Proses fermentasi butyric, organisma dan produk



The penapaian butyric ia berlaku apabila, bermula dari glukosa, asid butir diperolehi sebagai produk akhir utama. Ia dibuat oleh bakteria tertentu di bawah keadaan ketiadaan oksigen yang lengkap dan ditemui oleh Louis Pasteur, menurut catatannya dalam laporan pada tahun 1861 mengenai eksperimen yang dilakukan pada tahun 1875.

Fermentasi adalah proses biologi di mana bahan berubah menjadi yang lebih mudah. Ia adalah proses katabolik, degradasi nutrien untuk mendapatkan sebatian organik sebagai produk akhir.

Proses ini tidak memerlukan oksigen, adalah anaerobik, dan ciri-ciri beberapa mikroorganisma seperti bakteria dan yis. Fermentasi juga berlaku di sel-sel haiwan, terutamanya apabila bekalan oksigen selular tidak mencukupi. Ia adalah satu proses yang menghasilkan sedikit semangat.

Dari molekul glukosa, menggunakan laluan Embden-Meyerhof-Parnas (laluan glikosilasi yang paling biasa), pyruvate dihasilkan. Penapaian bermula dari piruvat, yang ditapai kepada produk yang berbeza. Menurut produk akhir, terdapat pelbagai jenis penapaian.

Indeks

  • 1 proses penapaian Butyric
  • 2 Organisma yang melakukan penapaian butyric
  • 3 Produk
  • 4 Kegunaan dan penggunaan asid butir
    • 4.1 Biofuels
    • 4.2 Industri makanan dan farmaseutikal
    • 4.3 Penyelidikan kanser
    • 4.4 Sintesis produk kimia
  • 5 Rujukan

Proses penapaian Butyric

Penapaian butyric ditakrifkan sebagai degradasi glukosa (C6H12O6) untuk menghasilkan asid butyrik (C4H8O2) dan gas, di bawah keadaan anaerobik dan dengan tenaga yang rendah. Ia adalah ciri untuk pengeluaran bau yang tidak menyenangkan dan busuk.

penapaian butyric dijalankan oleh Gram positif, spora menghasilkan, Clostridium, Clostridium butyricum biasanya, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum plus Clostridium pasteurianum Clostridium kluyveri dan.

Walau bagaimanapun, bakteria lain yang dikelaskan dalam Butyrvibrio generik, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera dan Sarcina juga dilaporkan sebagai menghasilkan butirat..

Dalam proses penapaian, glukosa dikuburkan kepada piruvat, menghasilkan dua tahi lalat ATP dan NADH. Piruvat kemudiannya ditapai ke pelbagai produk, bergantung kepada ketegangan bakteria.

Dalam contoh pertama, piruvat melepasi laktat dan melewati acetyl-CoA dengan pelepasan CO2. Selepas itu, dua molekul acetyl-CoA membentuk acetoacetyl-CoA, yang kemudiannya dikurangkan menjadi butyryl-CoA, melalui beberapa langkah perantaraan. Akhirnya, Clostridium ferment butyryl-CoA dalam asid butyric.

Enzim phosphotransbutyrallase dan butyrate kinase adalah enzim utama untuk pengeluaran butyrate. Dalam proses pembentukan butyrate 3 mol ATP dibentuk.

Di bawah keadaan pertumbuhan eksponen, sel menghasilkan lebih banyak asetat daripada butyrate, kerana satu mol lebih banyak ATP terbentuk (4 secara total).

Pada akhir pertumbuhan eksponen dan memasuki fasa pegun, bakteria menurunkan pengeluaran asetat dan meningkatkan pengeluaran butirat, mengurangkan jumlah kepekatan ion hidrogen, mengimbangi pH asam medium.

Organisme yang melakukan penapaian butyric

Mikroorganisma yang paling menjanjikan yang digunakan untuk bioproduksi asid butir adalah C. tyrobutyricum. Spesies ini mampu mengeluarkan asid butyric dengan selektiviti yang tinggi dan boleh bertolak ansur dengan kepekatan tinggi sebatian ini.

Walau bagaimanapun, ia hanya dapat ditapai dari karbohidrat yang sangat sedikit, termasuk glukosa, xilosa, fruktosa dan laktat.

C. butyricum boleh menanam banyak sumber karbon, termasuk hexoses, pentoses, gliserol, lignoselulosa, molases, kanji kentang dan keju whey.

