Butyric gjæringsprosess, organismer og produkter



den butyrisk gjæring det oppstår når man, basert på glukose, oppnår smørsyre som hovedproduktet. Det er laget av visse bakterier under betingelser med fullstendig fravær av oksygen, og ble oppdaget av Louis Pasteur, ifølge hans notat i en rapport i år 1861 om eksperimenter utført i 1875.

Fermentering er en biologisk prosess hvorved et stoff blir forvandlet til en enklere. Det er en katabolisk prosess, av næringsdegradasjon for å oppnå en organisk forbindelse som sluttprodukt.

Denne prosessen krever ikke oksygen, er anaerob, og er karakteristisk for noen mikroorganismer som bakterier og gjær. Fermentering forekommer også i dyrene av celler, spesielt når den cellulære tilførsel av oksygen er utilstrekkelig. Det er en energisk lite gir prosess.

Fra glukosemolekylet, ved bruk av Embden-Meyerhof-Parnas-ruten (den vanligste glykosyleringsveien), fremstilles pyruvat. Fermenteringene starter fra pyruvat, som fermenteres til forskjellige produkter. I følge de endelige produktene er det forskjellige typer gjæring.

index

  • 1 Butyric fermenteringsprosess
  • 2 Organer som utfører butyrisk gjæring
  • 3 produkter
  • 4 Bruk og bruk av smørsyre
    • 4.1 Biobrensel
    • 4.2 Mat og farmasøytisk industri
    • 4.3 Kreftforskning
    • 4.4 Syntese av kjemiske produkter
  • 5 referanser

Butyrisk gjæringsprosess

smør gjæring er definert som nedbrytningen av glukose (C6H12O6) for å fremstille smørsyre (C4H8O2) og gass under anaerobe betingelser og lav virkningsgrad. Det er karakteristisk for produksjon av ubehagelige og skummel lukt.

Smør Fermenteringen utføres ved gram-positive, produsere sporer, Clostridium, Clostridium butyricum typisk, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum pluss Clostridium pasteuri Clostridium kluyveri og.

De har imidlertid også blitt rapportert som produserer butyrat andre bakterier som er klassifisert i slektene Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera og Sarcina.

I fermenteringsprosessen blir glukose katabolisert til pyruvat, og produserer to mol ATP og NADH. Pyruvat blir deretter gjæret til forskjellige produkter, avhengig av bakteriestammen.

I første omgang går pyruvat inn i laktat og passerer til acetyl-CoA med utslipp av CO2. Deretter danner to molekyler acetyl-CoA acetoacetyl-CoA, som deretter reduseres til butyryl-CoA gjennom visse mellomliggende trinn. Endelig ferger Clostridium butyryl-CoA i smørsyre.

Enzymerne fosfotransbutyrallase og butyratkinase er de viktigste enzymer for produksjon av butyrat. Under dannelsen av butyratet dannes 3 mol ATP.

Under betingelser med eksponensiell vekst produserer cellene mer acetat enn butyrat, siden en mol mer av ATP dannes (totalt 4).

Ved slutten av eksponensiell vekst og inn i stasjonær fase, bakterier redusere produksjonen av acetat og butyrat produksjonsøkning, redusere den totale konsentrasjonen av hydrogenioner, balansere den sure pH i mediet.

Organer som utfører butyrisk gjæring

Den mest lovende mikroorganismen som brukes til bioproduksjon av smørsyre er C. tyrobutyricum. Denne arten er i stand til å produsere smørsyre med høy selektivitet og kan tolerere høye konsentrasjoner av denne forbindelsen.

Det kan imidlertid bare gjæres fra svært få karbohydrater, inkludert glukose, xylose, fruktose og laktat.

C. butyricum mange fermenterbare karbonkilder, inkludert heksoser, pentoser, glyserol, lignocellulose, melasse, potetstivelse og oste mysepermeat.

Men utbyttet av butyrat er mye lavere. I C. thermobutyricum er intervallet fermenterbare karbohydrater mellomliggende, men metaboliserer ikke sukrose eller stivelse.

