4) Образование глюконовой кислоты

Образование глюконовой кислоты относится к одному из типов микробной трансформации, то есть к процессу неполного превращения органических соединений ферментами микроорганизмов, что сопровождается накоплением в среде продуктов такого превращения.⁹

Так, в процессе роста на среде с глюкозой, наблюдается временное накопление глюконовой кислоты рядом штаммов микроорганизмов рода Pseudomonas:

При этом, после значительного накопления в среде, глюконовая кислота используется как источник углерода.

Cпособность продуцировать глюконовую кислоту широко распространена среди уксуснокислых бактерий рода Acetobacter и Gluconobacter.

Последний наиболее сильно осуществляют эту окислительную трансформацию.

Глюконовую кислоту образуют многие грибы родов Aspergillus и Penicillium. Это продукт ферментативного окисления глюкозы глюкозооксидазой, которая выделяется грибами в питательную среду. Глюкозооксидаза содержит в качестве простетической группы FAD. При окислении глюкозы под действием этого фермента в качестве промежуточного продукта образуется D-глюконо-5-лактон, который затем спонтанно или же с помощью глюконолактоназы присоединяет воду и превращается в глюконовую кислоту. Восстановленная глюкозооксидаза переносит водород на кислород воздуха с образованием перекиси водорода, которая затем под действием каталазы может расщепляться на воду и кислород:

FAD

FАDН₂

5) Разложение клетчатки

Целлюлоза – полимер, состоящий из цепочек молекул β-D-глюкозы, соединенных β-(1-4)-гликозидными связями. Цепочки, в свою очередь, объединены в пучки (волокна). Волокна организованы таким образом, что гидрофильные группы целлюлозных цепочек защищены от внешних воздействий. Волокна, кроме того, окружены оболочкой, в состав которой входит воск и пектин. Все это придает целлюлозным волокнам механическую прочность, делают их нерастворимыми в воде и устойчивыми к различным химическим воздействиям.

Целлюлолитические ферменты (целлюлазы), участвующие в гидролизе целлюлозы, представляют собой комплекс, состоящий из нескольких ферментов с различной специфичностью действия: эндоглюканазы, экзоглюкозидазы, β-глюкозидазы и др.

Сначала эндо-β-1,4-глюконаза разрывает гликозидные связи внутри целлюлозной цепочки, что приводит к образованию довольно крупных фрагментов со свободными концами. Затем экзо-β-1,4-глюконаза катализирует отщепление от конца цепочки дисахарида целлобиозы. Последняя гидролизуется до глюкозы с помощью β-глюкозидазы.

Затем происходит метаболизирование глюкозы через систему гликолиз→ЦТК с поступлением водорода (электронов) в дыхательную цепь и переносу их на О₂.

Целлюлазы и гемицеллюлазы могут быть получены только с помощью микроорганизмов. К разложению целлюлозы способны бактерии, относящиеся к разным группам: некоторые виды актиномицетов, бактерии родов Cellulomonas, Cytophaga, Sporocytophaga, Cellfalcicula. Клетчатку разлагают также многие виды актиномицетов и грибков и др. Единственное, что объединяет эти микроорганизмы – наличие мощных гидролитических ферментов, которые могут выделяться в окружающую среду, или же оставаться связанными с клеточной поверхностью. Грибы, разрушающие клетчатку: Мисоr (использует растворимые в воде вещества), Aspergillus, Penicillium (используют нерастворимые соединения), Chaetomium, Trichoderma и др. (разлагают целлюлозу).

Целлюлазы, продуцируемые грибами родов Fusarium, Trichoderma, Penicillium, применяют в спиртовой, пищеконцентратной промышленностях, где сырьем являются растительные материалы или отходы переработки растений. ¹⁰