Walau bagaimanapun, hasil butyrate jauh lebih rendah. Dalam C. thermobutyricum, pelbagai karbohidrat yang boleh ditapai adalah perantaraan, tetapi tidak memetabolisme sukrosa atau kanji.

Pengeluar Clostridia biobutirat juga menghasilkan beberapa hasil sampingan yang mungkin, termasuk asetat, H2, CO2, laktat dan produk lain, bergantung kepada spesies Clostridium..

Penapaian molekul glukosa oleh C. tyrobutyricum dan C. butyricum boleh dinyatakan seperti ditunjukkan di bawah:

Glukosa → 0.85 Butirat + 0.1 Asetat + 0.2 Laktat + 1.9 H2 + 1.8 CO2

Glukosa → 0.8 Butyrate + 0.4 Asetat + 2.4 H2 + 2 CO2

The laluan metabolik mikroorganisma semasa penapaian anaerobik dipengaruhi oleh beberapa faktor. Dalam kes bakteria Clostridium, menghasilkan butyrate, faktor-faktor terutamanya yang mempengaruhi pertumbuhan dan hasil penapaian adalah: kepekatan glukosa dalam jangka sederhana, pH, tekanan separa hidrogen dan asetat butyrate.

Faktor-faktor ini boleh mempengaruhi kadar pertumbuhan, kepekatan produk akhir dan pengedaran produk.

Produk

Produk utama penapaian butyric adalah asid karboksilat, asid butirat, asid lemak rantaian empat karbon (CH3CH2CH2COOH), juga dikenali sebagai asid n-butanoik.

Ia mempunyai bau yang tidak menyenangkan dan rasa pedas, tetapi meninggalkan rasa yang agak manis di dalam mulut, sama seperti yang berlaku dengan eter. Kehadirannya adalah ciri dalam mentega tengik, bertanggungjawab terhadap bau dan rasa yang tidak menyenangkan, oleh itu namanya, yang berasal dari perkataan Yunani yang bermaksud "mentega".

Walau bagaimanapun, ester tertentu asid butik mempunyai rasa yang menyenangkan atau bau, sebab itu ia digunakan sebagai bahan tambahan dalam makanan, minuman, kosmetik dan industri farmaseutikal.

Kegunaan dan penggunaan asid butir

Biofuels

Asid butyric mempunyai banyak kegunaan dalam industri yang berbeza. Pada masa ini terdapat minat yang besar dalam menggunakannya sebagai pendahulu biofuel.

Industri makanan dan farmaseutikal

Ia juga mempunyai aplikasi penting dalam industri makanan dan perisa, kerana rasa dan teksturnya serupa dengan mentega.

Dalam industri farmaseutikal ia digunakan sebagai komponen dalam beberapa ubat anti-kanser dan rawatan terapeutik lain, dan dalam penghasilan ester butirate butirat digunakan, kerana aroma buahnya.

Penyelidikan kanser

Telah dilaporkan bahawa butyrate mempunyai kesan yang merata terhadap percambahan sel, apoptosis (kematian sel terprogram) dan pembezaan.

Walau bagaimanapun, kajian yang berbeza telah menunjukkan keputusan bertentangan dari segi kesan butyrate pada kanser kolon, yang membawa kepada apa yang dipanggil "paradoks butyrate".

Sintesis produk kimia

Pengeluaran mikroba asid butir adalah alternatif yang menarik untuk sintesis kimia. Kejayaan pelaksanaan industri bahan kimia berasaskan bio bergantung kepada sebahagian besar kos pengeluaran / prestasi ekonomi proses itu.

Oleh itu, pengeluaran industri asid butirat dengan penapaian memerlukan bahan mentah ekonomi, prestasi proses kecekapan yang tinggi, kesucian produk yang tinggi dan kekukuhan yang kukuh dari strain menghasilkan.

Rujukan

  1. Asid butyric. New World Encyclopedia. [Dalam Talian] Boleh didapati di: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L.C., Antolinez, D.M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Bakteria anaerobik: proses yang membuat dan menyumbang kepada kemampanan kehidupan di planet ini. Nova, 13 (24), 55-81. [Dalam Talian] Boleh didapati di: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Masa Depan Asid Butyric dalam Industri. The Scientific World Journal, [Online]. Boleh didapati di: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Kajian mengenai pengeluaran asid bio-butyric dan pengoptimumannya. Int. J. Agric. Biol 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Pencapaian dan kekecewaan, 1861. Ulasan Bacteriological, 25 (4), 389-403. [Dalam Talian] Boleh didapati di: mmbr.asm.org.