60.Биотехнологические процессы при получении пищевых кислот - уксусной, ли- монной, молочной и винной.

Для получения пищевой уксусной кислоты используется способность уксуснокислых бактерий окислять этиловый спирт до уксусной кислоты. Реакцию образования уксусной кислоты катализирует окислительный фермент алкогольоксидаза. Этот сложный многоступенчатый процесс выражается суммарным уравнением СН3СН2ОН + О2 = СН3СООН + Н2О + 490 кДж.

Молочная кислота CH3CHOHCOOH образуется в результате анаэробного превращения углеводов молочнокислыми бактериями. Схема биосинтеза молочной кислоты В промышленных условиях пищевую молочную кислоту получают методом глубинного культивирования с помощью гомоферментативных термофильных бактерий

Лимонная кислота широко распространена в плодах и ягодах. Она находит применение в пищевой, химической и текстильной промышленности, медицине. Производство лимонной кислоты основано на культивировании микроскопических грибов Aspergillus niger, которые сбраживают сахара питательной среды, образуя лимонную кислоту. Этот процесс может быть выражен суммарным уравнением С12Н22О11 + 3О2 → 2С6Н8О7 + 3Н2О. Синтез лимонной кислоты связан с циклом трикарбоновых кислот и происходит в результате конденсации какой-либо кислоты, содержащей четыре атома углерода и две карбоксильные группы, с кислотой, содержащей два атома углерода и одну карбоксильную группу

у карбоксильную группу. Химизм образования лимонной кислоты представлен на рис. 1.3. В результате гликолиза глюкозы образуется пировиноградная кислота. На следующем этапе происходит ферментативное связывание пировиноградной кислоты с диоксидом углерода. Образовавшаяся щавелевоуксусная кислота вступает далее в реакцию с уксусной кислотой и образуется лимонная кислота. Таким образом, химизм образования лимонной кислоты включает реакции гликолиза и ряд реакций, замкнутых в цикл Кребса. При каждом обороте этого цикла молекула щавелевоуксусной кислоты вступает во взаимодействие с молекулой уксусной кислоты, образуя лимонную кислоту. Лимонную кислоту получают из мелассы микробиологическим синтезом, применяя главным образом микроскопические грибы Aspergillus niger, выращиваемые поверхностным или глубинным способом. Производство лимонной кислоты включает следующие основные технологические стадии: получение посевного материала, подготовку мелассы к сбраживанию, сбраживание растворов мелассы в лимонную кислоту с последующим отделением мицелия, выделение из сброженных растворов лимонной кислоты, концентрирование лимонной кислоты и получение ее в кристаллическом виде.

Концентрация сахара в винограде - важный фактор для ферментации (концентрация его в сусле выше 28% будет тормозить брожение). Определенную роль играют исходное значение рН и температура. Чтобы избежать повышенной кислотности готового вина, было предложено устанавливать рН сусла ниже 3,6; оптимальная температура для большинства рас дрожжей 27 - 29'С, но есть и психрофильные виды, сбраживающие виноградное сусло при 10'С. При низкой температуре и медленном брожении формируется более яркий букет вина, чем при кратковременном брожении и повышенной температуре.

Аэрирование сусла возможно и целесообразно в самом начале процесса, чтобы быстрее наросла биомасса клеток для ведения последующего анаэробного процесса. Количество привносимой в сусло суспензии дрожжей обычно составляет 1% по объему.

В случае применения биореакторов больших емкостей для производства столовых вин бродящий сок принудительно охлаждают, используя теплообменники, змеевики или другие устройства. Мезга (оболочки виноградных ягод, семена, частички стеблей и т. п.) привносит определенные сложности в связи с теплообменом при брожении - образование "шапки".

Очистка вин при естественном хранен и созревании не всегда завершается его полным осветлением. В этих случаях используется очистка путем осветления, старения и с зревания до разлива в бутылки. Дополнением к осветлению является фильтрация (в том числе - стерилизующая), пастеризация, охлаждение - для удаления винного камня и коллоидов