LBCTICAL BCID
A LACTICO BCID biotechnológiai előállítása
A tejsavat széles körben alkalmazzák többek között az élelmiszeriparban, a vegyiparban, a gyógyszeriparban, a vegyiparban és a kozmetikai iparban. A közelmúltban felgyorsították az L (+) és a D (-), a tejsav biotechnológiai kutatását, annak a biológiailag lebontható poli-tejsavvá (PLA) való átalakulásának lehetősége miatt. A tejsav kutatásának erőfeszítései a termelési költségek csökkentésére összpontosulnak új szubsztrátok, új fermentációs és szétválasztási technológiák, valamint új mikroorganizmusok révén, amelyek képesek elérni a nagy tejsavkoncentrációt, a magas hozamokat és a magas termelékenységet.
BEVEZETÉS
A tejsavat 1780-ban fedezte fel Scheele svéd vegyész, aki izolálta a savanyú tejből, Blonodeaur 1847-ben fermentációs termékként ismerte el, és csak 1881-ben kezdte meg Littlelon az ipari erjedést. Ez egy nagyon sokoldalú vegyület, amelyet a vegyiparban, a gyógyszeriparban, az élelmiszeriparban és a műanyagiparban használnak
Két optikai izomer létezik, a tejsavas D (-) és a tejsav L (+), valamint egy racém forma, amely a D (-) és az L (+) forma ekvimoláris frakcióiból áll. A D (-) izomertől eltérően az L (+) konfigurációt az emberi test metabolizálja.
A tejsav mindkét izomerje polimerizálható, és az összetételtől függően különböző tulajdonságú polimerek állíthatók elő.
A tejsav tulajdonságai
IPARI TERMELÉS
A tejsavat kémiailag vagy biotechnológiailag előállíthatjuk. A kémiai előállítás az acetaldehid hidrogén-cianiddal (HCN) történő reakcióján alapul, és így laktonitrilt kapnak, amely tejsavvá hidrolizálható; egy másik típusú reakció az acetaldehid szén-monoxiddal és vízzel végzett nagynyomású reakcióján alapul kénsav katalizátor jelenlétében. A kémiai szintézisnek az a hátránya, hogy az előállított tejsav D és tejsav keveréke, optimálisan inaktív, amelyhez a világban előállított tejsav 90% -át biotechnológia állítja elő.
A biotechnológiai előállítás szénhidrátban gazdag szubsztrátok baktériumok vagy gombák általi fermentációján alapul, és előnye, hogy optimálisan aktív D (-) vagy L (+) enantiomereket képeznek. A biotechnológiai előállítás az alkalmazott mikroorganizmus típusától, a mikroorganizmus immobilizációjától vagy újrakeringetésétől, a pH-tól, a hőmérséklettől, a szénforrástól, a nitrogénforrástól, az alkalmazott fermentációs módtól és a melléktermékek képződésétől függ.
A tejsav előállítására felhasználható baktériumok a Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostc, Tetragenococus, ...
A tejsavbaktériumok (LAB) összetett táplálkozási igényekkel rendelkeznek, mivel korlátozottan képesek szintetizálni az aminosavakat és a B-vitamint. A legtöbb LAB csak a tejsav izomer formáját termeli. Az Aerococcus nemzetségek fajai, a Carnobacterium csak L izomereket termelnek, míg a Leuconostc nemzetség fajai csak D izomereket termelnek. Néhány LAB azonban racém formákat termel, ahol az uralkodó izomer a levegőztetés változásától, a NaCl mennyiségétől, a fermentáció típusától függ., emelkedik a pH és a szubsztrát koncentrációja.
A szénhidrát fermentáció végtermékei szerint a LAB-kat homofermentatív és heterofermentatív részekre osztják. A homofermentatív anyagcserében elsősorban a tejsav termelődik, és a baktériumokat hexózzal használják. Az ilyen anyagcserét folytató baktériumok közül néhány delbruekii, helveticus stb. A homolitikus fermentáció klasszikus sztöchiometriája a következő:
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2CH3-CHOH-COOH + 2 ATP
Heterobetikus fermentáció során xilulóz-5-foszfát képződik a dehidrogénezett glükóz-6-foszfát rendszer által. A glükózból származó heterolbaktikus sztochimetria a következő:
C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi CH3-CHOH-COOH + CH3CH2OH + CO2 + 2ATP
Ezenkívül a tejsavat kisebb vagy nagyobb mértékben olyan baktériumok is előállíthatják, amelyek általában nem tartoznak a tejsavcsoporthoz, mint például a Bifidobacterium, a Bacillus egyes fajai, Clostridium, ...
A LAB-k közül a Lactobacillus delbrueckii a legelterjedtebb mikroorganizmus a tejsav nagyméretű előállításában, mivel annak az előnye, hogy csak L (+) izomereket termel, hatékonyan fogyasztja a glükózt, és termofil mikroorganizmus, optimális növekedési hőmérsékletű. 41,5єC., ami csökkenti a hűtési és sterilizálási költségeket, valamint a fermentorban a mikrobiológiai szennyeződés kockázatát. Ez a mikroorganizmus 5,5 és 6,5 közötti pH-n jól növekszik, ezért a keletkező savat folyamatosan semlegesíteni kell.
A tejsav előállításához használt gombák a Rhizopus, Zymomonas, Saccharomyces nemzetséghez tartozó penészgombák és élesztők. Az 1980-as évek vége óta a Rhizopus oryzae-t széles körben tanulmányozták a tejsav biotechnológiai előállítására, mivel előnye, hogy növekedéséhez nem szükséges szerves nitrogénforrás, képes nagy mennyiségű L (+) közvetlen előállítására. ) tejsav keményítőből, és a visszanyerési és tisztítási folyamat során könnyen elválasztható a fermentációs közegtől. A penészes tejsav előállításának nehézségét azonban fizikai formája képezi, mivel a micéliumok vagy azok aggregátumainak nagy mérete megnövelheti a fermentációs közeg viszkozitását, ami nagy mértékben megnöveli az oxigénigényt és a tömeggel szembeni ellenállást. transzfer a fermentációs folyamatban, ami megnöveli az erjedési időt, növeli a képződött melléktermékeket, különösen az etanolt, és csökkenti a konverziós hozamokat.