BUTYRIC PAGBUBURO: PROSESO, ORGANISMO AT PRODUKTO - BIOLOGY - 2026

Ang butyric pagbuburo ay nangyayari kapag ang glucose mula sa butyric acid ay nakuha bilang pangunahing produkto ng pagtatapos. Isinasagawa ito ng ilang mga bakterya sa ilalim ng mga kondisyon ng kumpletong kawalan ng oxygen at natuklasan ni Louis Pasteur, ayon sa kanyang tala sa isang ulat noong 1861 sa mga eksperimento na isinagawa noong 1875.

Ang Fermentation ay isang biological na proseso sa pamamagitan ng kung saan ang isang sangkap ay nabago sa isang mas simple. Ito ay isang proseso ng catabolic, ng pagkasira ng mga sustansya upang makakuha ng isang organikong compound bilang isang pangwakas na produkto.

Louis Pasteur

Ang prosesong ito ay hindi nangangailangan ng oxygen, ito ay anaerobic, at ito ay katangian ng ilang mga microorganism tulad ng bakterya at lebadura. Ang Fermentation ay nangyayari rin sa mga selula ng mga hayop, lalo na kung hindi sapat ang suplay ng cellular na oxygen. Ito ay isang masigasig na mababang proseso ng ani.

Mula sa molekula ng glucose, gamit ang landas ng Embden-Meyerhof-Parnas (ang pinakakaraniwang landas ng glycolysis), ang pyruvate ay ginawa. Ang mga Fermentation ay nagsisimula mula sa pyruvate, na kung saan ay ferment sa iba't ibang mga produkto. Depende sa mga produkto ng pagtatapos, mayroong iba't ibang mga uri ng pagbuburo.

Proseso ng butil na ferrmentation

Ang butil na pagbuburo ay tinukoy bilang ang pagkasira ng glucose (C6H12O6) upang makagawa ng butyric acid (C4H8O2) at gas, sa ilalim ng mga kondisyon ng anaerobic at may mababang ani ng enerhiya. Ito ay katangian para sa paggawa ng mga hindi kasiya-siya at putrid na amoy.

Ang butil na pagbuburo ay isinasagawa ng Gram-positibong spore-paggawa ng bakterya ng genus Clostridium, karaniwang Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum, bilang karagdagan sa Clostridium kluyveri at Clostridium pasteurianum.

Gayunpaman, ang iba pang mga bakterya na inuri sa genera na Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera at Sarcina ay naiulat din bilang mga gumagawa ng butyrate.

Sa proseso ng pagbuburo, ang glucose ay nasasalamin sa pyruvate, na gumagawa ng dalawang moles ng ATP at NADH. Ang Pyruvate ay kasunod na na-ferment sa iba't ibang mga produkto, depende sa bakterya na pilay.

Sa unang pagkakataon, ang pyruvate ay nagiging lactate at ito ay nagiging acetyl-CoA sa pagpapakawala ng CO2. Kasunod nito, ang dalawang acetyl-CoA na mga molekula ay bumubuo ng acetoacetyl-CoA, na kung saan ay pagkatapos ay nabawasan sa butyryl-CoA, sa pamamagitan ng ilang mga intermediate na hakbang. Sa wakas, ang Clostridium ferment ang butyryl-CoA sa butyric acid.

Ang mga enzymes phosphotransbutyrylase at butyrate kinase ay ang mga pangunahing enzymes para sa paggawa ng butyrate. Sa proseso ng pagbuo ng butyrate, nabuo ang 3 moles ng ATP.

Sa ilalim ng mga kondisyon ng paglaki ng pagpapaunlad, ang mga cell ay gumagawa ng mas acetate kaysa butyrate, dahil ang isa pang nunal ng ATP ay nabuo (4 sa kabuuan).

Sa pagtatapos ng pagpapalawak ng paglaki at pagpasok sa nakatigil na yugto, ang mga bakterya ay nagbabawas ng produksyon ng asetato at nadaragdagan ang produksyon ng butyrate, binabawasan ang kabuuang konsentrasyon ng mga ion ng hydrogen, binabalanse ang acidic pH ng medium.

Ang mga organismo na nagsasagawa ng butyric fermentation

Ang pinakahihintay na microorganism na ginagamit para sa bioproduction ng butyric acid ay C. tyrobutyricum. Ang species na ito ay may kakayahang makagawa ng butyric acid na may mataas na selectivity at maaaring tiisin ang mataas na konsentrasyon ng tambalang ito.

Gayunpaman, maaari lamang itong mag-ferment mula sa napakakaunting mga karbohidrat, kabilang ang glucose, xylose, fructose, at lactate.

C. butyricum ay maaaring mag-ferment ng maraming mga mapagkukunan ng carbon, kabilang ang mga hexoses, pentoses, gliserol, lignocellulose, molasses, patatas na patatas, at keso whey permeate.

Gayunpaman, ang mga butyrate na ani ay mas mababa. Sa C. thermobutyricum, ang hanay ng mga fermentable na karbohidrat ay nasa pagitan, ngunit hindi ito nag-metabolize ng sucrose o starch.

