A vaj fermentációs folyamat, a szervezetek és a termékek



az vajsavas erjedés ez akkor fordul elő, amikor a glükózból a fő végtermékként vajsavat kapunk. Ezt bizonyos baktériumok készítik, teljes oxigénhiányos körülmények között, és Louis Pasteur felfedezte, az 1861. évi 1875-ben végzett kísérletekről szóló jelentésében foglaltak szerint..

A fermentáció egy olyan biológiai folyamat, amelynek során az anyagot egy egyszerűbbé alakítják át. Ez egy katabolikus folyamat, a tápanyag lebomlása, hogy szerves vegyületet kapjunk végtermékként.

Ez az eljárás nem igényel oxigént, anaerob, és néhány mikroorganizmusra, például baktériumokra és élesztőre jellemző. Az erjedés az állatok sejtjeiben is előfordul, különösen akkor, ha az oxigénellátás elégtelen. Ez egy energetikailag kevés hozamú folyamat.

A glükózmolekulából az Embden-Meyerhof-Parnas útvonal (a leggyakoribb glikozilációs útvonal) alkalmazásával piruvát keletkezik. Az erjedés piruvátból indul ki, amelyet különböző termékekhez fermentálnak. A végtermékek szerint különböző típusú erjedés van.

index

  • 1 Habos erjesztési folyamat
  • 2 Butiros fermentációt végző szervezetek
  • 3 Termékek
  • 4 A vajsav felhasználása és alkalmazása
    • 4.1 A bioüzemanyagok
    • 4.2 Élelmiszer- és gyógyszeripar
    • 4.3 Rákkutatás
    • 4.4 Vegyi termékek szintézise
  • 5 Referenciák

A vaj fermentációs folyamat

A vajsavas fermentáció a glükóz (C6H12O6) lebomlása, a vajsav (C4H8O2) és a gáz előállítása anaerob körülmények között és alacsony energiahozammal. Jellemző a kellemetlen és büdös szagok előállítására.

A vaj fermentációt a Clostridium nemzetség Gram-pozitív, spórát termelő baktériumaival végzik, tipikusan a Clostridium butyricum, a Clostridium tyrobutyricum, a Clostridium thermobutyricum, a Clostridium kluyveri és a Clostridium pasteurianum mellett..

A Butyrvibrio, a Butyribacterium, az Eubacterium, a Fusobacterium, a Megasphera és a Sarcina nemzetségbe tartozó egyéb baktériumokról azonban beszámoltak, hogy butirátot termelnek..

A fermentációs folyamat során a glükózt piruváttá katabolizáljuk, ami két mol ATP-t és NADH-t termel. A piruvátot ezután különböző termékekké erjesztjük, a bakteriális törzstől függően.

Először a piruvát a laktátba jut, és CO2-kibocsátással átjut az acetil-CoA-ba. Ezt követően két acetil-CoA molekula képez acetoacetil-CoA-t, amelyet bizonyos közbenső lépésekben butiril-CoA-ra redukálunk. Végül a Clostridium-butiril-CoA-t vajsavban fermentálja.

A foszfotransbutiralláz és a butirát kináz enzimek a butirát előállításának kulcsfontosságú enzimei. A butirát képződése során 3 mól ATP keletkezik.

Exponenciális növekedés esetén a sejtek több acetátot termelnek, mint a butirát, mivel egy mól több ATP képződik (összesen 4)..

Az exponenciális növekedés és az állófázisba való belépés után a baktériumok csökkentik az acetát termelését és növelik a butirát termelését, csökkentve a hidrogénionok teljes koncentrációját, kiegyensúlyozva a közeg savas pH-ját..

Butiros erjedést végző szervezetek

A vajsav bioprodukciójához használt legígéretesebb mikroorganizmus a C. tyrobutyricum. Ez a faj nagy szelektivitással rendelkező vajsavat képes előállítani és elviseli a vegyület nagy koncentrációit.

Azonban csak nagyon kevés szénhidrátból, így glükózból, xilózból, fruktózból és laktátból fermentálhat.

A C. butyricum számos szénforrást képes fermentálni, beleértve a hexózokat, a pentózokat, a glicerint, a lignocellulózt, a melaszot, a burgonyakeményítőt és a sajtos tejsavó permeátumot..

