3 Metodai, naudojami komercinei citrinų rūgšties gamybai
Kai kurie komercinės citrinų rūgšties gamybos metodai yra tokie:
Citrinų rūgštis (2-hidroksipropanas-l, 2, 3, trikarboksirūgštis) yra pagrindinis metabolinis produktas ir susidaro trikarboksirūgšties cikle.
Chemiškai citrinų rūgštis buvo susintetinta iš glicerolio. Tai buvo Wehmer (1893), kuris pranešė apie plačią citrinų rūgšties atsiradimą mikrobų metabolituose. Molliard (1922) patvirtino citrinų rūgšties kaupimąsi Aspergillus niger kultūrose maistinių medžiagų trūkumo sąlygomis.
i) Koji fermentacijos procesas: yra trys komercinio citrinų rūgšties gamybos metodai:
Šis metodas naudojamas Japonijoje, kuri sudaro apie penktadalį per metus pagamintos citrinos rūgšties. Šiame metode naudojami A. niger štamai.
ii) Skysto paviršiaus kultūros fermentacijos procesas:
Šiuo metodu skystos kultūros yra inokuliuojamos per 24 valandas sudygusias A. niger sporas. „Mycelia“ dangtis ir plūduriuojama ant tirpalo paviršiaus.
iii) Panardintos kultūros fermentacijos procesas:
Šiuo atveju A. japonicum mylijos auga talpyklose maždaug 15 cm gylio tirpale. Tokiu būdu pagaminta citrinų rūgštis yra mažesnė už skysto paviršiaus kultūros fermentaciją.
Komercinei gamybai A. niger padermės yra parinktos iš hibridų arba mutantų, sukurtų pagal tam tikrą procedūrą. Štamai turi būti tokie, kad 100 g gliukozės galėtų pagaminti ne mažiau kaip 80 g citrinos rūgšties. Didelio masto gamybai nepertraukiama kultūra nėra tinkama. Todėl nuolatinis fermentavimas reikalingas daugiapartinei sistemai bet kuriame procese, kuriame ląstelių augimas ir medžiagų apykaitos produktai atsiranda skirtingu laiku.
Kultūros terpėje yra angliavandenių, KH2P04 (0, 01-0, 3%), MgS04, 7H2O (0, 25%) ir keletas mikroelementų. Angliavandenių tirpalai yra koncentruotos cukranendrių sultys, gliukozė arba sacharozė. Jei substratas yra melasas, prieš sterilizavimą į auginimo terpę galima pridėti ferocianido (20-150 mg / l), kad būtų pašalintas geležies perteklius. Vietoj geležies išvalytos melasos gali būti perduodamos per jonų mainų dervą. Laboratorinėmis sąlygomis didžiausias derlius gaunamas naudojant sacharozę, kuri patenka į jonų mainų dervą.
Šiame etape būtina į kultivavimo terpę įpilti vario (0, 1-0, 50 ppm) tik tada, kai fermentatorius yra pagamintas iš plieno arba kai kurios neperšlampančios dangos (įprasti fermentai), auginimo terpės pH yra išlaikomas iki maždaug 3, 5 pridedant amonio nitrato (0, 25), kuris vengia oksalo ir gliukono rūgščių susidarymo.
Kultūrų terpė sterilizuojama pro garo apvalkalo šilumokaičio vamzdžius ir kitame šilumokaityje aušinama iki maždaug 30 ° C.
A. niger padermės inokuliacijai į auginimo terpę seka aeravimas burbuliuojant orą, kad būtų užtikrintas maksimalus grybelio augimas. Fermentacijos procesas baigiamas maždaug 5-14 dienų 27-33 ° C temperatūroje. Fermentinis sultinys veikia kaip citrinos rūgšties šaltinis. Kalkės (Ca (OH) 2 ) pridedamos4o leisti citrinos rūgšties nusodinimą kalcio citrato pavidalu. Dar kartą nuosėdos yra apdorojamos sieros rūgštimi, kad nusodintų netirpią kalcio sulfatą. Tada jis filtruojamas.
Filtratas, kurio sudėtyje yra citrinų rūgšties, yra išgrynintas per anglies granulių kolonėlę, kuri buvo apdorota karščiu arba plaunama druskos rūgštimi. Pernešimas per jonų mainų sluoksnius yra demineralizuotas, kuris tada koncentruojamas vakuume, kad susidarytų kristalai. Kristalai išgaunami centrifuguojant ir motininis tirpalas grąžinamas į garintuvą, kad gautų likusius kristalus.
Citrinų rūgštis tiekiama rinkoje kaip bevandenis kristalinis cheminis junginys kaip milteliai.
Fermentacijos biochemija:
Trofofazės metu trikarboksirūgšties ciklo nutraukimo metu susidaro citrinų rūgštis. A. niger'e apie 78% cukraus eina per EMP kelią ir susidaro acetilo CoA, kuris kondensuojasi su oksaloacto rūgštimi, gamybai, kad gautų citrinos rūgštį.
Tolesnį citrinų rūgšties ciklą nutraukia vario arba vandenilio peroksido slopinimas aconitazės ir izocitrinio dehidrogenazės. Tačiau geležis yra esminis šių fermentų kofaktorius. Cu ir Fe santykis 0, 3: 2 (mg / l) nutraukia šių fermentų aktyvumą esant 2, 0 pH.
