Другие виды брожения

Пропионовокислое брожение заключается в превращении сахара или молочной кислоты, а также ее солей в пропионовую и уксусную кислоты с выделением углекислого газа, воды и энергии. Это брожение вызывают пропионовокислые бактерии. По некоторым свойствам они близки к молочнокислым бактериям и часто развиваются вместе с ними. Оптимальная температура их развития +30…35 °С, рН не ниже 5.

Пропионовокислое брожение играет важную роль при созревании сыров: присутствие пропионовой и уксусной кислот в сыре обусловливает его своеобразные вкус и аромат. Пропионовая кислота и ее соли являются ингибиторами плесеней и могут быть использованы для защиты продуктов от плесневения.

Метановое брожение начинается с разложения сложных веществ (например, целлюлозы) до одноили двухуглеродных молекул (СО, НСООН, СНСООН и др.), которое осуществляют микроорганизмы, живущие в симбиозе (сожительстве) с метанобразующими бактериями. Последние и синтезируют метан.

Метановое брожение встречается в заболоченных водоемах. Оно используется в промышленности и бытовых очистных сооружениях для обезвреживания органических веществ сточных вод. Образующийся при этом метан в смеси с С02 может применяться в качестве топлива.

К аэробным (окислительным) процессам брожения относятся биохимические реакции, вызываемые микроорганизмами и протекающие с участием кислорода воздуха. Примерами таких брожений может быть уксуснокислое и лимоннокислое.

Уксуснокислое брожение вызывается уксуснокислыми аэробными бактериями, которые превращают спирт (в слабых растворах) в уксусную кислоту, при этом выделяется вода и энергия. Схема брожения следующая:

ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ + КИСЛОРОД —-> УКСУСНАЯ КИСЛОТА + ВОДА + ЭНЕРГИЯ На уксуснокислом брожении основано промышленное получение уксуса для пищевых целей. Вместе с тем уксуснокислые бактерии могут вызывать прокисание вина, пива, кваса, ягод, салатов и других продуктов.

Лимоннокислое брожение вызывают некоторые плесневые грибы (например, грибы из рода аспергиллюс), способные окислять сахар в растворах в лимонную кислоту, при этом выделяются вода и энергия.

Схема брожения следующая:

САХАР + КИСЛОРОД > ЛИМОННАЯ КИСЛОТА + ВОДА + ЭНЕРГИЯ.

Образование грибами лимонной кислоты используется в промышленности (при изготовлении кондитерских изделий, сиропов, газированных напитков, в кулинарии и др.).

Микробиологический синтез — промышленный способ получения химических соединений и продуктов (например, дрожжей), осуществляемый благодаря жизнедеятельности микробных клеток. Иногда к микробиологическому синтезу относят также промышленные процессы, основанные на использовании иммобилизованных клеток, т. е. инженерную энзимологию.

Процессы биосинтеза Основным этапом в получении продуктов метаболизма микробных клеток является ферментация — совокупность последовательных операций по получению биологически активных и полезных веществ.

Для получения продуктов микробиологического синтеза используются специальные технологии, включающие особенности питательных сред, режимов культивирования, выделения и концентрирования продуктов.

Все процессы биосинтеза можно представить схемой, изображенной на рисунке ниже:

Типовая схема получения микробных биопрепаратов Культивирование, или выращивание микроорганизмов, осуществляется с целью получения биомассы (общей массы клеток организма) или продуктов метаболизма (ферментов, аминокислот и т. д.).

Выращивание микроорганизмов осуществляется поверхностным (твердофазным) или глубинным (жидкофазным) способами. Выбор способа зависит главным образом от аэрофильности организма, природы образуемого целевого продукта и энергетической целесообразности производства.

Поверхностное выращивание осуществляется на твердых, сыпучих средах, на поверхности тонкого слоя жидкой питательной среды. В качестве основной питательной среды используют увлажненные пшеничные отруби (отходы мукомольного производства), содержащие в определенных соотношениях соли фосфора, магния и кальция, а также основные питательные элементы — углерод и азот в соотношении 7:1, обеспечивающие интенсивное развитие культуры микроорганизма и биосинтез конечного продукта.

На твердых питательных средах с использованием принудительной аэрации и добавок разрыхлителей успешно выращивают, например, мицелиальные грибы.

Наиболее перспективен глубинный способ выращивания, при котором процесс осуществляется в специальных емкостях-ферментаторах, снабженных термостатирующим, аэрирующим, перемешивающим и регулирующим рН среды устройствами.

Клетки микроорганизмов суспендируются в жидкости и находятся во взвешенном состоянии.

Глубинное культивирование на жидких питательных средах находит широкое применение для анаэробных и аэробных продуцентов. Но активность получаемых ферментных препаратов в большинстве случаев ниже, чем при поверхностном культивировании.

Глубинный способ выращивания микроорганизмов может быть как периодическим, так и непрерывным, поверхностный бывает только периодическим. При периодическом способе микроорганизмы выращиваются на какой-либо среде без ее смены, в аппарат загружается весь объем питательной среды и посев материала (инокулят) одновременно. Процесс ведут до определенного количества биомассы или продукта метаболизма. Периодически культура ведет себя как многоклеточный организм с ограниченным ростом.