Лимоннокислое брожение

Некоторые плесневые грибы при развитии в органических субстратах способны продуцировать различные органические кислоты: щавелевую, лимонную, фумаровую, янтарную. Это имеет огромное значение в круговороте веществ в природе. Возникающие органические кислоты способствуют растворению минеральных солей в почве, переводят их в легко усвояемые растениями химические соединения, способствуя тем самым повышению плодородия почвы.

Способность плесеней образовывать органические кислоты широко используется в технике. В частности, плесневые грибы из семейства Aspergillaceae, род Aspergillus, окисляют углеводы с образованием лимонной и щавелевой кислот. Конечный результат лимоннокислого брожения сахара можно представить следующим суммарным уравнением:

Конечный результат лимоннокислого брожения сахара

Лимонную кислоту для технических целей раньше вырабатывали из сока незрелых лимонов и апельсинов. Но этот метод экономически невыгоден, так как в цитрусовых содержание этой кислоты не превышает 7-9%. Более рациональные методы получения лимонной кислоты - переработка отходов табака и махорки, а также биологический метод - лимоннокислое брожение сахара.

Наиболее энергичными возбудителями лимоннокислого брожения сахара являются плесневые грибы Aspergillus niger, Citromyces glaber и некоторые другие представители рода Citromyces.

Производственный процесс получения лимонной кислоты биохимическим путем, разработанный В. С. Буткевичем, делится на два этапа. Сначала в плоских алюминиевых бродильных сосудах (кюветах) при температуре 30-32°С выращивается пленка гриба. Чаще всего используют Aspergillus niger. Подбирается наиболее активный в смысле продуцирования лимонной кислоты штамм этой плесени. Выращивание осуществляется на 20%-ном сахарном растворе с добавлением минеральных солей (в частности, нитрата аммония в количестве 0,3%) и активатора роста - сернокислого цинка. В начале плодоношения (обычно на вторые сутки) питательный раствор из-под пленки сливают, а нижнюю поверхность пленки тщательно промывают кипяченой водой. После этого, начинается второй этап брожения.

Под пленку вводят свежепрокипяченный и охлажденный до комнатной температуры 20%-ный раствор сахара. Брожение начинается очень быстро и полностью заканчивается в течение 4 дней. В камерах брожения необходимо поддерживать высокую влажность воздуха и достаточную аэрацию. Выход лимонной кислоты составляет 50-60% от количества потребленного сахара. Ее выделяют из субстрата и очищают.

В настоящее время успешно завершается разработка глубинного метода получения лимонной кислоты, при котором брожение осуществляется в ферменторах.

При щелочной реакции субстрата параллельно с лимонной кислотой эти культуры плесневых грибов продуцируют и щавелевую кислоту, иногда в значительных количествах. Химизм образования щавелевой кислоты еще не изучен.