряд органических кислот. Применение определенной питательной среды с сахарозой приводит к меньшему качественному разнообразию кислот (лимонная, щавелевая и глюконовая кислота).
Биохимический механизм образования лимонной кислоты основан на функционировании цикла трикарбоновых кислот. Дегидрирование уксусной кислоты приводит к образованию двух молекул СО2 и четырех пар ионов водорода. В цикле происходит также образование НАДН и АТФ. Хотя большинство реакций цикла обратимы, основным направлением течения энзиматических реакций является образование щавелевоуксусной кислоты через α-кетоглутаровую, янтарную и фумаровую кислоты.
Реакцией, лимитирующей скорость оборота цикла, является синтез лимонной кислоты, катализируемый аллостерическим ферментом цитратсинтетазой. Источником ацетил-КоА, который идет на синтез метаболитов цикла, является продукт цикла – лимонная кислота – легко переходящая в цитоплазму через мембрану. Как правило, из ЦТК на нужды биосинтеза уходит значительное количество метаболитов, и пополнения их фонда и функционирования полного цикла в клетках существуют дополнительные возмещающие ферментативные механизмы, например глиоксилатный шунт. В последнем, в отличие от ЦТК, уксусная кислота расходуется на синтез. Следовательно, первой реакцией ЦТК является конденсация ацетил-КоА со щавелевоуксусной кислотой, катализируемая цитратсинтетазой. Именно активность этого фермента является контролирующим параметром, определяющим скорость метаболического потока в цикле. Ингибирующий эффект на цитратсинтетазу оказывает НАДН и сукцинил-КоА. Но основное влияние на скорость синтеза лимонной кислоты оказывает поступление субстрата (щавелевоуксусной кислоты). Так как непрерывная «работа» ЦТК требует реокисления восстановленных эквивалентов (используются 4 пары дегидрогеназ), максимальная скорость цикла наблюдается в условиях достаточного доступа кислорода в клеточную систему (т.е. при хорошей аэрации).
Аэрация имеет критическое значение для глубинной ферментации. Пропускание чистого О2 увеличивает образование лимонной кислоты, но это дорого; газовая фаза может циркулировать, если при этом поглощается СО2. Прерывание аэрации на короткое время может иметь губительное действие на продукцию лимонной кислоты, но если при этом повысить рН с 3,0 до 4,0, то ферментация может начаться снова.
У грибов различают трофофазу, которая характеризуется ростом мицелия и активным дыханием с выделением СО2, и идиофазу (продукционную фазу), когда рост завершен, дыхание подавлено, а оставшаяся глюкоза перерабатывается во вторичные метаболиты; в данном случае в лимонную или другие кислоты.
Образование лимонной кислоты может быть условно разделено на три процесса: 1 – разложение гексоз до пирувата и ацетил-КоА при гликолизе, 2 – анаплеротическое образование оксалоацетата из пирувата и СО2 и 3 – аккумуляция цитрата в ЦТК. А. niger разлагает глюкозу по гексозодифосфатному (80%) и гексозомонофосфатному пути.
При работе первого пути СО2,образованная в результате декарбоксилирования пирувата, фиксируется при анаплеротическом образовании оксалоацетата. (При работе гексозомонофосфатного пути СО2 не фиксируется). Наряду с гликолизом у A. niger частично реализуется и другой путь окисления углеводов — пентозофосфатный, называемый также пентозным, гексозомонофосфатным, или фосфоглюконатным. Общим с гликолизом исходным продуктом является глюкозо-6-фосфат, но в дальнейшем их пути расходятся: фермент фосфофруктокиназа определяет дихотомический путь, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа — апотомический. Конечными продуктами процесса являются 3-фосфоглицериновый альдегид и рибозо-5-фосфат. Первый из них по реакциям гликолиза превращается в пировиноградную кислоту, поэтому пентозофосфатный цикл рассматривается как шунт гликолитического пути. Основное назначение цикла — снабжение клетки НАДН2, необходимой для восстановительных реакций синтеза липидов и стероидов, и пентозами, в основном рибозой, используемой в синтезе нуклеотидов и нуклеиновых кислот.
Гексозомонофосфатный путь и гликолиз имеют много общих ферментов. Таким образом, оба пути могут реализовываться в клетке одновременно. При превращении 6 молекул глюкозо-6-фосфата по гексозомонофосфатному пути суммарный эффект будет тот же, что и при окислении 1 молекулы гексозы в СО2 по пути гликолиза и ЦТК.
В процессе разложения глюкозы образуются промежуточные соединения: манит, арабит, эритрит, глицерин.
Образование лимонной кислоты тесно связано со скоростью фиксации СО2. Фиксацию СО2 у А. niger осуществляет конститутивный фермент пируваткарбоксилаза. Существуют почти стехиометрическое отношение между фиксацией СО2 и продукцией цитрата.
