59. Биосинтетические процессы. Образование вторичных метаболитов. Витамины, сахара, ферменты.

Вторичные метаболиты – вещества микробного или растительного происхождения, не существенные для роста и продукции собственно продуцента. Многие из таких веществ играют большую роль как лечебные, стимулирующие препараты, добавки к кормам. В качестве продуцентов вторичных метаболитов микроорганизмы приобрели огромное значение в медицине, экономике и промышленности.

Вторичные метаболиты обычно образуются в конце ростовых процессов, образование зависит от условий роста, состава питательных сред.

К вторичным метаболитам относят: антибиотики; токсины; витамины; алкалоиды; экзополисахариды; ферменты.

*Витами́ны — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная, в химическом отношении, группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Микроорганизмы образуют различные витамины, необходимые человеку для нормальной жизнедеятельности.

Микробиотой кишечника теплокровных вырабатываются витамины группы В – В2 (рибофлавин), В3 (пантотеновая кислота), В5 (никотинамид), В6 (пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин), В8 (мезоинозит), В9, Вс и М – фолиевая кислота, В12 (цианкобаламин), кроме этого – витамин С (аскорбиновая кислота).

А также микробы образуют предшественники витаминов А (ретинол), Д (кальциферолы) и К (викасол).

Архебактерии образуют ретиналь – предшественник витамина А. К2 и В12 – образуют только микроорганизмы.

Витамин В2 в промышленности синтезируют микроорганизмы Eremothecium ashbyi, микобактерии, ацетонобутиловые и пропионовокислые бактерии. Дрожжи образуют избыток В2 при пониженном содержании железа в среде.

*Бактериальные экзополисахариды используются как и водорослевые полисахариды (альгинаты) в качестве добавок к мороженому, пудингам и кремам. Бактериальные полисахариды нашли применение как гидрофильные покрытия для поддержания корней растений во влажном состоянии, пленок для покрытия ран, средства для пропитки тканей и бумаги. Полисахариды водорослей постепенно замещаются сходными продуктами, получаемыми с помощью Azotobacter и Pseudomonas.

Разносторонее применение нашли слизи, образуемые фитопатогенной бактерией Xanthomonas campestris – ксантаны. Их структурную основу составляют цепи из молекул глюкозы, образованные гликозидными связями и несущие боковые цепочки из трисахаридов. Ксантаны применяются как наполнители в пищевой и косметической промышленности, как эмульгаторы для типографских красок и в качестве добавок к промывным водам в месторождениях нефти.

Для приготовления пудингов и низкокалорийных супов используют курдланы, которые не расщепляются в кишечнике человека. Вырабатывает этот метаболит Alcaligenes faecalis.

Декстран, образуемый Leuconostoc mesenteroides, Klebsiella, Acetobacter и Streptococcus, используется как заменители плазмы крови, адсорбенты в биохимической промышленности.

*Ферменты. Наряду с пепсином, трипсином и папаином применяют протеазы, выделяемые аэробными спорообразующими бактериями и грибами. Вместо применявшегося ранее для створаживания молока сычужного фермента, который получали из желудков телят, в настоящее время используют фермент реннин, выделяемый грибом Mucor rouxii и некоторыми другими грибами.

-Инвертаза (фермент гидролиза сахарозы) продуцируется Aspergillus oryzae, дрожжами и некоторыми другими грибами и используется для приготовления инвертированного сахара для кондитерских изделий.

-Протеазы, продуцируемые Bacillus subtilis, некоторыми другими бактериями и грибами и липазы (вырабатывают грибы и бактерии рода Pseudomonas) используется в качестве добавок к моющим средствам и при дублении кож.

-Пектинолитические ферменты вырабатывают грибы и бактерии рода Erwinia. Применяются эти вещества для осветления фруктовых соков.

-Глюкооксидазу (катализирует окисление глюкозы до глюконата) выделяют Aspergillus niger и Gluconobacter oxidans и используют в промышленности для получения глюконовой кислоты.

-Амилаза, продуцируемая Bacillus subtilis, Aspergillus и другими грибами, используется для приготовления сиропа из глюкозы, удаления аппретирующего крахмала.

-Гексоизомераза, катализирующая изомеризацию фруктозы, используется для получения фруктозы из глюкозы, которую в последствии используют для получения искусственного меда и сиропов. Выделяют этот фермент микроорганизмы родов Streptomyces и Lactobacillus brevis.