תהליך תסיסה בוטיר, אורגניזמים ומוצרים

ה תסיסה בוטירית זה קורה כאשר, החל גלוקוז, חומצה butyric מתקבל כמוצר הסופי העיקרי. זה נעשה על ידי חיידקים מסוימים בתנאים של היעדר מוחלט של חמצן התגלה על ידי לואי פסטר, על פי הפתק שלו בדו"ח בשנת 1861 על ניסויים שבוצעו בשנת 1875.

תסיסה היא תהליך ביולוגי שבאמצעותו החומר הופך להיות פשוט יותר. זהו תהליך catabolic, של השפלה מזין כדי לקבל תרכובת אורגנית כמוצר הסופי.

תהליך זה אינו דורש חמצן, הוא אנאירובי, והוא אופייני כמה מיקרואורגניזמים כגון חיידקים ושמרים. התסיסה מתרחשת גם בתאים של בעלי חיים, במיוחד כאשר אספקת הסלולר של החמצן אינו מספיק. זהו תהליך מניע קטן אנרגטי.

מתוך מולקולת הגלוקוז, באמצעות המסלול Embeden-Meyerhof-Parnas (מסלול הגליקוזילציה הנפוץ ביותר), pyruvate מיוצר. התסיסים מתחילים מ pyruvate, אשר מותסס למוצרים שונים. על פי המוצרים הסופי, ישנם סוגים שונים של תסיסה.

אינדקס

• 1 תהליך תסיסה בוטיר
• 2 אורגניזמים המבצעים תסיסה בוטיקית
• מוצרים
• שימושים ויישומים של חומצה בוטירית
  • 4.1 דלק ביולוגי
  • 4.2 תעשיית המזון והתרופות
  • 4.3 מחקר סרטן
  • 4.4 סינתזה של מוצרים כימיים
• 5 הפניות

תהליך תסיסה בוטיר

תסיסה בוטירית מוגדרת השפלה של גלוקוז (C6H12O6) כדי לייצר חומצה בוטירית (C4H8O2) וגז בתנאים אנאירוביים ויעילות אנרגיה נמוכה. זהו מאפיין לייצור ריחות לא נעימים ומתועב.

תסיסה בוטירית מתבצעת על ידי גראם חיובי, נבגים לייצר, קלוסטרידיום, Clostridium butyricum בדרך כלל, tyrobutyricum Clostridium, Clostridium thermobutyricum פלוס Clostridium pasteurianum Clostridium kluyveri ו.

עם זאת, חיידקים אחרים מסווגים ב Butyrvibrio הגנרל, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera ו Sarcina דווחו גם בייצור butyrate..

בתהליך התסיסה, גלוקוז הוא catabolized כדי pyruvate, לייצר שני שומות של ATP ו NADH. את pyruvate הוא תוסס לאחר מכן למוצרים שונים, בהתאם זן חיידקי.

במקרה הראשון, pyruvate עובר לקטט והוא עובר כדי אצטיל- COA עם שחרור של CO2. לאחר מכן, שתי מולקולות של אצטיל- CoA טופס acetoacetyl-CoA, אשר מצטמצם מכן butyryl- CoA, באמצעות צעדים ביניים מסוימים. לבסוף, Clostridium תסיסות butyryl-CoA ב butyric חומצה.

אנזימים phosphotransbutyrallase ו butyrate קינאז הם אנזימים מפתח לייצור butyrate. בתהליך היווצרות של 3 חפרפרות butyate של ATP נוצרים.

בתנאים של צמיחה מעריכית, התאים מייצרים יותר acetate מאשר butyrate, שכן אחד השומה יותר של ATP נוצרת (4 בסך הכל).

בסוף הצמיחה האקספוננציאלית ונכנס לשלב נייח, החיידקים להפחית את הייצור של אצטט ולהגדיל את הייצור של butyrate, הפחתת הריכוז הכולל של יונים מימן, איזון חומציות pH של המדיום.

אורגניזמים המבצעים תסיסה בוטיקית

המיקרואורגניזם המבטיח ביותר המשמש לייצור ביולוגי של חומצה בוטירית הוא C. tyrobutyricum. מין זה מסוגל לייצר חומצה butyric עם סלקטיביות גבוהה והוא יכול לסבול ריכוזים גבוהים של המתחם הזה.

עם זאת, הוא יכול רק תסיסה של פחמימות מעטים מאוד, כולל גלוקוז, xylose, פרוקטוז ו לקטט.

ג butyricum מקורות פחמן להתססה רבים, כולל hexoses, pentoses, גליצרול, lignocellulose, מולסה, עמילן תפוחי אדמה, ומשפיעים על מי גבינה.

