04 szerves savak ff6

Pcs Mikls: Biotermk technolgia Szerves savak

BME Alkalmazott Biotechnolgia s lelmiszertudomny Tanszk 1

1

4. SZERVES SAVAK

2

SZERVES SAVAK

Mind prokaritk, mind eukaritk termelnek savakat, nincsklnbsg.

Anyagcserben:Az aeroboknl: a sznforrsok szerves savakon keresztloxidldnak. Ha nem megy vgig (hinyos anyagcsere-utak) savtermels

Anaeroboknl: sok NADH keletkezik reduktv kzeg akkor van savtermels, ha nem redukldik tovbb alkohol-l

3

sszegkplete: C6H8O7 Molekulatmeg: 192 g/mlTulajdonsgai:

Fehr, kristlyos, kellemesen savany z anyagHromrtk gyenge sav, gy savastsra illetve puffe-rek ksztsre fel lehet hasznlni

Elfordulsa:A TCA (vagy Szent-Gyrgyi-Krebs) ciklus rsze, ezrt szinte minden sejtben elfordulBizonyos citrusflknek a termsben (lime, citrom) a szrazanyagnak akr a 8%-t is elrheti a citromsav, ennek a kinyersre is vannak eljrsok

Citromsav

4

~60%-ban az lelmiszer ipar hasznlja fel pl. gymlcsleveks gymlcsl srtmnyek, lekvrok zestsre, konzervl-sra a szma: E330A gygyszeriparban is felhasznljk pl: vas-citrtot a vas bevi-telre, a ntrium sjt vralvads gtlsra, kalcium bevitelreaz angolkr megelzsre, s kozmetikumok tartstsraPufferolsra hasznljk a hztartsi tiszttszerekbenFelhasznljk a fmiparban felletek tiszttsra, passzivl-sra (saltromsav helyett ahol ez nem alkalmazhat)Mosszerekben is felhasznljk a vz lgytsra a foszftokhelyett mert nem okoz eutrofizcit, ami miatt a foszft alaplgytk bizonyos orszgokban be vannak tiltva.

Felhasznlsa

5

1929 5 000 t/v1953 50 000 t/v1976 200 000 t/v1980 350 000 t/v2007 1 600 000 t/v

Tbb mint egy millird dollros piac

A tbbi szerves savval ellenttben kizrlag fermen-tcis ton termelik (rgebben: citrusflk termsbl)

Termels

6

1784 - SCHELE izombl izollja1923-ig citrus termsekbl termelik1913 - ZAHORSKY citromsav termel trzset szabadalmaztat1917 - CURRIE: felleti eljrs, cukor, pH=2, Hozam: ~60 %1918 - Els CS zemek Belgium, Pfizer (USA), Sturge (Anglia)1928 - Felleti zem Kaznejov, melasz. LEOPOLD: K-ferrocia-

nid +20 %1950 - Perquin, Kluyver Lab., Szcs (P-limitci) SZUBMERZ!

+80 %1960 - n-paraffin: Candida (Szardnia)

Trtnet



7

A glikolzssel kezddik (vzlatosan):glkz fruktz-6-P fruktz-1-6-P PEP piruvt acetil-CoA citrtkrAz A. niger-nl a citoszolban mkdik egy anaplerotikusreakci is:

piruvt oxl-acett maltMellktermk kpzds:

