Лабораторна робота 1 Глибинне культивування Asp. Niger з метою одержання лимонної кислоти

Одним з напрямків сучасної промислової біотехнології є мікробіологічне виробництво органічних кислот, поліфункціональні властивості яких визначають широку сферу їхнього застосування в різних напрямках народного господарства. Найважливіша серед них лимонна кислота, яка застосовується в харчовій і переробній промисловості як підкислювач, антиоксидант й консервант.

З моменту організації мікробіологічного виробництва попит на лимонну кислоту постійно росте. У зв'язку із цим розвивається багатотоннажне виробництво на основі прогресивних технологій біосинтезу лимонної кислоти.

Найбільш докладно розроблена технологія одержання лимонної кислоти із застосуванням як поверхневого, так і глибинного методу культивування продуцента на рідкому поживному середовищі. При глибинному способі культивування традиційне поживне середовище готують із вмістом цукру 3 – 4%. Вуглеводне й мінеральне харчування продуцента вносить істотний вклад у збільшення продуктивності біосинтезу лимонної кислоти тим або іншим його штамом. Так, для глибинного культивування міцеліальних грибів Aspergillus niger пропонуються різні поживні середовища із широким діапазоном вихідних концентрацій цукрів: мелясні (бурячні, очеретяні); гідролізати вуглеводвмісної сировини (крохмалю); сахарозомінеральні; глюкозомінеральні.

При цьому на різних стадіях культивування (одержання спорової суспензії, посівного матеріалу, основне культивування) підтримується їхня певна концентрація. Принципове значення для життєдіяльності продуцента в умовах культивування має мінеральне харчування. Наприклад, при культивуванні на мелясі заміна традиційного джерела азоту у вигляді NH₄Cl на азотнокислий амоній або органічний азот з додатковим введенням хлористого калію значно збільшує продуктивність штаму по лимонній кислоті. Хлористий калій підвищує мембранну проникність клітин і сприяє транспорту розчиненого в середовищі кисню. Лімітуючим фактором, процесу є постачання зануреної культури гриба киснем, тому що 78% глюкози в процесі біосинтезу лимонної кислоти зброджується через окисну стадію, а тільки 22% шляхом конденсації піровиноградної кислоти й СО₂. Тому швидкість розчинення кисню в середовищі підтримується на рівні 6 – 9 г (дм³•год.).

У роботі використаний продуцент лимонної кислоти – штам Aspergillus niger BKMF-34, виділений за допомогою селекції промислового штаму Aspergillus niger. Вихідний і мутантний штами використають як джерело вуглецю й енергії вуглеводи. Підтримка культури здійснюється пересіванням на сусло-агар 1 раз на місяць. Для одержання спорової суспензії використовують знову пересіяну на сусло-агар культуру. Величина рН у процесі нагромадження біомаси не регулюється. Вихідна величина рН середовища повинна перебувати в межах 6,5 – 7,0. Температура культивування 28 – 29°С, тривалість основної ферментації 5 – 6 діб.

Основні технологічні етапи одержання лимонної кислоти глибинним культивуванням Asp. niger:

• одержання спорової суспензії продуцента;

• готування посівного й ферментаційного середовищ;

• одержання посівного матеріалу;

• культивування продуцента на основному ферментаційному середовищі;

• виділення лимонної кислоти.

Ціль роботи: культивування Asp. niger глибинним способом на сахарозомінеральних і глюкозомінеральних середовищах з метою одержання лимонної кислоти.

Лабораторна робота розрахована на 9 академічних годин і виконується на 2-х заняттях.