BCID LBCTICAL

PRODUCȚIA BIOTEHNOLOGICĂ A LACTICO BCID

acidului lactic

Acidul lactic are o gamă largă de aplicații în industria alimentară, chimică, farmaceutică, chimică și cosmetică, printre altele. Recent, cercetările privind L (+) și D (-), acidul lactic, au fost accelerate de biotehnologie, datorită posibilității sale de transformare în acid polilactic lactic (PLA) biodegradabil. Eforturile în cercetarea acidului lactic se concentrează pe reducerea costurilor de producție prin noi substraturi, noi tehnologii de fermentare și separare și noi microorganisme capabile să atingă concentrații mari de acid lactic, randamente ridicate și productivitate ridicată.

INTRODUCERE

Acidul lactic a fost descoperit în 1780 de chimistul suedez Scheele, care l-a izolat de laptele acru, a fost recunoscut ca produs de fermentare de către Blonodeaur în 1847 și abia în 1881, Littlelon a început fermentarea la scară industrială. Este un compus foarte versatil utilizat în industria chimică, farmaceutică, alimentară și plastică

Există doi izomeri optici, D (-), lactic și L (+) lactic și o formă racemică formată din fracțiuni echimolare ale formelor D (-) și L (+). Spre deosebire de izomerul D (-), configurația L (+) este metabolizată de corpul uman.

Ambele forme izomerice ale acidului lactic pot fi polimerizate și pot fi produși polimeri cu proprietăți diferite în funcție de compoziție.

Proprietățile acidului lactic

PRODUCTIE INDUSTRIALA

Acidul lactic poate fi obținut chimic sau biotehnologic. Producția chimică se bazează pe reacția acetaldehidei cu acidul cianhidric (HCN) pentru a da lactonitril, care poate fi hidrolizat în acid lactic; Un alt tip de reacție se bazează pe reacția de înaltă presiune a acetaldehidei cu monoxid de carbon și apă în prezența acidului sulfuric ca catalizator. Sinteza chimică are dezavantajul că acidul lactic produs este un amestec de D și acid lactic, optim inactiv, pentru care 90% din acidul lactic produs în lume este produs de biotehnologie.

Producția biotehnologică se bazează pe fermentarea substraturilor bogate în carbohidrați de către bacterii sau ciuperci și are avantajul de a forma enantiomeri D (-) sau L (+) optimi activi. Producția biotehnologică depinde de tipul de microorganism utilizat, imobilizarea sau recircularea microorganismului, pH-ul, temperatura, sursa de carbon, sursa de azot, modul de fermentare utilizat și formarea de produse secundare.

Bacteriile care pot fi utilizate pentru producerea acidului lactic sunt coci și bacili gram-pozitivi, anaerobi facultativi, nesporulate, imobile și catalază negative, aparținând Lactobacillus, Carnobacterium, Leuconostc, Tetragenococus, ...

Bacteriile lactice (LAB) au cerințe nutriționale complexe datorită capacității lor limitate de a sintetiza aminoacizii și vitamina B. Majoritatea LAB-urilor produc doar o formă izomerică de acid lactic. Speciile din genurile Aerococcus, Carnobacterium, produc doar izomeri L, în timp ce speciile din genul Leuconostc produc numai izomeri D. Cu toate acestea, unele LAB produc forme racemice în care izomerul predominant depinde de modificările aerării, cantitatea de NaCl, tipul de fermentație, crește pH-ul și concentrația substratului.

Conform produselor finale de fermentare a carbohidraților, LAB-urile sunt împărțite în homofermentative și heterofermentative. În metabolismul homofermentativ, acidul lactic este produs predominant, iar hexozele sunt utilizate de bacterii. Unele dintre bacteriile care au acest metabolism sunt delbruekii, helveticus etc. Stoichiometria clasică a fermentației homolitice este după cum urmează:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2CH3-CHOH-COOH + 2 ATP

În fermentația heterobetică, există formarea de fosfat de xiluloză-5 prin sistemul de glucoză-6 fosfat dehidrogenat. Stochimetria heterolbactică din glucoză este următoarea:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi CH3-CHOH-COOH + CH3CH2OH + CO2 + 2ATP

Mai mult, acidul lactic poate fi produs într-o măsură mai mare sau mai mică de bacterii care nu sunt de obicei incluse în grupul lactic, cum ar fi Bifidobacterium, unele specii de Bacillus, Clostridium, ...

Dintre laboratoare, Lactobacillus delbrueckii este cel mai utilizat microorganism în producția pe scară largă de acid lactic, deoarece are avantajul de a produce doar izomeri L (+), consumând eficient glucoză și fiind un microorganism termofil cu o temperatură optimă de creștere 41,5єC., Care reduce costurile de răcire și sterilizare, precum și riscurile de contaminare microbiologică în fermentator. Acest microorganism crește bine la un pH cuprins între 5,5 și 6,5, astfel încât acidul produs trebuie neutralizat continuu.

Ciupercile utilizate la producerea acidului lactic sunt mucegaiurile și drojdiile aparținând genurilor Rhizopus, Zymomonas, Saccharomyces. De la sfârșitul anilor 1980, Rhizopus oryzae a fost studiat pe scară largă pentru producția biotehnologică de acid lactic, deoarece are avantajul că nu necesită o sursă de azot organic pentru creșterea sa, are capacitatea de a produce în mod direct cantități mari de L (+ ) acid lactic din amidon și se separă ușor de mediul de fermentare în procesul de recuperare și purificare. Cu toate acestea, dificultatea producției de acid lactic mucegăit este forma sa fizică, deoarece dimensiunea mare a miceliilor sau a agregatelor lor poate determina o creștere a vâscozității mediului de fermentare, ceea ce determină o creștere ridicată a cererii de oxigen. transferul de masă în procesul de fermentare, care la rândul său mărește timpii de fermentație, crește subprodusele formate în special etanol și scade randamentele de conversie.