Die Oxydativen Gärungen

I. Biologie und Morphologie der oxydativen Gärungserreger.- A. Die Essigbakterien.- 1. Morphologische Charakterisierung.- 2. Ernährungsphysiologie der Essigbakterien.- 3. Chemische Wirkungen der Essigbakterien im allgemeinen.- B. Die Aspergillaceen.- 1. Übersicht der morphologischen und biologischen Eigenschaften.- 2. Chemische Wirkungen der Aspergillaceen im allgemeinen.- a) Hydrolytische Spaltungen.- b) Alkoholische Gärung.- c) Oxydative Gärungen.- C. Die Mucoraceen.- 1. Übersicht der morphologischen und biologischen Eigenschaften.- 2. Chemische Wirkungen der Mucoraceen im allgemeinen.- a) Hydrolytische Spaltungen.- b) Die alkoholische Gärung der Mucoraceen.- c) Säurebildungen durch Mucoraceen.- II. Einfache Oxydationsvorgänge.- A. Die Bildung von Zuckermonocarbonsäuren.- 1. Gluconsäurebildung durch Bakterien.- Bildung sonstiger Zuckermonocarbonsäuren durch Bakterien.- 2. Gluconsäurebildung durch Schimmelpilze.- a) Organismen.- b) Bedingungen der Gluconsäurebildung.- c) Enzymchemie der Gluconsäurebildung.- d) Bildung sonstiger Monocarbonsäuren durch Schimmelpilze.- B. Der Abbau der Zuckermonocarbonsäuren.- 1. 5-Ketogluconsäure.- 2. 6-Oxogluconsäure und d-Zuckersäure.- C. Die Bildung von Ketosen aus Zuckeralkoholen.- 1. Die Oxydation des Glycerins.- 2. Die Oxydation von Glykolen.- 3. Die Oxydation der Tetrite und Pentite.- 4. Die Oxydation der Hexite.- 5. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten.- D. Die Bildung der Kojisäure.- 1. Organismen und Bedingungen der Kojisäurebildung.- 2. Chemismus der Kojisäurebildung.- a) Substrate der Kojisäurebildung.- b) Vorstellungen über den Chemismus.- III. Der oxydative Endabbau beim anoxybiontischen Zuckerzerfall.- A. Die Grundzüge des anoxydativen Zuckerabbaues.- 1. Primäre Vorgänge.- a) Die gärfähigen Zuckerarten und Zuckerformen.- b) Die Phosphorylierung.- c) Die Büdung des C3-Systems.- 2. Die C3-Körper.- a) Primäre Produkte.- 1. Die Triosen.- 2. Methylglyoxal.- 3. Die Milehsäuregärung.- b) Die sekundären C3-Körper.- 1. Die anoxybiontische Brenztraubensäurebildung.- 2. Glycerin.- 3. Die anoxybiontischen Umwandlungen und Zerfallsprozesse der C3-Körper.- a) Umwandlungen der Milchsäure.- 1. Die Propionsäuregärung.- 2. Die Spaltung der Milchsäure.- 3. Anhang: Die Meyebhofsche Reaktion.- b) Umwandlungen der Brenztraubensäure.- 1. Die Decarboxylierung zu Acetaldehyd.- 2. Die Butylgärungen.- a) Die Buttersäuregärungen.- b) Bildung höherer Fettsäuren.- c) Die Butylalkoholgärung.- 4. Die anoxybiontischen Umwandlungen der Zerfallsprodukte (insbesondere des Acetaldehyds).- a) Die Bildung von Äthylalkohol und Essigsäure.- 1. Die alkoholische Gärung.- 2. Sonstige anoxybiontische Bildungsweisen der Essigsäure.- b) Die Acyloinkondensation.- c) Die Aldolkondensation und die Acetongärung.- d) Die anoxybiontische Umwandlung sonstiger Endprodukte.- B. Der oxydative Abbau der anoxybiontischen Endprodukte.- 1. Der oxydative Abbau der Endprodukte des Hauptvorganges.- a) Die Oxydation der Milchsäure.- 1. Die oxydative Bildung der Brenztraubensäure.- 2. Sonstige oxydative Umwandlungen der Milchsäure.- 3. Anhang: Der oxydative Abbau der Brenztraubensäure.- b) Die Essigsäuregärung.- 1. Organismen der Essigsäuregärung.- 2. Bedingungen der Essigsäurebildung.- 3. Chemismus der Essigsäuregärung.- 2. Der oxydative Abbau sekundärer Umwandlungsprodukte.- a) Der Abbau der Fettsäuren.- b) Der oxydative Abbau sonstiger anoxybiontischer Endprodukte.- IV. Sekundäre Oxydationen beim Zuckerabbau über die C3-Körper.- A. Die Bernsteinsäure-Fumarsäuregärung.- 1. Die Bildung von Bernsteinsäure und Fumarsäure bei Gärprozessen.- a) Organismen.- b) Bedingungen der Fumarsäuregärung.- c) Chemismus des Prozesses.- 1. Substrate der Bernsteinsäure- und Fumarsäurebildung.- 2. Neben- und Zwischenprodukte.- 3. Hypothesen der Bernsteinsäure- und Fumarsäurebildung aus Zucker.- 2. Die Umwandlungen der Bernsteinsäure und Fumarsäure.- a) Der Abbau der Bernsteinsäure.- b) Fumarsäure ? Äcfelsäure.- c) Der Abbau der Äpfelsäure.- d) Der Abbau der Oxalessigsäure.- B. Die Citronensäuregärung.- 1. Die Citronensäuregärungserreger.- a) Die geeigneten Pilzarten.- b) Bedeutung der Art und Vorgeschichte der Pilzstämme (Charakterisierung der Pilzstämme).- 1. Die Auswahl gärtüchtiger Pilzstämme.