oxl-acett oxlsav + ecetsav

Bioszintzis

8

Pyr + CoA+NAD+

Acetil-CoA+ CO2+ NADH

6

Citromsav ciklusSzentgyrgyi-Krebs ciklus

Pyr+ CO2+ ATP

OXLACETT+ADP +Pi

Piruvt - karboxilz

Piruvt - dehirogenz

komplex

GLIOXILT

Anaplerotikus reakcik

FUMART

MALT

OXLACETT CITRT

cis-AKONITT

IZO-CITRT

-KETOGLUTART

SZUKCINIL-CoA

SZUKCINT

Acetil-CoA

GDP

CoAGTP

FAD+

FADH

NADH

NAD+

NAD+

NADH

CO2

NAD+

NADH

CO2

Acetil-CoA

*

*

*

9

Citromsav bioszintzis

TCT

10

Anyagcsere mrnki beavatkozs: a tovbbalakuls megakadlyozsa: olyan mutnsok kellenek aminek az akonitz s izocitrt dehidrogenz ak-tivitsa kicsi. a citrt szintetz aktivitsa legyen nagy a citromsav felhalmozdsa miatt nincs oxlacett kp-zds, ez az anaplerotikus utakon t trtnik (mint a lizin-nl):Piruvt + CO2 + ATP malt + Pi + ADP (Mg, Fe s K ionok kellenek a piruvt karboxilznak)PEP + CO2 + ADP oxl-acett + ATP (Mg, K, Mn s ammnium ionok kellenek a PEP karboxilznak)

Citromsav bioszintzis

11

ltalban Aspergillus niger vagy A. wentii trzseket hasz-nlnak, mert:

brjk a savas pH-t (~2) elnyomhat az izocitromsav, s glkonsav termels

mkdnek az anaplerotikus reakcik

nagy hozam

Trzsek

12

Sznforrs: melaszt, kemnyt hidroliztumot s hulladksznhidrtot hasznlnak mint (szacharz, glkz)A melasszal a problma, hogy ha szennyezett, pldul aFe, Mn vagy Zn ionok mennyisge tl magas, akkor negat-van hat a termelsre ilyenkor ioncserl oszlopokon kikell vonni a kationokat.Sznhidrogneken is lehet fermentlni magas konverzivalCandida lipolytica trzzsel, de a problma az alknok rosszvzoldhatsga s nagyobb arnyban keletkezik izocitrom-sav. Msrszt meg kell szabadulni a sznhidrogn nyo-moktl, mert egyesek karcinognek. (+ a kolaj ra)

Szubsztrtok



13

N-forrs: szervetlen sk: az NH4+ ion rsegt a bioszintzisre.Az ammnia elfogyasztsval sava-nyodik a kzeg: j hats.

P felesleg: kedvez a citromsav s oxlsav kpzdsnek

Nyomelemek: Fe, Mn s Zn limit szk-sges.

Tpoldat

14

A vasion koncentrcit optimlni kell, mert: ha kevs a vas, akkor lass a nvekeds, a cukorfel-

hasznls s a piruvt-karboxilz lelassul viszont a nagy koncentrci sem j, mert a vas az ako-

nitz kofaktora is, a citromsav tovbbalakulst okozzaA szaporodshoz ~2000 g/liter Fe az optimlis, a savter-mel szakaszban viszont csak 50-200 g/l.A vastartalom cskkentsre a melaszt ioncserlni kell,vagy K-ferrocianidot adnak.A vas kiolddsa miatt a fermentci csak rozsdamenteskszlkekben mkdik.A vas hatst ellenslyozza: - MeOH

- Cu adagolsa- alacsonyabb hmrsklet

Tpoldat, Fe

15

20 g/l Mn felett a citromsavkpzds cskken, mert:

A citromsav ki- s belpse a sejtbe eltr mechanizmussal trtnik:

Kifel aktv transzporttal megy, a sejt meg akar szabadulni a fls citromsavtl.

Befel viszont Mn-kelt formjban tud belpni, ezrt is fon-tos a Mn-szintet 20 g/l alatt tartani. A melaszt pl. Mn-men-testeni kell (ioncsere, a Fe eltvoltssal egytt).

Tpoldat, Mn

16

Oldott oxign koncentrci:

ha alacsony, cskken a cit-romsav termels inten-zv levegztets, nha O2dsts!

