Органикалық қышқылдарды алу. Органикалық қышқылдарды медицинада, тамақ өнеркәсібінде, техникалық мақсатта және әртүрлі химиялық синтезде пайдаланады. Үш карбондық қышқылдар айналымында кездесетін барлық
қышқылдарды микробиологиялық жолмен алуға болады. Бір қатар
органикалық қышқылдар айналымда түзіледі, ал қалғандары әр түрлі ферментациялардың өнімдері болып табылады. Көбінесе органикалық қышқылдардың түзілу процесі аэробты жағдайдағы көміртекті қосылыстардың ала тотығуына негізделеді. Қазіргі кезде өнеркәсіптік масштабта және пилотты қондырғыларда 35% (изолимонды қышқыл) – 100%-ға (галды қышқылы) дейін шығымдылығы жоғары органикалық қышқылдың 18 түрін өндіреді, олардың ішінен тек лимон қышқылы толық ферментация жолымен алынады. Ал, басқа қышқылдарды микробиологиялық және химиялық әдістер арқылы өндіреді.
Этил спиртінің сірке қышқылына дейін тотығуы. Табиғатта органикалық заттардың оттек әсерінен тотығуы кең таралған. Бұл процеске де микроорганизмдер қарқынды қатысады. Әрине олардың қарқыны клеткадағы ферменттердің болуына байланысты. Егер клеткада тыныс алуға қажетті ферменттердің барлық топтары болса, органикалық заттар тез тотығып, ең соңғы өнімге дейін ажырайды. Бұған керісінше, ферменттер тобындағылардың кейбіреулері жетіспесе, ортада аралық өнім – органикалық қышқылдар немесе сол сияқты басқа да заттар түзіледі.
Тотығу процесінің ішінде тұрмыста кең таралғаны сірке қышқылы ашу процесі. Бұл процестің де биохимиялық табиғатын 1862 жылы Л.Пастер ашқан болатын. Қандай да болмасын құрамында аздаған мөлшерде спирті бар (шарап, сыра) сұйықты ауалы жерде қалдырса-ақ болғаны оның бетінде сірке қышқылы бактерияларынан жұқа қабат пайда болады да, ортада сірке қышқылы пайда түзіледі. Этил спиртінің тотығуы екі сатыда жүреді. Алдымен сірке альдегиді түзіледі де, соңынан ол сірке қышқылына дейін тотығады:
2СН3СН2ОН+О2=>2CH3CHO+2H2O;
2CH3CHO+O2=>2CH3COOH
сірке альдегиді сірке қышқылы
Осы процеске қатысаны микроорганизмді Л. Пастер микодерма ацети деп атады. Соңғы кездердегі зерттеулерге қарағанда бұл микроорганизм сірке қышқылы бактерияларының жекеленген үш түрінен тұратыны анықталған.
Сірке қышқылы бактериялары ацетобактер деп аталатын туысқа жататын 11 түрден тұрады. Негізгі түрі бактериум ацети – қысқа қозғалмайтын таяқша. Кейде клеткалары тізбектеле орналасады. Ортада 11%-ке дейін спирт болса да төзе береді және 6 %-тей сірке суын түзе алады. Оның дамуына қолайлы температура +340.
Сіреке қышқылы бактериялары табиғатта кең таралған. Көбінесе олар пісіп тұрған жеміс-жидектер сыртында, шарапта, кваста, ашыған овощтарда, сүрлемеде кездеседі. Сірке қышқылы бактерияларының ерекше қасиеті – олар органикалық заттарды ақырғы өнімдер емес, тек органикалық қышқылдарға дейін тотықтырады.
Сірке қышқылы бактерияларының бұл қасиетін практикада сірке суын алуда қолданады. Сірке суы практикада бірқатар мақсатта қолданылады. Онымен асты дәмдендіреді, әртүрлі паразит микроорганизмдердің тіршілігін тоқтату үшін ыстық жақ тұрғындары сірке суды ішетін суға қосады және тәбет ашу үшін асқа пайдаланады.
Сірке суын түрлі жолдармен өндіреді. Шарап және сыра шикізат ретінде алынғанда олардың құрамындағы спирт сірке қышқылы бактерияларының әсерінен тотығады. Ерте кезде Германияда сіркені күшті шараптардан даярлайтын болған, ал Франция, Испания және Грецияда оны жүзім шарабынан өндірген.
