2.2.5.Пектин

Пектины представляют собой прямолинейные цепи полигалак-туронидов и состоят из остатков D-галактуроновой кислоты, связан­ных между собой ос-(1^)-гликозидными связями. Большая часть карбоксильных групп пектинов этерифицирована метанолом. Мо­лекулярная масса пектиновых веществ колеблется в пределах 20-200 Ша. Пектины различного происхождения отличаются друг от друга в основном по величине молекулярных масс и степени эте-рификации.

Микроорганизмы активно разлагают пектины различного про­исхождения. Интересно, что довольно часто патогенность расти­тельной микрофлоры зависит от ее способности образовывать пек-толитические ферменты. В разложении пектиновых веществ участ­вует группа ферментов двух типов - эстеразы и деполимеразы. Под действием пектинэстераз расщепляются эфирные связи, что вызы­вает высвобождение метанола, деполимеразы-гидролазы расщепля­ют полигалактуроновую кислоту до ди- и тримерных олигомеров и частично мономеров (D-галактуроновая кислота).

В природных условиях вследствие декарбоксилирования полига-лактуроновая кислота превращается в пентозу-арабан. Эту кислоту в растениях называют спутником пектиновых веществ. К пектино­вым веществам относится также полимер галактозы - галактан. Из­вестен целый ряд растений образующих в больших количествах пе­ктиновые вещества (яблоня, виноградная лоза, сливы, кизил и др.). Пектины и продукты их частичного гидролиза широко применяют­ся в пищевой промышленности при производстве джемов, желе, ва­рений и конфет.

2.2.6.Лигнин

Среди возобновляемых биополимеров лигнин (Л.) является единственным неуглеводным полимером. В количественном отношении среди растительных биополимеров лигнин стоит на третьем месте после целлюлозы и гемицеллюлозы. Содержание Л. V в древесных растениях достигает 15-30%. Лигнин выполняет функ­цию агента, связывающего целлюлозу и гемицеллюлозу, что при­дает древесине жесткость. Среди растительных биополимеров Л. наиболее устойчив к микробиологической деградации.

С химической точки зрения Л. - неоднородное соединение, содержит кумаровый спирт (основной компонент), синаповый и ко-нифериловый спирты. Но сложность Л. обусловлена не содержани­ем различных мономеров, а связями между мономерными блоками. Лигнины разного происхождения различаются по содержанию ме-токсильных групп. Например, в лиственных растениях содержание метоксильных групп достигает 20-21%, в хвойных - 16%, в злаках -14-15%.

Как было отмечено, по сравнению с другими растительными биополимерами, Л. отличается высокой устойчивостью к мик­робной деградации. Единственными организмами, способными к разложению Л., являются высшие базидиальные грибы. Эти мак-ромицеты разделяются на две экологические и физиологические группы. Представители одной группы вызывают бурую гниль древесины, так как разлагают преимущественно целлюлозные и гемицеллюлозные компоненты и не способны деградировать Л. Представители другой группы - базидиомицеты белой гнили яв­ляются уникальными организмами, потому что только они спо­собны разлагать все биополимеры растений, включая Л. Выявле­ны культуры базидиомицетов (например, Pleurotus ostreatus), осу­ществляющие преимущественную деградацию Л.

В процессах промышленной переработки древесины (производ­ство бумаги, ферментативный или кислотный гидролиз, производст­во микрокристаллической целлюлозы и др.) Л. является нежела­тельным компонентом, и его, как правило, удаляют. Этот процесс называют делигнификацией. На сегодня существует до десяти про­мышленных технологий делигнификации. С этой целью древесную массу обрабатывают различными химическими и физическими агентами (кислоты, щелочи, органические растворители, давление, пар, механическая обработка - дробление и др.).

2.2.7.ФРУКТАНЫ, МАННАНЫ, ИНУЛИН

Эти биополимеры характеризуются высокой пищевой ценно­стью. Фруктаны (леваны) - полимеры, состоящие из фруктозы, фруктаны составляют 14-15% сухой массы травянистых растений и являются важным компонентом корма для животных. Почвенные бактерии разрушают фруктаны, однако наиболее высокой способ­ностью разложения этих биополимеров характеризуются аспергил-лы. Способность гидролитически расщеплять фруктаны имеют ми­кроорганизмы и других групп. Существует большая группа бакте­рий, способная образовывать полимеры - аналоги фруктанов сог­ласно следующей реакции: (п)сахароза —> (п)фруктаны + (п)глюкоза.

Маннаны - полимеры, состоящие из маннозы. Они в большом количестве содержатся в хвойных растениях (10-11% на сухой вес). Интересно, что дрожжи в стационарной фазе роста иногда выделя­ют растворимый полимер, аналогичный маннанам.

Инулин - полимер, состоящий из остатков D-фруктозы, по пи­щевой ценности не уступает крахмалу, легко разлагается вместе с пищей. Он содержится в земляной груше (топинамбур). Бактерии и грибы синтезируют фермент, активно гидролизующий инулин.

2.2.8.АГАР

Агар состоит из двух компонентов - агарозы и агаропектина. Агароза - полисахарид, состоящий из последовательно соединенных молекул D-галактозы и 3,6-ангидрогалактозы.

Агаропектин имеет более сложный состав. Кроме вышеупомя­нутых соединений, в него входят уроновая кислота и сульфат. В большом количестве агар содержится в красных водорослях, кото­рые являются источником для его получения в промышленном мас­штабе. Агар разлагается бактериями только определенных групп (Cytophaga, Flavobacterium, Bacillus, Pseudomonas).

2.2.9.ХИТИН

Хитин - линейный полимер N-ацетил-глюкозамина. Особая стойкость хитина как биополимера к разным физическим и хи­мическим воздействиям может быть объяснена существованием дополнительных водородных связей, которые образуют N-аце-тильные группы. Хитин широко распространен в растительном и животном мире как структурный полимер. В большом количе­стве хитин встречается в почве, он - основной компонент кле­точной стенки многих микроскопических грибов. Планктонные ракообразные ежегодно образуют десятки миллионов тонн хитина.

Выявлены почвенные и водные бактерии разных таксономиче­ских групп, которые гидролизуют хитин, а продукты гидролиза ис­пользуют в качестве источника углерода и азота. Из микроскопиче­ских грибов наиболее активные ферменты, гидролизующие хитин, выделены из многих представителей рода Aspergillus. Активно гид­ролизуют хитин актиномицеты (стрептомицеты) внеклеточными ферментами - хитиназой и хитобиазой. При длительном (исчерпы­вающем) действии этих ферментов хитин гидролизуется на мономе­ры N-ацетилглюкозамина, димеры и тримеры.