Ha kimarad a levegztets: a savtermels lell (a sejt-szaporods jraindul)

Kulcskrds a morfolgia pelletkpzds

Fermentcis paramterek

17

pH: a mellktermkek kpzdst fertzsi kockzatot befolysoljaOptimlis pH=1.5 2.8

pH < 3 csak citromsav-kpzds (az extracellulris gl-kz-oxidz inaktivldik)

pH = 6 felett oxlsav kpzds pH = 3-6 oxl- s glkonsav kpzds is ha nincs pufferolva a kzeg, a pH gyorsan 3 al megy

de a melasz ersen pufferol savanyts knsavval ilyen savas kzegben kicsi a befertzds veszlye.

Hmrsklet: Optimlis = 28 33C Ha 33 C oxlsav kpzds

Fermentcis paramterek

18

Zrt kamrk: moshat, dezinficilhat (HCHO, gz )llvnyokon tlck (alumnium, rozsdamentes), (~4 x 2,5 x 0,25 m) kb: 400-1200 l tpoldat. Tpoldat: hgtott melasz (cukor: 15-20%) + tpanyagok,

pH=6-6,5, K-ferrocianid c= 10100 mg/l a melasz mi-nsge szerint: A Fe, Mn, Zn ionokat komplexben meg-kti, a szabad fmion koncentrcit kb. az optimlisra cskkenti.

Inokulum: kondium szuszpenzival (100-150 mg/m2)Fermentci: steril leveg tfvs a tlck kztt: nedvessg,

hmrsklettarts, O2 bevitel, CO2 eltvoltsJelents a beprlds: 30-40 %Fermentcis id: 10-15 napHozam: 65-75 %Produktivits: 7-8 kg citromsav/m3/nap. De olcs.

Felleti tenyszts



19

fermentl

Melasz tart.

sterilizls

Rpamelasz

Anyag el.

SpraLeveg

fermentci

miclium elvlaszts

Miclium(llattakarmny)

Felleti tenyszts

20

Fermentor: 120-220 m3 kevers reaktor200-1000 m3 air-lift, merl-sugaras (pelletkpzs)

Tpoldat: melasz vasmentests: ioncsere/K-ferrocianidkukorica (elfolysts - elcukrosts)

Inokulls: kondium vagy vegetatv (pellet) inokulum: 12 r-val rvidebb!

Fermentci: ltalban fed batch: 5% cukorral indul. Majd cu-kor s K-ferrocianid rtpllslevegztets: 0,2-1 vvm (O2 dsts)!hmrsklet: 28-33 oCpH szablyozs: 2-2,6 (savval!)2-3 nap pelletkpzds, 5-8 nap citromsav kpz-ds (fgg a cukor koncentrcitl, s a hasznlttrzstl)

Szubmerz tenyszts

2121

Fermentci: lland mikro-szkpos megfigyels (pellet)citromsav konc.: 130 g/l mela-szon; 200-250 g/l cukorbl

Konverzi: 87-92 %;

Produktivits:0,67-0,75 kg citromsav/m3*h;~16-18 kg citromsav/m3*nap

Fruktz: a szacharzbl kpz-dik invertldssal. Kezdetben polimerizldhat.

Szubmerz tenyszts

22

Anyag el.

Ndmelasz

Melasz tart.

Spra

oltanyag elllts

sterilizlsfermentci

Leveg

miclium elvlaszts

Miclium(hulladk)

Szubmerz tenyszts

23

miclium

szr segdanyag

1. MICLIUM ELVLASZTS

2. OXALT FERROCIANID ELTVOLTS

3. KALCIUM-CITRT KICSAPS S ELVLASZTS

4. CITROMSAV FELSZABADTS S

GIPSZ ELVLASZTS

msztej + FeCl3

hulladk

msztej

fermentl

H2SO4gipsz

A feldolgozs lpsei

24

1. Miclium elvlaszts vkuum dobszr 0,2 1,0 mm tm-rj pellet a j Newtoni szuszpenzi, nylkakpzs nehezti a szrst, szrsegdanyag pl. szalmatrek

2. Oxalt mentests kevs Ca(OH)2 adagolsa Ca-citrt ne csapdjon ki csak Ca(H2citrt)2ig titrljkKlarifikls pl. nyom szr, Funda szr,

3. Ca-citrt kicsaps fontos paramterei: citromsav koncentr-ci, hmrsklet 70-90 oC, pH ~7, Ca(OH)2 adagols teme, mono-, di-, trikalcium citrt egyensly oldhatsg forrn kisebb! nagy kristlyok kpzdse elnys szennyezsek pH=7, 18-25%-os CaO, nagy mennyisg h szabadul fel hasznosts, szrs vkuum dobszrn

4. citromsav felszabadtsa 60-70 %-os H2SO4val, (1-2 g/l feles-legben), a kpzd gipszet vkuum dobszrn szrik.

A feldolgozs lpsei



25

gipsz(hulladk)

kicsaps

fermentci

cefre

citrtelvlaszts

beprls

Citragil(takarmny)

citromsavfelszabadts

gipszelvlaszts

citromsavnyersoldat

Feldolgozs, izolls

26

aktv szn, gyanta, regenerl sav

jelents startalm oldat

1. SZNTELENTS S IONMENTESTS

2. KONCENTRLS

3. KRISTLYOSTS KRISTLY SZEPARLS

4. SZRTS

5. APRTS, OSZTLYOZS

6. CSOMAGOLS

A feldolgozs lpsei-II

27

5. Sznanyagok eltvoltsa aktv szenes oszloponIonok eltvoltsa kationcserl, anioncserl, regenerls ers savval ill. bzissal

6. Tiszta citromsav oldat koncentrcija: 200-250 g/l tovbbi koncentrls - Tbbfokozat vkuum beprl , kb. 40 oC

7. Kristlyosts vkuumkristlyostban36,5 oC alatt kpzd termk citromsav-monohidrt40 oC felett vzmentes termkszrcentrifuga az anyalg visszavezetse a folya-matba

8. Szrts 36,5 oC alatti hmrskleten (kristlyvzveszts veszlye)

A feldolgozs lpsei - 2

28

ioncsers stalants beprls

kristlyosts centrifugls szrts aprts osztlyozs

CSOMAGOLS

citromsav nyersoldat

Tisztts

29

1 tonna citromsavra szmtva:Miclium: ~135 kg (25 - 30% fehrje, 15 - 20% sznhidrt)

Takarmny trgya papriparGipsz: 1,4 t ptipar Szennyvz: 8 m3, 5 - 6 % szrazanyag; KOI 50 000 mg/lFeldolgozsa:

Beprls (szrazanyag: 65 70 %) takarmny-kieg-szt (Citragil) (Az r nem fedezi a kltsgeket)

lesztsts: Torula 14 kg/m3 Biogz: ANAMAT eljrs. Kilp: CH4, CO2, vz

aerob s anaerob eljrs kombincija

Mellktermkek, szennyvz

ECETSAVIpari ellltsok:

Kmiai ton: Metanol karbonilezse Acetaldehid oxidcija Etiln oxidcija Fa szraz leprlsa

Biotechnolgiai ton:

Cukrok etanol ecetsavSaccharomyces cerevisiae Acetobacter aceti

30



Az ecetsav biolgiai ellltsa

A bor utn legsibb (bio)technolgia: a bor megecetesedik borecet keletkezik

A folyamat brutt lersa:

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O

Az ecetsav baktriumok az alkoholt ecetsavv oxidljk molekulris oxign felhasznlsval.

