Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
он
6 -Гпюконолактон
| Спонтанный гидролиз
I
снгон
неон
неон
I
носн
1
неон
соон
D-Глюконовая кислота
сн2он
I
•неон
I
неон
I
носн
I
с=о
I
соон
2-Оксоглюконован
кислота
СИ20н
I
с=о
I
неон
I
носн
I
неон
I
соон
5-Оксоглюконовая
кислота
Ферментативный
процесс
------------4
сн2он
I
с=0
I
неон-----
I
носн
I
с=о
Сон тез > аскорбиновой кислоты
Ферментативный
J | Химический
Ферментация
СООН
2,5-Диоксоглю коновая кислота
L -Идоновая кисло та 1--
соон
I
неон
I
носн
I
соон
О (+) ¦Винная кислота
i
сн2о
I
носн
I
неон
I
носн
Ферментация
СООН
2-Оксоглюконовзя кислота
Синтез аскорбиновой кисоты
Рис. 4.3. Органические кислоты, получаемые из глюкозы.
Было найдено, что образование глюконата прямо связано с количеством
глюкозооксидазы в среде. Этот фермент в промышленном масштабе получают
методом ферментации.
Натриевая соль глюконовой кислоты используется для извлечения металлов.
Когда pH процесса контролируют с по-
Химия и технология
143
мощью едкого натра, получают именно эту соль. Был разработан непрерывный
процесс ее производства, при котором выход (натриевой соли из 35%-ного
(вес/объем) раствора глюкозы •составляет 95%. Предпринимались попытки
применить при брожении иммобилизованные системы (как целые клетки, так и
глюкозооксидазу). Натриевая соль глюконовой кислоты в присутствии едкого
натра играет роль ловушки кальция и поэтому используется в составе
щелочных средств для мытья бутылок. Она также способна связывать ионы
железа в широком диапазоне pH и как препятствующий отложению железа агент
применяется в составе щелочных препаратов для борьбы со ржавчиной.
Кальциевые и железные соли глюконовой кислоты применяются как пероральные
и внутривенные препараты в медицине, а чистая кислота - как моющее
средство в молочной промышленности. Глюконолактон находит применение как
медленно действующий подкислитель в составе пекарских порошков, при
переработке мяса и в других отраслях пищевой промышленности.
Процесс образования глюконовой кислоты при участии бактерий нашел
ограниченное применение лишь в некоторых странах Востока. Например, так
называемый "чайный гриб" (ассоциация дрожжей, уксуснокислых и
глюконовокислых бактерий) (превращает подслащенный заваренный чай в
напиток, содержащий смесь этих кислот. Малая эффективность реакций
окисления глюкозы, идущих при участии бактерий, определяется тем, что
одновременно с главным процессом идет образование 2-оксоглюконовой, 5-
оксоглюконовой и диоксоглюконовой кислот. Для выработки этих кислот,
которые могут служить субстратами для дальнейшей биологической или
химической переработки, были разработаны специальные процессы. Так, 5-
оксо-глюконовую кислоту можно гидрогенизировать в ходе химической реакции
и получить L-идоновую кислоту, которая в свою очередь служит субстратом в
ферментативной реакции синтеза 2-оксогулоновой кислоты (рис. 4.3). Такие
превращения можно •осуществить и чисто биологическим путем: при помощи
видов Acetobacter глюкозу переводят в 2,5-диоксоглюконовую кислоту,
которая превращается в 2-оксогулоновую кислоту при участии
Corynebacterium или Brevibacterium в ходе двух- или одностадийного
процесса на основе смешанных культур этих бактерий. Выход продукта,
правда, невелик. 2-Оксогулоновая кислота - весьма ценный продукт, так как
ее метиловый эфир в щелочных условиях легко превращается в аскорбиновую
кислоту.
Виннокаменная кислота является обычным побочным продуктом виноделия.
Однако ее можно получать и путем микробной трансформации 5-оксоглюконовой
кислоты. Штаммы, спо-
144
Глава 4
собные превращать глюкозу в 5-оксоглюконат через глюконат, могут путем
дальнейшей ферментации образовывать тартрат. Для этой цели обычно
используют мутанты Acetobacter и Glu-conobacter. Виннокаменную кислоту
можно вырабатывать также из транс- или ч"с-эпоксиянтарной кислоты. Соли
ее (тартра-ты) находят широкое применение в пищевой промышленности, но
методы биотехнологии в ее производстве обычно не используются.
Яблочную кислоту, которая применяется в качестве подкис-лителя в пищевой
промышленности, можно получать из фума-ровой либо путем ферментации при
участии видов Paracolo-bactrum, либо с помощью иммобилизованной фумаразы.
Описаны также способы ее получения из н-парафинов при помощи дрожжей и из
этанола при участии Schizophyllum commune.
Итаконовую кислоту, идущую на производство пластмасс и красителей,
получают с высоким выходом путем ферментации глюкозы с участием грибов из
рода Aspergillus. Совсем недавно на основе биотехнологии из углеводных
субстратов, а также С12-14-парафинов при участии Candida
hydrocarbofurmarica получали 2-оксоглутаровую кислоту, но на смену этому
способу пришло каталитическое окисление бензола.
Большинство органических кислот, вырабатываемых с помощью микробов,
является продуктом переработки пищевого сырья; исключение составляют
кислоты, производимые из н-парафинов. О возможности использования других