Clostridia-produsenter av biobutyrat produserer også flere mulige biprodukter, inkludert acetat, H2, CO2, laktat og andre produkter, avhengig av arten Clostridium..

Fermenteringen av et glukose molekyl av C. tyrobutyricum og C. butyricum kan uttrykkes som vist nedenfor:

Glukose → 0,85 Butyrat + 0,1 Acetat + 0,2 Laktat + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glukose → 0,8 Butyrat + 0,4 Acetat + 2,4 H2 + 2 CO2

Metabolismen av en mikroorganisme under anaerob gjæring påvirkes av flere faktorer. I tilfelle av Clostridium bakterier, som produserer butyrat, faktorer som i første rekke påvirker vekst og fermentering utbytte er: konsentrasjonen av glukose i mediet, pH, partialtrykket av hydrogen og acetat smørsyre.

Disse faktorene kan påvirke vekstraten, konsentrasjonen av sluttprodukter og distribusjon av produkter.

produsere

Hovedproduktet av gjæring er smør n-butan karboksylsyre, smørsyre, en fettsyre kortkjedede fire karbonatomer (CH3CH2CH2COOH), også kjent som sur

Den har en ubehagelig lukt og en skarp smak, men etterlater litt søt smak i munnen, ligner på hva som skjer med eter. Dens tilstedeværelse er karakteristisk for rancid smør, som er ansvarlig for sin ubehagelige lukt og smak, derav navnet som kommer fra det greske ordet som betyr "smør".

Imidlertid har visse estere av smørsyre en behagelig smak eller lukt, og derfor brukes de som tilsetningsstoffer i mat, drikkevarer, kosmetikk og farmasøytisk industri.

Bruk og anvendelse av smørsyre

biodrivstoff

Smørsyre har mange bruksområder i ulike bransjer. Det er for tiden stor interesse for å bruke den som en forløper for biodrivstoff.

Mat og farmasøytisk industri

Det har også viktige bruksområder i nærings- og smakindustriene, på grunn av smaken og tekstur som ligner på smør.

I farmasøytisk industri brukes den som en komponent i flere anti-kreftmedisiner og andre terapeutiske behandlinger, og i produksjon av parfymer brukes butyratestere på grunn av sin fruktige duft.

Kreftforskning

Det er blitt rapportert at butyrat har forskjellige effekter på celleproliferasjon, apoptose (programmert celledød) og differensiering.

Imidlertid har forskjellige studier vist motsatte resultater når det gjelder effekten av butyrat på tykktarmskreft, som fører til det såkalte "butyrat-paradokset".

Syntese av kjemiske produkter

Den mikrobielle produksjonen av smørsyre er et attraktivt alternativ som er foretrukket for kjemisk syntese. Suksessen til den industrielle gjennomføringen av bio-baserte kjemikalier avhenger i stor grad av kostnadene for produksjon / økonomisk ytelse av prosessen.

Derfor krever industriell produksjon av smørsyre ved fermentering økonomisk råmateriale, høy effektivitetsprosessytelse, høy produktrenhet og sterk stabilitet av produserende stammer.

referanser

  1. Smørsyre. New World Encyclopedia. [Online]. Tilgjengelig på: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L.C., Antolinez, D. M., Bohórquez, J.A., Corredor, A.M. (2015). Anaerob bakterier: Prosesser som lager og bidrar til bærekraftighet i livet på planeten. Nova, 13 (24), 55-81. [Online]. Tilgjengelig på: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Fremtiden for smørsyre i industrien. The Scientific World Journal, [Online]. Tilgjengelig på: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. En gjennomgang av produksjon av bio-smørsyre og optimalisering. Int. J. Agric. Biol. 16, 1019-1024.
  5. Porter, J.R. (1961). Louis Pasteur. Prestasjoner og skuffelser, 1861. Bakteriologiske vurderinger, 25 (4), 389-403. [Online]. Tilgjengelig på: mmbr.asm.org.