دراسات على الإنتاج الميكروبى لحامض الستريك

Studies on the microbial production of citric acid

يعتبر حمض الستريك من الأحماض العضوية الهامة في الصناعات الغذائية والدوائية، وقد استخرج قديما من المصادر الطبيعية وخاصة الموالح، ثم بدأ بعد ذلك إنتاجه باستخدام فطر الأسبرجيلس .

وتهدف هذه الدراسة إلى استخدام فطر الأسبرجيلس نيجر فى إنتاج حامض الستريك وذلك عن طريق حصر لبعض السلالات المنتجة للحمض وحصر بعض البيئات المستخدمة فى الإنتاج ثم استخدام أفضل سلالة مع أفضل بيئة لدراسة بعض العوامل المؤثرة على عملية الإنتاج للوصول إلى أقصى إنتاجية لحامض الستريك.

 وقام بهذه الدراسة شريف محمد لطفي القاضي، ونال عنها درجة ماجستير في العلوم الزراعية (ميكروبيولوجيا زراعية) - قسم الميكروبيولوجى - كلية الزراعية – جامعة المنصورة (2003).

تنقسم هذه الدراسة إلى أربعة أقسام :-

القسم الأول :-

 حصر لبعض السلالات التى لها القدرة على إنتاج حامض الستريك حيث تم اختبار كفاءة تسع سلالات من فطر الأسبرجيلس نيجر ستة منها محلية وهى CA4, CA3, CA2, CA1, CA6, CA5  وثلاث مستوردة وهى  NRRL 2270 و NRRL 3 وNRRL 67 وذلك على ستة بيئات مختلفة،  وتمت هذه التجربة فى دوارق مخروطية سعة 250 مل، يحتوي كل دورق علي 100 مل بيئة معقمة وملقحة بحجم من اللقاح مقداره 5x  610  جرثومة وكان التحضين على درجة حرارة 30 درجة مئوية، على جهاز رج  بمعدل 150 لفة في الدقيقة، وذلك لمدة ستة أيام.

و قد وجد أن أكفأ سلالة هي السلالة المحلية CA2  كما وجد أن أنسب البيئات هى البيئة الثانية والتى تحتوى على مولاس القصب، ووصل الإنتاج إلى 22.9 جرام حمض ستريك / لتر بيئة.

القسم الثانى :-

 دراسة العوامل التى تؤثر فى إنتاج حامض الستريك،حيث تم دراسة مجموعة من العوامل فى سلسلة تجارب عاملية كما يلى :-

1- دراسة أفضل وقت للإنتاج، حيث وجد أن أفضل وقت لإنتاج الحامض هو اليوم الثامن ووصل الإنتاج إلى 23.2 جرام / لتر.

2- دراسة أفضل  درجة الحموضة، ولقد وجد أن أنسب درجة حموضة  هى 5.5  ووصل عندها الإنتاج إلى 29 جرام / لتر.

3-  دراسة تأثير السكريات الكلية على الإنتاج وتم ذلك باستخدام خمس مستويات من السكريات وهى 5، 10، 15، 20، 25% ووجد أن أفضل  نسبة هى 15% وكان الإنتاج 29.3 جرام / لتر.

4- دراسة تأثير حديدو سيانيد البوتاسيوم على ترسيب المعادن التي توجد فى مولاس القصب،حيث  تم ذلك في سبعة تركيزات وهى 0، 0.3، 0.6، 0.9، 1.2، 1.5، 2.0 جرام / لتر وكان أفضل إنتاج هو 29.84 جرام / لتر عند 1.5 جرا م/ لتر من حديدو سيانيد البوتاسيوم.

5-  دراسة تأثير أكسالات الأمونيوم على ترسيب الكالسيوم الموجود في مولاس القصب، حيث تم ذلكباستخدام ستة تركيزات وهى 0، 5، 10، 15، 20، 25 جرام / لتر ووصل الإنتاج إلى 29.88 جرام / لتر بيئة.

6- دراسة تأثير مصادر النيتروجين، تمت هذه التجربة باستخدام إحدى عشرة مصدراً نيتروجيناً ووجد أن أفضل مصدر هو فوسفات الأمونيوم ثنائية الهيدروجين حيث وصل الإنتاج إلى 31.4 جرام / لتر بيئة.

