ФЕРМЕНТАЦИЈА МАСЛАЧКЕ МАСТИ: ПРОЦЕС, ОРГАНИЗМИ И ПРОИЗВОДИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Бутерна Ферментација настаје када је добијен глукозу из бутерне киселине као главног крајњем производу. Изводе га одређене бактерије у условима потпуног одсуства кисеоника, а открио га је Лоуис Пастеур, према својој биљешци у извештају из 1861. о експериментима извршеним 1875.

Ферментација је биолошки процес помоћу којег се супстанца претвара у једноставнији. То је катаболички процес, разградње хранљивих материја да би се добило органско једињење као крајњи производ.

Лоуис Пастеур

Овај процес не захтева кисеоник, анаеробан је, а карактеристичан је за неке микроорганизме, попут бактерија и квасца. Ферментација се такође дешава у ћелијама животиња, посебно када је ћелијска снабдевање кисеоником недовољна. То је енергетски мали принос.

Из молекула глукозе, коришћењем пута Ембден-Меиерхоф-Парнас (најчешћи пут гликолизе), ствара се пируват. Ферментације полазе од пирувата, који ферментира у различите производе. Зависно од крајњих производа, постоје различите врсте ферментације.

Процес ферментације маслачке масти

Ферментација маслаче је дефинисана као разградња глукозе (Ц6Х12О6) да би се добила маслачна киселина (Ц4Х8О2) и гас, под анаеробним условима и са ниским приносом енергије. Карактеристично је за стварање непријатних и грозних мириса.

Ферментација маслачка изводи Грам-позитивне бактерије које производе споре из рода Цлостридиум, обично Цлостридиум бутирицум, Цлостридиум тиробутирицум, Цлостридиум тхермобутирицум, поред Цлостридиум клуивери и Цлостридиум пастеурианум.

Међутим, друге бактерије класификоване у родове Бутирвибрио, Бутирибацтериум, Еубацтериум, Фусобацтериум, Мегаспхера и Сарцина такође су пријављене као произвођачи бутирата.

У процесу ферментације, глукоза се катаболизује у пируват, стварајући два мола АТП и НАДХ. Пируват се након тога ферментира у различите производе, зависно од бактеријског соја.

У првом реду, пируват постаје лактат и то ослобађањем ЦО2 постаје ацетил-ЦоА. После тога, два молекула ацетил-ЦоА формирају ацетоацетил-ЦоА, који се кроз одређене прелазне кораке редукује до бутирил-ЦоА. Коначно, клостридијум ферментира бутирил-ЦоА у маслачну киселину.

Ензими фосфотрансбутирилаза и бутират киназа су кључни ензими за производњу бутирата. У процесу стварања бутирата формирају се 3 мола АТП-а.

Под експоненцијалним условима раста ћелије производе више ацетата од бутирата, пошто се формира још један мол АТП-а (укупно 4).

На крају експоненцијалног раста и уласка у стационарну фазу, бактерије смањују производњу ацетата и повећавају производњу бутирата, смањујући укупну концентрацију водоничних јона, уравнотежујући кисели пХ медијума.

Организми који проводе ферментацију маслачка

Најперспективнији микроорганизам који се користи за биопродукцију маслачне киселине је Ц. тиробутирицум. Ова врста је способна да производи маслачну киселину високе селективности и може да толерише високе концентрације овог једињења.

Међутим, може ферментирати само из врло мало угљених хидрата, укључујући глукозу, ксилозу, фруктозу и лактат.

Ц. бутирицум може ферментирати више извора угљеника, укључујући хексозе, пентозе, глицерол, лигноцелулозу, меласу, кромпирјев скроб и пермеат сирутке.

Међутим, приноси бутирата су много нижи. У Ц. тхермобутирицум, опсег ферментибилних угљених хидрата је средњи, али не метаболизује сахарозу или скроб.

