Получение органических кислот. История создания производства лимонной кислоты. Продуценты лимонной кислоты

С помощью микроорганизмов можно получить до 60 органических кислот. Многие из них получаются в промышленном масштабе - итаконовая, молочная, уксусная, лимонная, яблочная, янтарная. Эти пищевые кислоты используются как регуляторы кислотности и консерванты. Лимонную кислоту получают с помощью Yarrowia lipolytica, Aspergillus niger, молочную – Endomycopsis fibuligera, Rhisopus oryzae,
Lactobacillus casei, янтарную – Anaerobiospirillum succiniproducens. Уксусную кислоту получают путем микробиологической конверсии водорода и углекислого газа бактериями Acetobacterium woodi и Clostridium aceticum.

Производство лимонной кислоты методом ферментации при участии грибов также принадлежит к числу давних биотехнологических процессов; оно было налажено в 1893 г. Его развитие шло в тесной связи с разработкой многих фундаментальных аспектов микробиологии. Вначале основные проб-лемы были связаны с микробным загрязнением. В поисках их решения было найдено, что процесс можно вести при очень низких рН, и это почти не сказывается на образовании кислоты грибами. В таких условиях создавать и поддерживать стерильность гораздо проще. За 1 -- 2 недели ферментации при высоких концентрациях сахара в сырье выход достигал 60%. Наиболь-ший выход получали, когда тем или иным способом ограничивали рост мицелия[8]. Первоначальный вариант процесса основывался на поверхностной ферментации, но в 1950 г. было внесено важное изменение -- освоено глубинное культивирование. Было показано, что стабильный процесс глубинной ферментации воз-можен только в том случае, если он осуществляется в две стадии: на первой идет рост мицелия, а на второй (в несодержащей фосфор среде) -- образование лимонной кислоты. За короткий срок были разработаны схемы, основанные на использовании дешевого углеводного сырья: мелассы, крахмала и глюкозного сиропа. Наличие ионов металлов в исходном сырье приводит к резкому падению выхода; их нужно удалять либо путем осаждения гексацианоферратом, либо пропусканием через ионообменные смолы, либо применением солей четвертичного аммония[5]. Для устранения вредного влияния этих примесей широко используется также метанол и другие низшие спирты. Механизм их действия неизвестен.

В промышленном производстве лимонной кислоты в основном используется Aspergillus niger, но применяется также и А. wentii. Процесс ферментации очень сложен, так как лимонная кислота является продуктом первичного метаболизма этих грибов, и любое сколько-нибудь существенное выделение этого промежуточного соединения обмена веществ в окружающую среду свидетельствует о сильном нарушении метаболизма, воз-никающем вследствие его дисбаланса или генетических нарушений. Рост грибов обычно регулируют путем изменения состава среды (Р, Mn, Fe, Zn)

У лимонной кислоты приятный кислый вкус, она хорошо растворима в воде. Ее широко используют в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Эфиры лимонной кислоты применяются в производстве пластмасс. Поскольку лимонная кислота связывает (хелатирует) металлы, ее используют для их очистки. В составе детергентов она легко разруша-ется живыми организмами, и ею заменяют фосфаты.