- 2. Die Variabilität des Gärvermögens und die „ Degeneration“ der Pilze.- 3. Aufzüchtung von Pilzen und Konstanterhaltung des Gärvermögens.- 4. Beziehungen zwischen Säurebildung und Sporiflkation.- 2. Äußere Faktoren der Citronensäurebildung.- a) Bedeutung der prinzipiellen Art der Pilzentwicklung.- b) Zusammensetzung der Kulturflüssigkeit.- c) Reaktion der Kulturflüssigkeit.- d) Verlauf des Gärprozesses (Temperatur, Gärdauer).- e) Bedeutung der Mycelentwicklung für die Säurebildung.- 3. Chemismus der Citronensäuregärung.- a) Zum Wesen des Vorganges.- b) Substrate der Citronensäuregärung.- c) Hypothesen über den Mechanismus der Citronensäurebildung.- 1. Vorstellungen über die Rolle der Gluconsäure als Zwischenprodukt.- 2. Ableitung der Citronensäurebildung aus dem Zuckerzerfall über die C3-Körper.- 4. Der Abbau der Citronensäure.- a) Der primäre Zerfall der Citronensäure.- b) Der Abbau der Acetondicarbonsäure.- c) Der Abbau der Malonsäure.- C. Die Oxalsäuregärung.- 1. Organismen.- a) Essigbakterien.- b) Fadenpilze.- c) Hefen.- 2. Bedingungen der Oxalsäurebildung durch Schimmelpilze.- a) Die Zusammensetzung der Kulturflüssigkeit.- b) Reaktion der Kulturflüssigkeit (Neutralisationsmittel).- c) Verlauf des Gärprozesses.- 3. Chemismus der Oxalsäurebildung.- a) Zum Wesen des Vorganges.- b) Substrate der Oxalsäurebildung.- c) Der Mechanismus der Oxalsäurebildung aus Zucker.- 1. Oxalsäurebildung über Oxalessigsäure.- 2. Oxalsäurebildung durch direkte Oxydation der Essigsäure.- 4. Der weitere Abbau der Oxalsäure.- V. Die Bedeutung der oxydativen Gärungen. Sonstiges.- A. Gesamtschema des oxydativen Zuckerabbaues.- B. Die Bedeutung der oxydativen Gärungen für die präparative Chemie und Technik.- 1. Beispiele für die präparative Darstellung einiger Substanzen auf oxydativem Gärungswege.- a) Darstellung von Zuckerarten und Säuren mittels Bakterien: Dioxyaceton, Acetoin, d-Sorbose, d-Gluconsäure, 5-Ketogluconsäure, 6-Oxogluconsäure (1-Glucuronsäure).- b) Die Darstellung einiger Säuren mittels Schimmelpilzen: d-Gluconsäure, Kojisäure, Fumarsäure.- 2. Die technische Bedeutung der oxydativen Gärungen.- a) Oxydative Bakteriengärungen.- 1. Verfahren der Essigfabrikation.- 2. Sonstige Gärungsvorgänge: d-Gluconsäure, Dioxyaceton.- b) Schimmelpilzgärungen.- 1. Die technischen Verfahren der Citronensäuredarstellung.- 2. Die Gluconsäuredarstellung auf gärungstechnischem Wege.- C. Sonstige Oxydationswirkungen niederer Organismen.- 1. Die Oxydation aliphatischer Kohlenwasserstoffe.- 2. Die Umwandlung hydroaromatischer in aromatische Verbindungen: Der Abbau der Chinasäure.- 3. Der Abbau aromatischer Substanzen.- a) Verwertung aromatischer Kohlenwasserstoffe durch Bakterien.- 1. Benzol und Homologe.- 2. Kondensierte Benzolringe.- b) Der Abbau phenolartiger Körper und die Sprengung des Benzolringes.- 1. Oxydative Kondensationen phenolartiger Körper.- 2. Die Einführung neuer Hydroxyle.- 3. Chinonbildung.- 4. Die Sprengung des Benzolringes.- D. Systematik der biologischen Oxydationsvorgänge.- 1. Die Oxydation der Methyl- und Methylengruppe.- 2. Die Oxydation der Carbinolgruppen.- 3. Die Oxydation der Aldehydgruppe.- 4. Anhang: Spaltungsvorgänge und Sonstiges.- a) Dismutative Vorgänge.- b) Hydratationen und Dehydratationen.- c) Decarboxylierungen und hydrolytische Spaltungen.- VI. Methodik.- A. Biologischer Teil.- 1. Züchtung der Gärungsorganismen.- a) Nährböden.- b) Isolierung und Reinzüchtung der Organismen.- 2. Die Durchführung von Gäransätzen.- a) Die Technik der oxydativen Bakteriengärungen.- b) Die Technik der Pilzgärungen.- c) Enzymversuche.- B. Chemischer Teil: Nachweis, Isolierung und Identifizierung der verschiedenen Gärprodukte.- 1. Produkte der primären Oxydationsvorgänge.- 2. C2-Säuren.- 3. Die zweibasischen C4-Säuren.- 4. Citronensäure und deren Abbauprodukte.- 5. Sonstige Säuren.- 6. Einige Zwischen- und Nebenprodukte.- 7. Einige Zuckerarten.- 8. Methoden zum Nachweis und zur Isolierung einiger Gärprodukte (insbesondere Säuren) bei Vorliegen von Gemischen.- a) Verhalten der Säuren gegenüber bestimmten Reagenzien.- b) Die Trennung einiger Gärprodukte (insbesondere Säuren).- 1. Bildung und Umwandlung verschiedener Substanzen durch Mikroorganismen.- 2. Chemische Wirkungen der einzelnen Gärungsorganismen.