Mastný fermentačný proces, organizmy a produkty



kvasenie maslom vyskytuje sa vtedy, keď sa ako hlavný konečný produkt získa z glukózy kyselina maslová. Je vyrobený určitými baktériami v podmienkach úplnej neprítomnosti kyslíka a objavil ho Louis Pasteur podľa jeho správy v správe z roku 1861 o experimentoch vykonaných v roku 1875.

Fermentácia je biologický proces, ktorým sa látka transformuje na jednoduchšiu látku. Je to katabolický proces degradácie živín, čím sa získa organická zlúčenina ako konečný produkt.

Tento proces nevyžaduje kyslík, je anaeróbny a je charakteristický pre niektoré mikroorganizmy, ako sú baktérie a kvasinky. Fermentácia sa tiež vyskytuje v bunkách zvierat, najmä keď je zásoba kyslíka v bunkách nedostatočná. Je to energeticky málo výnosný proces.

Z molekuly glukózy sa pomocou Embden-Meyerhof-Parnasovej cesty (najbežnejšia glykozylačná cesta) produkuje pyruvát. Fermentácia začína z pyruvátu, ktorý je fermentovaný na rôzne produkty. Podľa finálnych produktov existujú rôzne druhy fermentácie.

index

  • 1 Proces kvasenia butyrom
  • 2 Organizmy, ktoré vykonávajú kvasenie masla
  • 3 Produkty
  • 4 Použitie a použitie kyseliny maslovej
    • 4.1 Biopalivá
    • 4.2 Potravinársky a farmaceutický priemysel
    • 4.3 Výskum rakoviny
    • 4.4 Syntéza chemických výrobkov
  • 5 Referencie

Mastný fermentačný proces

maslová fermentácia je definovaná ako degradáciu glukózy (C6H12O6) za vzniku kyseliny maslovej (C4H8O2) a plyn, za anaeróbnych podmienok a nízkou energetickou účinnosťou. To je charakteristické pre výrobu nepríjemných pachov a hnijúce.

Maslová fermentácia sa vykonáva grampozitívne, produkujúcich spor, Clostridium, Clostridium butyricum typicky, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum a Clostridium pasteurianum Clostridium kluyveri a.

Avšak, oni tiež bola označená ako produkujúce butyrát iné baktérie zaradených do rodov Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera a Sarcina.

Vo fermentačnom procese sa glukóza katabolizuje na pyruvát, čím sa získajú dva moly ATP a NADH. Pyruvát sa následne fermentuje na rôzne produkty v závislosti od bakteriálneho kmeňa.

V prvom prípade pyruvát prechádza do laktátu a prechádza do acetyl-CoA s uvoľňovaním CO2. Následne dve molekuly acetyl-CoA tvoria acetoacetyl-CoA, ktorý sa potom redukuje na butyryl-CoA prostredníctvom určitých medziproduktov. Nakoniec Clostridium fermentuje butyryl-CoA v kyseline maslovej.

Enzýmy fosfotransbutyraláza a butyrátkináza sú kľúčovými enzýmami na produkciu butyrátu. V procese tvorby butyrátu sa tvoria 3 moly ATP.

Za podmienok exponenciálneho rastu bunky produkujú viac acetátu ako butyrátu, pretože sa tvorí jeden mol viac ATP (celkovo 4)..

Na konci exponenciálneho rastu a vstupu do stacionárnej fázy baktérie znižujú produkciu acetátu a zvyšujú produkciu butyrátu, znižujúc celkovú koncentráciu iónov vodíka, pričom vyvážia kyslé pH média..

Organizmy, ktoré vykonávajú kvasenie masla

Najsľubnejším mikroorganizmom použitým na bioprodukciu kyseliny maslovej je C. tyrobutyricum. Tento druh je schopný produkovať kyselinu maslovú s vysokou selektivitou a môže tolerovať vysoké koncentrácie tejto zlúčeniny.

Môže však kvasiť len z veľmi málo sacharidov, vrátane glukózy, xylózy, fruktózy a laktátu.

C. butyricum mnoho kvasiteľné zdroje uhlíka, vrátane hexózy, pentóza, glycerol, lignocelulóza, melasa, zemiakový škrob a srvátka permeátu.

