Получение ацетона и бутанола в ходе бактериального брожения представителей рода Сlostridium
Страница 1

Биология » Распространение микроорганизмов рода Clostridium в природе и пищевых продуктах » Получение ацетона и бутанола в ходе бактериального брожения представителей рода Сlostridium

Ацетон и бутанол – единственные важные химические вещества, которые в больших количествах получают путем бактериального брожения.

Ацетоно-бутиловое брожение вызывают бактерии рода Сlostridium, а именно С

lostridium

acetobutylicum

и другие виды. Бутанол-изопропаноловое брожение вызывает С

l

.

butulicum

, а масляно-уксуснокислое брожение – С

l

.

buturicum

.

Продуценты.

Почти все виды рода Сlostridium осуществляют ацетоно-бутанол-этанольную ферментацию. Но для получения растворителей используют два вида – это С

l

.

acetobutulicum

McCoy

et

.

al

.

и С

l

.

beijerinckii

Donker

.

Недавно обнаружены новые виды, полезные для получения ацетона и бутанола: С

l

.

aurantibutyricum

и С

l

.

tetanomorphum

(группа Накамуры, Япония). Штамм С

l

.

tetanomorphum

образует бутанол как главный продукт брожение при небольшом количестве этанола, уксусной и масляной кислоты, но не ацетона.

Споры клостридий широко распространены в почве. Большое число штаммов (240) выделено из жидкости рубца. Бактерии ферментируют глюкозу, целлобиозу, крахмал. Известны три штамма с целлюлазной активностью.

Сl. acetobutylicum

– спорообразующий, облигатный анаэроб, имеет форму сигареты, размеры клеток 0,6 – 0,9 X 2,4 – 4,7 мкм. Грамположительные клетки, подвижные за счет перитрихиального жгутикования, делятся поперечной перегородкой, образуя цепочки. Хотя споры не образуют растворители, наиболее сильные спорообразователи синтезируют наибольшее количество растворителей. Сl. acetobutylicum при высеве на плотную среду образуют колонии 4 типов: I – с темным центром и свелым краем, после нескольких пассажей на богатой среде появляются колонии типа II – с коричневым центром и узкой зоной периферического роста, типа III – с коричневым центром без светлого края и типа IV – светло-коричневые без периферического роста. Способность к образованию растворителей снижается в ряду I > II > III. Колонии IV типа практически не образуют растворителей. Из колоний типа II и III реверсий к типу I не обнаруживается.

Оптимальная температура для роста 37°С, рН 6,5. Сl. acetobutylicum сбраживает крахмал, гексозы или пентозы с превращением их примерно на 30% в смесь растворителей, а остальное составляют газы Н2 и СО2 в соотношении 40 : 60. Смесь растворителей состоит из н-бутанола (60%), ацетона (30%) и около 5–10% приходится на этанол.

Сl. beijerinckii

сбраживает глюкозу и крахмал с образованием главным образом н-бутанола и в меньших количествах изопропанола и этанола. Необычный вариант С

l

.

saccharo

-

butyl

-

liquefaciens

плохо сбраживает мелассы, но дает прекрасный выход продуктов в крахмальной среде и высокое образование бутанола; соотношение ацетон : бутанол : этанол равно 19 : 78 : 3. У С

l

.

toanum

при росте в сахарной среде с добавлением обезжиренных рисовых отрубей выход растворителей составляет ~ 30%, а их соотношение как 52,9 (бутанол) : 42,5 (изопропанол) : 3,2 (этанол) : 1,4 (ацетон). Для производства бутанола в промышленности используют Сl. acetobutylicum.

При росте, в фазе образования кислот и бутанола, одновременно из глюкозы и реассимилированного бутирата Сl. acetobutylicum образует внеклеточный полимер, который может реутилизироваться культурой как резервный источник углерода. Предположительно полимер представлен ацетилированным полисахаридом.

Обнаружено, что промышленный штамм в конце экспоненциальной фазы роста выделяет вещество аутобактериомицин, обладающий антибиотическим действием по отношению к продуценту, а также к четырем штаммам сем. Baciallaceae. Бактериологический эффект аутобактериомицина возрастает с возрастом клеток и концентрации бутанола. Это аутолизин. Аутобактериомицин оказывает влияние на концентрацию биомассы и образование растворителей. Причем установлено, что если аутолизин прикреплен к клеточной стенке, то он играет положительную роль для роста. Если он освобождается и выделяется в среду в конце экспоненциальной фазы, то он вызывает лизис клеток. Освобождение аутолизина происходит в связи с отсутствием дивалентных катионов в среде. Если в среду добавить Mg2+, то увеличивается устойчивость культуры к бутанолу. Тот же результат получают с помощью ультрафильтрации, которая позволяет термально денатурировать аутолизин в течение всей ферментации.

Страницы: 1 2 3


Рекомендуем к прочтению:

Охрана природы
Природа для общества имеет многообразное значение – производственное. Научное, оздоровительное, воспитательное. Эстетическое и наконец это среда жизни человека. Поэтому под рациональным природопользованием надо понимать наиболее полную и ...

Влияние приема пищи
Прием пищи необходим для функционирования исполнительных органов в разнообразных регулирующих системах. Регуляция обмена воды и энергии также критична для температурной регуляции. С увеличением температуры окружающей среды прием пищи сниж ...

Из истории
Ирис имеет плоские, как лезвие ножа листья. По этой причине немцы прозвали его «меч-лилия». Русское название ириса звучит очень ласково: «касатик». В переводе с латинского «ирис» означает «радуга». Последнее название обусловлено очень раз ...