Во всех главах этой книги, так или иначе, затрагивается вопрос об использовании удивительной способности биологических си­стем к узнаванию и выполнению каталитических функций. Быть может, наиболее эффективное применение такие системы могут найти в современной химической промышленности. Мы знаем, что биомасса тоже представляет собой сложную химическую систему, а большинство процессов и продуктов биотехнологии имеют биохимическую природу, будь то производство веществ, используемых как горючее (гл. 2), получение путем брожения продуктов питания и напитков (гл. 3), синтез биополимеров (гл. 5), использование организмов, участвующих в круговороте химических веществ на Земле (гл. 6), применение сложных химических соединений в медицине (гл. 8) или сельском хозяй­стве (гл. 9). В этой главе речь пойдет главным образом о прин­ципах, перспективах и технологии получения химической про­дукции на базе биотехнологии. Основное внимание будет уде­лено химическим процессам и соединениям, которые в других главах не обсуждаются.

Корни современной прикладной микробиологии и соответст­венно биотехнологии уходят в химическую промышленность на­чала нынешнего века: именно тогда были разработаны основы промышленного производства ряда химических веществ (напри­мер, ацетона, этилового спирта, бутандиола, бутанола и изопро­панола) из углеводов растений (об истории развития таких про­изводств рассказано в гл. 1). На смену этой важной отрасли промышленности пришла быстро развившаяся нефтехимическая промышленность. Однако сейчас запасы ископаемого сырья стали предметом конкуренции, так как оно требуется для про­изводства химических веществ, энергии и даже пищевых про­дуктов; все это усугубляется повышением цен на нефть и уголь. В таких условиях применение процессов нового типа при про­изводстве химических веществ из возобновляемой биомассы становится все более перспективным. Идет переоценка возмож­ностей использования модернизированных процессов, по сути своей подобных разработанным в начале века.

В этом направлении уже сделаны первые шаги. Так, глице­рол получают с помощью водорослей; активно ведется работа по изучению возможности использования лигнина древесины. C технической точки зрения это сложная проблема: решение ее откроет новый путь получения многих ценных ароматических соединений, играющих столь важную роль в современной хи­мической промышленности.

Помимо новых способов получения химических веществ из биомассы биотехнология дает нам также более эффективные и производительные катализаторы для осуществления химических взаимопревращений. Они могут использоваться двояким путем. Во-первых, специфичность действия фермента (или ферментов) может применяться при катализе in vivo или in vitro простых, но технически трудно осуществимых превращений. Примером такого рода служит гидроксилирование стероидов при синтезе лекарственных веществ. Во-вторых, с их помощью можно осу­ществлять полный биосинтез сложных и дорогостоящих тонких химических продуктов из простых составных частей, например образование антибиотиков в ходе вторичного метаболизма у гри­бов. В табл. 4.1 приведены различные варианты использования биокаталитической активности. Многообещающей областью дальнейшего развития представляется производство ценных ве­ществ из растений [среди которых упомянем терпены (арома­тические вещества) и алкалоиды (используемые при производ­стве лекарств)] путем массового культивирования клеток рас­тений.