Микробное разложение крахмала, пектина и других углеводов в природе. Практическое значение процессов. Аэробный и анаэробный распад клетчатки, возбудители процессов.

Крахмал – высокомолекулярный полисахарид, состоящий из двух фракций – амилозы и амилопектина. Амилоза составляет около 20% общей массы крахмала. Она построена из 200-1000 остатков глюкозы, соединенных α-1,4-гликозидеыми связями, образует длинные неразветвленные цепи. Амилопектин имеет очень разветвленные цепи, в состав его молекулы входит 600-6000 остатков глюкозы. Способность к расщеплению крахмала при помощи амилолитических ферментов присуща многим видам бактерий, особенно бациллами (Bacillus macerans, Bacillus polymyxa). Активными продуцентами амилаз являются грибы Aspergillus oryzae. В анаэробных условиях крахмал разлагается с образованием СО2 и Н2 анаэробными клостридиями.

Второе место среди углеродсодержащих веществ после целлюлозы принадлежит ксилану (гемицеллюлозе). В разложении ксилана принимает участие большое количество видов микроорганизмов, которые, кроме полисахаридов, могут использовать в качестве энергетических веществ органические кислоты и многие простые сахара. Микроорганизмы выделяют в окружающую среду экзоферменты ксиланазы, которые расщепляют обладающий большой молекулярной массой ксилан. К таким микроорганизмам принадлежат бактерии родов Clostridium, Bacillus, Cуtophaga, Spjrocytophaga, Vibrio. Грибы родов Aspergillus, Rhizobium, Streptomyces.

Одним из основных компонентов растительных клеток является лигнин. В молодых клетках лигнина мало, но в процессе созревания количество его увеличивается. Лигнин нерастворим в воде и в большинстве органических растворителей, весьма устойчив к действию микроорганизмов (разрушается значительно медленнее, чем целлюлоза и ксилан). В разложении лигнина принимают участие как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы, среди которых есть мезофильные и термофильные виды. При умеренной температуре лигнин разлагают грибы класса Basidiomycetes, а также представители родов Fusarim, Trichoderma, Alternaria, бактерии родов Achromobacter, Pseudomonas. При повышенных температурах лигнин разлагается бактериями . Процесс разложения идет медленно. Лигнин накапливается в почве, является основой образования гумусовых веществ.

Пектин — водорастворимый полимер галактуроновой кислоты, содержащей метилэфирные связи. Продукты распада пектиновой кислоты (галактоза, арабиноза и др.) подвергаются окислению или сбраживанию разнообразными микроорганизмами. В частности, при анаэробиозе они сбраживаются маслянокислыми бактериями, относящимися к роду Clostridium (Cl. pectinovorum, Cl. felsineum и другими (рис. 31). Продуктами брожения Cl. pectinovorum являются масляная и уксусная кислоты, а также газы Н2 и СО2, a Cl. felsineum, кроме указанных веществ, образует и небольшое количество ацетона и бутилового спирта.