Типи біотрансформації

Типи біотрансформації

Мікроорганізми здатні здійснювати реакції трансформації (зміна окремих ділянок в молекулах органічних речовин), перетворюючи ті або інші з'єднання на нові продукти. Умови протікання цих реакцій м'які, і у багатьох випадках мікробіологічні трансформації переважно хімічних.

Приклад існуючих великомасштабних промислових біоконверсій - виробництво оцту з етанолу, глюконової кислоти з глюкози. Широко використовується мікробна модифікація стероїдів, які є складними поліциклічними ліпідами. Тепер з використанням біоконверсії отримують кортизон, гідрокортизон, преднізолон і цілий ряд інших стероїдів. Застосування і вдосконалення мікробної технології в сотні разів знижує собівартість виробництва стероїдів.

На відміну від процесів біосинтезу і бродіння, в яких бере участь велика кількість ферментів, в мікробіологічній трансформації зазвичай працює один певний фермент, що каталізує окислення, декарбоксилювання, метилування або яку-небудь іншу реакцію. Щоб провести трансформацію якої-небудь речовини, спочатку розмножують культуру відповідного мікроорганізму до кількості, рівної 5-10% об'єму трансформованого розчину

Розчин для трансформації речовини готують, враховуючи, що в нім треба розчинити максимально можливу кількість трансформованої речовини (зазвичай 10-25%) і треба використовувати мінімальну кількість необхідних для розвитку культури живильних солей, у такому вигляді, щоб не було утруднено хімічне виділення речовини. Якщо трансформована речовина не розчиняється у воді, його заздалегідь розчиняють в нейтральному органічному розчиннику і потім, при інтенсивному перемішуванні, змішують з основним середовищем. Трансформацію ведуть в стерильних умовах при оптимумі рН, температури і інших умов. Тривалість процесу зазвичай 1-2 діб. Після мікробіологічної трансформації слідує хімічне виділення речовини з розчину. Процеси мікробіологічної трансформації органічних сполук можна розділити на наступні групи:

• реакції окислення: гідроксилювання неактивованого вуглецю, окислення олефінів, окислення аллільної групи, мікробіологічне гідроксилювання ароматичного кільця, окислення ароматичних з'єднань з розривом кільця, b-окислення жирних кислот, дегідрування, окислення карбинольної групи в карбонільну і карбоксильну, альдегідною в карбоксильну, метильної в карбоксильну, дегідрогенізація циклічних спиртів, окислення аміногрупи в нітрогрупу, окислення циклопарафінів до циклокетонів, змішані типи окислення;

• реакції відновлення: відновлення альдегідів до первинних спиртів, відновлення кетону і дикетонів, гідрування подвійних зв'язків, відновлення нітрогрупи, відновлення первинних і вторинних спиртів, трансформація альдегідів в меркаптоз’єднання і др. ;

• декарбоксилювання: декарбоксилювання органічних кислот з утворенням кінцевої метильної групи, окислювальне декарбоксилювання кетокислот з утворенням карбонових кислот, відновне декарбоксилювання кетокислот в спирти, декарбоксилювання амінокислот з утворенням амінів і амінокислот, перетворення моноамінокислот на спирти і оксикислоти, змішані типи декарбоксилювання;

• реакції дезамінування: амінокислот в карбонові кислоти, амінокислот в кето- і оксикислотах, амідів в спирти, окислювальне дезамінування амінів в альдегіди і кетон, амінів до відповідних карбонових кислот і змішані типи дезамінування;

• утворення глікозидів, наприклад синтез мальтози з глюкози дріжджами;

• гідроліз: обмилення ефірів, гідроліз глікозидного зв'язку, гідроліз амідів, гідроліз білків і др. ;

• реакції метилування;

• етерифікація, зокрема фосфорилування і ацетилювання;

• дегідратація;

• реакції конденсації;

• амінування і амідування;

• реакції диметоксилування;

• нуклеотизація;

• галогенування;

• деметилування;

• ассиметризація;

• рацемізація;

1 2