7-  دراسة تأثير تركيزات مختلفة من فوسفات الأمونيوم ثنائية الهيدروجين، حيث  تم استخدام تسعة مستويات هى 0، 0.5، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7،  جرام / لتر ووصل الإنتاج إلى 32.03 جرام / لتر عند تركيز 2 جرام فوسفات الأمونيوم ثنائية الهيدروجين / لتر.

8-  دراسة تأثير مصادر الفوسفور، وفى هذه التجربة تم  دراسة ستة مصادر من مركبات الفوسفور ووجد أن أفضل مصدر هو حمض الفوسفوريك حيث وصل الإنتاج إلى31.78 جرام / لتر .

9-  دراسة تأثير تركيزات مختلفة من حمض الفوسفوريك، حيث تم اسخدام ثمانية تركيزات منه وهى 0، 0.1،0.2، 0.3، 0.4، 0.5، 0.6، 0.7  مل/ لتر ووصل الإنتاج إلى 32.88 جرام / لتر عند تركيز  0.3 مل حمض فوسفوريك / لتر.

10- دراسة تأثير كبريتات الماغنسيوم،  باستخدام خمسة عشر تركيز من هذا الملح وتراوحت بين صفر إلى 0.7  جرام/ لتر ووصل الإنتاج إلى 32.2 جرام / لتر عند 0.2 جرام كبريتات الماغنسيوم / لتر.

11- دراسة تأثير حجم اللقاح،حيث  تم استخدام ثمانية مستويات تتراوح بين 1x510 إلى  20x510 جرثومة/ 100 مل ووصل الإنتاج إلى 32.88 جرام / لتر عند  5x510 جرثومة/ 100 مل.

12- دراسة تأثير إضافة العناصر النادرة وهى الحديد، النحاس، الزنك، الماغنسيوم، الكالسيوم، البوتاسيوم، النيكل ، والكوبلت علي الإنتاج. كما تمت دراسة تأثير إضافة كحول الإيثانول علي إنتاج حمض الستريك ولم يكن لهم تأثير إيجابى على إنتاجية حمض الستريك.

القسم الثالث :-

 تمت في هذا القسم استخدام أفضل العوامل التي أثرت فى إنتاج حامض الستريك في القسم الثاني من الدراسة واستخدامها  فى تجربة لإنتاج الحامض باستخدام المخمر، وتم الحصول على أفضل النتائج في اليوم الثامن حيث وصل الإنتاج إلي 51.1 جرام/ لتر.

القسم الرابع :-

دراسة عملية ربط الجراثيم بمادة ألجينات الكلسيوم، واستخدام الجراثيم المحملة علي هذه المادة كلقاح في إنتاج حامض الستريك وتمت التجربة باستخدام الحضان الهزاز على 150 لفة فى الدقيقة وعلى درجة حرارة 30 درجة مئوية وكانت أفضل النتائج كالتالي:-

- أفضل إنتاج تحقق في اليوم السادس وكانت درجة الحموضة المثلى هى 5.5 كان الإنتاج حيث كان عندها الإنتاج  35.71 جرام/ لتر وتعتبر هذه النتائج أفضل منه في حالة استخدام الخلايا الحرة حيث كانت أقصى كمية إنتاج للحامض 32.88 جرام / لتر وتحقق ذلك غي اليوم الثامن عند نفس درجة الحموضة.

وتوصي الدراسة بأنه يمكن الوصول إلى أقصى إنتاج لحامض الستريك مقداره 51.1 جرام / لتر وذلك باستخدام سلالة الأسبرجلس نيجر CA2  الرقم 2 وجهاز المخمر فى بيئة مكونة من مولاس قصب 272، فوسفات أمونيوم بمعدل  2 جرام /لتر، حمض فوسفوريك بمعدل  0.3 مل/لتر، كبريتات ماغنسيوم بمعدل  0.2 جرام / لتر، مع ضبط درجة الحموضة عند 5.5 ، والتحصين لمدة ثمانية أيام على درجة حرارة 30 درجة مئوية.

المصدر: شريف محمد لطفي القاضي، دراسات على الإنتاج الميكروبي لحامض الستريك، رسالة ماجستير في العلوم الزراعية (ميكروبيولوجيا زراعية) - قسم الميكروبيولوجى - كلية الزراعية – جامعة المنصورة (2003).