Тұрмыста сірке суын қандай да болмасын ашыған жеміс шырындарынан алуға болады. Бұл кезде алғаш спирт түзіледі де, кейін одан сірке қышқылы алынады. Сапасы өте жақсы сірке суын жүзім шарабынан француз әдісімен, яғни Орлеан әдісімен алады. Бұл әдіспен сірке өндіргенде алдымен 200 литрлік бөшкелердің үштен бір көлдеміне құрамында таза сірке бактериялары бар күшті шарап сіркесін құяды. Осыдан кейін әрбір бөшкеге 10-15 литрден жүзім шарабын қосады. Әрбір апта сайын бөшкелерге көрсетілген мөлшерде қайталап жүзім шарабын қосып отырады. Сөйтіп сірке суы 5-6 жұмада даяр болады. Бірақ оның барлығын бөшкеден ағызып алмай, тек 10-15 литрін алып, орнын соншама жүзім шарабымен толтырады. Сөйтіп сірке суын үздіксіз өндіруге мүмкіндік болады. Одан дәмді, иісі жақсы, жоғары сапалы суы алынады.
Қазір өндірісте негізінен сірке суын өндірудің неміс, яғни оны өндірудің үздіксіз және тез әдісі қолданылады. Мұнда үлкен бөшкелер немесе сыйымдылығы бірнеше жүз литр болатын күбі алдымен шамшат ағашының жаңғақшаларымен толтырылады. Жаңғақшаларға бөшкелерге салынбас бұрын сірке суын құяды, одан соң алдын ала даяр тұрған сірке бактериялары жұқтырылады. Осыдан кейін жаңғақшалар толы ыдысқа 3%-тей шарап спиртін, 6%-тей сірке суын құяды. Сонымен қатар бұған сірке қышқылы бактерияларының тіршілігіне қажетті қоректік заттар да салынады. Күбінің төменгі жағында даяр сірке суы ағып тұратын шүмек болады. Бүкіл жаңғақты бойлап бұл сұйық қоспа төмен ағады. Шүмекке жеткенше ол тотығып, сірке суына айналып та үлгереді. Алынған сірке суы концентрациялы болғандықтан, оны сумен сұйылтады. Мұнда сірке қышқылының концентрациясы 4,5%-тей болуы керек.
Сірке суын түрлі тағамдарға қосып қана қоймайды, сонымен қатар оны овощтарды, жемістерді консервілеуге қажетті зат – маринадтарды жасауда да қолданады. Сірке суы қосылған тағам ұзақ уақыт сақталады.
Лимон қышқылының өндірісі
1893 жылы К.Вемер алғаш рет лимон қышқылын Репісllит және
Мисоr туысы зең саңырауқұлақтарының метаболизмінің өнімі ретінде түзілетіндігін көрсетті. Қазіргі кезде бұл қосылыс тамақ және фармацвтік өнеркәсіптерде, техникада кең қолданылады.
Лимон қышқылының өндірушілері әр түрлі саңырауқұлақтар – аспергилдер және пеницилдер, ал өндірісте тек мутанты Aspergillus niger және Aspergillus venti, кейбір ашытқы штамдары пайдалынады.
Лимон қышқылының синтезі үшін субстрат ретінде қантты немесе қамысты мелассаны, крахмал гидролизатын, қантты сироп қолданылады. Ферментация аяқталғаннан кейін лимон қышқылын реакциялық ортадан әртүрлі экстракциялық шаралармен бөліп алады.
Лимон қышқылын өндіру көлемі бойынша барлық органикалық қышқылдардың ішінде әлемде бірінші орынды алады, бір жылда 350 мың тонна өндіріледі, оның 99% микробиологиялық синтез арқылы өндіріледі. Лимон қышқылының ең ірі өндірісі АҚШ-та (1 жылда 200 мың тонна), ал ТМД елдерінде 1 жылда 25 мың тонна өндіріледі. Соңғы жылдары мұнайдың н-алкандар негізінде лимон қышқылының алу технологиясы жасалынды. Мұнда өндіруші ретінде Candida lipolytica. Candida catenulata CBS 1904 ашытқылары және кейбір Saccharomyces туысының штамдары қолданылады.
Өнеркәсіптік микроорганизмдер.
Қазақстанда микроорганизмдердің көмегімен қандай өнімдер алынатын және пайдаланылатын жолдары.