Методи отримання лимонної, оцтової та ітаконової кислот

 

ВСТУП

І. Теоретичні засади біологічного синтезу органічних кислот

1.1. Характеристика лимонної кислоти та способів її отримання

1.2. Аналіз принципів і способів отримання оцтової кислоти

1.3. Властивості і застосування ітаконової кислоти 

ІІ. Методи отримання лимонної, оцтової та ітаконової кислот 

2.1. Біологічний синтез лимонної кислоти 

2.2. Характеристика способів біосинтезу оцтової кислоти

2.3. Аналіз біосинтезу ітаконової кислоти

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

Біотехнологія є однією з найбільш перспективних і прогресуючих галузей науково-технічної і промислової діяльності. З її розвитком пов′язано вирішення ряду важливих соціальних, сировинних, продовольчих і екологічних проблем. Світовий бізнес в біотехнологічній галузі переживає період підвищення інвес-тиційної активності в науковій, освітянській та промисловій сферах, стрімко зростає ринок біотехнологічної продукції медичного, сільськогосподарського та харчового призначення.

Органічні кислоти, зокрема, лимонна, оцтова та ітаконова є одними з основ-них підкислювачів у харчовій промисловості, їх частка становить близько 95% обсягу з всіх вироблених підкислювачів. Особливо широко вони використо-вуються у виробництві консервних продуктів, безалкогольних напоїв тощо. 

Розширюється сфера застосування лимонної та ітаконової кислот в технічних цілях - в хімічній, текстильній, шкіряній, металургійній та інших галузях промисловості. Попит на них безперервно зростає, але в колишніх соціалістичних країнах він задовольняється вкрай слабко, тому в даний час організовуються нові виробничі потужності з випуску цих цінних продуктів. 

Лимонну, оцтову та ітаконову кислоту виробляють головним чином шляхом мікробного синтезу, який є важливою галуззю біотехнології. Актуальними на сьогодні є питання модифікації існуючих та знаходження нових продуцентів лимонної, оцтової та ітаконової кислот, впровадження сучасних досягнень біотехнології в область біосинтезу органічних кислот. 

На сьогодні описані теоретичні і практичні основи мікробного синтезу і механізми регуляції біосинтезу органічних кислот, їх зв’язок із загальною фізіологією мікробних клітин.

У роботах ряду авторів висвітлено багаторічний досвід промислового біосинтезі лимонної, оцтової та ітаконової кислот. Так, загальнотеоретичні аспекти біологічного синтезу органічних кислот представлені у працях А. І. Божкова [4],    У. Е. Вієстура, І. А. Шміте та А. В. Жилевича [7], Л.М Гінодмана [9], В. П. Беже-нара й О. М. Хацевича [12], М.Н. Маненкова і Д.Г. Победенського [15] та інших. Мікробіологічному процесу отриманню власне лимонної кислоти присвя-чені роботи таких вчених, як В.М. Фалес, О.В. Хіврич і А.М. Литвиненко [1], О.А. Васильченко та О.О. П’янкова [6], Л.М. Глазунова і Т.В. Фіногенова [10]. Виробництво оцтової кислоти шляхом біосинтезу розглянуте С.С. Левушем та Ю.В. Кіт [11], Я.В. Ластов’яком у співавторстві з Н.С. Караман, М.С. Полутаренко, Ю.А. Паздерським [20], П.П. Борисовим та М.Д. Пукишем [23]. Проблем біоло-гічного синтезу ітаконової кислоти у своїх роботах торкалися Л.І. Воробйова [8], Р.Я. Каркліньш та A.K. Пробок [13], Є.І. Муратова [16], Л.Л. Товажнянський [22] та ін.

Мета дослідження  - вивчити особливості процесів біологічного синтезу лимонної, оцтової та ітаконової кислот, які є характерними для сучасних промислових процесів.

Об’єкт дослідження – лимонна, оцтова й ітаконова кислоти як продукти біологічного синтезу.

Предмет дослідження – особливості процесів біологічного синтезу лимонної, оцтової та ітаконової кислот.

Відповідно до мети, об’єкта і предмета дослідження визначено наступні його завдання:

− проаналізувати способи, процес і методи біологічного синтезу лимонної кислоти, її продуцентів;

− охарактеризувати циркуляційний, глибинний та неперервний комбінований способи біосинтезу оцтової кислоти;

− дослідити продуценти та основні стадії біосинтезу ітаконової кислоти.

Методи дослідження. У процесі виконання поставлених у роботі завдань використовувалися методи аналізу наукової і методичної літератури, синтетичний і дедуктивний методи та метод порівняння.

Структура роботи. Курсова робота складається зі вступу, двох розділів, висновків і списку використаної літератури, обсяг роботи складає 31 аркуш.

 

 

 

До початку двадцятих років минулого століття лимонну кислоту отримували з соку лимонів, таким чином задовольнялося близько трьох чвертей світової потреби в ній (вихід лимонної кислоти з однієї тонни лимонів становить 25 кг). Виробництво лимонної кислоти методом ферментації за участю грибів – давно відомий (з 1893 р.) біотехнологічний процес. Як продукт ферментації лимонна кислота займає друге місце за об’ємом виробництва у світі (400 тис. тонн на рік, що в грошовому еквіваленті становить близько 325 млн євро), поступаючись лише промисловому спирту [6, c. 100].

Незважаючи на значний прогрес у сфері органічного синтезу, на сьогодні лимонну кислоту отримують мікробіологічним синтезом, а саме шляхом лимонно-кислого бродіння солодких відходів цукрового виробництва – патоки (меляси), спричиненого пліснявими грибами роду Aspergillus ni¬ger, тому виробництво часто розташовують спільно з виробництвом цукру. Харчова промисло-вість традиційно є основним споживачем виробленої таким чином кислоти, оскільки продукти природного бродіння мають переваги порівняно з хімічно синтезованими та не містять токсичних для організму людини домішок. Лимонна кислота є широко-вживаною нешкідливою харчовою добавкою (Е330), крім того, її застосовують у медицині, кондитерській промисловості, друкарській справі тощо [1, c. 92].

Одним з головних завдань у виробництві лимонної кислоти є досягнення її високого виходу.

Технологія виробництва кислоти застосовує різні джерела вуглецю та способи культивування мікроорганізмів (поверхневий та глибинний, періодичний та неперіодичний). Багато мікроорганізмів нагромаджує лимонну