Окисление углеводов до лимонной и других органических кислот

Углеводы могут окисляться до лимонной кислоты и других органических кислот. При рассмотрении процессов дыхания и брожения было отмечено, что некоторые микроорганизмы не полностью окисляют те или иные органические соединения. В этом случае происходит накопление продуктов неполного окисления — оксалата, цитрата, сукцината, фумарата, малата, аконитата, глюконата и других кислот. Подобные процессы часто вызывают грибы. Так, виды родов Rhizopus и Мисог вызывают окисление углеводов главным образом до малата, в небольших количествах до сукцината, фумарата, малата, ацетата и муравьиной кислоты, а также этанола; родов Aspergillus и Penicillium — до глюконата, оксалата и цитрата.

Микробиологический синтез цитрата, глюконата, а-кетоглутарата, сукцината, фумарата, малата и ряда других органических кислот обычно осуществляется при интенсивной аэрации. Перечисленные кислоты служат промежуточными продуктами метаболизма соединений углерода, в том числе цикла трикарбоновых кислот.

Большое практическое значение имеет микробиологическое получение цитрата из углеводов с использованием гриба Aspergillus niger, превращающего почти 60% глюкозы в лимонную кислоту. Возможность такого процесса была установлена С. П. Костычевым и В. С. Буткевичем. Сейчас разработан и промышленный способ микробиологического получения лимонной кислоты, необходимой в медицине, фармацевтической, пищевой и химической промышленности, а также при дублении кож, в печатном деле и т. д.

В процессе окисления глюкозы наряду с цитратом всегда образуется глюконат, причем выход последнего зависит от штамма гриба и от pH среды. Попутно выделяются оксалат и сукцинат.

В России, США и Японии налажено производство итаконовой кислоты на основе деятельности Aspergillus terreus. Итаконовая кислота — продукт превращения углеводов при участии и другого гриба рода Aspergillus — A. itaconicus. Итаконовую кислоту применяют в производстве синтетических смол, синтетических волокон, инсектицидов, красителей и других веществ.

В последнее время разработан способ получения цитрата из углеводородов (н-парафинов) с помощью дрожжей рода Candida. Указанные дрожжи используют также для получения изоцитрата, а-кетоглутарата, фумарата, малата и сукцината.