หุ้น:
กระบวนการหมักสิ่งมีชีวิตและผลิตภัณฑ์
การหมัก butyric มันเกิดขึ้นเมื่อเริ่มจากกลูโคสกรดบิวริกเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายหลัก มันถูกสร้างขึ้นโดยแบคทีเรียบางชนิดภายใต้เงื่อนไขการขาดออกซิเจนอย่างสมบูรณ์และถูกค้นพบโดยหลุยส์ปาสเตอร์ตามที่เขาบันทึกไว้ในรายงานในปี ค.ศ. 1861 จากการทดลองในปี 1875.
การหมักเป็นกระบวนการทางชีวภาพโดยที่สารถูกเปลี่ยนให้เป็นสารที่ง่ายขึ้น มันเป็นกระบวนการ catabolic ของการย่อยสลายสารอาหารเพื่อให้ได้สารประกอบอินทรีย์เป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย.
กระบวนการนี้ไม่ต้องการออกซิเจนเป็นแอนนาโรบิคและเป็นลักษณะของจุลินทรีย์บางชนิดเช่นแบคทีเรียและยีสต์ การหมักก็เกิดขึ้นในเซลล์ของสัตว์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อปริมาณออกซิเจนในเซลล์ไม่เพียงพอ มันเป็นกระบวนการที่ให้ผลผลิตน้อยอย่างกระฉับกระเฉง.
จากโมเลกุลกลูโคสโดยใช้เส้นทาง Embden-Meyerhof-Parnas (ทางเดิน glycosylation ที่พบมากที่สุด) ผลิตไพรูเวต การหมักเริ่มต้นจากไพรูเวตซึ่งหมักกับผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ตามผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีการหมักประเภทต่าง ๆ.
ดัชนี
- 1 กระบวนการหมักแบบบิวตริก
- 2 สิ่งมีชีวิตที่ดำเนินการหมัก butyric
- 3 ผลิตภัณฑ์
- 4 การใช้และการใช้งานของกรดบิวริก
- 4.1 เชื้อเพลิงชีวภาพ
- 4.2 อุตสาหกรรมอาหารและยา
- 4.3 การวิจัยโรคมะเร็ง
- 4.4 การสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์เคมี
- 5 อ้างอิง
กระบวนการหมักแบบ Butyric
การหมักแบบบิวทิคหมายถึงการสลายตัวของกลูโคส (C6H12O6) ในการผลิตกรดบิวริก (C4H8O2) และก๊าซภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนและให้พลังงานต่ำ มันเป็นลักษณะสำหรับการผลิตกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์และเน่าเหม็น.
การหมักแบบ Butyric ดำเนินการโดยแบคทีเรียแกรมบวกสปอร์ของ Clostridium ประเภท Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum และ Clostridium.
อย่างไรก็ตามมีการรายงานแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ ในจำพวก Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera และ Sarcina ว่าเป็น butyrate.
ในกระบวนการหมักกลูโคสจะถูกย่อยให้เป็นไพรูทำให้เกิดโมลของ ATP และ NADH สองโมล ต่อมา pyruvate จะถูกหมักกับผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ของแบคทีเรีย.
ในตัวอย่างแรกไพรูเวตจะผ่านสู่น้ำนมและผ่านไปยัง acetyl-CoA ด้วยการปล่อย CO2 ต่อจากนั้นโมเลกุลสองโมเลกุลของ acetyl-CoA สร้าง acetoacetyl-CoA ซึ่งจะถูกลดลงเป็น butyryl-CoA ผ่านขั้นตอนกลางบางอย่าง ในที่สุด Clostridium หมัก butyryl-CoA ในกรด butyric.
เอนไซม์ phosphotransbutyrallase และ butyrate kinase เป็นเอนไซม์สำคัญสำหรับการผลิต butyrate ในกระบวนการของการก่อตัวของ butyrate 3 โมลของ ATP จะเกิดขึ้น.
ภายใต้เงื่อนไขของการเติบโตแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลเซลล์ผลิตอะซิเตตมากกว่าบิวเทรตเนื่องจากโมลของ ATP หนึ่งโมลเกิดขึ้น (ทั้งหมด 4 ตัว).
ในตอนท้ายของการเติบโตแบบเอกซ์โปเนนเชียลและเข้าสู่เฟสนิ่งแบคทีเรียจะลดการผลิตอะซิเตตและเพิ่มการผลิตบิวเทรตลดความเข้มข้นโดยรวมของไอออนไฮโดรเจน.
สิ่งมีชีวิตที่ดำเนินการหมัก butyric
จุลินทรีย์ที่มีแนวโน้มมากที่สุดที่ใช้สำหรับกระบวนการทางชีวภาพของกรด butyric คือ C. tyrobutyricum สายพันธุ์นี้มีความสามารถในการผลิตกรด butyric ที่มีการเลือกสูงและสามารถทนต่อความเข้มข้นสูงของสารนี้.
อย่างไรก็ตามมันสามารถหมักได้จากคาร์โบไฮเดรตเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นรวมถึงกลูโคสไซโลสฟรุคโตสและแลคเตท.
C. butyricum สามารถหมักแหล่งคาร์บอนจำนวนมากรวมถึง hexoses, pentoses, กลีเซอรอล, lignocellulose, กากน้ำตาล, แป้งมันฝรั่งและเวย์ชีสซึม.
อย่างไรก็ตาม butyrate ให้ผลผลิตต่ำกว่ามาก ใน C. thermobutyricum ช่วงของการหมักคาร์โบไฮเดรตอยู่ในระดับปานกลาง แต่ไม่ได้เผาผลาญน้ำตาลซูโครสหรือแป้ง.
