Общая биотехнология. Ч. 2. Данилова Т.Е - 10 стр.

UptoLike

Рубрика: 

8
Лабораторная работа 1
Глубинное культивирование Asp. niger
c целью получения лимонной кислоты
Одним из направлений современной промышленной
биотехнологии является микробиологическое производство
органических кислот, полифункциональные свойства кото-
рых предопределяют широкую сферу их применения в раз-
личных направлениях народного хозяйства. Важнейшая
среди них лимонная кислота, применяемая в пищевой и пе-
рерабатывающей промышленности в качестве подкислите-
ля, антиоксиданта и консерванта
Лимонная кислотатрехосновная оксикислота (химиче-
ская формулаС
6
Н
8
О
7
Н
2
О), кристаллизующаяся из вод-
ных растворов в виде ромбических призм-кристаллов с од-
ной молекулой воды. Лимонная кислота с одной молекулой
кристаллизационной Н
2
О плавится при 70 – 75
о
С, а при
100
о
С полностью теряет кристаллизационную воду.
С момента организации микробиологического производ-
ства спрос на лимонную кислоту постоянно растет. В связи
с этим развивается многотоннажное производство на основе
прогрессивных технологий биосинтеза лимонной кислоты.
Наиболее подробно разработана технология получения
лимонной кислоты с применением как поверхностного, так
и глубинного метода культивирования продуцента на жид-
кой питательной среде. При глубинном способе культиви-
рования традиционная питательная среда готовится с со-
держанием сахара 3-4%. Углеводное и минеральное питание
продуцента вносит существенный вклад в увеличение про-
дуктивности биосинтеза лимонной кислоты тем или иным
его штаммом. Так, для глубинного культивирования мице-
лиальных грибов Aspergillus niger предлагаются различные
питательные среды с широким диапазоном исходных кон-
центраций сахаров:
мелассные (свекловичные, тростниковые);
гидролизаты углеводсодержащего сырья (крахмала);
сахарозоминеральные;
глюкозоминеральные.
При этом на разных стадиях культивирования (получе-
ния споровой суспензии, посевного материала, основное
культивирование) поддерживается их определенная концен-
трация. Принципиальное значение для жизнедеятельности
продуцента в условиях культивирования имеет минеральное
питание. Например, при культивировании на мелассах за-
мена традиционного источника азота в виде NH
4
Cl на азот-
нокислый аммоний или органический азот с дополнитель-
ным введением хлористого калия значительно увеличивает
продуктивность штамма по лимонной кислоте. Хлористый
калий повышает мембранную проницаемость клеток и спо-
собствует транспорту растворенного в среде кислорода.
Лимитирующим фактором процесса является снабжение
погруженной культуры гриба кислородом, так как 78%
глюкозы в процессе биосинтеза лимонной кислоты сбражи-
вается через окислительную стадию, а только 22% путем
конденсации пировиноградной кислоты и СО
2
. Поэтому
скорость растворения кислорода в среде поддерживается на
уровне 6-9 г (дм
3
ч).
В работе использован продуцент лимонной кислоты
штамм Aspergillus niger ВКМF – 34, выделенный с помо-
щью селекции промышленного штамма Aspergillus niger.
Исходный и мутантный штаммы используют в качестве ис-
точника углерода и энергии углеводы. Тело гриба состоит
из бесцветных, сильно разветвленных и переплетенных ме-
жду собой тонких нитейгиф, образующих мицелий. Диа-
метр гиф от 3 до 6 мкм. Поддержание культуры осуществ-
ляется пересевом на сусло-агар 1 раз в месяц. Для получе-
ния споровой суспензии используют вновь пересеянную на
сусло-агар культуру. Величина рН в процессе накопления
                                                           8

               Лабораторная работа 1                              • мелассные (свекловичные, тростниковые);
        Глубинное культивирование Asp. niger                      • гидролизаты углеводсодержащего сырья (крахмала);
        c целью получения лимонной кислоты                        • сахарозоминеральные;
                                                                  • глюкозоминеральные.
   Одним из направлений современной промышленной                  При этом на разных стадиях культивирования (получе-
биотехнологии является микробиологическое производство         ния споровой суспензии, посевного материала, основное
органических кислот, полифункциональные свойства кото-         культивирование) поддерживается их определенная концен-
рых предопределяют широкую сферу их применения в раз-          трация. Принципиальное значение для жизнедеятельности
личных направлениях народного хозяйства. Важнейшая             продуцента в условиях культивирования имеет минеральное
среди них лимонная кислота, применяемая в пищевой и пе-        питание. Например, при культивировании на мелассах за-
рерабатывающей промышленности в качестве подкислите-           мена традиционного источника азота в виде NH4Cl на азот-
ля, антиоксиданта и консерванта                                нокислый аммоний или органический азот с дополнитель-
   Лимонная кислота – трехосновная оксикислота (химиче-        ным введением хлористого калия значительно увеличивает
ская формула – С6Н8О7•Н2О), кристаллизующаяся из вод-          продуктивность штамма по лимонной кислоте. Хлористый
ных растворов в виде ромбических призм-кристаллов с од-        калий повышает мембранную проницаемость клеток и спо-
ной молекулой воды. Лимонная кислота с одной молекулой         собствует транспорту растворенного в среде кислорода.
кристаллизационной Н2О плавится при 70 – 75оС, а при           Лимитирующим фактором процесса является снабжение
100оС полностью теряет кристаллизационную воду.                погруженной культуры гриба кислородом, так как 78%
   С момента организации микробиологического производ-         глюкозы в процессе биосинтеза лимонной кислоты сбражи-
ства спрос на лимонную кислоту постоянно растет. В связи       вается через окислительную стадию, а только 22% путем
с этим развивается многотоннажное производство на основе       конденсации пировиноградной кислоты и СО2. Поэтому
прогрессивных технологий биосинтеза лимонной кислоты.          скорость растворения кислорода в среде поддерживается на
   Наиболее подробно разработана технология получения          уровне 6-9 г (дм3•ч).
лимонной кислоты с применением как поверхностного, так            В работе использован продуцент лимонной кислоты –
и глубинного метода культивирования продуцента на жид-         штамм Aspergillus niger ВКМF – 34, выделенный с помо-
кой питательной среде. При глубинном способе культиви-         щью селекции промышленного штамма Aspergillus niger.
рования традиционная питательная среда готовится с со-         Исходный и мутантный штаммы используют в качестве ис-
держанием сахара 3-4%. Углеводное и минеральное питание        точника углерода и энергии углеводы. Тело гриба состоит
продуцента вносит существенный вклад в увеличение про-         из бесцветных, сильно разветвленных и переплетенных ме-
дуктивности биосинтеза лимонной кислоты тем или иным           жду собой тонких нитей – гиф, образующих мицелий. Диа-
его штаммом. Так, для глубинного культивирования мице-         метр гиф от 3 до 6 мкм. Поддержание культуры осуществ-
лиальных грибов Aspergillus niger предлагаются различные       ляется пересевом на сусло-агар 1 раз в месяц. Для получе-
питательные среды с широким диапазоном исходных кон-           ния споровой суспензии используют вновь пересеянную на
центраций сахаров:                                             сусло-агар культуру. Величина рН в процессе накопления