Butirik fermantasyon süreci, organizmalar ve ürünler



bütirik fermantasyon glikozdan başlayarak, ana nihai ürün olarak bütirik asit elde edildiğinde meydana gelir. Tamamen oksijensiz koşullar altında bazı bakteriler tarafından yapılır ve 1875 yılında 1875'te yapılan deneylerle ilgili bir raporunda yer alan notuna göre Louis Pasteur tarafından keşfedildi..

Fermantasyon, bir maddenin daha basit bir hale dönüştürüldüğü biyolojik bir işlemdir. Son ürün olarak organik bir bileşik elde etmek için besin bozunmasının katabolik bir işlemidir..

Bu işlem oksijen gerektirmez, anaerobiktir ve bakteri ve maya gibi bazı mikroorganizmaların karakteristiğidir. Fermantasyon, hayvan hücrelerinde, özellikle hücresel oksijen beslemesi yetersiz olduğunda da meydana gelir. Enerjik bir küçük verimli bir süreçtir.

Glikoz molekülünden, Embden-Meyerhof-Parnas yolunu (en yaygın glikosilasyon yolu) kullanarak, piruvat üretilir. Fermantasyonlar, farklı ürünlere fermente edilmiş piruvattan başlar. Nihai ürünlere göre, farklı fermantasyon türleri vardır..

indeks

  • 1 Butirik fermantasyon işlemi
  • 2 Butirik fermantasyon gerçekleştiren organizmalar
  • 3 Ürün
  • 4 Butirik asidin kullanım alanları ve uygulamaları
    • 4.1 Biyoyakıtlar
    • 4.2 Gıda ve ilaç endüstrisi
    • 4.3 Kanser araştırması
    • 4.4 Kimyasal ürünlerin sentezi
  • 5 Kaynakça

Butirik fermantasyon işlemi

bütirik, fermantasyon anaerob koşullarda ve düşük enerji verimliliği altında butirik asit (C4H8O2) ve gazı üretmek üzere glikoz (C6H12O6) bozulması olarak tanımlanır. Bu hoş olmayan kokuların ve çürük üretimi için karakteristiktir.

Bütirik fermantasyon Gram pozitif, üretim sporlar, Clostridium, Clostridium butyricum, tipik olarak, Clostridiumtyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum artı Clostridium pasteurianum, Clostridium kluyveri ve ile gerçekleştirilir.

Bununla birlikte, Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera ve Sarcina cinslerinde sınıflandırılan diğer bakterilerin de bütirat ürettiği rapor edilmiştir..

Fermantasyon işleminde, iki mol ATP ve NADH üreten, piruvat oluşturmak için glukoz katabolize edilir. Piruvat daha sonra bakteri suşuna bağlı olarak çeşitli ürünlere mayalanır..

İlk durumda, piruvat laktata geçer ve CO2 salınımıyla asetil-CoA'ya geçer. Daha sonra, iki asetil-CoA molekülü, belirli ara aşamalar boyunca sonradan butiril-CoA'ya indirgenen asetoasetil-CoA'yı oluşturur. Son olarak, Clostridium, butirik asit içerisinde butiril-CoA fermente eder.

Fosfotransbütrallaz ve bütirat kinaz enzimleri, bütirat üretimi için anahtar enzimlerdir. Butiratın oluşumu sürecinde, 3 mol ATP oluşur..

Üstel büyüme koşulları altında, bir mol daha fazla ATP oluştuğu için hücreler bütirattan daha fazla asetat üretirler (toplam 4).

Üstel büyümenin sonunda ve durağan faza girdiğinde, bakteriler asetat üretimini azaltır ve bütirat üretimini arttırır, toplam hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu azaltır, ortamın asit pH'sini dengeler.

Butirik fermantasyon gerçekleştiren organizmalar

Bütirik asidin biyolojik üretimi için kullanılan en umut verici mikroorganizma C. tyrobutyricum'dur. Bu tür, seçiciliği yüksek butirik asit üretme yeteneğine sahiptir ve bu bileşiğin yüksek konsantrasyonlarını tolere edebilir.

Bununla birlikte, sadece glikoz, ksiloz, fruktoz ve laktat gibi çok az karbonhidrattan fermente edebilir..

C. butyricum, heksoz, pentoz, gliserol, lignoselüloz, melas, patates nişastası ve peynir altı suyu permeat dahil birçok karbon kaynağını mayalayabilir.

Bununla birlikte, bütirat verimleri çok daha düşüktür. C. thermobutyricum'da, fermente edilebilir karbonhidratların aralığı orta düzeydedir, ancak sukroz veya nişastayı metabolize etmez.

