Sviesto fermentacijos procesas, organizmai ir produktai



The sviesto fermentacija jis atsiranda, kai iš gliukozės gaunamas sviesto rūgštis kaip pagrindinis galutinis produktas. Jį gamina tam tikros bakterijos esant visiškam deguonies nebuvimui ir jį atrado Louis Pasteur pagal jo pastabą 1861 m. Ataskaitoje apie bandymus, atliktus 1875 m..

Fermentacija yra biologinis procesas, kurio metu medžiaga transformuojama į paprastesnį. Tai katabolinis procesas, kurio metu gaunamas maistinių medžiagų skaidymas, siekiant gauti organinį junginį kaip galutinį produktą.

Šis procesas nereikalauja deguonies, yra anaerobinis ir yra būdingas kai kuriems mikroorganizmams, pvz., Bakterijoms ir mielėms. Fermentacija taip pat vyksta gyvūnų ląstelėse, ypač kai nepakanka ląstelių tiekiant deguonį. Tai energiškai mažas derlingumas.

Iš gliukozės molekulės, naudojant Embden-Meyerhof-Parnas maršrutą (labiausiai paplitusį glikozilinimo kelią), gaminamas piruvatas. Fermentacijos prasideda nuo piruvato, kuris yra fermentuojamas skirtingais produktais. Pagal galutinius produktus yra įvairių fermentacijos tipų.

Indeksas

  • 1 sviesto fermentacijos procesas
  • 2 Organizmai, atliekantys rūgštinę fermentaciją
  • 3 Produktai
  • 4 sviesto rūgšties panaudojimas ir panaudojimas
    • 4.1 Biokuras
    • 4.2 Maisto ir farmacijos pramonė
    • 4.3 Vėžio tyrimai
    • 4.4 Cheminių produktų sintezė
  • 5 Nuorodos

Sviesto fermentacijos procesas

Rūgštinė fermentacija apibrėžiama kaip gliukozės (C6H12O6) skilimas, siekiant gauti sviesto rūgštį (C4H8O2) ir dujas anaerobinėmis sąlygomis ir mažai energijos. Jis būdingas nemalonių ir paslėptų kvapų gamybai.

Sviestinę fermentaciją atlieka „Clostridium“ genties Gram-teigiamos, sporas gaminančios bakterijos, paprastai Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum, be Clostridium kluyveri ir Clostridium pasteurianum..

Tačiau buvo pranešta, kad kitos bakterijos, klasifikuojamos genties Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera ir Sarcina, gamina butiratą..

Fermentacijos metu gliukozė katabolizuojama į piruvatą, gaminant du molius ATP ir NADH. Vėliau piruvatas fermentuojamas įvairiais produktais, priklausomai nuo bakterijų padermės.

Pirmuoju atveju piruvatas patenka į laktatą ir patenka į acetil-CoA su CO2 išsiskyrimu. Vėliau dvi acetil-CoA molekulės sudaro acetoacetil-CoA, po to tam tikrais tarpiniais etapais redukuojama į butiril-CoA. Galiausiai, Clostridium fermentuoja butiril-CoA sviesto rūgštimi.

Fosfotransbutirallazės ir butirato kinazės fermentai yra pagrindiniai butirato gamybos fermentai. Sudarant butiratą, susidaro 3 moliai ATP.

Eksponentinio augimo sąlygomis ląstelės gamina daugiau acetato nei butiratas, nes susidaro vienas molis ATP (iš viso 4)..

Pasibaigus eksponentiniam augimui ir patekus į stacionarią fazę, bakterijos mažina acetato gamybą ir padidina butirato gamybą, mažindamos bendrą vandenilio jonų koncentraciją, subalansuodamos rūgšties pH..

Organai, atliekantys rūgštinę fermentaciją

Labiausiai perspektyvus mikroorganizmas, naudojamas sviesto rūgšties gamybai, yra C. tyrobutyricum. Ši rūšis gali gaminti didelį selektyvumą turinčią sviesto rūgštį ir toleruoti dideles šio junginio koncentracijas.

Tačiau jis gali fermentuotis tik iš labai nedaug angliavandenių, įskaitant gliukozę, ksilozę, fruktozę ir laktatą.

C. butyricum gali fermentuoti daug anglies šaltinių, įskaitant heksozes, pentozes, glicerolį, lignoceliuliozę, melasą, bulvių krakmolą ir sūrio išrūgas..