Фермент аконитаза, участвующий в расщеплении цитрата в ЦТК, снижает его продукцию. Считали, что при дефиците Fe или при добавлении Cu происходит ингибирование аконитазы и соответственно увеличение выхода цитрата. Однако аконитаза катализирует реакцию, сильно сдвинутую в сторону образования цитрата, и необходимости в ее ингибировании нет. Другой фермент – НАДФН-зависимая изоцитратдегидрогеназа, которая теоретически должна способствовать снижению аккумуляции лимонной кислоты, ингибируется цитратом. Правда, у А. niger имеется еще один аллостерически НАД-связанный фермент – изоцитратдегидрогеназа, которая активируется цитратом.
Выход лимонной кислоты зависит
от активности α-кетоглутаратдегидрогеназы.
Образование сукцинил-КоА из α-кетоглутарата
под действием α-кетоглутаратдегидрогеназы
называют узким местом ЦТК. Фермент ингибируется
физиологической концентрацией щавелевоуксусной
кислоты и НАДН. Увеличение клеточного
оксалоацетата снижает катаболизм цитрата
на уровне α-кетоглутарата и одновременно
усиливает скорость его синтеза при участии
цитратсинтазы. Аккумуляция α-кетоглутарата
и НАДН снижает активность НАД(НАДФ)-
Цитрат сильно ингибирует транспорт глюкозы в клетке путем подавления активности фосфофруктокеназы. Последнему противодействует увеличение концентрации NH4+, а накоплению NH4+ способствует дефицит Mn в среде. Полагают, что при дефиците Mn усиливается разложение белков и внутриклеточное содержание NH4+ возрастает. Повышение концентрации аммонийных ионов внутри клеток смягчает ингибирующее влияние цитрата на фосфофруктокиназу.
Большинство исследователей склоняется к мнению, что основную роль играет ингибирование ферментов — аконитатгидратазы и изоцитратдегидрогеназы. Ингибирование аконитатгидратазы объясняют действием самой лимонной кислоты или избытка гексацианоферроата калия, применяемого для обработки мелассных сред перед ферментацией.
При интенсивном кислотообразовании активность цитратсинтетазы возрастает приблизительно в десять раз. Однако по имеющимся данным еще нельзя решить вопрос, что является причиной накопления лимонной кислоты — ингибирование указанных двух ферментов или активирование цитратсинтетазы.
Известно, что ко вторым суткам ферментации в среде, уже покрытой тонкой мицелиальной пленкой, в ощутимых количествах содержатся янтарная и яблочная кислоты, а также не относящиеся к ЦТК кислоты: глюконовая, сахарная и малоновая. Первые две кислоты образуются непосредственным окислением глюкозы, малоновая как промежуточный продукт на пути синтеза насыщенных жирных кислот. Содержание этих кислот возрастает до третьих—пятых суток ферментации. Таким образом, ингибирование аконитатгидратазы и изоцитратдегидрогеназы начинают вызывать перечисленные выше кислоты, что вызывает постепенное накопление лимонной кислоты, которая в свою очередь еще больше ингибирует данные ферменты, и усиливает их синтез.
Следует обратить внимание еще на одного возможного участника в этом механизме — малоновую кислоту, являющуюся специфическим ингибитором сукцинатдегидрогеназы. Малоновая кислота образуется больше других кислот и содержание ее в среде возрастает до четвертых-пятых суток — времени начала наиболее интенсивного продуцирования лимонной кислоты.
В период интенсивного накопления лимонной кислоты в ЦТК преобладает анаплеротический путь метаболизма, т.е. сначала происходит карбоксилирование пировиноградной кислоты с образованием щавелевоуксусной, а затем конденсация ее с ацетил-КоА. Интенсивность образования лимонной кислоты в этот период может быть понятна также из того, что в данном случае резко ограничиваются возможности конструктивного и энергетического обмена веществ клетки и A.niger для поддержания жизнеспособности вынужден перерабатывать значительно большее количество субстрата.
Фактором, стимулирующим аккумуляцию лимонной кислоты, служит аэрация. О2 необходим и для реокисления гликолитического НАДН в процессе лимоннокислой ферментации.
6. Технологическая схема
Процесс производства лимонной кислоты включает все основные стадии микробиологической технологии (рис. 6):
- получение посевного материала;
- подготовка сырья-мелассы к ферментации;
- подготовка и стерилизация воздуха;
- ферментация;
- отделение биомассы продуцента — мицелия;
- выделение из культурной жидкости лимонной кислоты и получение ее в кристаллическом виде.
В промышленном производстве лимонной кислоты применяется несколько вариантов процесса.