Clostridia biobutirat üreticileri ayrıca Clostridium türüne bağlı olarak asetat, H2, CO2, laktat ve diğer ürünler de dahil olmak üzere birkaç olası yan ürün üretir..

Bir glikoz molekülünün C. tyrobutyricum ve C. butyricum tarafından fermantasyonu, aşağıda gösterildiği şekilde ifade edilebilir:

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

Glikoz → 0.8 Butirat + 0.4 Asetat + 2.4 H2 + 2 C02

anaerobik fermantasyon sırasında bir mikroorganizmanın metabolik yol çeşitli faktörler tarafından etkilenir. Clostridium bakterileri, üretim butirat, esas olarak büyüme ve fermantasyon verimini etkileyen faktörler halinde şunlardır: ortamda glikoz konsantrasyonu, pH, hidrojen ve asetat kısmi basıncı bütirat.

Bu faktörler büyüme oranını, nihai ürünlerin konsantrasyonunu ve ürünlerin dağılımını etkileyebilir.

üretmek

Butirik fermantasyonun ana ürünü, karboksilik bir asit, bütirik asittir, aynı zamanda n-bütanoik asit olarak da bilinen dört karbonlu kısa zincirli bir yağ asididir (CH3CH2CH2COOH).

Hoş olmayan bir kokuya ve keskin bir tada sahiptir, ancak eterde olana benzer şekilde ağızda biraz tatlı bir tat bırakır. Tatsız kokusundan ve tadından sorumlu olan, tereyağlı tereyağında bulunması, bu nedenle Yunanca “tereyağı” anlamına gelen adından türetilmiştir..

Bununla birlikte, bazı butirik asit esterleri hoş bir tat veya kokuya sahiptir, bu yüzden yiyecek, içecek, kozmetik ve ilaç endüstrisinde katkı maddesi olarak kullanılırlar..

Butirik asidin kullanım alanları ve uygulamaları

biyoyakıtlar

Butirik asidin farklı endüstrilerde birçok kullanımı vardır. Şu anda biyoyakıtların öncüsü olarak kullanılmasına büyük ilgi var..

Gıda ve ilaç endüstrisi

Ayrıca, tereyağına benzer tadı ve dokusu nedeniyle gıda ve aroma endüstrilerinde önemli uygulamalara sahiptir..

Farmasötik endüstrisinde, birçok kanser önleyici ilacın ve diğer terapötik tedavilerin bir bileşeni olarak kullanılır ve meyvemsi kokusundan dolayı parfüm üretiminde, bütirat esterleri kullanılır..

Kanser araştırması

Butiratın hücre proliferasyonu, apoptozis (programlanmış hücre ölümü) ve farklılaşma üzerinde farklı etkileri olduğu bildirilmiştir..

Bununla birlikte, farklı çalışmalar, bütiratın kolon kanseri üzerindeki etkisiyle, "bütirat paradoksu" olarak adlandırılan sonuçlara karşı ters sonuçlar göstermiştir..

Kimyasal ürünlerin sentezi

Butirik asidin mikrobiyal üretimi, kimyasal sentez için tercih edilen çekici bir alternatiftir. Biyo bazlı kimyasalların endüstriyel olarak uygulanmasının başarısı büyük ölçüde sürecin üretim maliyetine / ekonomik performansına bağlıdır.

Bu nedenle, fermantasyon yoluyla butirik asidin endüstriyel üretimi, ekonomik hammadde, yüksek verimli işlem performansı, yüksek ürün saflığı ve üretici türlerin güçlü sağlamlığını gerektirir..

referanslar

  1. Butirik asit Yeni Dünya Ansiklopedisi. [Online]. Erişim: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L.C., Antolinez, D.M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Anaerobik bakteriler: gezegendeki yaşamın sürdürülebilirliğine katkıda bulunan ve katkıda bulunan süreçler. Nova, 13 (24), 55-81. [Online]. Erişim: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Sanayide Butirik Asidin Geleceği. Bilimsel Dünya Dergisi, [Online]. Erişim: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Biyo-butirik asit üretimi ve optimizasyonu üzerine bir inceleme. Int J. Agric. Biol 16, 1019-1024.
  5. Porter, J.R. (1961). Louis Pasteur. Başarılar ve hayal kırıklıkları, 1861. Bakteriyolojik Değerlendirme, 25 (4), 389-403. [Online]. Erişim: mmbr.asm.org.