3.Обоснование целесообразности использования биотехнологических процессов в производстве молочной кислоты.

Микробиологический метод производства молочной кислоты является наиболее удобным и выгодным. Микроорганизмы синтезируют молочную кислоту на различных источниках углерода: сахар, рафинадная патока, меласса, сахарный сироп и др., что существенно увеличивает себестоимость конечного продукта. Относительно высокая стоимость молочной кислоты – основной фактор, ограничивающий её широкое применение в качестве подкислителя, консерванта, регулятора рН, улучшителя вкуса, запаха и структуры пищевых продуктов.

Для получения молочной кислоты микробиологическим методом используют анаэробное превращение углеводов молочнокислыми бактериями.

4.Описание технологических стадий и режимов производства молочной кислоты.

В промышленных условиях молочную кислоту получают глубинным способом с помощью культуры L. Delbrueckii. В качестве основного сырья используют мелассу, сахарозу, гидролизаты крахмала, кукурузный сироп. Концентрация сахара в среде составляет 5-20%, рН 6,3-6,5.

1.Культуру высевают в 500-мл колбу, затем в бутыль вместимостью 10 л. и, наконец, в культиватор. Объем засевной культуры должен быть до 30% к рабочей вместимости бродильного аппарата. Температура культивирования 48-50°C.

2.Во время ферментации рН среды поддерживают при помощи CaCO₃, который добавляют 3-4 раза в сутки. Молочнокислое брожение проводят при строго постоянной температуре 50°C. Снижение температуры до 46…48°C вызывает резкое ослабление биохимической активности культуры и способствует развитию посторонней микрофлоры. Повышение температуры, например до 53…55°C, также вызывает инактивацию культуры и замедление брожения. При нормальном брожении бактерии сбраживают за сутки 1-1.5% сахара, и весь цикл брожения заканчивается за 7-11 сут. При этом количество несброженного сахара составляет 0,5-0,7%, а концентрация лактата кальция – 10 - 15%.

Гомоферментативное молочнокислое брожение выражается следующей суммарной химической реакцией:

C₆H₁₂O₆  CH₃CH(OH)COOH+94,2 кДж.

180 180

В действительности оно происходит сложнее. В начале в результате гликолиза из одной молекулы моносахарида образуются две молекулы пировиноградной кислоты и две молекулы НАД. H₂ . Пировиноградная кислота в анаэробных условиях не превращается в уксусный альдегид, как при спиртовом брожении, так как молочнокислые бактерии лишены фермента пируваткарбоксилазы. Поэтому не уксусный альдегид, а сама пировиноградная кислота принимает водород от восстановленной формы НАД. H₂ и превращается в молочную кислоту

CH₃ CH₃

C= O НАД H₂ CНOH+НАД

COOH COOH

Реакция катализируется ферментом лактатдегидрогеназой.

Гомоферментативное молочнокислое брожение может вызываться микроорганизмами различных таксомических групп, но главным образом бактериями и микроскопическими грибами. Среди последних известны некоторые виды ризопуса и мукора. Оптическая активность образующейся молочной кислоты зависит от стереоспецифичности лактатдегидрогеназы, а также от того, обладает ли микроорганизм лактатрацемазой.

Чаще принимают гомоферментативные бактерии, образующие до 98% молочной кислоты. Наилучшим источником углерода для них является глюкоза. Молочнокислые бактерии характеризуются ярко выраженной спецефичностью по отношению к сахарам: бактерии, развивающиеся на растительных объектах (Lactobacillus), предпочитают мальтозу; развивающиеся на молоке и молочных продуктах (Streptococcus), - лактозу. L. delbrueckii ассимилирует также фруктозу, галактозу и сахарозу, не ассимилирует лактозу, раффинозу и полисахариды. Для конструктивного и энергетического обмена может использовать лимонную, яблочную, пировиноградную и другие кислоты. Лимонная и уксусная кислота стимулирует рост бактерий. Молочнокислые бактерии мало чувствительны к содержанию в среде меланоидинов. Палочковые формы дают больший выход молочной кислоты.

3.Для отделения CaCO₃ и коллоидов сброженный раствор нагревают до 80…90°C, а затем обрабатывают гашеной известью до слабощелочной реакции и отстаивают в течение 3-5 ч.

Посевной Питательная

материал среда

Чистая культура L, delbrueckii

1. Размножение чистой культуры (48…50°C)