Ecetsav baktriumok

Gram negatv, ellipszoid vagy plca alak

sejtek, aprk, 0,6-0,8 m hosszak, egyesvel, prokban vagy

lncokban van mozgsra kptelen s

mozgsra kpes forma is polris vagy peritrich flagellum

obligt aerobok

Az ecetsav baktriumok osztlyozsa

Acetobacter

Gluconobacter

Frateuria

Az Acetobacteraceaen be-ll 3 csald. Az Acetobacter s Glucono-bacter kzeli rokonok (DNS hibridizci).

Ecetsav baktriumok

Izollsuk nehz, mert: a termszetben (s az ipari flfolytonos/folytonos el-

jrsoknl is) vegyes kultrkat alkotnak, sok, jelen-tsen eltr altpussal s spontn hibridekkel.

szilrd s flszilrd tptalajon nehz tenyszteni, fo-lyadkban meg nehz szleszteni

Ipari trzseknl/kultrknl elvrs, hogy: tolerlja a nagy ecetsav s alkohol koncentrcit kis tpanyag szksglet ne lpjen fel tloxidci magas hozamot produkljon

Acetobacter trzsek genetikai mdostsa

Szferoplaszt(protoplaszt) fzis technika:

Szferoplaszt kpzs (a sejtfal leemsztse)

Kt klnbz tulajdonsg baktriumtrzs szferoplasztj-nak fzionltatsa

Eredmny: a tulajdonsgok j kombincija. (Sok nem stabi-lizldik az j trzsben)

Az ecetsav kpzds biokmija

A folyamat kt lpsben megy vgbe, az etanol elbbacetaldehidd oxidldik (alkohol-dehidrogenz), majdaz aldehid oxidldik ecetsavv (aldehid dehidrogenz).Az ADH prosztetikus csoportja PQQ (pirrolo-kinolin-ki-non), ez veszi t a hidrogneket.

.



Az ecetsav kpzds biokmija

Az enzimek a citoplazmamembrnba plnek be. A hidrog-neket ubikinonnak adjk t. Az ubikinol visszaoxidlsa so-rn a terminlis oxidcihoz hasonlan molekulris oxign-nel vz kpzdik s proton exportldik a periplazmikus tr-be. A protonok visszaramlsval a sejt ATP-t termel, gynyer energit a folyamatbl.

Tpanyagok, szubsztrtok

F komponens: etil-alkohol, lehet:

tiszta, ipari alkohol, ezt denaturljk (USA: etil-acetttal, EU: ecetsavval)

valamilyen erjesztett l, ld. tkezsi ecetek

Cefre: a betpllt alkoholtartalm oldat, tmnysge az:

sszkoncentrci = alkohol tartalom (V/V%) + ecetsav tartalom (g/100ml)

Hozam = kinyert ecetsav konc./teljes konc.

tkezsi ecetekAlapanyagok szerint:

Bor borecetAlmabor almaecetrpa forrzat maltaecetRizs rizsecet

Balzsamecetek: az ecet mel-lett sok cukrot (gymlcsl, szirup) is tartalmaznak.

Tpanyagok, szubsztrtok

Termszetes nyersanyagoknl ltalban nincs szksg to-vbbi tpanyag hozzadsra.kivtel: almabor, bor, ehhez ammnium-foszft (N s P be-

vitel)

Tiszta alkohol alap fermentcinl kell a tpoldatba: glkz (kevs) makroelemek: klium, ntrium, magnzium, kalci-

um, ammnium (ammnium-foszft formjban), szulft s klorid

nyomelemek: vas, mangn, kobalt, rz, molibdn, vandium s cink

SznforrsokA cukor (glkz, szacharz) knnyebben bepl a sejt

anyagba, mint az acett. Az ecetsav baktriumok a pentz-foszft ton hasznostjk.

AcettA trzsek kpesek a citromsav-cikluson keresztl hasznostani az acettot s a lakttot, de a tloxid-ci cskkentsre treksznk.