Clostridia ผู้ผลิตไบโอบิวเดรตยังผลิตพลอยได้หลายชนิดเช่นอะซิเตท, H2, CO2, แลคเตทและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของ Clostridium.
การหมักโมเลกุลกลูโคสโดย C. tyrobutyricum และ C. butyricum สามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้:
กลูโคส→ 0.85 บิวเทรต + 0.1 อะซิเตท + 0.2 แลคเตต + 1.9 H2 + 1.8 CO2
กลูโคส→ 0.8 บิวทีเรต + 0.4 อะซิเตท +2.4 H2 + 2 CO2
เส้นทางการเผาผลาญของจุลินทรีย์ในระหว่างการหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ ในกรณีของแบคทีเรียในสกุล Clostridium ผู้ผลิตบิวเทรเรปัจจัยที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของการหมักคือความเข้มข้นของกลูโคสในตัวกลางความเป็นกรด - ด่างความดันบางส่วนของไฮโดรเจนอะซิเตตและ butyrate.
ปัจจัยเหล่านี้สามารถมีอิทธิพลต่ออัตราการเติบโตความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายและการกระจายของผลิตภัณฑ์.
ก่อ
ผลิตภัณฑ์หลักของการหมัก butyric คือกรดคาร์บอกซิลิก, กรดบิวริก, กรดไขมันสายสั้นสี่คาร์บอน (CH3CH2CH2COOOO) หรือที่เรียกว่ากรด n-butanoic
มันมีกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์และมีรสชาติฉุน แต่ทิ้งไว้ในปากรสหวานคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับอีเธอร์ การปรากฏตัวของมันคือลักษณะในเนยหืน, รับผิดชอบต่อกลิ่นและรสชาติที่ไม่พึงประสงค์จึงชื่อซึ่งมาจากคำภาษากรีกหมายถึง "เนย".
อย่างไรก็ตามเอสเทอร์กรดบิวริกบางชนิดมีรสชาติหรือกลิ่นที่น่าพอใจซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในอาหารเครื่องดื่มเครื่องสำอางและอุตสาหกรรมยา.
การใช้และการใช้งานของกรด butyric
เชื้อเพลิงชีวภาพ
กรด butyric มีประโยชน์หลายอย่างในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ปัจจุบันมีความสนใจอย่างมากในการใช้มันเป็นสารตั้งต้นของเชื้อเพลิงชีวภาพ.
อุตสาหกรรมอาหารและยา
นอกจากนี้ยังมีการใช้งานที่สำคัญในอุตสาหกรรมอาหารและรสชาติเนื่องจากรสชาติและพื้นผิวคล้ายกับเนย.
ในอุตสาหกรรมยามันถูกใช้เป็นส่วนประกอบในยาต้านมะเร็งหลายชนิดและการรักษาอื่น ๆ และในการผลิตน้ำหอม butyrate esters ใช้เนื่องจากกลิ่นผลไม้.
การวิจัยโรคมะเร็ง
มีรายงานว่า butyrate มีผลต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่แตกต่างกัน apoptosis (โปรแกรมเซลล์ตาย) และความแตกต่าง.
อย่างไรก็ตามการศึกษาที่แตกต่างกันได้แสดงผลลัพธ์ที่ตรงกันข้ามในแง่ของผลของ butyrate ต่อมะเร็งลำไส้ใหญ่ซึ่งนำไปสู่สิ่งที่เรียกว่า "butyrate Paradox".
การสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์เคมี
การผลิตเชื้อจุลินทรีย์ของกรด butyric เป็นทางเลือกที่น่าสนใจกว่าการสังเคราะห์ทางเคมี ความสำเร็จของการดำเนินงานด้านอุตสาหกรรมของสารเคมีชีวภาพนั้นขึ้นอยู่กับระดับของต้นทุนการผลิต / ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของกระบวนการ.
ดังนั้นการผลิตกรด butyric โดยการหมักต้องใช้วัตถุดิบที่ประหยัดประสิทธิภาพของกระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูงและความทนทานที่แข็งแกร่งของสายการผลิต.
การอ้างอิง
- กรด butyric สารานุกรมโลกใหม่ [Online] มีจำหน่ายที่: newworldencyclopedia.org
- Corrales, L.C. , Antolinez, D.M. , Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015) แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน: กระบวนการที่สร้างและนำไปสู่ความยั่งยืนของชีวิตบนโลกใบนี้ โนวา, 13 (24), 55-81 [Online] ได้ที่: scielo.org.co
- Dwidar, M. , Park, J.-Y. , Mitchell, R.J. , Sang, B.-I. (2012) อนาคตของกรด Butyric ในอุตสาหกรรม วารสารวิทยาศาสตร์โลก [ออนไลน์] วางจำหน่ายที่: doi.org.
- Jha, A.K. , Li, J. , หยวน, Y. , Baral, N. , Ai, B. , 2014. ความคิดเห็นเกี่ยวกับการผลิตกรดไบโอบิวริกและการเพิ่มประสิทธิภาพ ภายใน J. Agric Biol. 16, 1019-1024.
- พอร์เตอร์, J. R. (1961) หลุยส์ปาสเตอร์ ความสำเร็จและความผิดหวัง 2404 บทวิจารณ์แบคทีเรีย 25 (4) 389-403 [Online] มีจำหน่ายที่: mmbr.asm.org.