A butirát-hozamok azonban sokkal alacsonyabbak. A C. thermobutyricumban a fermentálható szénhidrátok köztesek, de nem metabolizálják a szacharózt vagy a keményítőt.

A Clostridium-fajtól függően a biobutirát Clostridia-termelői is több lehetséges mellékterméket állítanak elő, beleértve az acetátot, a H2-ot, a CO2-t, a laktátot és más termékeket..

A glükóz molekula C. tyrobutyricum és C. butyricum fermentációját az alábbiak szerint fejezhetjük ki:

Glükóz → 0,85 Butirát + 0,1 acetát + 0,2 laktát + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glükóz → 0,8 butirát + 0,4 acetát + 2,4 H2 + 2 CO2

Az anaerob fermentáció során a mikroorganizmusok metabolikus útját számos tényező befolyásolja. A Clostridium nemzetségbe tartozó baktériumok esetében a butirát termelői, a főként a fermentáció növekedését és hozamát befolyásoló tényezők: a tápközegben a glükóz koncentrációja, a pH, a hidrogén részleges nyomása, az acetát és az acetát. butirát.

Ezek a tényezők befolyásolhatják a növekedés ütemét, a végtermékek koncentrációját és a termékek eloszlását.

gyárt

A butiros fermentáció fő terméke egy karbonsav, vajsav, egy négy szénatomú rövid láncú zsírsav (CH3CH2CH2COOH), más néven n-butánsav.

Kellemetlen szaga és csípős íze van, de kissé édes íze van a szájban, hasonlóan az éterrel. Jelenléte jellegzetes a rancid vajra, ami a kellemetlen szagért és ízlésért felelős, így a neve, amely a görög szóból származik..

A vajsav egyes észterei azonban kellemes ízű vagy szagúak, ezért az élelmiszerekben, italokban, kozmetikumokban és a gyógyszeriparban adalékanyagként használják őket..

A vajsav felhasználása és alkalmazása

bioüzemanyagok

A vajsav számos felhasználási területtel rendelkezik a különböző iparágakban. Jelenleg nagy a érdeklődés a bioüzemanyagok előfutáraként való felhasználása iránt.

Élelmiszer- és gyógyszeripar

Fontos alkalmazási területei az élelmiszer- és ízipari iparágaknak is, ízének és textúrájának köszönhetően, ami hasonló a vajhoz.

A gyógyszeriparban számos rákellenes gyógyszer és más terápiás kezelés részeként használják, és parfümök előállításában butirát-észtereket használnak, gyümölcsös illata miatt.

Rákkutatás

Úgy tűnik, hogy a butirátnak sokféle hatása van a sejtproliferációra, az apoptózisra (programozott sejthalálra) és a differenciálódásra..

Azonban a különböző vizsgálatok ellentétes eredményeket mutattak a butirátnak a vastagbélrákra gyakorolt ​​hatása tekintetében, ami az ún..

Vegyi termékek szintézise

A vajsav mikrobiális termelése vonzó alternatíva, mint a kémiai szintézis. A bioalapú vegyi anyagok ipari megvalósításának sikere nagymértékben függ a folyamat termelési / gazdasági teljesítményének költségétől.

Ezért a vajsav erjesztéssel történő ipari termelése gazdaságos nyersanyagot, nagy hatékonyságú eljárási teljesítményt, magas terméktisztaságot és a termelő törzsek erős szilárdságát igényli..

referenciák

  1. Vajsav. Új világ enciklopédia. [Online]. Elérhető: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L. C., Antolinez, D. M., Bohórquez, J. A., Corredor, A.M. (2015). Anaerob baktériumok: olyan folyamatok, amelyek hozzájárulnak a bolygó életének fenntarthatóságához. Nova, 13 (24), 55-81. [Online]. Elérhető: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). A vajsav jövője az iparban. A Tudományos Világ Napló, [Online]. Elérhető: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. A bio-vajsav-termelés és annak optimalizálása. Int. J. Agric. Biol. 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Eredmények és csalódások, 1861. Bakteriológiai vélemények, 25 (4), 389-403. [Online]. Elérhető: mmbr.asm.org.