Способ получения лимонной кислоты Советский патент 1981 года по МПК C12P7/48 

1

Изобретение относится к микробиологической промьппленности, а именно к способу получения лимонной кислоты глубинным методом.

Лимонную кислоту глубинным способом по общепринятой технологии получают сбраживанием углеводсодержащего сырья, погруженной культурой микроорганизма - продуцента лимонной кислоты, засевая питательные растворы в ферментаторах брожения предварительно подрощенным в течение суток мицелием. Процесс подращивания мицелия и ферментация ведутся на разбавленных мелассных растворах, при этом по мере усвоения сахара грибом в бродильные растворы вводят порциями, через определенные про 1ежутки времени, более концентрированные меласные растворы. Для увеличения выхода лимонной кислоты предусмотрено наряду с известными способами введение в питательную среду различных химических соединений.

Известен способ производства лимонной кислоты, предусматривающий введение в питательную среду в соответствуюпщй момент ферментации гетероциклического ароматического соединения, представляющего собой азотсодержащее соединение, замещенное в d. -положении карбоксаглом D1.

Известен способ, согласно которому для усиления биосинтеза лимонной

10 кислоты на стадии подращ1вания мицелия вводят в качестве стимуляторов роста 2-оксо-4- метил-6-уреидо-гексагидропиридин и 2-оксо-4-метил-6-оксигексапиридин 2j.

IS

Однако-эти вещества не производятся нашей промышленностью, позтому в наших условиях такие способы не применимы.

Наиболее близким к предлагаемому

20 является способ получения лимонной кислоты глубинным методом, предусматривакнций засев спор гриба Asperglllus niger в питательную среду в условиях аэрации и перемешива1ши, подра ищварше 1шслотообразующего мицелия, приготовление мелассного раствора, добавление в него стимулятора биосинтеза лимонной кислоты, засев мелассно го раствора подращенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением лимонной кислоты, Известньй способ предусматривает использование в качестве стимулятора биосинтеза лимонной кислоты стерильного водного раствора, содержащий комплекс микроэлементовНедостатком способа являетсянакопление побочных кислот, в результате чего расходуется дополнительно ocHoiiioe сырье - меласса и снижается съем лимонной кислоты. Цель изобретения - увеличение выхода онгмонной кислоты. Поставленная цель достигается тем что в способе получения лимонной кислоты глубиншлм методом предусматривающем засев спор гриба Aspergillus niger в питательную среду в условиях аэрации и перемешивании, подращивание кислотообразующего мицелия, приготовление мелассного раствора, добавлеш-ш в него стимулятора биосинтеза лимонной кислоты, засев при.готовленного мелассного раствора подрощенным мицелием с последующим сбраживанием и выделением целевого продукта, в качестве стимулятора биосинтеза лимонной кислоты на стадии подращивания мицелия в питательный раствор вводят поли-(1,2,4-трио ксифенилена) в количестве 5-15 мг/л мелассного раствора. Пример 1, Выращивание кислообразующего мицелия и синтез лимон ной кислоты осуществляют в лаборатор ных условиях на качалке типа АВУ-50р с числом качаний 160 в минуту в колба емкостью 700 см при температуре 32 Для замачива1шя конидий, подращивания мицелия и процесса ферментации используют мелассные среды с 3% сах ра. Для дополнительного питания миц лия приготавливают 25%-ный по сахар мелассный раствор. Способ подготовки мелассных сред Для приготовления 1л 3%-ного по сахару мелассного раствора берут 62 г мелассы, добавляют 62 мл воды, нагретой до 80°С, Затем в полученну смесь добавляют 1,5 мл 10%-гного рас вора кальцинированной соды, доводя рН готового раствора до 6,8; мелас сный раствор нагревают до 80° и вносят 1,5 мл 10%-ного раствора желтой кровяной соли. После этого раствор кипятят 3 мин,Приготовленный мелассный раствор охлаждают до 55-60 и вносят в него стериль}Ф1е растворы питательных солей, г/л: цинка сернокислого О,0055 калия фосфорнокислого однозамещенного 0,16; магния сернокислого 0,25, Мелассный раствор 25%-ный по сахару для дополнительного питания гриба в процессе ферментации приготавливают тем же способом, изменяя лишь навеску мелассы и соответственно на нее пересчитывают дозу ферроцианида калия, В этот мелассный раствор кальцинированьгую соду и питательные соли не добавляют, В приготовленный, таким образом, меласс1шй раствор, взятьм в количестве 50 ш, вносят стимулятор-препарат поли-(1,2,4-триоксифенилена) в виде раствора, приготовленного на среде Чапека в количестве, мг/л: 5,10 и 15, Мелассный раствор засевают густой суспензией конидий штамма Л-Г в количестве 10 мл, Подра 1(ивание при 32°С длится 24 ч, после чего 10 мл подрощенного мицелия переводят в колбу, содержащую 50 мл свежей 3%-ной мелассной среды, приготовленной для сбралснвания. Через 24 ч ферментации .в бродильную среду дважда: с интервалом в 5 ч вводят 25%-ный раствор мелассы по 9,2 мл. Длительность ферментации 5 сут, Параллельно проводят контрольные ферментации, при этом соблюдают все вьшеописанные условия за искл очением использования препарата поли-(1,2,4триоксифеютлена) на стадии подращивания мицелия гриба, т,е, без добавления этого раствора в мелассный раствор. В табл,1 представлены результаты испытагшя активности штамма Л-Т в глубинных условиях на качалке с использованием на стадии подращивания посевного мицелия стимулятора полиЧ1,2,4-триоксифенилена) и по принятой технологии; в табл,2 - то же, в дозе 10 мг/л мелассной среды. Проведено параллельно 4 опытных ферментации с применением стимулятора поли-(1,2,%-триоксифенилена) и три контрольных ферментаи,ии. Каждый вариант опыта проводят в трех повтор- ностях.

