Või käärimisprotsess, organismid ja tooted



The butüüriline käärimine see esineb siis, kui glükoosist lähtudes saadakse peamine lõppsaadus võihape. Seda valmistavad teatud bakterid hapniku täieliku puudumise tingimustes ning Louis Pasteur avastas selle vastavalt oma märkusele 1861. aasta aruandes 1875. aastal tehtud katsete kohta..

Fermentatsioon on bioloogiline protsess, mille abil ainet muudetakse lihtsamaks. See on kataboolne protsess, toitainete lagunemine, et saada lõppsaaduseks orgaaniline ühend.

See protsess ei vaja hapnikku, on anaeroobne ja on iseloomulik mõnedele mikroorganismidele nagu bakterid ja pärm. Fermentatsioon toimub ka loomade rakkudes, eriti siis, kui hapniku tsellulaarne tarne on ebapiisav. See on energiliselt vähe saagiv protsess.

Glükoosimolekulist toodetakse Embden-Meyerhof-Parnas marsruuti (kõige levinum glükosüülimise rada) abil püruvaati. Fermentatsioon algab püruvaadist, mis kääritatakse erinevateks toodeteks. Lõpptoodete kohaselt on olemas erinevaid kääritamisviise.

Indeks

  • 1 Või käärimisprotsess
  • 2 Butüürilist kääritamist teostavad organismid
  • 3 Tooted
  • 4 Võihappe kasutamine ja rakendused
    • 4.1 Biokütused
    • 4.2 Toidu- ja farmaatsiatööstus
    • 4.3 Vähiuuringud
    • 4.4 Keemiliste toodete süntees
  • 5 Viited

Või käärimisprotsess

Butüüriline kääritamine on glükoosi (C6H12O6) lagunemine, et saada happe (C4H8O2) ja gaasi anaeroobsetes tingimustes ja madala energiasisaldusega. See on iseloomulik ebameeldivate ja räpaste lõhnade tootmiseks.

Butüürkääritamist teostavad lisaks Clostridium kluyverile ja Clostridium pasteurianum'ile ka Clostridium perekonna Gram-positiivsed, sporeerivad bakterid..

Siiski on teatatud ka teistest bakteritest, mis on klassifitseeritud perekondadesse Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera ja Sarcina..

Fermentatsiooniprotsessis kataboliseeritakse glükoosi püruvaadiks, tekitades kaks mooli ATP ja NADH. Seejärel fermenteeritakse püruvaati vastavalt erinevatele produktidele, sõltuvalt bakterite tüvest.

Esiteks läbib püruvaat laktaati ja läheb CO2 vabanemisega atsetüül-CoA-sse. Järgnevalt moodustavad kaks atsetüül-CoA molekuli atsetoatsetüül-CoA-d, mis seejärel redutseeritakse butürüül-CoA-ks teatud vahepealsete etappide kaudu. Lõpuks fermenteerib Clostridium butürüül-CoA-d jahappes.

Fosfotransbutüraasi ja butüraadi kinaasi ensüümid on butüraadi tootmiseks võtmetähtsusega ensüümid. Butüraadi moodustumise protsessis moodustub 3 mooli ATP.

Eksponentsiaalse kasvu tingimustes toodavad rakud rohkem atsetaati kui butüraat, kuna moodustub üks mool ATP-d (kokku 4).

Eksponentsiaalse kasvu lõppedes ja statsionaarsesse faasi sisenedes vähendavad bakterid atsetaadi tootmist ja suurendavad butüraadi tootmist, vähendades vesinikuioonide üldkontsentratsiooni, tasakaalustades keskmise happe pH..

Butüürilist kääritamist teostavad organismid

Kõige paljutõotavam mikroorganism, mida kasutatakse väävelhappe bioproduktsiooniks, on C. tyrobutyricum. See liik on võimeline tootma kõrge selektiivsusega ja selle ühendi kõrget kontsentratsiooni talutavat väävelhapet.

Kuid see võib käärida ainult väga vähestest süsivesikutest, sealhulgas glükoosist, ksüloosist, fruktoosist ja laktaadist.

C. butyricum võib fermenteerida paljusid süsinikuallikaid, sealhulgas heksoose, pentoose, glütserooli, lignotselluloosi, melassi, kartulitärklist ja juustu vadakut..