Ang biobutyrate-paggawa ng clostridia ay nakakagawa din ng maraming posibleng mga by-produkto, kabilang ang acetate, H2, CO2, lactate, at iba pang mga produkto, depende sa Clostridium species.

Ang pagbuburo ng isang molekula ng glucose sa pamamagitan ng C. tyrobutyricum at C. butyricum ay maaaring ipahiwatig tulad ng sumusunod:

Glucose → 0.85 Butirato + 0.1 Acetate + 0.2 Lactate + 1.9 H2 + 1.8 CO2

Glucose → 0.8 Butyrate + 0.4 Acetate + 2.4 H2 + 2 CO2

Ang metabolic pathway ng isang microorganism sa panahon ng anaerobic fermentation ay apektado ng maraming mga kadahilanan. Sa kaso ng bakterya ng genus Clostridium, na gumagawa ng butyrate, ang mga kadahilanan na pangunahing nakakaapekto sa paglago at pagganap ng pagbuburo ay: ang konsentrasyon ng glucose sa medium, pH, bahagyang presyon ng hydrogen, acetate at butyrate.

Ang mga salik na ito ay maaaring makaapekto sa rate ng paglago, ang konsentrasyon ng mga pangwakas na produkto at ang pamamahagi ng mga produkto.

mga produkto

Ang pangunahing produkto ng butyric fermentation ay isang carboxylic acid, butyric acid, isang maikling-chain na four-carbon fatty acid (CH3CH2CH2COOH), na kilala rin bilang n-butanoic acid.

Mayroon itong isang hindi kasiya-siyang amoy at isang nakamamatay na lasa, gayunpaman nag-iiwan ito ng medyo matamis na lasa sa bibig, na katulad ng nangyayari sa eter. Ang pagkakaroon nito ay katangian ng rancid butter, na responsable para sa hindi kanais-nais na amoy at panlasa, samakatuwid ang pangalan nito, na nagmula sa salitang Greek para sa "butter."

Gayunpaman, ang ilang mga butyric acid esters ay may kaaya-aya na lasa o amoy, kung bakit ginagamit ang mga ito bilang additives sa pagkain, inumin, kosmetiko, at industriya ng parmasyutiko.

Gumagamit at aplikasyon ng butyric acid

Mga Biofuel

Ang butyric acid ay maraming gamit sa iba't ibang mga industriya. Sa kasalukuyan ay may malaking interes sa paggamit nito bilang isang maaga sa mga biofuel.

Industriya ng pagkain at parmasyutiko

Mayroon din itong mahahalagang aplikasyon sa mga industriya ng pagkain at pampalasa, dahil sa lasa at texture ng mantikilya.

Sa industriya ng parmasyutiko ginagamit ito bilang isang sangkap sa iba't ibang mga gamot na anticancer at iba pang mga therapeutic na paggamot, at ang mga butyrate esters ay ginagamit sa paggawa ng mga pabango, dahil sa kanilang mabangong halimuyak.

Pananaliksik sa Kanser

Ang Butyrate ay naiulat na may iba't ibang mga epekto sa paglaganap ng cell, apoptosis (programmed cell death), at pagkita ng kaibhan.

Gayunpaman, ang iba't ibang mga pag-aaral ay nagbigay ng salungat na mga resulta sa mga tuntunin ng epekto ng butyrate sa kanser sa colon, na nagbibigay ng pagtaas sa tinatawag na "butyrate paradox".

Synthesis ng kemikal

Ang microbial na paggawa ng butyric acid ay isang kanais-nais na kaakit-akit na alternatibo sa synthesis ng kemikal. Ang tagumpay ng pagpapatupad ng pang-industriya ng mga kemikal na nakabatay sa bio ay lubos na nakasalalay sa gastos ng produksiyon / pang-ekonomiyang pagganap ng proseso.

Samakatuwid, ang pang-industriya na produksiyon ng butyric acid sa pamamagitan ng mga proseso ng pagbuburo ay nangangailangan ng murang hilaw na materyal, pagganap ng mataas na kahusayan ng proseso, kadalisayan ng produkto, at malakas na katatagan ng paggawa ng mga strain.

Mga Sanggunian

1. Butyric acid. Bagong World Encyclopedia. . Magagamit sa: newworldencyWiki.org
2. Corrales, LC, Antolinez, DM, Bohórquez, JA, Corredor, AM (2015). Anaerobic bacteria: mga proseso na isinasagawa at nag-aambag sa pagpapanatili ng buhay sa planeta. Nova, 13 (24), 55-81. . Magagamit sa: scielo.org.co
3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, RJ, Sang, B.-I. (2012). Ang Hinaharap ng Butyric Acid sa Industriya. Ang Scientific World Journal,. Magagamit sa: doi.org.
4. Jha, AK, Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Isang pagsusuri sa paggawa ng bio-butyric acid at pag-optimize. Int. J. Agric. 16, 1019-1024.
5. Porter, JR (1961). Louis Pasteur. Mga nakamit at pagkabigo, 1861. Mga Review ng Bacteriological, 25 (4), 389–403. . Magagamit sa: mmbr.asm.org.