Клостридије које производе биобутират такође производе неколико могућих нус-производа, укључујући ацетат, Х2, ЦО2, лактат и друге производе, зависно од врсте Цлостридиум.

Ферментација молекула глукозе Ц. тиробутирицум и Ц. бутирицум може се изразити на следећи начин:

Глукоза → 0,85 Бутират + 0,1 ацетат + 0,2 лактата + 1,9 Х2 + 1,8 ЦО2

Глукоза → 0,8 бутират + 0,4 ацетата + 2,4 Х2 + 2 ЦО2

На метаболички пут микроорганизма током анаеробне ферментације утиче неколико фактора. У случају бактерија рода Цлостридиум, које производе бутират, фактори који углавном утичу на раст и перформансе ферментације су: концентрација глукозе у медијуму, пХ, парцијални притисак водоника, ацетата и бутират.

Ови фактори могу утицати на брзину раста, концентрацију крајњих производа и дистрибуцију производа.

производи

Главни производ маслачне ферментације је карбоксилна киселина, маслачна киселина, четверо-угљена масна киселина кратког ланца (ЦХ3ЦХ2ЦХ2ЦООХ), такође позната као н-бутанска киселина.

Има неугодан мирис и оштар укус, али оставља нешто сладак укус у устима, сличан оном који се догађа са етером. Његово присуство је карактеристично за ужарени маслац који је одговоран за његов непријатни мирис и укус, отуда и његово име, које је изведено од грчке речи за "путер".

Међутим, одређени естри маслачне киселине имају пријатан укус или мирис, због чега се користе као адитиви у храни, пићима, козметици и фармацеутској индустрији.

Употреба и примјена маслачне киселине

Биогорива

Маслачна киселина има много користи у различитим индустријама. Тренутно постоји велико интересовање за његово коришћење као претходника биогорива.

Прехрамбена и фармацеутска индустрија

Такође има важне примене у индустрији хране и арома, због укуса и текстуре попут маслачка.

У фармацеутској индустрији користи се као компонента у разним антиканцерогеним лековима и другим терапијским третманима, а естри бутирата користе се у производњи парфема, због свог воћног мириса.

Истраживање рака

За бутират се наводи да има различите ефекте на ћелијску пролиферацију, апоптозу (програмирана ћелијска смрт) и диференцијацију.

Међутим, различите студије дале су супротне резултате у погледу ефекта бутирата на рак дебелог црева, што је довело до такозваног „парадикса бутура“.

Хемијска синтеза

Производња масних киселина масти је пожељна атрактивна алтернатива хемијској синтези. Успех индустријске примене хемијских хемикалија у великој мери зависи од трошкова производње / економских перформанси процеса.

Стога индустријска производња маслачне киселине ферментацијским процесима захтева јефтину сировину, високе ефикасности процеса, високу чистоћу производа и снажну робусност сојева који се производе.

Референце

1. Маслачна киселина. Нова светска енциклопедија. . Доступно на: невворлденцицлопедиа.орг
2. Цорралес, ЛЦ, Антолинез, ДМ, Бохоркуез, ЈА, Цорредор, АМ (2015). Анаеробне бактерије: процеси који спроводе и доприносе одрживости живота на планети. Нова, 13 (24), 55-81. . Доступно на: сциело.орг.цо
3. Двидар, М., Парк, Ј.-И., Митцхелл, РЈ, Санг, Б.-И. (2012). Будућност маслачне киселине у индустрији. Знанствени свјетски часопис,. Доступно на: дои.орг.
4. Јха, АК, Ли, Ј., Иуан, И., Барал, Н., Аи, Б., 2014. Преглед производње биомасне киселине и њене оптимизације. Инт. Ј. Агриц. Биол. 16, 1019-1024.
5. Портер, ЈР (1961). Лоуис Пастеур. Постигнућа и разочарења, 1861. Бактериолошки прегледи, 25 (4), 389–403. . Доступно на: ммбр.асм.орг.