Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Стехиометрия и энергетика метаболических превращений
Конечные продукты метаболизма
Частичное окисление и его конечные продукты

В аэробных микроорганизмах в большинстве случаев конечными продуктами дыхания являются вода и диоксид углерода. В то же время некоторые аэробные микроорганизмы, а также любые другие аэробы в аномальных условиях окисляют органические вещества неполностью; в таких случаях в клетках или в среде накапливаются продукты частичного окисления. Поскольку ряд процессов частичного микробиологического окисления используется в промышленном масштабе, мы вкратце рассмотрим здесь некоторые из них.

Иногда направление частичного окисления определяется составом питательной среды микроорганизма. Так, в разд. 1.3.3 мы уже упоминали о способе производства лимонной кислоты с помощью плесени А. niger. Выход лимонной кислоты может быть значительно увеличен путем повышения концентрации сахара и снижения концентрации ионов железа (кофактора фермента, использующего в качестве субстрата лимонную кислоту) (табл. 5.8). Выращивая другие грибы и аэробные бактерии в аномальных условиях, можно получать другие промежуточные соединения цикла ТКК, например a-кетоглутаровую и фумаровую кислоты.

Хорошо известна склонность уксуснокислых бактерий к неполному окислению. Бактерии родов Acetobacter и Gluconobacter окисляют этанол до уксусной кислоты, а в отсутствие этанола бактерии Acetobacter могут окислять уксусную кислоту далее до СО₂. Напротив, бактерии Gluconobacter не способны метаболизировать уксусную кислоту; известно, что у некоторых видов этих бактерий отсутствуют ферменты, участвующие в цикле ТКК. Образующийся из этанола под действием Acetobacter конечный продукт (раствор уксусной кислоты) называется винным уксусом. В табл. 5.9 перечислены другие конечные продукты метаболизма в уксуснокислых бактериях.

Таблица 5.8. Зависимость выхода лимонной кислоты^а, образующейся из сахара в погруженной культуре Aspergillus niger, от концентрации солей железа^б

^а Состав среды: 40%-ный раствор сахарозы, очищенный ионным обменом до сопротивления 3,6 МОм и разбавленный до 14,2%; КН₂РO₄ (0,014%); MgSO4∙7H₂O (0,1%); (NH₄)₂CO₃ (0,2%); HCl до pH 2,6 (из патента США 2970084).

^б Microbial Technology, table 8-1, Peppier H. J. (ed.), Reinhold Publishing Corporation, New York, 1967.