Процесс трансформации углеродсодержищих веществ

Микроорганизмы способны осуществлять реакции трансформации (изменение отдельных участков в молекулах органических веществ), превращая те или другие соединения в новые продукты. Условия протекания этих реакций мягкие, и во многих случаях микробиологические трансформации предпочтительнее химических.

Углеводы являются естественными и основными, почти универсальными субстратами для большинства микроорганизмов. Ферментативное превращение углеводов дает преобладающему большинству микроорганизмов энергию и материал для построения внутриклеточных структур.

Микроорганизмы при контакте с углеводами могут осуществлять необычайно широкий набор реакций. Ферментативное воздействие на углеводы характеризуется особенной интенсивностью, что обусловливает и обеспечивает рентабельность многих микробиологических трансформаций углеводов. Наконец, для многих микроорганизмов характерно накопление больших количеств продуктов частичного превращения углеводов в обычных условиях культивирования. Уксуснокислые бактерии, некоторые грибы и псевдомонады очень хорошо служат практическим целям трансформации углеводов. Все это обусловило использование ферментативной активности микроорганизмов для препаративного получения многих производных углеводов.

Превращения углеводов, осуществляемые микроорганизмами, можно разделить на несколько основных типов: окислительные трансформации углеводов (окисление полиолов, получение альдоновых кислот), восстановление углеводов и изомеризация углеводов.

Окислительные трансформации углеводов распространены очень широко и детально изучены, особенно подробно изучен и имеет промышленное применение процесс окисления полиспиртов (полиолов).

Окисление полиолов впервые описано в классических работах Брауна (1886) и Бертрана (1896); было проведено окисление маннитав фруктозу и сорбита в сорбозу в помощью микроорганизмов Acetobacteraceti и Acetobacterxyltnum. Позднее были обнаружены культуры, которые ведут этот процесс намного

интенсивнее (Acetobactersuboxydans). Окислению подвергаются все полиолы, обладающие двумя вторичными гидроксилами в цис-положении, прилежащими к терминальной первичной спиртовой группировке, причем окисляется атом углерода, смежный с терминальным. Это явление получило название правила Бертрана—Хадсона по имени первых его исследователей: было установлено, что Ac. suboxydans окисляет лишь структуры, где упо­мянутые два гидроксила имеют D-конфигурацию. Долгое время считалось, что это свойство Ac. suboxydans, однако позже было установлено, что эта закономерность сохраняется для других микроорганизмов.