Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Методи отримання лимонної, оцтової та ітаконової кислот

Предмет: 
Тип роботи: 
Курсова робота
К-сть сторінок: 
30
Мова: 
Українська
Оцінка: 

вихід продукту, низький рівень контамінації через високий рівень вологості в біореакторі, використання поживного середовища спрощеного складу.

Вадами такого методу ферментації є труднощі, які виникають під час контролю рН та складу поживного середовища, високі затрати на виділення кислоти в чистому вигляді через високий вміст домішок у продукті.
Поживне середовище для біосинтезу лимонної кислоти має містити джерела вуглецю, азоту, фосфору та мікроелементів, що є необхідними для росту продуцента-мікроорганізму та для самого процесу нагромадження лимонної кислоти.
Вид джерела вуглецю та його концентрація мають великий вплив на вихід лимонної кислоти. Зазвичай, лимонну кислоту виготовляють шляхом ферментації з використанням дешевої та неочищеної природної сировини, такої як гідролізат крохмалю, бульйон цукрової тростини, меляси, рослинних відходів сільського господарства і механічного перероблення деревини. Переважно як джерело вуглецю для мікробного виробництва лимонної кислоти використовують мелясу завдяки її низькій вартості та високому вмісту цукру (40-55%), достатньої кількості мікроелементів, амінокислот та вітамінів, необхідних для нормальної життєдіяльності продуцента. Меляса – побічний продукт цукрового виробництва, що утворюється внаслідок відділення кристалів сахарози на центрифугах під час її кристалізації [27, c. 98].
Меляса переважно (на 65-80%) складається з сухих речовин, а 20-25% становить вода. Якісний та кількісний склад меляси значно варіює, тому не всі види меляси придатні для виробництва лимонної кислоти. Склад меляси залежить від різновиду цукрових буряків, технології виробництва цукру, умов зберігання та транспортування (виду транспорту, температури).
У мелясі є мікроелементи, кількість яких сильно коливається, що може впливати як на ріст продуцента, так і на вихід лимонної кислоти. Вміст мікроелементів у мелясі залежить від різновиду цукрових буряків. Алюміній, залізо та стронцій можуть міститися як в макро-, так і мікрокількостях.
Вміст амінокислот у мелясі залежить від клімату, типу ґрунтів, умов культивації цукрового буряку [27, c. 99].
Вітаміни важливі для стимуляції росту продуцента та біосинтезу ли-монної кислоти.
У мелясі є також інші речовини, що містяться в малих кількостях, але дос-татніх для того, щоб мати негативний вплив на синтез кислоти. Це пестициди, фунгіциди та гербіциди, що використовуються у вирощуванні цукрових буряків, а також речовини, які застосовуються як піногасник у процесі виробництва цукру. Ці речовини є токсичними, тому перед використанням меляси як сировини її очищують хімічним шляхом.
Через високий вміст глюкози (40-45%) як субстрат можливе застосування гідролю. Це побічний продукт, що утворюється під час виробництва кристалічної глюкози з крохмалю. 
За концентрації метанолу 1,5% та етанолу 1% у середовищі продуцентом A. niger М-101 отримується 49,33 г/л та 40,85 г/л лимонної кислоти відповідно. Мета-нол та етанол в оптимальних умовах збільшують проникність клітинної мембрани A. niger М-101, що призводить до нагромадження лимонної кислоти в середовищі.
Використання відходів сільського господарства є економічно вигідним та дає змогу вирішувати екологічні проблеми. У табл. 1 наведено вихід лимонної кислоти різними штамами Aspergillus niger з використанням відходів сільського господарства та харчової промисловості [8, c. 52].
Таблиця 1
Біосинтез лимонної кислоти з використанням відходів сільського господарства та харчової промисловості
Субстрат
(харчові відходи) Продуцент
A. niger (UV 60) Вихід лимонної
кислоти 45,5 г/л
Пшеничні висівки A. niger CFTRI 30 85 г/кг
Меляса A. niger ATCC 942 35 г/л
Жом цукрової тростини A. niger CFTRI 30 174 г/кг
Рисові висівки A. niger CFTRI 30 127 г/кг
 
Оскільки число біодизельних заводів у світі, зокрема в Україні, росте, гліцерин як відхід виробництва біопалива стає легко доступним у великому промисловому масштабі. Низька ціна неочищеного гліцерину робить його привабливою сировиною для виробництва лимонної кислоти. Виключно важлива роль у процесі мікробіологічного синтезу лимонної кислоти належить азоту, що є важливим не тільки для підтримки певного рівня метаболізму клітини, а й входить до складу клітинних білків. Його дефіцит є одним із основних чинників, що зумовлює нагромадження в середовищі лимонної кислоти, оскільки за цих умов затримується ріст міцелію і формування біомаси.
У разі використання меляси, потреба в додаванні азоту до середовища відпадає, оскільки меляса містить достатню кількість органічних і неорганічних сполук азоту. Азот меляси існує у вигляді бетаїну (близько 60-70% від загального азоту), амінокислот (20-30% азоту), білків (3-4% азоту), а також у вигляді нітрату амонію та аміду. Оптимальна концентрація азоту в середовищі, необхідного для синтезу лимонної кислоти, становить 0,1-0,4 г/л [8, c. 54].
Доцільніше використовувати солі амонію у вигляді (NH4)2SO4. Його утилізація супроводжується зниженням рН середовища нижче 2,0, що є необхідним для продукування лимонної кислоти. 
Високий вихід лимонної кислоти (89,64 г/л) можна отримати за концентрації NH4NO3 у середовищі 0,2%. У разі збільшення або зменшення цієї концентрації відбувалося пригнічення росту гриба і, як наслідок – низький вихід лимонної кислоти [8, c. 59].
Фосфор, як і азот, – один із основних елементів харчування. Фосфор відіграє важливу роль у метаболізмі мікроорганізму. Він входить до складу нуклеїнових кислот, фосфопротеїнів, фосфоліпідів та ряду коферментів, що беруть участь у синтезі АДФ та АТФ, у розмноженні клітин і продукуванні первинних та вторинних метаболітів. Джерелом фосфору може бути ортофосфорна кислота, її солі та фосфоровмісні сполуки. Під час виробництва лимонної кислоти до поживних середовищ зазвичай додають гідрофосфат калію
Фото Капча