Szn-dioxidA sejtek ignylik az oldott CO2-ot, beptik sajt anya-gaikba (~0,1% C)

NitrognvegyletekN-forrs:

szervetlen N-forrsok (ammnium sk) is megfelelk

Egyes trzsek nvekedsi faktorokat ignyelnek, illetve ezek jelenltben jobban termelnek:

vitaminok (p-aminobenzoesav, niacin, tiamin, pan-totnsav)

aminosavak purin vegyletek glutation + Na-glutamt egytt



Etanol

Az etanol hiny (pl. elfogy, s nem ptoljk idben) meg-zavarja a fermentcit, az enzimaktivitsok maradandan lecskkennek. A kr mrtke az etanol hiny idejtl s az sszkoncentrcitl fgg.

Tloxidci: az ecetsav tovbb oxidldik szn-dioxidd s vzz. Megelzsre az sszkoncentrcit magas rt-ken kell tartani az etanol ptlsval. (Az alkohol koncentrci folyamatos mrse s szablyo-zsa.)

Oxign

Oxign: az Acetobacter-ek obligt aerobok, ignylik az oxi-gnt.Ha megszakad az oxignellts (1-5 percre), akkor hosz-szan megmarad kros vltozsok alakulnak ki az enzi-mek mkdsben. A kros hats mrtke itt is az oxignhiny hossztl s az sszkoncentrcitl fgg.

A nagy levegram ugyanakkor sok ill komponenst (eta-nol, ecetsav) visz magval (= vesztesg). Ezrt az elmenlevegt mossk, s a mosvzzel ksztik a kvetkez cef-rt.

Levegztets

Felleti kultra: tlttt oszlopban (klasszikus: bkkfa for-gcs tltet) a felleten csorog lefel a kezdetben ~10%-os alkohol, a hzagokban felfel ramlik a leveg. A le-vet recirkulltatjk (= mozgcefrs eljrs)

A felleten a sejtekbl biofilm alakul ki.

Nem steril, a befertzdstl vdi az alkoholtartalom s a savas pH. (de: ecetangolna)

Konverzi ~100%, kihozatal: 95-98%, a tbbi elprolog.

45

Felleti technolgia

46

SzubmerztechnolgikIntenzv levegztets szksges, kevers s air lift egyarnt el-fordul.

Frings-acettor:nbeszv turbinake-ver, a motor alulrl forgatja, s a levegt fellrl, a tengelycs-vn t szvja be, s eloszlatja.

47

Frings acettor

Egy bels forg- s egy kls llrszbl ll.



Frings acettor

Szubmerz technolgik

Flfolytonos technolgik.Nagy ecetsav koncentrcihoz (18-19%) utlagos alko-hol adagols szksges.

Egylpcss: az indul cefre ~15% sszkoncentrcij. Ahogy fogy az alkohol, lassan +4%-ot adagolnak. Tel-jes konverzinl lefejts-feltlts.

Ktlpcss: ugyangy adjk az etanolt, de 15%-os ecet-sav tartalomnl a trfogat 30%-t egy msik fermentor-ba viszik t, ott fejezdik be a konverzi.

50

Feldolgozs

A fermentlbl a sejtek eltvoltsnl problmt okoz, hogy az Acetobacter sejtek nagyon aprk, centrifugls-sal, szrssel alig vlaszthatk el. Clszeren membrn-szrssel (mikroszrssel) tvoltjk el.

Az ecetsav beprlssal tmnythet (fp = 118 C), a vz az illkonyabb komponens.

51

j lehetsg: a homoacetognek

Egyes Clostridium trzsek kpesek CO2 fixlsra:

1 C6H12O6 + 2 H2O 2 CH3-COOH + 2 CO2 + 8 H+ + 8e2 CO2 + 8 H+ + 8e CH3-COOH + 2 H2OC6H12O6 3 CH3-COOH !

A 2 CO2-bl autotrf CO2-fixlssal egy j acetil-CoA kp-zdik. Mirt? Sok Clostridium kemoautotrf, kpes H2+CO2 vagy CO gz-keverken nvekedni, mint egyedli sznforrson.

Elny: +50% hozam, Htrny: lass folyamat52

j lehetsg: a homoacetognek

Szakaszos: glkz rtplls, semlegests dolomittalFlfolytonos: lefejts 50%-igForgtnyros: egyfajta immobilizls, a tnyr felletre

biofilm tapadElmleti konverzi: 1 g/g, a gyakorlatban 90-95%

53

Fermentci tpusa Produktivits (g*l-1*h-1)

Ecetsav konc. (g*l-1)

SzakaszosFolyamatos, sejtvisszatpllssalFolyamatos, sejtvisszatplls nlklForgdobos fermentor

0,94

2,510

120227

37

54

Az ecetsav felhasznlsa

Felhasznlsa:Ipar: ers sav, reakcik, alapanyag,Vzkoldslelmiszeripar: tartstsj: jgmentests: s helyett Ca- vagy Mg-acett



55

GLKONSAV ELLLTSA

1928 felleti tenyszts cukron,Penicillium notatum80-87% -os konverzi

Ma: fleg Aspergillus niger, mellette baktriumok:Gluconobacter suboxydans,metanolhasznostk, pl. Ps. ovalis

Bioszintzis:baktriumoknl: egy lps, membrnhoz kttt dehidroge-nzgombknl: kt lpsben, a msodik a sejten kvl megy

56

GLKONSAV ELLLTSA

A glkz-oxidz enzim molekulris oxignt hasznl fels H2O2-ot termel. Ezt a katalz elbontja.(Kioltsi gyrt eredmnyezhet, rgen azt hittk, hogy antibiotikumot termel a trzs - blamzs).

57

FERMENTCIS TECHNOLGIAA kt szubsztrtot glkz s O2 bsgesen kell bevinni.Glkz: rtplls, mert az egyszeri adagols lelasstja a folyamatot. Kihozatal: 0,90-0,95 (glkzra)

Oxign: igen erteljes levegztets, intenzv kevers, nagy fejnyoms. DO-t magas rtken kell tartani.

58

FERMENTCIS TECHNOLGIApH: 5,5 al nem szabad engedni, mert az enzimrendszer inaktivldik. Szablyozsa: CaCO3-tal automatikus, ill. +NaOH-dal, mert a Na s jobban olddik.N s P: a termelsi szakaszban limitl koncentrciban, inkbb nyugvsejtes tenyszet.Feldolgozs: - a miclium szrse, - beprls, - kicsaps CaCO3-tal, - elvlasztsMiclium hasznostsa: - jrafelhasznls fermentcihoz, -enzim-kinyers (glkz-oxidz, katalz)

Trzsfejleszts: az enzimet a goxB gn kdolja. Gnmani-pulcival: derepresszlt mutns, 36 ra alatt lefut a ferm.

5959

FERMENTCIS TECHNOLGIA

60

GLKONSAVFelhasznlsi terletek: nem korrozv sav

Fmipar (tisztts, rozsdtlants) vegipar Detergensekben (komplexkpz) Gygyszeripar (vzoldhatsgot javtja, Ca, Fe) Cementadalk

Termels: ~100.000 t/vCgek: AKZO (NL), Carlo Erba (I), Merck (D), Mallinkrodt(USA)



61

ALMASAV ELLLTSAEgylpses konverzival fumrsavbl.

Trzs: Corynebacterium glutamicum, nyugvsejtes tenyszet Enzim: fumarz, sztereoszelektv, csak L-maltot termel.Krlmnyek: pH = 8, t = 25 CEgyensly: 15 : 85 arnynl (oldatban)

62

ALMASAV ELLLTSAA termk kicsapsval az egyenslyinl jobb konverzi r-het el:

Kristlyfermentci

63

ALMASAV ELLLTSAFeldolgozs: a Ca-maltot knsavval bontjk, a gipszetleszrik, ioncservel tiszttjk, beproljk, kristlyostjk.