Výťažky butyrátu sú však oveľa nižšie. V C. thermobutyricum je rozsah fermentovateľných sacharidov medziproduktový, ale nemetabolizuje sacharózu alebo škrob..

Producenti klostrídií z biobutyrátu tiež produkujú niekoľko možných vedľajších produktov, vrátane acetátu, H2, CO2, laktátu a ďalších produktov v závislosti od druhu Clostridium..

Fermentácia molekuly glukózy pomocou C. tyrobutyricum a C. butyricum môže byť vyjadrená nasledujúcim spôsobom:

Glukóza → 0,85 Butyrát + 0,1 acetát + 0,2 laktát + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glukóza → 0,8 butyrát + 0,4 acetát + 2,4 H2 + 2 CO2

Metabolická dráha mikroorganizmu v priebehu anaeróbnej fermentácie je ovplyvnený niekoľkými faktormi. V prípade baktérií Clostridium, produkujúce butyrát, faktory, ktoré ovplyvňujú predovšetkým rast a výnos kvasenia sú: koncentrácia glukózy v médiu, pH, parciálny tlak vodíka a kyseliny octovej maslovej.

Tieto faktory môžu ovplyvniť rýchlosť rastu, koncentráciu finálnych produktov a distribúciu produktov.

vyrobiť

Hlavným produktom fermentácie je gamaaminomaslovej n-butánová karboxylová kyselina, maslová kyselina, mastné kyseliny s krátkym reťazcom štyri uhlíky (CH3CH2CH2COOH), známy tiež ako kyselina

Má nepríjemný zápach a štipľavú chuť, ale v ústach zanecháva trochu sladkú chuť, podobne ako pri éteri. Jeho prítomnosť je charakteristická pre husté maslo, ktoré je zodpovedné za jeho nepríjemný zápach a chuť, teda jeho názov, ktorý je odvodený z gréckeho slova "maslo"..

Avšak niektoré estery kyseliny maslovej majú príjemnú chuť alebo vôňu, preto sa používajú ako prísady do potravín, nápojov, kozmetiky a farmaceutického priemyslu..

Použitie a použitie kyseliny maslovej

biopalivá

Kyselina maslová má mnoho použití v rôznych priemyselných odvetviach. V súčasnosti je veľký záujem o jeho použitie ako predchodcu biopalív.

Potravinársky a farmaceutický priemysel

Má tiež dôležité aplikácie v potravinárskom a chuťovom priemysle, vďaka svojej chuti a štruktúre podobnej maslu.

Vo farmaceutickom priemysle sa používa ako zložka niekoľkých protirakovinových liekov a iných liečebných postupov a pri výrobe parfumov sa používajú butyrátové estery, vďaka svojej ovocnej vôni.

Výskum rakoviny

Bolo publikované, že butyrát má rôzne účinky na bunkovú proliferáciu, apoptózu (programovanú smrť buniek) a diferenciáciu.

Rôzne štúdie však ukázali opačné výsledky, pokiaľ ide o účinok butyrátu na rakovinu hrubého čreva, čo viedlo k tzv..

Syntéza chemických výrobkov

Mikrobiálna produkcia kyseliny maslovej je atraktívnou alternatívou, ktorá je výhodnejšia ako chemická syntéza. Úspech priemyselnej implementácie chemikálií na biologickej báze závisí vo veľkej miere od nákladov na výrobu / ekonomickú výkonnosť procesu.

Preto priemyselná výroba kyseliny maslovej fermentáciou vyžaduje ekonomickú surovinu, vysokú účinnosť procesu spracovania, vysokú čistotu produktu a silnú pevnosť produkujúcich kmeňov..

referencie

  1. Kyselina maslová. Nová svetová encyklopédia. [Online]. K dispozícii na adrese: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L. C., Antolinez, D.M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Anaeróbne baktérie: procesy, ktoré vytvárajú a prispievajú k udržateľnosti života na planéte. Nova, 13 (24), 55-81. [Online]. Dostupné na: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Budúcnosť kyseliny maslovej v priemysle. Vedecký svetový časopis, [Online]. Dostupné na: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Prehľad o výrobe kyseliny biomaslovej a jej optimalizácii. Int. J. Agric. Biol., 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Úspechy a sklamania, 1861. Bacteriological Reviews, 25 (4), 389-403. [Online]. K dispozícii na adrese: mmbr.asm.org.