Kuid butüraadi saagis on palju väiksem. C. thermobutyricum'i puhul on fermenteeritavate süsivesikute valik vahepealne, kuid ei metaboliseeri sahharoosi ega tärklist..

Clostridia tootjad toodavad ka mitmeid võimalikke kõrvalsaadusi, kaasa arvatud atsetaat, H2, CO2, laktaat ja muud tooted, sõltuvalt Clostridium'i liigist..

Glükoosimolekuli fermenteerimist C. tyrobutyricum'i ja C. butyricum'i abil võib väljendada allpool näidatud viisil:

Glükoos → 0,85 butüraat + 0,1 atsetaat + 0,2 laktaat + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glükoos → 0,8 butüraati + 0,4 atsetaati + 2,4 H2 + 2 CO2

Mikroorganismi metaboolset rada anaeroobse kääritamise ajal mõjutavad mitmed tegurid. Perekonna Clostridium bakterite puhul, mis on butüraadi tootjad, on tegurid, mis mõjutavad peamiselt fermentatsiooni kasvu ja saagist: glükoosi kontsentratsioon söötmes, pH, vesiniku osaline rõhk, atsetaat ja atsetaat. butüraat.

Need tegurid võivad mõjutada kasvumäära, lõpptoodete kontsentratsiooni ja toodete jaotust.

Tooted

Butüürilise fermentatsiooni peamiseks produktiks on karboksüülhape, võihape, nelja süsiniku lühikese ahelaga rasvhape (CH3CH2CH2COOH), tuntud ka kui n-butaanhape.

See on ebameeldiva lõhna ja terava maitse, kuid jätab suus magusa maitse, mis sarnaneb eetriga toimuvale. Selle esinemine on iseloomulik roogitud võile, vastutades selle ebameeldiva lõhna ja maitse eest, seega ka selle nime järgi, mis tuleneb kreeka sõnast "või"..

Teatavatel võihappe estritel on siiski meeldiv maitse või lõhn, mistõttu neid kasutatakse toiduainetes, jookides, kosmeetikas ja farmaatsiatööstuses lisanditena..

Võihappe kasutamine ja rakendused

Biokütused

Võihappel on mitmesuguseid kasutusalasid erinevates tööstusharudes. Praegu on suur huvi selle kasutamiseks biokütuste eelkäijana.

Toidu- ja farmaatsiatööstus

Samuti on sellel olulised rakendused toidu- ja maitsetööstuses, kuna see on võile sarnane.

Ravimitööstuses kasutatakse seda mitmete vähivastaste ravimite ja muude terapeutiliste ravimite komponendina ning parfüümide tootmisel kasutatakse butüraatestreid, sest see on puuviljane aroom.

Vähiuuringud

On teatatud, et butüraadil on rakkude proliferatsioonile, apoptoosile (programmeeritud rakusurm) ja diferentseerumisele erinev mõju..

Kuid erinevad uuringud on näidanud vastupidiseid tulemusi butüraadi toime suhtes käärsoolevähi suhtes, mille tulemuseks on nn "butüraadi paradoks"..

Keemiliste toodete süntees

Võihappe mikroobide tootmine on atraktiivne alternatiiv, mis on parem keemilisele sünteesile. Bio-põhiste kemikaalide tööstusliku rakendamise edukus sõltub suurel määral tootmisprotsessi kulutustest.

Seetõttu vajab happe happe tööstuslik tootmine kääritamise teel ökonoomset toorainet, kõrge kasuteguriga protsessi tulemuslikkust, suurt tootekindlust ja tootvate tüvede tugevat vastupidavust..

Viited

  1. Võihape. New World Encyclopedia. [Online] Saadaval aadressil: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L. C., Antolinez, D. M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Anaeroobsed bakterid: protsessid, mis annavad ja aitavad kaasa planeedi elu jätkusuutlikkusele. Nova, 13 (24), 55-81. [Online] Saadaval aadressil: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Võihappe tulevik tööstuses. Teaduslik maailma ajakiri, [Online]. Saadaval aadressil: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Ülevaade bio-butaanhappe tootmisest ja selle optimeerimisest. Int. J. Agric. Biol., 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Saavutused ja pettumused, 1861. Bakterioloogilised ülevaated, 25 (4), 389-403. [Online] Saadaval aadressil: mmbr.asm.org.