Вопрос 45
Целлюлозное брожениe или брожeниe клетчатки. - Под названием "целлюлоза" понимается группа тел, составляющих клеточную оболочку растений и соответствующих углеводам С n Н 2m О m; наиболее типичной клетчаткой, или целлюлозой, служит клетчатка волокон хлопчатой бумаги, льна и некоторых других растений, при этом чистым препаратом клетчатки является шведская бумага. Вопрос о тех изменениях, которым подвергается целлюлоза при гниении растительных тел, был предметом изучения многих ученых;
Процесс чрезвычайно распространен в природе, т. к. целлюлоза составляет основную часть сухого органического вещества растений. В аэробном окислении клетчатки принимают участие грибы (плесени и дрожжи), актиномицеты, бактерии и простейшие животные.
Наиболее энергичными разрушителями клетчатки являются бактерии: Cytophaga Hutchinsonii (MУхоCoccus) - слабоизогнутая палочка с заостренными концами длиной 3-8 мкм. При ее росте на клетчатке последняя вначале приобретает желтоватую окраску, затем ослизняется, образуя однородную слизистую массу (рис.27а).
Cellvibrio - мелкие, слегка изогнутые в виде полумесяца не образующие спор палочки с закругленными концами, длина 3-4 мкм, ширина 0,4-0,5 мкм. На поверхности бумаги образуют колонии багряно - желтого цвета (рис.27б).
Cellfallcicula - палочковидные клетки, утолщенные в центре, заостренные на концах. Образуют на клетчатке слизистые зеленые колонии. Возбудители окисления целлюлозы: А)Cytophaga; б)Cellvibrio
Химизм. Процесс происходит в два этапа:
1-й этап – гидролиз целлюлозы с образованием целлобиозы и глюкозы:
Целлюлаза
(C6H10O5)N + ½ NH2O ½ NC12H22O1
Целлюлоза Целлобиоза
Целлобиаза
½ NC12 H22 O11 + ½ NH2 O NC6H12O6
Целлобиоза глюкоза
2-й этап –окисление глюкозы до конечных продуктов:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + энергия
Основные ферменты: целлюлаза, целлобиаза, ферменты гликолиза, цикла Кребса и электронтранспортной цепи.Все окислители клетчатки-гетеротрофы, аэробы, аминоавтотрофы. Значение процесса: участвуют в круговороте углерода, являются почвообразователями. . Производя же посевы в то время, когда споры бацилла водородного брожения еще не проросли, а метановое брожение уже шло, можно было легко получить возбудителя метанового брожения в чистой культуре. Продуктами метанового брожения оказались: метан, углекислота и жирные кислоты (уксусная и масляная), а водородного - водород, углекислота и те же жирные кислоты. Производят ли исключительно названные два вида микроорганизмов и в естественных условиях разложение целлюлозы, сказать, конечно, трудно, но несомненно, что на их долю приходится разложение целлюлозы, оставшейся нерастворенной после ряда предыдущих процессов. Брожение целлюлозы имеет также большое значение и в физиологии питания животных; так, Гаубнер показал, что не вся целлюлоза, принятая с пищей, выделяется с испражнениями; исследование Талпейнера выяснило даже, что эта не выделенная клетчатка в организме животных подвергается не пищеварению, но метановому брожению. Этот же процесс брожения целлюлозы играет роль при приготовлении так называемого бурого сена, сладких силосов (Sweet Ensilage) и кислого силосованного корма.