19. produzione di metaboliti primari- gli acidi organici (acido citrico, lattico e gluconico)

Acidi organici

Gli acidi carbossilici (o acidi organici) sono composti organici che contengono il gruppo carbossilico o carbossile (-COOH), ovvero un gruppo ossidrilico (-OH) legato a un gruppo carbonilico (C=O).

Gli acidi organici sono ottenuti sia dal metabolismo aerobio sia da quello anaerobio. Quelli derivanti dal metabolismo aerobio sono dei prodotti intermedi del ciclo di Krebs e, quindi, non vengono spontaneamente accumulati. Anche l’acido gluconico che si ottiene per ossidazione diretta del glucosio rientra tra gli acidi organici che si possono ottenere con il metabolismo aerobio. Nel caso degli acidi organici derivanti dal metabolismo anaerobio, si annoverano tutti i prodotti finali delle varie fermentazioni.

Se si vuole produrre su larga scala un certo acido organico derivante dal metabolismo anaerobio, si può fornire il metabolita da fermentare al microrganismo selezionato e l’accumulo dell’acido organico avverrà spontaneamente. Nel caso in cui si voglia produrre su larga scala un acido organico che deriva, invece, dal metabolismo aerobio, bisogna, ad esempio, intervenire a livello genetico (cioè inibire, ad esempio, la produzione di un dato enzima che è implicato nella regolazione della sintesi di quel determinato acido organico) per ottenere l’accumulo dell’acido organico desiderato.

Di acido citrico

Produzione

L’acido citrico, non essendo un prodotto tossico, viene spesso aggiunto ad alimenti, quali bevande, marmellate, ecc. allo scopo di acidificare l’ambiente e prevenire la proliferazione di batteri patogeni per l’uomo. Quindi viene utilizzato per permettere una conservazione più prolungata degli alimenti ai quali viene aggiunto. Quest’acido viene anche utilizzato come esaltatore degli aromi. A livello industriale trova impiego per la produzione di detergenti.

Esso è presente in grosse quantità negli agrumi, ma tuttavia per la sua produzione attualmente si preferisce ricorrere ad altre tecniche. La principale consiste nello sfruttare organismi come l’Aspergillus niger o l’Aspergillus wentii. L’acido citrico è stato prodotto per la prima volta a livello industriale nel 1826 (dal citrato proveniente dal succo di limone). Nel 1880 è stato poi sintetizzato a partire da glicerolo. Nel 1893 è stato poi scoperto che alcuni ceppi di penicillium accumulassero acido citrico al loro interno se fatti crescere su carboidrati. Nel 1917 si scopre che è Aspergillus niger a dare i migliori rendimenti. Infine, nel 1965, vengono impiegati anche lieviti per la produzione di acido citrico a partire da n-alcani.

I microrganismi come A. niger elaborano gli zuccheri che vengono loro somministrati, trasformandoli in grosse quantità di acido citrico (diventa acido citrico circa l’80-90% dello zucchero) che successivamente viene separato, raccolto e purificato. Per produrre acido citrico a livello industriale si può utilizzare...