ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производства, основанные на ферментативных процессах из "Химическая переработка углеводов, жиров и белков в промышленности" Среди химических процессов, протекающих в природе, встречается большое количество таких, в которых принимают участие микроорганизмы. При помощи микроорганизмов происходит ассимиляция атмосферного азота клубеньковыми и почвенными бактериями, разрушение белковых веществ (гниение), разложение клетчатки отмирающих растений, окисление сероводорода и других сернистых соединений (серобактериями), окисление закис-ных соединений железа (железобактериями), окисление органических веществ в сточных водах, приводящее к их очистке, и т. д. [c.142] Среди этих биохимических процессов выдающаяся роль принадлежит брожениям. [c.142] Брожением называется процесс глубокого распада органических веществ, преимущественно углеводов, протекающий под влиянием микроорганизмов, т. е. при каталитическом действии особых белковых веществ, синтезируемых микроорганизмами и называемых ферментами. [c.142] Термин брожение применяют обычно к анаэробным процессам, т. е. к таким, которые совершаются без доступа кислорода из внешней среды. Аэробные процессы распада органических соединений в организмах, т. е. процессы распада, идущие с участием кислорода, относят к группе дыхательных процессов. [c.142] Процесс брожения и процесс дыхания служат одной и той же цели — дать организму энергию, необходимую для его жизнедеятельности. Брожение и дыхание находятся в самой тесной и глубокой связи. По своему химизму оба они включают в себя окислительно-восстановительные реакции, но при брожении, в отличие от дыхательных процессов, распад органического вещества не доходит до конечных продуктов окисления — углекислоты и воды, а останавливается на стадии образования более сложных соединений, еще богатых энергией. Энергетически процесс брожения менее выгоден, чем процесс дыхания. [c.142] Вопросы практического использования микробиологических процессов стали предметом особой отрасли науки — технической микробиологии. [c.142] На практике чаще всего используются ферменты, выделяемые одноклеточными организмами — бактериями или грибками. Ввиду разнообразия этих форм организмов и микробиологические процессы отличаются крайним разнообразием и находят весьма широкое применение в промышленности и в практической жизни получение спирта изготовление различных молочных продуктов простокваши, кефира, ацидофилинового молока, сыра и т. п. квашение капусты получение уксусной, лимонной и молочной кислот, ацетона, бутилового спирта. Эти процессы имеют место при изготовлении волокон льна и конопли. Они играют большую роль в сельскохозяйственной практике силосование растительных материалов, приготовление некоторых специальных кормов для животных (например, ацидофильных), обогащение кормов и удобрений азотистыми соединениями. [c.143] Многие из ферментативных процессов, например, образование спирта из сахара и уксуса из спирта, скисание молока, были известны задолго до возникновения химии как науки. Однако понадобилось весьма длительное время, чтобы выяснить природу этих явлений. Таинственные процессы превращений одних веществ в другие без участия каких-либо видимых воздействий создали почву для различных предположений. Считалось, например, что виноградный сок в силу присущих ему свойств самопроизвольно очищается с образованием истинного духа вина (спирта) и с выделением экскрементов в виде осадка (дрожжей). Дальнейшие наблюдения показали, что этот осадок обладает свойством вызывать энергичное брожение сладких растворов. Бельгийский ученый Ван Гельмонт (1648) назвал этот осадок ферментом. Голландский ученый Антоний Левенгук в 1680 году показал, что осадок состоит из мелких телец, и описал различные породы дрожжей. Появилась виталистическая теория брожения, утверждавшая, что химические превращения в данном случае непосредственно связаны с жизнедеятельностью организмов и обусловливаются участием особой жизненной силы. Лавуазье (1789) на основании количественных исследований отвергает эту теорию. Он рассматривает процесс превращения сахара в спирт, как химическую реакцию с участием дрожжей в качестве реагента. Изучение вопроса приблизилось к правильной точке зрения, когда стали считать, что в процессе брожения играют роль не сами дрожжи, а особые вещества, ими выделяемые. Однако исследования Пастера (1857), показавшего на многочисленных примерах, что брожение связано с жизнедеятельностью организмов, привели к победе виталистических взглядов и к их господству еще в течение двух десятков лет. [c.143] Работы Манассеиной, Бухнера и Лебедева положили конец виталистической теории брожения. [c.144] Таким образом, стала ясной роль ферментов как катализаторов, выделяемых живыми организмами. Наряду с термином фермент (от латинского fermentatio — так обозначали процессы, идущие с выделением газов), предложенным Пастером, появился не более удачный термин энзим (греч. в дрожжах ). Оба эти термина сейчас являются равнозначными. [c.144] В настоящее время прочно установилось мнение, что ферменты являются биологическими катализаторами, действие которых подчиняется общим законам для каталитических процессов. Необходимо, однако, считаться с некоторыми особенностями каталитического действия этих веществ, являющихся в отличие от других катализаторов сложными белковыми частицами (обычно связанными еще с другими веществами небелкового характера). [c.144] Главнейшие особенности действия ферментов, отличающие их от неорганических катализаторов, заключаются в следующем. [c.144] Сильно действующим фактором является активная кислотность среды. Каждый фермент, как правило, проявляет свое действие в довольно узких пределах значения pH. Различные ферменты сильно отличаются друг от друга по оптимальным для них величинам pH. [c.145] Характеризуя ферменты как биологические катализаторы, необходимо отметить, что процессы брожения в живых клетках и при использовании ферментов в изолированном состоянии после выделения их из живой клетки качественно отличны друг от друга. Находясь в живом организме, белковые частицы — ферменты связаны с другими белковыми и небелковыми частями протоплазмы они участвуют в функциях целостного организма, что и создает иные условия для проявления их химических свойств. [c.145] Русские ученые — микробиологи и биохимики — внесли большой вклад в изучение теоретических вопросов процессов брожения и в дело внедрения этих процессов в промышленную практику. [c.146] Основоположником научной ферментологии по справедливости может считаться русский академик К. С, Кирхгоф, который впервые описал и правильно понял процесс превращения крахмала в сахар под действием диастаза зерна (1814). [c.146] Вопросы ферментации разрабатывали в дальнейшем профессор Харьковского университета А. И. Ходиев (1818—1883), профессор Киевского университета Н. А. Бунге (1842—1914), профессор Московского университета Н. Н. Любавин (1845—1918). [c.146] Иванов) организованы производства лимонной кислоты и других продуктов. Созданы промышленные предприятия для производства антибиотиков — пенициллина и стрептомицина. [c.146] Вернуться к основной статье