Obținerea Acizilor Organici

Microbiologia reprezintă un compartiment al biotehnologiei care are ca scop obţinerea pe cale industrială a diferitor produse necesare, cu participarea nemijlocită a diferitor microorganisme.

Pentru obţinerea microbiologică a produselor utile sunt folosite diferite culturi de microorganisme, diverse substraturi, variate medii nutritive (solide, lichide, semilichide) şi metode de cultivare (culturi în suspensie, culturi de protoplaşti, culturi în flux continuu etc.).

Biotehnologiile tradiţionale sunt utilizate cu succes în industria alimentară. La baza lor se află procesele de fermentaţie – descompunerea substanţelor organice (glucide, acizi organici, alcooli, aminoacizi, baze azotate) în condiţii aerobe sau anaerobe şi formarea produselor intermediare (acid lactic, acid acetic, acid butiric, acid formic, etanol, butanol, propanol, acetonă). Diferite tipuri de microorganisme: drojdiile (fermentaţia alcoolică), bacteriile lactice (fermentaţia lactică), bacteriile butirice (fermentaţia butirică), bacteriile propionice (fermentaţia propionică) pot provoca procesul de fermentaţie.

Din microorganisme se produc diferiţi acizi organici (acetic, lactic, citric, gluconic,itaconic etc.) şi alcooli (etanol, butanol, propanol).

Acizii lactic, butiric şi propionic se obţin în condiţii anaerobe. Ei reprezintă produsele finale ale metabolismului (catabolismului) glucidic. Ceilalţi acizi se obţin cu ajutorul microorganismelor aerobe şi reprezintă produse intermediare ale catabolismului glucidic.

Obţinerea microbiologică a acizilor organici se efectuează pe două căi:

– prin blocarea proceselor ce asigură utilizarea produselor intermediare (a acizilor organici);

– prin dereglarea mecanismelor ce dirijează procesele de sinteză a substanţelor respective.

Cultivarea microorganismelor poate fi efectuată la suprafaţa mediului (pentru acizii gluconic, itaconic şi 1/3 din acidul citric) sau la fundul mediului (2/3 din acidul citric). Cultivarea poate fi periodică sau în flux continuu.

În procesul de biosinteză se folosesc medii de cultură conţinând melasă, amidon, maltoză, glucoza, surse de azot, săruri minerale, pe care se cultivă microorganisme din clasa bacteriilor şi fungilor, producătoare de acizi carboxilici. Astfel, cultivând microorganismul Aspergillus niger pe un mediu cu melasă, s-au obţinut o serie de acizi carboxilici al căror conţinut este determinat de compoziţia chimică a mediului de cultură şi de durata fermentaţiei (fig. 1).

Fig. 1. Biosinteza acizilor organici cu Aspergillus niger: a - acid malonic;

b - acid succinic; c - acid malic; d - acid zaharic; e - acid gluconic;

f- acid aconitic; g - acid oxalic; h - acid fumaric.

Acidul acetic sau acidul etanoic, CH3 – COOH este răspândit în natură fie în stare liberă fie sub formă de esteri. Deşi se poate obţine prin metode obişnuite de preparare a acizilor monocarboxilici saturaţi, industrial industrial se aplică trei metode:

- distilarea uscată a lemnului;

- fermentaţia acetică a vinului

- sinteza din acetilenă

Este produs de Clostridium aceticum şi Acetobacter woodii (2,9 kg de acid acetic de 100% de la 1 m3 de mediu de cultură, în decurs de 24 de ore). El serveşte la fabricarea