Allgemeine Mikrobiologie

606 19MikroorganismenimDienstedesMenschen:Biotechnologie
19.4 ProduktionorganischerSäurendurchPilze
MehrereorganischeSäurenwerdenimindustriellenMaßstabdurchPilze
produziert.DieVorteilederVerwendungvonPilzenzurHerstellungvon
Citronensäure,Itaconsäure,Gluconsäure,ÄpfelsäureundanderenSäuren
wurdenschonfrüherkannt.SolassensichdiePilzez.B.leichtüberpreisgünstigeFiltrationenvonderFlüssigkeitabtrennen,währendzurAbtrennungvonBakterienleistungsfähigeZentrifugenundeinhoherEnergieaufwandnötigsind.
19.4.1 PhysiologieundBiotechnologie
DerPilzstoffwechselist strengoxidativ.Das bedeutetnicht,dass Pilze
Kohlenhydrate nicht anaerob abbauen und vergären könnten (Hefegärung!).UnteranaerobenBedingungenerfolgtjedochkeinanhaltendes
Wachstum und als Gärprodukte entstehen fast ausschließlich Ethanol
oderMilchsäure.AndereorganischeSäurenwerdennurunteraeroben
Bedingungensezerniert. Am natürlichen Standort der Pilze, im Boden,
werdenIntermediärproduktekaumausgeschieden.
BeiNahrungsmangelgewinnenPilzedurchvollständigeOxidationund
Assimilation desSubstratseinMaximum anEnergieundZellsubstanz.
DassimLaborundinderindustriellenPraxiszahlreicheStoffwechselprodukteausgeschiedenwerden,istaufdasÜberangebotanKohlenhydraten
undeinehäufigdurchEntzugvonSpurenelementenverstärkteDesorganisationdesStoffwechselszurückzuführen.Pilzeverfügenüberein„starkes
glykolytischesSystem”,d.h.beigenügendemSubstratangebotläuftdie
GlykolysemithoherRateab,auchwenndieZwischenproduktedannoft
nichtvollständigoxidiertsondernausgeschiedenwerden.Letztlichsind
diemeisten„oxidativenGärungen“aufeineFehlregulationdesStoffwechsels
zurückzuführen. An den Engpässen des Intermediärstoffwechsels
stauensichIntermediärprodukte,dieentwederdirektodernachgeringfügigerVeränderungausgeschiedenwerden.InvielenFällengenügtes,
ein essenzielles Spurenelement nicht zur Verfügung zu stellen, um
einenPilzzurAnreicherungvonIntermediärproduktenimMediumzu
veranlassen. Eine bemerkenswerte Wirkung hat dabei ein Mangel an
Zink,Eisen,Mangan,KupfersowieMagnesium,KaliumundCalcium.
Milchsäure wird hauptsächlich von Mucorales (Rhizopus nodosus,
R.oryzae,R.arrhizus,R.nigricans)undanderenPhycomyceten(Allomyces,
Saprolegnia, Blastocladiella) ausgeschieden. Bei diesen Organismen ist
Milchsäure jedoch nie das einzige Stoffwechselprodukt, wie bei den
homofermentativen Milchsäurebakterien. Neben Milchsäure entstehen
geringeMengenFumarsäure,Bernsteinsäure,Äpfelsäure,Ameisensäure,
EssigsäureundEthanol.EinemaximaleAusbeuteanMilchsäureerhält
mannurinGegenwartvonSauerstoff.DaPilzekeinekomplexeNährlösungbenötigenundmitHarnstoffalsStickstoffquelleauskommen,bereitetdieAbtrennungderMilchsäureinbesondersreinerFormweniger
SchwierigkeitenalsbeiderMilchsäuregärungdurchLactobacilli.
Die Fumarsäureproduktion ist eine typische Eigenschaft mehrerer
GattungenderMucorales(Mucor,Cunninghamella,Circinella,Rhizopus).
GluconsäurewirdvonvielenAspergilliundPenicilliagebildet.DieProduktionberuhtaufderenzymatischenOxidationvonGlucosedurcheine
vondenPilzeninsMediumausgeschiedeneGlucoseoxidase.Aspergillus
nigerkanndabeiselbstin30–35%igenGlucoselösungenmithoherAusbeuteGluconsäureproduzieren,wenndieSäuredurchCalciumcarbonat
neutralisiertwird.GlucoseoxidaseisteinEnzym,dasFADalsprostheti-
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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