64

ALMASAV ELLLTSAAmino GmbH eljrsa:Corynebacterium glutamicum, szakaszos zem,nem steril, p-OH-benzosav szterekImidazol s idegen fehrje adagols javtja az enzimaktivi-tst2000 t/v, kihozatal: 85 %, 150 g/l Tisztasg: >99 %

Tanabe eljrs: (eltrsek)Brevibacterium flavum, immobilizlt sejtek (carragenan gl)1000 literes csreaktor, pH = 6,5-8 , t = 37 CKonverzi: 80% (~egyenslyi), kihozatal: 70 %

65

ALMASAV ELLLTSA

ves igny: ~ 40.000 tFelhasznls:

lelmiszeripar (sav cukor arny)gymlcs s zldsg ksztmnyek,dtk,lekvrok, dessgek

Kozmetikai iparGygyszeripar

66

A TEJSAV ELLLTSAAz (L)-tejsav tipikusan az anaerob anyagcsere termke, apiroszlsav hidrognezsvel keletkezik.

A termszetben elfordul:- savany kposzta - aludttej, kefr- kovsz - kovszos uborka



67

A TEJSAV ELLLTSAAlternatv ellltsok:

Szintetikusan: acetaldehid + HCNBioszintzis (anaerob):Heterofermentatv: 1 tejsav/molekula glkzHomofermentatv: 2 tejsav/molekula glkz (nincs CO2!)Trzsek: - coccusok, - bacillusok, -nhny fonalas gombaIparban: LactobacillusokTpanyagigny: komplex, szerves nitrognt ignyelnek,fehrje-hidroliztumokat.Sznforrs: glkz, galaktz, a poliszacharidokat bontani

68

A TEJSAV ELLLTSA

A fermentci krlmnyei:Anaerob, levegztets nem kell, N2 blts viszont igen.Pufferols: a keletkez tejsavat kzmbsteni kell, mivelkrostja a sejteket. Lehet:

CaCO3-tal (automatikus, de szilrd fzis),Alkli lgokkal (jelentsen hgtja a fermentlevet)NH3 gz befvatsval (drgbb, de nem hgt)

Kidolgoztak szakaszos s folytonos technolgikat, a leg-hatkonyabb a sejtvisszatpllsos.

69

A TEJSAV ELLLTSAFeldolgozs:klasszikus, kalcium-lakttos l:

a hmrskletet 80-90 C-ra emelik, az oldat pH-jt kalcium-hidroxiddal 10-11 kz lltjk. a kalcium laktt teljes egszben oldatba megy. a levet melegen szrik knsavval felszabadtjk a tejsavat, a kalcium gipsz

formjban kicsapdik. a csapadkos oldatot leszrik, a kapott tejsav oldat tetszlegesen tmnythet, akr

80-90%-ig, atmoszfrikus vagy cskkentett nyomson

70

A TEJSAV ELLLTSAFeldolgozs:Alkli, vagy ammnium-lakttos l:

a sejtek elvlasztsa utn mindenkppensavval szabadtjk fel a tejsavat, rengeteg s kpzdikKoncentrls, tiszttsBeprls.

Membrnmveletek: egyre inkbb terjednekA sejtek elvlasztsra mikroszrs, Az oldott molekulk sztvlasztsra nanoszrs,A laktt s koncentrlsra elektrodialzisA sav felszabadtsra bipolris elektrodialzis.

71

A TEJSAV FELHASZNLSA lelmiszeripar (tartsts, zests, stipari adal-

kok, malolaktikus erjeszts) Textil fests, kikszts, brcserzs Mgyantk, celofn Ragasztk, detergensek Kozmetikai ipar (AHA) Gygyszeripar

Legjabban: zld kmia Lebonthat manyagok (polilakton) gyrtsa szterei a zld = krnyezetkml oldszerek

04 szerves savak ff6

Documents