Процес маслене ферментације, организми и производи



Тхе бутириц ферментатион јавља се када се, почевши од глукозе, добија маслачна киселина као главни крајњи производ. Направљен је одређеним бактеријама у условима потпуног одсуства кисеоника и открио га је Лоуис Пастеур, према његовој белешци у извештају из 1861. године о експериментима спроведеним 1875..

Ферментација је биолошки процес којим се супстанца трансформише у једноставнију. То је катаболички процес разградње хранљивих материја да би се добило органско једињење као коначни производ.

Овај процес не захтева кисеоник, анаеробан је и карактеристичан за неке микроорганизме као што су бактерије и квасци. Ферментација се такође јавља у ћелијама животиња, посебно када је ћелијско снабдевање кисеоником недовољно. То је процес који је енергетски мало попустљив.

Из молекула глукозе, користећи путању Ембден-Меиерхоф-Парнас (најчешћи пут гликозилације), настаје пируват. Ферментација почиње од пирувата, који се ферментира у различите производе. Према финалним производима постоје различите врсте ферментације.

Индек

  • 1 Процес бутерне ферментације
  • 2 Организми који врше бутерну ферментацију
  • 3 Производи
  • 4 Употреба и примена маслачне киселине
    • 4.1 Биогорива
    • 4.2 Прехрамбена и фармацеутска индустрија
    • 4.3 Истраживање рака
    • 4.4 Синтеза хемијских производа
  • 5 Референце

Бутириц ферментатион процесс

Бутерна ферментација је дефинисана као деградација глукозе (Ц6Х12О6) да би се добила маслачна киселина (Ц4Х8О2) и гас, под анаеробним условима и са ниским енергетским приносом. Карактеристично је за производњу непријатних и гњусних мириса.

Бутрична ферментација се врши помоћу Грам-позитивних бактерија рода Цлостридиум које производе споре, типично Цлостридиум бутирицум, Цлостридиум тиробутирицум, Цлостридиум тхермобутирицум, поред Цлостридиум клуивери и Цлостридиум пастеурианум.

Међутим, друге бактерије класификоване у родовима Бутирвибрио, Бутирибацтериум, Еубацтериум, Фусобацтериум, Мегаспхера и Сарцина су такође пријављене као производи бутирата..

У процесу ферментације, глукоза се катаболизира у пируват, производећи два мола АТП и НАДХ. Пируват се затим ферментише у различите производе, у зависности од бактеријског соја.

У првом реду, пируват прелази у лактат и прелази у ацетил-ЦоА са ослобађањем ЦО2. Након тога, два молекула ацетил-ЦоА формирају ацетоацетил-ЦоА, који се затим редукује у бутирил-ЦоА, кроз одређене интермедијерне кораке. Коначно, Цлостридиум ферментира бутирил-ЦоА у бутерној киселини.

Ензими фосфотрансбутиралаза и бутират киназа су кључни ензими за производњу бутирата. У процесу формирања бутирата формирају се 3 мол АТП.

У условима експоненцијалног раста, ћелије производе више ацетата него бутирата, пошто се формира један мол више АТП (укупно 4).

На крају експоненцијалног раста и уласка у стационарну фазу, бактерије смањују производњу ацетата и повећавају производњу бутирата, смањујући укупну концентрацију водоникових јона, балансирајући киселински пХ средине.

Организми који врше бутерну ферментацију

Најперспективнији микроорганизам који се користи за биопроизводњу маслачне киселине је Ц. тиробутирицум. Ова врста је способна да производи маслинасту киселину са високом селективношћу и може толерисати високе концентрације овог једињења.

Међутим, може да ферментира само мало угљених хидрата, укључујући глукозу, ксилозу, фруктозу и лактат.

Ц. бутирицум може ферментисати многе изворе угљеника, укључујући хексозе, пентозе, глицерол, лигноцелулозу, меласу, кромпир скроб и сируп сирутке..

Међутим, приноси бутирата су много нижи. У Ц. тхермобутирицум, распон угљених хидрата који се може ферментисати је средњи, али не метаболише сахарозу или скроб.

