14. Окисление многоатомных спиртов и сахара уксуснокислыми бактериями

Уксуснокислые бактерии окисляют многоатомные спирты до кетонов, они могут окислять и сахара. Некоторые из этих процессов неполного окисления спиртов и сахаров имеют промышленное использование. Примерами могут служить:

• окисление глицерина в диоксиацетон, являющийся ценным продуктом для химической промышленности;

• окисление шестиатомного спирта сорбита в сарбозу, которая применяется для синтеза аскорбиновой кислоты;

• окисление глюкозы в глюконовую кислоту, применяемую в фармацевтической промышленности, медицинеи ветеринарии.

Самопроизвольное развитие уксуснокислых бактерий в вине, пиве, квасе, безалкогольных напитках и других продуктах приводит к их порче (прокисанию, помутнению).

15. Окисление углеводов до лимонной кислоты грибами

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.

16. Разложение клетчатки и пектиновых веществ

Разложение клетчатки и пектиновых веществ в аэробных условиях происходит под действием микроорганизмов, которые обладают пектолитическими ферментами и целлюлазой. Сначала микроорганизмы гидролизуют клетчатку и пектиновые вещества, а затем окисляют продукты гидролиза в основном до СО₂ и Н₂О.

Целлюлозоразлагающие бактерии (цитофаги, миксобактерии, актиномицеты) и пектинразлагающие (многие виды рода Bacillus) обітают в почве.

Аэробное разложение клетчатки и пектиновых веществ широко распространено в природе и имеет огромное значение в минерализации растительных остатков.

Однако при спонтанном развитии целлюлозо- и пектинразлагающих микроорганизмов может значительно снизиться качество различных промышленных материалов, содержащих клетчатку, а также растительного пищевого сырья (плодов и овощей).

Гидролиз пектиновых веществ приводит к разрыхлению мякоти плодов и овощей, вплоть до распада тканей (появляется «мокрая гниль»), а гидролиз клетчатки – к разрушению стенок клеток мякоти и внедрению в них микроорганизмов.