Биомасса как источник энергии стр.135

-    кратковременный контакт с водородом ингибирует расщепление пропионовой и масляной кислот, а не уксусной кислоты, расщепляющейся в обогащенной среде [56] и в иле сточных вод [29].

Недавно из культуры с бактериями, использующими Н2, такими, как метаногены или десульфовибрио, были выделены анаэробные бактерии, катаболизирующие жирные кислоты [57]; они Р-окисляют жирные кислоты с четным числом углеродных атомов (масляную, капроновую или каприловую кислоты) в уксусную и Н2 :

СН3СН2СН2СОО“ + 2НгО 2СН3СОО' + Н+ + 2Н2,

АС" = + 48,1 кДж/реакция (7)

или жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов (валериановая):

СН3СН2СН2СН2СОО~ + 2НгО «± СН3СОО~ +

+ СН3СН2СОО~ + Н+ + 2Н2,    (8)

ДО°' = +48,1 кДж/реакция, или гептановую кислоту в уксусную, пропионовую и Н2. Эти бактерии при отсутствии бактерий, потребляющих Н2, не могут использовать источник энергии или комбинацию донора и акцептора электрона, обеспечивающих их рост.

Удалось также выделить виды бактерий, вызывающих катаболизм пропионовой кислоты в уксусную, СО2 и Н2 [58]:

СН3СН2СОО~ + зн2о СН3СОО" +нсо3 +

+ н+ + ЗН2,    (9)

Ав0' = + 76,1 кДж/реакция.

4.3. Второй этап, связанный с регулированием концентрации Н2

Равновесие реакций расщепления масляной и пропионовой кислот [уравнения (7) и (8)] сохраняется и при неблагоприятных условиях, о чем свидетельствуют положительные значения Ав0'. Однако эти соединения легко расщепляются при эффективной ферментации с образованием метана в естественных системах. Объясняется это тем, что парциальное давление водорода в подобных экосистемах поддерживается на очень низком уровне и тем самым создаются термодинамически благоприятные условия для образования Н2.

Влияние парциального давления Н2 на величину АО ' при анаэробной ферментации этанола, пропионовой и масляной кислот с образованием метана показано на рис. 3. Когда парциальное давление водорода становится ниже 0,15 атм, этанол расщепляется (отрицательные значения АСШ). Расщепление масляной и пропионовой кислот не происходит до тех пор, пока парциальное давление водорода не понизится примерно до 2-10~3 или 9-10“5 атм соответственно. Таким образом, даже при небольшом увеличении парциального давления водорода расщепление этих соединений, и в первую очередь пропионовой кислоты, прекращается. Согласно многим исследованиям, во время нарушения действия перегнивателя накапливается преимущественно пропионовая кислота [59]. Образование СН4 из Н2 и С02 проходит даже при парциальном давлении водорода ниже 10“ 5 атм. Таким образом, парциальное давление водорода регулирует не только конечные продукты жизнедеятельности ферментативных бактерий, но и первоначальное расщепление за счет ацетогенных бактерий, образующих Н2, обеспечивающий важную роль метаногенов в процессе ферментации.

5. НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФЕРМЕНТАЦИЮ

Химический состав субстрата. Степень усваиваемости микроорганизмами целлюлозы и других компонент оболочек растительных клеток

Рис. 3. Влияние парциального давления водорода на высвобождаемую энергию при расщеплении этанола, пропионовой и масляной кислот [уравнения (4), (7) и (9) соответственно] на Н2 и С02 [28].


⇐ вернуться назад | | далее ⇒