Butyrinen käymisprosessi, organismit ja tuotteet



voihapon käyminen se tapahtuu, kun glukoosista lähtien saadaan lopullisena lopputuotteena voihappoa. Se on valmistettu tietyistä bakteereista olosuhteissa, joissa happea ei ole lainkaan, ja Louis Pasteur löysi sen huomion mukaan vuonna 1861 tehdyssä raportissa vuonna 1875 tehdyistä kokeista..

Fermentointi on biologinen prosessi, jossa aine muuttuu yksinkertaisemmaksi. Se on katabolinen prosessi, ravinteiden hajoaminen, jolloin saadaan orgaaninen yhdiste lopputuotteena.

Tämä prosessi ei vaadi happea, on anaerobinen ja on ominaista joillekin mikro-organismeille, kuten bakteereille ja hiivalle. Fermentaatio tapahtuu myös eläinten soluissa, varsinkin silloin, kun happipitoisuus on riittämätön. Se on energisesti vähän tuottavaa prosessia.

Glukoosimolekyylistä valmistetaan Embden-Meyerhof-Parnas-reittiä (yleisin glykosylaatioreitti) pyruvaatti. Fermentaatiot alkavat pyruvaatista, joka fermentoidaan eri tuotteisiin. Lopputuotteiden mukaan on olemassa erilaisia ​​fermentointityyppejä.

indeksi

  • 1 Voi-fermentointi
  • 2 Orgaaniset organismit, jotka suorittavat butyyristä
  • 3 Tuotteet
  • 4 Vapahapon käyttö ja käyttö
    • 4.1 Biopolttoaineet
    • 4.2 Elintarvike- ja lääketeollisuus
    • 4.3 Syöpää koskeva tutkimus
    • 4.4 Kemiallisten tuotteiden synteesi
  • 5 Viitteet

Butyrinen käymisprosessi

Butyyri- fermentointi määritellään glukoosin (C6H12O6) hajoamiseksi voihapon (C4H8O2) ja kaasun tuottamiseksi anaerobisissa olosuhteissa ja alhaisella energian saannolla. Se on ominaista epämiellyttävien ja raittiiden hajujen tuotannolle.

Butyrinen käyminen tapahtuu Clostridium-suvun Gram-positiivisilla, itiöitä tuottavilla bakteereilla, tyypillisesti Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum, Clostridium kluyverin ja Clostridium pasteurianumin lisäksi..

Muita Butyrvibrio-, Butyribacterium-, Eubacterium-, Fusobacterium-, Megasphera- ja Sarcina-sukuihin luokiteltuja bakteereja on kuitenkin raportoitu tuottavan butyraattia..

Fermentaatioprosessissa glukoosi kataboloituu pyruvaatiksi, joka tuottaa kaksi moolia ATP: tä ja NADH: a. Tämän jälkeen pyruvaatti fermentoidaan erilaisiksi tuotteiksi bakteerikannasta riippuen.

Ensinnäkin pyruvaatti kulkeutuu laktaattiin ja se kulkee asetyyli-CoA: een vapauttamalla CO2. Sen jälkeen kaksi asetyyli-CoA-molekyyliä muodostavat asetoasetyyli-CoA: n, joka sitten pelkistetään butyryyli-CoA: ksi tiettyjen välivaiheiden kautta. Lopuksi Clostridium siirtää butyryyli-CoA: ta voihappoon.

Fosfotransbutyrallase- ja butyraattikinaasientsyymit ovat keskeisiä entsyymejä butyraatin valmistuksessa. Prosessissa muodostetaan butyraattia 3 moolia ATP: tä.

Eksponentiaalisen kasvun olosuhteissa solut tuottavat enemmän asetaattia kuin butyraatti, koska muodostuu yksi mooli enemmän ATP: tä (yhteensä 4)..

Eksponentiaalisen kasvun päätyttyä ja kiinteään faasiin siirtymisen jälkeen bakteerit vähentävät asetaatin tuotantoa ja lisäävät butyraatin tuotantoa, mikä vähentää vetyionien kokonaispitoisuutta tasapainottamalla väliaineen happo-pH..

Orgaanit, jotka suorittavat butyyri- fermentointia

Lupaavin mikro-organismi, jota käytetään voihapon biotuotantoon, on C. tyrobutyricum. Tämä laji pystyy tuottamaan voihappoa, jolla on suuri selektiivisyys ja joka voi sietää tämän yhdisteen korkeita pitoisuuksia.

Se voi kuitenkin käydä vain hyvin harvoista hiilihydraateista, mukaan lukien glukoosi, ksyloosi, fruktoosi ja laktaatti.