Как вид.ио из результатов лабораTopHi.ix опытов, приведенных в табл.1 и 2, при ведении процесса с применением раствора по.ти-(1, 2,4-триокскфенилена) возрастает съем лимонной кислоты в зависимости от дозы на 1,0-12,2% и выход лимонной кислоты от сахара увеличивается на 0,6-7% (табл.1). Оптимальной дозой препарата поли-(,2,4-триоксифенилена) является доза 10 мг/л среды. При этой дозе съем лимонной кислоты возрастает в среднем на 14,9%, содержание лимонной кислоты в синтезированных кислот увеличивается на 2,7% и на 8% повьшается выход лимонной кислоты от сахара (табл.2)

Пример 2. Выращивание кислотообразующего мицелия и синтез лимонной кислоты осуществляют в производствент,1х условиях, в цехе глубинной ферментации завода лимонной кислоты с использованием посевного матриала штамма Aspergillus nlger Л-Г.

На замачивание конидий, подрашивакие посевного материала, ферментацию и на доливы используют мелассные расворы, приготовленные из одной и той же мелассы с отработанным для нее режимом приготовления сред.

Параллельно проводят опытный и контрольный циклы. В контрольном цикл соблюдают те же условия, что и в опыном, но на стадии подращивания исползуют мелассный раствор без раствора поли-(I,2,4-триоксифенилена). На замачивание конидий, подращивание посевного материала и ферментацию используют 3%-ный по сахару мелассный раствор, а на доливы - 25%-ный мелассный раствор. Подращивание осуществляют в посевных ферментаторах емкостью 5 м в 3 м мелассного раствора, содержащего 3% сахара.

В посевной ферментатор непосредственно перед засевом, подращенным мицелием, одновременно с внесением питательных солей вводят 3 л среды Чапека, содержащей 30 г стимулятора раствора поли- (1,2,4-триоксифенилена) Подращивание ведут 24 ч.

Для брожения в 50 м ферментаторах приготавттвают 30 м мелассного

раствора, содержащего 3% сахара. Соблюдают принятый в производстве режим эрлифтного перемешивания и аэрации. Через 24 ч ферментации начинают дробс ные доливы концентрированного 25%-но- го (по сахару) мелассного раствора. Мелассный раствор вводят по 0,5 м через каждые ,5 долинами внесено 3518 и 3858 кг сахара мелассы. На

0 4-е сут из опытного и контрольного ферментатора сделаны отъемы по 450 л сброженного раствора и взамен введен 25%-ный по сахару мелассный раствор. Длительность брожения в опытном цикле составляет 6,4 контрольном - 7 сут.

Результаты испытания активности штамма Л-Г в глубинных условиях в производственном цикле с использованием на стадии подращивания посевно0го мицелия стимулятора поли-(1,2,4-триоксифенилена) и по принятой технологии представлены в табл.3.

Как видно по результатам производственного испытания, представленного в табл.3, при ведении процесса предлагаемым способом с использованием на стадии подращивания мелассного раствора, содержащего пояи-(1,2,4-триоксифенилен), за цикл получено

0 на 12% больше лимонной кислоты, чем при ведении процесса по известной технологии.

Съем лимонной кислоты с i м в сутки возрос на 21,9%, а выход лимонной кислоты от сахара увеличился на 4,6%, расход основного сырья - мелассы снизился на 4,2%.

Таким образом, за счет использова0ния предлагаемого способа повышается выход лимонной кислоты, снижается удельньй расход сырья - мелассы, уменьшается образование побочных кислот, что ведет к экономии сырья и снижению потерь при химической переработке сброженных растворов. Кроме того, затраты на внедрение и возможность осуществления способа без какихлибо переделок аппаратурного оформле- 0 НИН производственного процесса незна|читёльны, снижается себестоимость лимонной кислоты.

п 0

О

А.

vO Л

-1

со

г -а- ем - О о

о 13 85944 Формула изобретения Способ получения лимонной кислоты глубинным методом, предусматривающий засев спор гриба AsperglHus niger в питательную среду в условиях аэра-5 ции и перемешивании, подращивание. кислотообразующего мицелия, приготовдение мелассного раствора, добавление в него стимулятора 6HocHHTeata лимонной кислоты, засев приготовленно-« го мелассного раствора пoдpoщeIiным мицелием с последующим сбраживанием и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода лимонной кис-15 114 лоты стимулятор биосинтеза лш-гонной кислоты вводят на стадии подращивания мицелия в виде раствора погш41,2,4-триоксифеяилена) в количест«« 5-15 мг/л мелассного раствора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе - 1. Патент Великобритании № 1428439 кл. С 2 С, опублик. 1976. 2. Патент ФРГ № 1642603, кл, 6 а 20/01. 3. Авторское свидетельство СССР № 554282, кл. С 12 D 1/04, 1975 (прототип)