67
ноценной среде накопления органических кислот не происходит, так как
являясь промежуточными продуктами в системе
микробного метаболиз-
ма, органические кислоты – исходный материал для синтеза других мак-
ромолекул. Время максимальной скорости образования в клетке органи-
ческих кислот, как и многих других метаболитов, не совпадает во времени
со скоростью размножения клеток и накоплением биомассы. Сверхсинтез
органических кислот наблюдается при торможении скорости роста проду-
цента и блокировании процессов биосинтеза, требующих участия кислот в
качестве субстрата, то есть при нарушении процессов диссимиляции
имеющегося эндогенного субстрата и процессов синтеза основных (азот-
содержащих) компонентов клетки. Такими условиями, как правило, явля-
ется полное или избыточное содержание в среде источника углерода и
энергии и
дефицит биогенных элементов, ограничивающих рост клеток.
Большинство органических кислот получают, лимитируя рост клеток-
продуцентов дефицитом азота или фосфора при избытке углеродсодер-
жащего субстрата. Поэтому микробиологические процессы получения
органических кислот – двухфазные (рис. 2.4): на первом этапе происходит
так называемый сбалансированный рост
при максимальном накоплении
биомассы и потреблении углеродного и энергетического субстрата, а так-
же лимитирующего биогена; на втором – происходит замедление скорости
роста клеток. В результате этого прирост биомассы прекращается и начи-
нается интенсивное кислотообразование. Длительность фазы интенсивно-
го кислотообразования определяется наличием углеродсодержащего суб-
страта в среде. Важным условием кислотообразование большинства орга-
нических кислот (за исключением молочной) является хороший режим
аэрации, а также величина рН среды.
Способность продуцировать ту или иную кислоту – широко распро-
страненное среди микроорганизмов свойство. В качестве производствен-
ных культур используют
специально подобранные штаммы, продуци-
рующие целевую кислоту в виде монопродукта с высокими выходами и
эффективным усвоением углеродного субстрата. При многих производст-
вах органических кислот экономический коэффициент по углероду дости-
гает 90 % и выше. В качестве продуцентов используют бактериальные,
дрожжевые и грибные культуры (Lactobacillus, Arthrobacter, Alcaligenes,
Candida,
Aspergillus, Penicillium, Trichoderma). Способы ферментации в
микробиологических процессах производства органических кислот – раз-
нообразны. Среди них – поверхностные жидко- и твердофазные процессы,
а также глубинные, включая проточные культуры. В последние годы раз-
работаны принципиально новые и эффективные биотехнологии с исполь-
зованием иммобилизованных целых клеток и ферментов. Также разнооб-
разны и субстраты, используемые в производстве органических кислот.
Применяемые в начале века глюкоза и сахароза со временем стали заме-
нять более доступными комплексными средами (мелассой, гидролизным