Органічні кислоти широко використовують у харчовій промисловості у технологічних процесах та як хімічну сировину. Окремі органічні кислоти (лимонну, яблучну) можна одержувати екстракцією із природної рослинної сировини; інші (оцтову, молочну) – у процесах органічного синтезу. На сьогодні детально розроблено біотехнологічні методи одержання більш ніж 50 органічних кислот. Використання органічних кислот, що одержані в результаті мікробного синтезу, переважає синтетичні аналоги.
Органічні кислоти в системі мікробного метаболізму є продуктами деградації джерела енергії й вуглецю. Так, лимонна, кетоглутарова, бурштинова, фумарова і яблучна кислоти – інтермедіати циклу трикарбонових кислот у більшості аеробних мікроорганізмів. Глюконова, кетоглюконова й винна кислоти – проміжні продукти прямого окиснення глюкози (без фосфорилювання) деяких аеробних бактерій і грибів. Молочна, масляна й пропіонова кислоти є кінцевими продуктами метаболізму вуглеводів в анаеробних бактерій. Оцтова кислота – продукт окиснення етанолу; а аліфатичні моно- і дикарбонові кислоти – проміжні продукти окиснення нормальних алканів. Таким чином, можливості мікроорганізмів для одержання на основі їх метаболізму органічних кислот надзвичайно великі.
Харчовими прийнято вважати 4 органічні кислоти: лимонну, молочну, оцтову і винну. Іноді до них відносять яблучну і глутамінову. Перші три харчові кислоти одержують за допомогою мікробного синтезу. Винну кислоту також можна одержувати цим способом, проте до сьогодні цю органічну кислоту вигідно одержувати хімічним шляхом з винного каменю.
Одержання органічних кислот із використанням мікроорганізмів почалося в 20-30 рр. ХХ століття. Харчові кислоти до цього виділяли в обмеженій кількості з природних джерел. Лимонну кислоту – з соку лимонів, винну – з винного каменю (відход виноробства).
Сучасне виробництво органічних кислот, яке налагоджено в більшості розвинених країн, засноване на використанні як продуцентів різних штамів пліснявих грибів, найчастіше роду Aspergillus. За допомогою мікроорганізмів можливе одержання більше 50 різних органічних кислот: лимонної, оцтової, ітаконової, глюконової (аеробною ферментацією), молочної та пропіонової (анаеробним способом).
Всі органічні кислоти є проміжними або кінцевими продуктами катаболізму вуглеводів. Основним механізмом регуляції їх утворення є лімітування росту продуцента факторами середовища. Для надсинтезу окремих кислот потрібні селективні, чітко виділені умови. При збалансованому рості мікроорганізмів на повноцінному середовищі накопичення органічних кислот не відбувається, так як являючись проміжними продуктами в системі мікробного метаболізму, органічні кислоти є вихідним матеріалом для синтезу інших макромолекул.
Максимальне накопичення в клітині органічних кислот, так як і багатьох інших метаболітів, не співпадає в часі зі швидкістю розмноження клітин і накопичення біомаси. Надсинтез органічних кислот спостерігається при пригніченні швидкості росту продуцента і в блокуванні процесів біосинтезу, що потребують участі кислот в якості субстрату, тобто при порушенні процесів дисиміляції ендогенного субстрату і процесів синтезу основних (азотовмісних) компонентів клітини. Такими умовами, як правило, є повний або надлишковий вміст в середовищі джерела вуглеводу та енергії і дефіцит біогенних елементів, що обмежує ріст клітин.
Більшість органічних кислот одержують, лімітуючи ріст клітин-продуцентів дефіцитом азоту або фосфору при надлишку вуглеводного субстрату. Тому мікробіологічні процеси одержання органічних кислот – двофазні: на першому етапі відбувається так званий збалансований ріст при максимальному накопиченні біомаси і використанні вуглеводного та енергетичного субстрату, а також лімітуючого біогена; на другому – уповільнення швидкості росту клітин. В результаті цього приріст біомаси припиняється і починається інтенсивне кислотоутворення. Тривалість фази інтенсивного кислотонакопичення визначається наявністю вуглевмісного субстрату в середовищі. Важливою умовою утворення більшості органічних кислот (за виключенням молочної) є достатній режим аерації, а також рН середовища.
Здатність продукувати ту чи іншу кислоту – широко поширена серед мікроорганізмів властивість. В якості виробничих культур використовують спеціально підібрані штами, які продукують цільову кислоту у вигляді монопродукту з високим виходом кінцевого продукту та ефективним засвоєнням вуглецевого субстрату. При виробництві органічних кислот економічний коефіцієнт за споживанням вуглецю досягає 90 % і вище.
В якості продуцентів використовують бактеріальні, дріжджові та грибні культури (Lactobacillus, Arthrobacter, Alcaligenes, Candida, Aspergillus, Penicillium, Trichoderma). Способи ферментації в мікробіологічних процесах виробництва органічних кислот – різноманітні. Серед них – поверхневі рідинно- та твердофазні процеси, а також глибинні, включаючи проточні культури. На сьогодні розроблено принципово нові та ефективні біотехнології з використанням іммобілізованих цілих клітин та ферментів.
Також різноманітними є субстрати, що використовуються у виробництві органічних кислот, зокрема, глюкозу і сахарозу з часом стали заміняти доступними комплексними середовищами (мелясою, гідролізним крохмалем); в 60-і роки було розроблено нові процеси одержання органічних кислот на рідких парафінах нафти.