2015-05-10
1600
11.1 Цель работы: культивирование Asp. niger глубинным способом на сахарозоминеральных и глюкозоминеральных средах с целью получения лимонной кислоты.
11.2 Теоретические положения
Одним из направлений современной промышленной биотехнологии является микробиологическое производство органических кислот, полифункциональные свойства которых предопределяют широкую сферу их применения в различных направлениях народного хозяйства. Важнейшая среди них лимонная кислота, применяемая в пищевой и перерабатывающей промышленности в качестве подкислителя, антиоксиданта и консерванта.
Лимонная кислота – трехосновная оксикислота (химическая формула – С6Н8О7•Н2О), кристаллизующаяся из водных растворов в виде ромбических призм-кристаллов с одной молекулой воды. Лимонная кислота с одной молекулой кристаллизационной Н2О плавится при 70 – 75оС, а при 100оС полностью теряет кристаллизационную воду.
С момента организации микробиологического производства спрос на лимонную кислоту постоянно растет. В связи с этим развивается многотоннажное производство на основе прогрессивных технологий биосинтеза лимонной кислоты.
|
|
|
Наиболее подробно разработана технология получения лимонной кислоты с применением как поверхностного, так и глубинного метода культивирования продуцента на жидкой питательной среде. При глубинном способе культивирования традиционная питательная среда готовится с содержанием сахара 3-4%. Углеводное и минеральное питание продуцента вносит существенный вклад в увеличение продуктивности биосинтеза лимонной кислоты тем или иным его штаммом. Так, для глубинного культивирования мицелиальных грибов Aspergillusniger предлагаются различные питательные среды с широким диапазоном исходных концентраций сахаров:
• мелассные (свекловичные, тростниковые);
• гидролизаты углеводсодержащего сырья (крахмала);
• сахарозоминеральные;
• глюкозоминеральные.
При этом на разных стадиях культивирования (получения споровой суспензии, посевного материала, основное культивирование) поддерживается их определенная концентрация. Принципиальное значение для жизнедеятельности продуцента в условиях культивирования имеет минеральное питание. Например, при культивировании на мелассах замена традиционного источника азота в виде NH4Cl на азотнокислый аммоний или органический азот с дополнительным введением хлористого калия значительно увеличивает продуктивность штамма по лимонной кислоте. Хлористый калий повышает мембранную проницаемость клеток и способствует транспорту растворенного в среде кислорода.
Лимитирующим фактором процесса является снабжение погруженной культуры гриба кислородом, так как 78% глюкозы в процессе биосинтеза лимонной кислоты сбраживается через окислительную стадию, а только 22% путем конденсации пировиноградной кислоты и СО2. Поэтому скорость растворения кислорода в среде поддерживается на уровне 6-9 г (дм3•ч).
|
|
|
В работе использован продуцент лимонной кислоты – штамм Aspergillusniger ВКМF – 34, выделенный с помощью селекции промышленного штамма Aspergillusniger.
Исходный и мутантный штаммы используют в качестве источника углерода и энергии углеводы. Тело гриба состоит из бесцветных, сильно разветвленных и переплетенных между собой тонких нитей – гиф, образующих мицелий. Диаметр гиф от 3 до 6 мкм. Поддержание культуры осуществляется пересевом на сусло-агар 1 раз в месяц. Для получения споровой суспензии используют вновь пересеянную на сусло-агар культуру. Величина рН в процессе накопления биомассы не регулируется. Исходная величина рН среды должна находиться в пределах 6,5-7,0. Температура культивирования 28-29оС, продолжительность основной ферментации 5-6 суток.[2]
Основные технологические этапы получения лимонной кислоты глубинным культивированием Asp. niger:
• получение споровой суспензии продуцента;
• приготовление посевной и ферментационных сред;
• получение посевного материала;
• культивирование продуцента на основной ферментационной среде;
• выделение лимонной кислоты.
