Продуцент лимонной кислоты

В настоящее время для ферментации сахарсодержащих сред используют специальные штаммы Aspergillus niger. Имеются патенты на применение других видов Aspergillus и других родов, принадлежащих к различным классам микроскопических грибов:

• — A. wentii, A. lichinensis, A. clavatus, A. foetidus, A. awamori, A. carbonarius, A. glaucus, A. fumaricus, A. cinnamoneus, A. aureus, A. lanosus, A. melleus, A. ochraceus, A. gorakphurensis;
• — Penicillium luteum, P. janthinellum, P. restricum, P. adamentzii, P. arenarium, P. olivaceum, P. divaricatum, P. sunguiflaus, P. glaucum;
• — Mucor piriformis;
• — Trichoderma viride;
• — Botrytis sp.;
• — Nematospora corily и др.

Рис. 5. — Aspergillus niger:

С производственной точки зрения A. niger и другие мицелиальные грибы имеют существенные недостатки:

• — медленно растут, вследствие чего процесс накопления необходимого количества биомассы продолжителен;
• — большая вязкость культуральной жидкости, переходящая в неньютоновскую область, затрудняет массообмен, в частности снабжение гриба кислородом воздуха, увеличивает расход энергии на перемешивание.

Перспективным является поиск и селекция не мицелиальных микроорганизмов — дрожжей, бактерий, которые не имеют отмеченных недостатков. Это особенно желательно для перевода процесса ферментации на непрерывно-проточный.

При использовании любого вида сырья наряду с оптимальными составом питательной среды и режимом ферментации эффективность производства определяется применяемым штаммом A. niger.

Штаммы для производства лимонной кислоты должны отвечать следующим основным требованиям:

• 1) давать возможно больший выход лимонной кислоты к массе введенного в производство сахара и быстро его ферментировать;
• 2) быть генетически однородными;
• 3) обладать устойчивостью к внешним воздействиям.

Выход лимонной кислоты зависит от относительных затрат сахара на образование лимонной кислоты, побочных кислот, синтез биомассы гриба и дыхание, а также от полноты ассимиляции сахара.

Очевидно, чем меньше остается сахара в культуральной жидкости в конце процесса ферментации и чем больше его идет на образование лимонной кислоты, при уменьшении других затрат, тем выше продуктивность штамма. Немаловажное значение имеет и повышение скорости ферментации.

Жизнедеятельность A. niger проявляется в процессах питания, дыхания, роста и в реакциях на внешние раздражения. Питание и дыхание, необходимые организму для синтеза клеточного вещества и получения энергии, являются основой метаболизма.

По типу питания аспергиллы относятся к гетеротрофным организмам, усваивающим углерод из органических соединений. В среде могут содержатся витамины (мкг/г):

• — тиамин 150;
• — рибофлавин 70−85;
• — пантотеновая кислота 244−727;
• — никотинамид 120−840;
• — фолиевая кислота 210;
• — цианокобаламин 178.

Существует мнение, что присутствие витаминов в среде не обязательно, так как A. niger может синтезировать их сам. Все же присутствие некоторых из них в питательной среде желательно. Так, биотин необходим для нормального функционирования всех организмов. Добавление небольших количеств биотина в питательную среду стимулирует рост A. niger. Аналогичное действие оказывает добавление пантотеновой кислоты. Образование лимонной кислоты стимулируется тиамином.