C. butyricum voi fermentoida monia hiililähteitä, mukaan lukien heksoosit, pentoosit, glyseroli, lignoselluloosa, melassi, perunatärkkelys ja juuston heraproteesi..

Butyraatin saanto on kuitenkin paljon pienempi. C. thermobutyricumissa fermentoituvien hiilihydraattien valikoima on välituote, mutta se ei metaboloi sakkaroosia tai tärkkelystä.

Clostridian tuottajat tuottavat myös useita mahdollisia sivutuotteita, mukaan lukien asetaatti, H2, CO2, laktaatti ja muut tuotteet, Clostridiumin lajista riippuen..

Glukoosimolekyylin fermentointi C. tyrobutyricumin ja C. butyricumin avulla voidaan ilmaista alla esitetyllä tavalla:

Glukoosi → 0,85 butyraatti + 0,1 asetaatti + 0,2 laktaatti + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glukoosi → 0,8 butyraatti + 0,4 asetaatti + 2,4 H2 + 2 CO2

Mikro-organismin metabolisen reitin anaerobisen fermentoinnin aikana vaikuttavat useat tekijät. Clostridium-suvun bakteerien, butyraatin tuottajien, osalta tekijät, jotka vaikuttavat pääasiassa fermentaation kasvuun ja saantoon, ovat: glukoosin pitoisuus väliaineessa, pH, vetyosan osapaine, asetaatti ja butyraatti.

Nämä tekijät voivat vaikuttaa kasvunopeuteen, lopputuotteiden keskittymiseen ja tuotteiden jakeluun.

tuottaa

Butyyri- fermentoinnin päätuote on karboksyylihappo, voihappo, neljän hiilen lyhytketjuinen rasvahappo (CH3CH2CH2COOH), joka tunnetaan myös n-butaanihapona.

Sillä on epämiellyttävä haju ja makea maku, mutta suussa on hieman makea maku, joka on samanlainen kuin eetterillä tapahtuva. Sen läsnäolo on ominaista riisevalle voille, joka on vastuussa sen epämiellyttävästä hajua ja makua, ja sen nimestä, joka on peräisin kreikkalaisesta sanasta "voi"..

Joillakin voihapon esterillä on kuitenkin miellyttävä maku tai haju, minkä vuoksi niitä käytetään lisäaineina elintarvikkeissa, juomissa, kosmetiikassa ja lääketeollisuudessa..

Vapahapon käyttö ja käyttö

biopolttoaineet

Voihappo on monessa käytössä eri toimialoilla. Tällä hetkellä on suuri kiinnostus käyttää sitä biopolttoaineiden edeltäjänä.

Elintarvike- ja lääketeollisuus

Sillä on myös tärkeitä sovelluksia elintarvike- ja aromiteollisuudessa sen maun ja tekstuurin vuoksi, joka on samanlainen kuin voi.

Lääketeollisuudessa sitä käytetään komponenttina useissa syövän vastaisissa lääkkeissä ja muissa terapeuttisissa hoidoissa, ja hajusteiden valmistuksessa käytetään butyraattiestereitä sen hedelmäisen tuoksun vuoksi.

Syövän tutkimus

On raportoitu, että butyraatilla on erilaisia ​​vaikutuksia solujen proliferaatioon, apoptoosiin (ohjelmoitu solukuolema) ja erilaistumiseen..

Eri tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet vastakkaisia ​​tuloksia butyraatin vaikutuksesta paksusuolen syöpään, mikä johtaa ns..

Kemiallisten tuotteiden synteesi

Viinihapon mikrobituotanto on houkutteleva vaihtoehto, joka on parempi kuin kemiallinen synteesi. Biopohjaisten kemikaalien teollisen toteutuksen onnistuminen riippuu suurelta osin prosessin tuotantokustannuksista / taloudellisesta suorituskyvystä.

Siksi voihapon teollinen tuotanto fermentoimalla vaatii taloudellista raaka-ainetta, korkean hyötysuhteen prosessien suorituskykyä, korkeaa tuotteen puhtautta ja vahvoja tukevia kantoja.

viittaukset

  1. Voihappo. New World Encyclopedia. [Online]. Saatavilla osoitteessa: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L. C., Antolinez, D. M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Anaerobiset bakteerit: prosessit, jotka tekevät ja edistävät planeetan elämän kestävyyttä. Nova, 13 (24), 55-81. [Online]. Saatavilla osoitteessa: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Voimahapon tulevaisuus teollisuudessa. Tieteellinen World Journal, [Online]. Saatavilla osoitteessa: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Katsaus bio-voihappotuotantoon ja sen optimointiin. Int. J. Agric. Biol., 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Saavutukset ja pettymykset, 1861. Bacteriological Reviews, 25 (4), 389-403. [Online]. Saatavilla osoitteessa: mmbr.asm.org.