Окисление глюкозы в лимонную кислоту можно представить следующим суммарным уравнением:
2 С6Н12О6 + 3 О2 → 2 С6Н8О7 + 4 Н2О
Считают, что до образования пировиноградной кислоты процесс протекает, как и у других аэробных микроорганизмов. Дальнейшее превращение ПВК в лимонную сходно с ее образованием в цикле Кребса.
Промышленным способом лимонную кислоту получают с использованием гриба Aspergillus niger. Технические приемы биохимического получения кислоты были разработаны С.П.Костычевым и В.С.Буткевичем.
Основным сырьем служит меласса – черная патока. Раствор ее, содержащий около 15 % сахара, в который добавляют необходимые для гриба питательные вещества (минеральные соли), стерилизуют, наливают слоем 8-12 см в плоские сосуды кюветы и засевают спорами гриба. Кюветы помещают в растильные камеры, которые хорошо аэрируются. Процесс продолжается 8-10 дней при температуре 30 оС. Гриб развивается на поверхности питательной среды, рН которой 2,5-3,5.
Выход лимонной кислоты при поверхностном методе производства достигает 60-70 % израсходованного сахара. По окончании процесса раствор из-под пленки гриба сливают. Лимонную кислоту выделяют из раствора, подвергают очистке и кристаллизации. Под мицелий гриба можно снова подвести свежий раствор.
В настоящее время все больше применяют «глубинный» метод. Предварительно выращенный в виде гранул мицелий вносят в стерильную мелассную жидкость, помещенную в герметично закрывающийся танк (ферментатор). Жидкость в танке непрерывно аэрируют и перемешивают стерильным воздухом. Процесс длиться 5-7 суток при температуре 30-32 оС. Этот способ позволяет повысить производительность труда, избежать заражение сбраживаемого субстрата, облегчить его автоматизацию и механизацию.
Лимонную кислоту используют в кондитерской промышленности, производстве безалкогольных напитков, сиропов, в кулинарной практике и медицине.
С помощью грибов рода Aspergillus и Penicillium получают глюконовую кислоту из глюкозосодержащих субстратов, которую применяют в медицине, фармацевтической промышленности.