1.2.2. Окисление других спиртов и углеводов уксуснокислыми бактериями

Уксуснокислые бактерии могут окислять и другие одноатомные спирты ( например, пропиловый спирт в пропионовую кислоту, бутиловый – в масляную). Метиловый спирт и одноатомные высшие спирты эти бактерии не окисляют.

Некоторые уксуснокислые бактерии окисляют глюкозу в глюконовую кислоту. Глюконовая кислота применяется в медицине, ветеринарии и в фармацевтической промышленности. Кроме уксуснокислых бактерий, глюконовую кислоту в глюкозосодержащих сусбтратах образуют некоторые бактерии (например, Pseudomonas fluorescens) и некоторые мицелиальные грибы из родов Aspergillus и Penicillium, которые также используются в промышленности.

Особый интерес представляет окисление некоторыми уксуснокислыми бактериями многоатомных спиртов в кетокислоты и кетосахара. В промышленности используют окисление шестиатомного спирта сорбита в сорбозу. Сорбоза применяется при химическом синтезе аскорбиновой кислоты (витамина С).

Имеет также значение окисление уксуснокислыми бактериями глицерина в диоксиацетон, являющийся ценным продуктом для химической промышленности.

1.2.3. Окисление углеводов мицелиальными грибами

Мицелиальные грибы, как и уксуснокислые бак­терии, могут осуществлять неполное окисление углеводов молекулярным кислородом с об­разованием органических кислот (лимонной, щавелевой и др.) и являются строгим аэробами.

Наибольшее практическое значение имеет процесс получения ли­монной кислоты, которую ранее получали из лимонов, а теперь - с помощью гриба Aspergillus niger. Физиологию грибов и химизм процесса детально изучили С.П.Костычев и В.С.Буткевич. Благодаря разработкам этих ученых в Ленинграде в 1930 г. был организован первый завод лимонной кисло­ты. Процесс осуществляют при обязательном доступе кислорода.

Лимонную кислоту получают как поверхностным, так и глубин­ным методами. Дня поверхностного метода питательной средой слу­жит отход свеклосахарного производства - меласса, при окислении сахаров которой образуется лимонная кислота:

2С₆Н₁₂О₆+ 3О₂ -+ 2С₆Н₈О₇ + 4Н₂О + Энергия

Глюкоза Лимонная

кислота

Мицелий гриба развивается в виде пленки на поверхности пита­тельной среды, налитой невысоким слоем (8-12 см) в плоские открытые сосуда - кюветы, которые засеивают конидиями гриба. Процесс на­копления лимонной кислоты в среде под пленкой гриба продолжается 6-8 дней при температуре 30 °С и при хорошей аэрации. Затем лимон­ную кислоту выделяют из раствора, подвергают очистке и кристалли­зации.

Производство лимонной кислоты глубинным методом осу­ществляется как обычно в герметично закрытых ферментерах при по­стоянной аэрации и перемешивании. Мицелий гриба в этом случае развивается в виде мелких шариков.

Лимонная кислота находит широкое практическое применение в кондитерской и консервной промышленности, в производстве безалко­гольных напитков, в медицине в качестве консерванта крови.

1.2.4. Окисление жиров и высших жирных кислот

Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Жиры - высокомолекулярные соединения и в неизмен­ном виде внутрь клетки попасть не могут. Поэтому вначале происхо­дит гидролиз жира при участии фермента липазы, имеющегося у мно­гих микроорганизмов, в результате чего образуются глицерин и выс­шие жирные кислоты:

С₃Н₅(С₁₈Н₃₅О₂)₃ + ЗН₂О ---> C₃H₅(OH)₃ + 3С₁₈Н₃₆0₂ Жир (тристеарин) Глицерин Стеариновая

кислота

Этот процесс не снабжает микроорганизмы энергией. Образо­вавшиеся продукты гидролиза - глицерин и высшие жирные кислоты используются различными микроорганизмами в качестве энергетиче­ского материала. Глицерин быстро подвергается окислению, например, уксуснокислые бактерии окисляют его до диоксиацетона. Микроско­пические грибы окисляют глицерин полностью - до CO₂ и Н₂О. Маслянокислые бактерии сбраживают его с образованием масляной кислоты. В результате этих процессов микроорганизмы получают энергию.

Высшие жирные кислоты окисляются труднее и медленнее. Вна­чале они накапливаются в субстрате, а затем постепенно окисляются до CO₂ и Н₂О; этот процесс сопровождается значительным выделением энергии:

С₁₈Н₃₆О₂ + 26О₂ ---> 18СО₂ + 18Н₂О + Энергия

В процессе окисления высших жирных кислот образуются разно­образные промежуточные продукты - кетоны, альдегиды, оксикислоты и др. соединения, которые придают окисляющемуся жиру неприятный запах и прогорклый вкус и неприятный запах.

Наиболее активное участие в превращениях жиров принимают из бактерий некоторые бактерии рода Pseudomonas - подвижные, не обра­зующие спор, аэробные грамотрицательные палочки. Некоторые из них выделяются в среду зеленоватый пигмент, другие являются психрофилами, развиваются при низких температурах (0^оС). В разложении жиров участвуют и другие аэробные бактерии. Из мицелиальных грибов значительной липолитической активностью обладают Geotrichum candidum (молочная плесень), Cladosporium herbatum, многие виды Aspergillus и Penicillium.

В пищевой промышленности микроорганизмы, окисляющие жи­ры, наносят вред - происходит порча пищевых жиров и жира, содер­жащегося в различных продуктах (рыбных, молочных, крупяных, в консервах и т.п.). Порча жиров, хранящихся в холодильниках, проис­ходит при участии психрофилов.

Разложение жиров отмерших животных и растений в природных условиях (в воде, почв) происходит постоянно и имеет большое значе­ние в круговороте углевода.