Произвођачи биопроизвода Цлостридиа такође производе неколико могућих нуспроизвода, укључујући ацетат, Х2, ЦО2, лактат и друге производе, у зависности од врсте Цлостридиум..

Ферментација молекула глукозе са Ц. тиробутирицум и Ц. бутирицум може се изразити као што је приказано испод:

Глукоза → 0.85 Бутират + 0.1 Ацетат + 0.2 Лактат + 1.9 Х2 + 1.8 ЦО2

Глукоза → 0.8 Бутир + 0.4 Ацетат + 2.4 Х2 + 2 ЦО2

Метаболички пут микроорганизма током анаеробне ферментације је под утицајем неколико фактора. У случају бактерија рода Цлостридиум, произвођача бутирата, фактори који углавном утичу на раст и принос ферментације су: концентрација глукозе у медијуму, пХ, парцијални притисак водоника, ацетата и бутират.

Ови фактори могу утицати на стопу раста, концентрацију финалних производа и дистрибуцију производа.

Производи

Главни производ бутерне ферментације је карбоксилна киселина, маслачна киселина, масна киселина кратког ланца са четири угљеника (ЦХ3ЦХ2ЦХ2ЦООХ), такође позната као н-бутанска киселина.

Има неугодан мирис и оштар укус, али оставља донекле слатки укус у устима, слично ономе што се дешава са етром. Његово присуство је карактеристично за ужегли маслац, који је одговоран за његов непријатан мирис и укус, отуда и његово име, које је изведено од грчке ријечи која значи "путер"..

Међутим, одређени естери бутерне киселине имају пријатан укус или мирис, због чега се користе као адитиви у храни, пићу, козметици и фармацеутској индустрији..

Употреба и примена маслачне киселине

Биогорива

Маслачна киселина се користи у различитим индустријама. Тренутно постоји велики интерес да се она искористи као претеча биогорива.

Прехрамбена и фармацеутска индустрија

Такође има важне примене у индустрији хране и укуса, због свог укуса и текстуре сличне маслацу.

У фармацеутској индустрији се користи као компонента у неколико антиканцерогених лекова и других терапеутских третмана, ау производњи парфема користе се бутиратни естери, због свог воћног мириса..

Истраживање рака

Пријављено је да бутират има различите ефекте на пролиферацију ћелија, апоптозу (програмирану смрт ћелије) и диференцијацију.

Међутим, различите студије су показале супротне резултате у погледу ефекта бутирата на рак дебелог црева, што је довело до такозваног "бутиратског парадокса"..

Синтеза хемијских производа

Микробна производња бутерне киселине је атрактивна алтернатива која је боља од хемијске синтезе. Успјех индустријске имплементације биолошких кемикалија у великој мјери зависи од трошкова производње / економских перформанси процеса.

Због тога, индустријска производња бутерне киселине ферментацијом захтева економичну сировину, високу ефикасност процеса, високу чистоћу производа и јаку чврстоћу производних сојева.

Референце

  1. Бутириц ацид. Нев Ворлд Енцицлопедиа. [Онлине] Доступно на: невворлденцицлопедиа.орг
  2. Цорралес, Л.Ц., Антолинез, Д.М., Бохоркуез, Ј.А, Цорредор, А.М. (2015). Анаеробне бактерије: процеси који чине и доприносе одрживости живота на планети. Нова, 13 (24), 55-81. [Онлине] Доступно на: сциело.орг.цо
  3. Двидар, М., Парк, Ј.-И., Митцхелл, Р.Ј., Санг, Б.-И. (2012). Будућност бутерне киселине у индустрији. Тхе Сциентифиц Ворлд Јоурнал, [Онлине]. Доступно на: дои.орг.
  4. Јха, А.К., Ли, Ј., Иуан, И., Барал, Н., Аи, Б., 2014. Преглед о производњи био-маслачне киселине и њеној оптимизацији. Ј. Агриц. Биол., 16, 1019-1024.
  5. Портер, Ј.Р. (1961). Лоуис Пастеур. Достигнућа и разочарења, 1861. Бактериолошки прегледи, 25 (4), 389-403. [Онлине] Доступно на: ммбр.асм.орг.