3 métodos utilizados para la producción comercial de ácido cítrico
Algunos de los métodos utilizados para la producción comercial de ácido cítrico son los siguientes:
El ácido cítrico (2-hidroxipropano-1, 2, 3, ácido tricarboxílico) es un producto metabólico primario y se forma en el ciclo del ácido tricarboxílico.
Químicamente, el ácido cítrico se sintetizó a partir del glicerol. Fue Wehmer (1893) quien informó sobre la amplia presencia de ácido cítrico en los metabolitos microbianos. Molliard (1922) confirmó la acumulación de ácido cítrico en los cultivos de Aspergillus niger en las condiciones de deficiencia de nutrientes.
(i) Proceso de fermentación de Koji: existen tres métodos para la producción comercial de ácido cítrico:
Este método se utiliza en Japón, que representa aproximadamente una quinta parte del ácido cítrico producido por año. En este método se utilizan cepas de A. niger.
(ii) Proceso de fermentación de cultivo de superficie líquida:
En este método, los cultivos líquidos se inoculan con las esporas de A. niger que germinan en 24 horas. Los micelios cubren y flotan en la superficie de la solución.
(iii) Proceso de Fermentación de Cultivos Sumergidos:
En este caso, los micelios de A. japonicum crecen en una solución de aproximadamente 15 cm de profundidad en tanques. El ácido cítrico producido de esta manera es inferior al producido por la fermentación de cultivo de superficie líquida.
Para la producción comercial, las cepas de A. niger se seleccionan de los híbridos o mutantes desarrollados por cierto procedimiento. Las cepas deben ser tales que puedan producir no menos de 80 g de ácido cítrico por 100 g de glucosa. Para la producción a gran escala, el cultivo continuo no es adecuado. Por lo tanto, se requiere un sistema de múltiples depósitos para la fermentación continua en cualquier proceso en el que el crecimiento celular y los productos metabólicos se produzcan en diferentes momentos.
El medio de cultivo contiene carbohidratos, KH 2 PO 4 (0.01-0.3%), MgSO 4 .7H 2 O (0.25%) y algunos elementos traza. Las soluciones de carbohidratos son jugo de caña concentrado, glucosa o sacarosa. Si el sustrato es melaza, se puede agregar ferrocianuro (20-150 mg / litro) al medio de cultivo, antes de la esterilización, para precipitar el exceso de hierro. En lugar de hierro, las melazas clarificadas se pueden pasar a través de una resina de intercambio iónico. En condiciones de laboratorio, los rendimientos más altos se obtienen utilizando sacarosa pasada a través de una resina de intercambio iónico.
En esta etapa, es necesario agregar cobre (0.1-0.50 ppm) al medio de cultivo solo cuando el fermentador está formado por acero o se aplica algún revestimiento impermeable (a los fermentadores comunes). El pH del medio de cultivo se mantiene a aproximadamente 3.5 añadiendo nitrato de amonio (0.25) que evita la formación de ácidos oxálico y glucónico.
El medio de cultivo se esteriliza pasando a través de las tuberías del intercambiador de calor con camisa de vapor y se enfría a unos 30 ° C en otro intercambiador.
La inoculación de la cepa de A. niger en el medio de cultivo es seguida por una aireación mediante burbujeo de aire para permitir el crecimiento máximo del hongo. El proceso de fermentación se completa en aproximadamente 5-14 días a 27-33 ° C. El caldo fermentado actúa como fuente de ácido cítrico. Se agrega cal (Ca (OH) 2 ) 4o permite la precipitación de ácido cítrico en forma de citrato de calcio. De nuevo, el precipitado se trata con ácido sulfúrico para precipitar sulfato de calcio insoluble. Luego se filtra.
El filtrado que contiene ácido cítrico se purifica pasando a través de una columna de gránulos de carbono pretratados con calor o lavados con ácido clorhídrico. El paso a través de soluciones de lecho de intercambio iónico se desmineraliza, que luego se concentra al vacío para formar cristales. Los cristales se recuperan por centrifugación y el licor madre se devuelve al evaporador para obtener los cristales restantes.
El ácido cítrico se pone a disposición en el mercado en forma de polvo químico, cristalino anhidro.
Bioquímica de la fermentación:
El ácido cítrico se produce durante la trofofase como resultado de la interrupción del ciclo del ácido tricarboxílico. En A. niger, alrededor del 78% del azúcar pasa a través de la vía EMP y da como resultado la producción de acetil CoA que se condensa con ácido oxaloacético para producir ácido cítrico.
El ciclo del ácido cítrico adicional se interrumpe por la inhibición de la aconitasa y la deshidrogenasa isocítica, ya sea por cobre o peróxido de hidrógeno. Sin embargo, el hierro es un cofactor esencial de estas enzimas. El Cu y el Fe en una proporción de 0.3: 2 (mg / litro) interrumpen la actividad de estas enzimas a pH 2.0.