Tačiau butirato derlius yra daug mažesnis. C. thermobutyricum fermentuojamųjų angliavandenių asortimentas yra tarpinis, tačiau nesukelia metabolizmo sacharozės ar krakmolo..

Clostridia biobutirato gamintojai taip pat gamina keletą galimų šalutinių produktų, įskaitant acetatą, H2, CO2, laktatą ir kitus produktus, priklausomai nuo Clostridium rūšies..

Gliukozės molekulės fermentaciją C. tyrobutyricum ir C. butyricum galima išreikšti taip, kaip parodyta toliau:

Gliukozė → 0,85 butiratas + 0,1 acetatas + 0,2 laktatas + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Gliukozė → 0,8 butirato + 0,4 acetato + 2,4 H2 + 2 CO2

Mikroorganizmų metabolinis kelias anaerobinio fermentavimo metu priklauso nuo kelių veiksnių. Clostridium genties bakterijų, butirato gamintojų, veiksniai, kurie daugiausia veikia fermentacijos augimą ir derlių, yra: gliukozės koncentracija terpėje, pH, dalinis vandenilio slėgis, acetatas ir acetatas. butiratas.

Šie veiksniai gali turėti įtakos augimo tempui, galutinių produktų koncentracijai ir produktų paskirstymui.

Produktai

Pagrindinis sviesto fermentacijos produktas yra karboksirūgštis, sviesto rūgštis, keturių anglies trumpo grandinės riebalų rūgštis (CH3CH2CH2COOH), taip pat žinoma kaip n-butano rūgštis.

Jis turi nemalonų kvapą ir aštrų skonį, bet palieka šiek tiek saldaus skonio burnoje, panašiai kaip ir su eteriu. Jo buvimas būdingas renkančiam sviestui, kuris yra atsakingas už jo nemalonų kvapą ir skonį, taigi ir jo pavadinimą, kuris kilęs iš graikiško žodžio „sviestas“..

Tačiau kai kurie sviesto rūgšties esteriai turi malonų skonį ar kvapą, todėl jie naudojami kaip maisto, gėrimų, kosmetikos ir farmacijos pramonės priedai..

Sviesto rūgšties panaudojimas ir panaudojimas

Biokuras

Sviestinė rūgštis turi daug naudos įvairiose pramonės šakose. Šiuo metu yra didelis susidomėjimas jį naudoti kaip biodegalų pirmtaką.

Maisto ir farmacijos pramonė

Jis taip pat turi svarbių programų maisto ir skonio pramonėje dėl savo skonio ir tekstūros, panašaus į sviestą.

Farmacijos pramonėje jis naudojamas kaip komponentas keliose vaistų nuo vėžio ir kitose terapinėse procedūrose, o gaminant kvepalus butirato esteriai naudojami dėl vaisių aromato.

Vėžio tyrimai

Pranešta, kad butiratas turi skirtingą poveikį ląstelių proliferacijai, apoptozei (užprogramuotai ląstelių mirčiai) ir diferenciacijai..

Tačiau skirtingi tyrimai parodė priešingus rezultatus, susijusius su butirato poveikiu gaubtinės žarnos vėžiui, todėl atsirado vadinamasis „butyrato paradoksas“..

Cheminių produktų sintezė

Mikrobiologinė sviesto rūgšties gamyba yra patraukli alternatyva, o ne cheminė sintezė. Biologinių cheminių medžiagų pramoninio diegimo sėkmė labai priklauso nuo gamybos sąnaudų ir ekonominių rezultatų.

Todėl pramoninei sviesto rūgšties gamybai fermentuojant reikia ekonomiškų žaliavų, didelio efektyvumo procesų, didelio produkto grynumo ir stiprios gamybos našumo..

Nuorodos

  1. Sviesto rūgštis. Naujas pasaulis enciklopedija. [Online] Pateikiama adresu: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L. C., Antolinez, D. M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Anaerobinės bakterijos: procesai, kurie sukuria ir prisideda prie gyvybės tvarumo planetoje. Nova, 13 (24), 55-81. [Online] Galima rasti adresu: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Sviesto rūgšties ateitis pramonėje. Mokslinis pasaulinis leidinys, [Online]. Pateikiama adresu: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Biologinio sviesto rūgšties gamybos ir jos optimizavimo apžvalga. Int. J. Agric. Biol., 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Pasiekimai ir nusivylimai, 1861. Bakteriologinės apžvalgos, 25 (4), 389-403. [Online] Pateikiama adresu: mmbr.asm.org.