Фрагмент
- Использование спор микроорганизмов для биотрансформации органических соединений. Достоинства и недостатки по сравнению с использованием клеток микроорганизмов.
Микробная трансформация — естественное свойство микроорганизмов, широко распространенное в природе. Это свойство используется человеком в практической деятельности для получения ценных продуктов. Таким образом, микробы могут выполнять роль химических реагентов в органической химии. Поэтому микробную трансформацию, когда она используется в этих целях, называют ферментативной, микробной или микробиологической химией. Действительно, цели и подходы микробной трансформации близки целям и методам органической химии.
Трансформация органических веществ спорами имеет ряд особенностей, представляющих интерес в связи с практическим использованием. Эти процессы обычно осуществляются в простых средах — дистиллированной или водопроводной воде, буферных растворах. Иногда для этого требуются добавки органических веществ в небольших концентрациях. Споры активны после длительного хранения (до трех лет в замороженном состоянии). Если процесс трансформации идет в бедной среде, то споры могут быть отмыты и использованы еще 4-5 раз. Оптимум рН обычно выражен менее четко, чем у вегетативных клеток. Это позволяет использовать условия, предотвращающие заражение посторонними микроорганизмами. Подобные наблюдения стимулировали попытки применения трансформации с использованием спор в промышленных масштабах. Такая возможность продемонстрирована на следующих процессах: 11а-гидроксилирования прогестерона и кортексолона спорами Aspergillusochraceus; 1-дегидрогенизации кортексолона спорами Septomyxaaffinis; 1la-гидроксилирования 6а-, 16а-, 17а-диоксипрегн-4-ендиона в нестерильном 200-литровом ферменте. В последние годы осуществлен гидролиз феноксиметилпенициллина спорами Fusariumsp. Конидии AspergilluscandidusNRRL305 синтезировали,манитиз глюкозы с 75%-ным выходом. Появились работы по иммобилизации спор в полиакриламидный гель, что дает возможность применения непрерывно действующих колонок. Таким образом,были осуществлены гидролиз сахарозы и многочисленные трансформации стероидов. Преимущество непрерывного культивирования по сравнению с периодическим при получении биомассы клеток стимулировали его применение для синтеза микробных метаболитов. Процессы получения продуктов, непосредственно связанные с ростом микроорганизмов, в условиях непрерывного культивирования осуществляются сравнительно легко. Образование микробных метаболитов, не связанное с ростом, потребовало больших усилий для реализации процессов непрерывным методом, и хотя многие из них осуществлены в лаборатории, внедрение этого метода в практику сопряжено с рядом затруднений. Одним из недостатков непрерывного метода, имеющим существенное значение, является то, что в периодической культуре легче получить максимальный выход продукта на единицу субстрата, в то время как в проточной культуре часть субстрата обычно не превращается. Однако более детальное и углубленное исследование непрерывной трансформации сорбита в сорбозу культурой Acetobactersuboxydans, прогестерона в 11α-оксипрогестерон культурой Aspergillusochraceus, прегнандиена в прегнатриен с помощью Septomyxaaffinisи т.д. наглядно продемонстрировали рентабельность и преимущества этого метода. Непрерывные методы микробной трансформации получили интенсивное развитие благодаря разработке метода иммобилизации спор, клеток и ферментов.