עם זאת, התשואות בוטיראט הם הרבה יותר נמוך. ב C. thermobutyricum, טווח של פחמימות תסיסה הוא ביניים, אבל לא מטבוליזם סוכרוז או עמילן.

Clostridia המפיקים של biobutyrate גם לייצר כמה תוצרי לוואי אפשריים, כולל אצטט, H2, CO2, לקטט ומוצרים אחרים, בהתאם למינים של Clostridium..

תסיסה של מולקולה גלוקוז על ידי C. tyrobutyricum ו C. butyricum ניתן ביטוי כפי שמוצג להלן:

גלוקוז → 0.85 בוטיראט + 0.1 אצטט + 0.2 לקטט + 1.9 H2 + 1.8 CO2

גלוקוז → 0.8 בוטיראט + 0.4 אצטט + 2.4 H2 + 2 CO2

מסלול מטבולי של מיקרואורגניזם במהלך התסיסה אנאירובי מושפע ממספר גורמים. במקרה של חיידקי Clostridium, butyrate לייצר, גורמים המשפיעים על צמיחה בעיקר תשואת תסיסה הם: ריכוז הגלוקוז הבינוני, ה- pH, הלחץ החלקי של מימן תצטט butyrate.

גורמים אלו יכולים להשפיע על קצב הצמיחה, על ריכוז המוצרים הסופיים ועל התפלגות המוצרים.

מוצרים

המוצר העיקרי של תסיסה butyric הוא חומצה carboxylic, חומצה butyric, חומצה שומן פחמן קצר שרשרת (CH3CH2CH2COOH), הידוע גם בשם חומצה n- butanoic.

יש לה ריח לא נעים וטעם חריף, אבל משאיר טעם מתוק מעט בפה, בדומה למה שקורה באתר. נוכחותה אופיינית בחמאה מעופשת, להיות אחראית על הריח והטעם הלא נעימים שלה, ומכאן שמה, שמקורו במילה היוונית שמשמעותה "חמאה".

עם זאת, אסטרים מסוימים של חומצה butyric יש טעם או ריח נעים, ולכן הם משמשים תוספים מזון, משקאות, קוסמטיקה תעשיית התרופות.

שימושים ויישומים של חומצה בוטירית

דלק ביולוגי

חומצה בוטירית יש שימושים רבים בתעשיות שונות. כיום יש עניין רב בשימוש בו כמבשר של דלק ביולוגי.

תעשיית המזון והתרופות

יש לה גם יישומים חשובים בתעשיות המזון והטעם, בשל הטעם והמרקם הדומים לחמאה.

בתעשיית התרופות הוא משמש כמרכיב בכמה תרופות נגד סרטן וטיפולים טיפוליים אחרים, וכן בייצור של בשמים butyater esters משמשים, בשל ניחוח פירותי.

מחקר הסרטן

זה כבר דיווחו כי butyrate יש השפעות מגוונות על התפשטות תאים, אפופטוזיס (מוות מתוכנן התא) ו בידול.

עם זאת, מחקרים שונים הראו תוצאות הפוכות במונחים של ההשפעה של butyrate על סרטן המעי הגס, המוביל מה שנקרא "פרדוקס butyate".

סינתזה של מוצרים כימיים

הייצור של חיידקים של חומצה butyric הוא אלטרנטיבה אטרקטיבי עדיף סינתזה כימית. ההצלחה של יישום תעשייתי של כימיקלים מבוססי ביו תלוי במידה רבה על עלות הייצור / הביצועים הכלכליים של התהליך.

לכן, הייצור התעשייתי של חומצה butyric על ידי תסיסה דורש חומר גלם חסכוני, יעילות גבוהה תהליך ביצועים, טוהר מוצר גבוה עמידות חזקה של זנים בייצור.

הפניות

1. חומצה בוטירית. אנציקלופדיה חדשה בעולם. [מקוון] זמין ב:
2. Corrales, L.C, Antolinez, D.M, Bohórquez, J., Corredor, A.M. (2015). חיידקים אנאירוביים: תהליכים שמייצרים ותורמים לקיימות החיים על הפלנטה. נובה, 13 (24), 55-81. [מקוון] זמין ב: scielo.org.co
3. Dwidar, M., Park, J., Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). העתיד של חומצה Butyric בתעשייה. בעולם מדעי העולם, [Online]. זמין בכתובת: doi.org.
4. JHA, A.K, Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. סקירה על ביו-בוטיר ייצור חומצה ואופטימיזציה שלה. Int. J. Agric. ביול 16, 1019-1024.
5. Porter, R. R. (1961). לואי פסטר. הישגים ואכזבות, 1861. ביקורות בקטריולוגיות, 25 (4), 389-403. [מקוון] זמין ב: mmbr.asm.org.