Общие данные об углеродном обмене грибов

Общие представления об интенсивности углеродного обмена у грибов были получены С. П. Костычевым (Kostytschew, 1904) на модели A. niger, растущего на среде с источником углерода в форме хинной кислоты, которая является у бактерий и Neuro — spora crassa промежуточным продуктом при синтезе ароматических аминокислот. Она легко расщепляется по связи между первым и вторым атомами углерода, переходя при этом в соединение, близ­кое по структуре к сахарным кислотам, хорошо потребляемым грибами:

Н. /ОН 4 с

но-нс^ ^СН-ОН hJ усн2

I^COOH

он

Хинная кислота

Костычев обнаружил, что двухдневная культура А. тдег за сутки выделяет 350% С02 от массы ее сухого мицелия. Так как доля углерода в углекислоте составляет около 1/3 от ее молеку­лярной массы, то продуктивность дыхания составляет

углерода на 1 кг массы сухого мицелия в сутки. Учитывая, что половина используемых A. niger углеродов уходит на обеспечение биосинтетических процессов в течение роста мицелия, при отнесе­нии его к начальной массе мицелия потребление сахара на чисто энергетические процессы при полном его окислении еще более возрастает.

При затратах большого количества материала для энергетиче­ских процессов у грибов экономический коэффициент, т. е. отно­шение массы сухого мицелия к общему количеству использован­ного сахара, редко оказывается больше 50%. При росте в раз­бавленных питательных средах он обычно колеблется от 20 до 40%, при росте на средах с 10—20% сахара часто падает до 10%.

Экономический коэффициент нередко выражают в форме пе­ресчета данных на углерод мицелия и углерод использованного углевода. В этом случае он обычно бывает ниже приведенного ранее, так как количество углерода в мицелии обычно бывает ниже, чем в углеводах (Perlman, 1965).

Низкие экономические коэффициенты выгодны для бродильной промышленности, поскольку ее задачи сввдятся к получению про­дуктов сбраживания углеводов, а не массы клеток продуцента.

Таблица 3.1

Соотношение между экономическим коэффициентом и коэффициентами превращения использованного углерода в углерод мицелия и лимонной кислоты в культуре A. niger (Perlman, 1965)

Дни

фермен­

тации

Определение экономического коэффициента

Определение коэффициента превращения

образо­

ванный

мицелий,

г

исполь­

зованная

глюкоза,

г

экономи­

ческий

коэффи­

циент

углерод использо­ванного сахара, г

углерод лимонной кислоты, г

коэффициент

превращения

углерода

глюкозы:

С мнцелня/С лимонной кислоты

4

0,375

2,64

14

0,95

0,60

17/63

7

0,676

8,78

8

2,92

2,18

9/74

10

0,825

12,12

7

4,17

3,19

8/76

Данные о соотношении экономического коэффициента и коэффи­циента превращения при лимоннокислом брожении с применением А. niger приводятся в табл. 3.1, где можно видеть, как коэффици­ент превращения нарастает в процессе ферментации.

На уровень экономического коэффициента и коэффициента пре­вращения у грибов могут влиять особенности культуры, ее био­химическая активность и возраст, а также условия среды —тем­пература, аэрация, концентрация используемого углерода, харак­тер источника азота и влияние ионов металлов (Perlman, 1965).

На примере штаммов A. niger, продуцирующего лимонную кис­лоту, можно видеть влияние на экономический коэффициент их наследственных свойств и возраста культуры. С увеличением воз­раста экономический коэффициент падает, причем особенно за­метно у слабоактивного штамма — продуцента лимонной кислоты. У более активного штамма экономический коэффициент сохраня­ется примерно на постоянном уровне и оказывается ниже, чем у слабоактивного. Слабоактивный штамм расходует используемый: им сахар в основном на образование мицелия, сильноактивный — на продукцию лимонной кислоты (Perlman, 1965).

Энергетические соотношения при углеродном обмене иногда выражаются также в термодинамической форме в виде коэффи­циента Рубнера, представляющего собой отношение теплоты сжи­гания выросшего мицелия в килокалориях на грамм сухого ве­щества к теплоте сжигания потребленного источника углерода в килокалориях на грамм, выраженное в процентах. Для A. niger при использовании в качестве источника углерода глюкозы коэф­фициент Рубнера достигает 48%, глицерина — 37 и этилового спирта — 28%. Коэффициент Рубнера обычно оказывается выше экономического коэффициента, поскольку специфическая тепло­творная способность мицелия грибов, составляющая 4,8 ккал/1 г веса, больше, чем, например у глюкозы, теплотворная способность, которой достигает только 3,76 ккал/1 г веса (Фостер, 1950).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *