1 Общая характеристика масляно-кислого брожения 2. Химизм процесса брожения 3. Бактерии-продуценты 4. Способы получения и применение в промышленности
Процесс открыт Л. Пастером в 1861 г. На его примере была установлена возможность жизни бактерий в бескислородных условиях. Для них кислород не только не нужен, но и вреден. Такие организмы называются анаэробными. Представители их — микробы, вызывающие маслянокислое брожение.
Масляно-кислое брожение является сложным биохимическим процессом превращения углеводов, иногда спиртов, других кислот в масляную кислоту. Образуются также уксусная, пропионовая, валериановая, капроновая, янтарная, муравьиная и другие кислоты, этиловый, бутиловый, амиловый, пропиловый спирты, водород и углекислота. Оно может идти по уравнению: C 6 H 12 O 6 = 2 H 2 + 2 CO 2 + C 4 H 8 O 2 + 69 к. Дж на ее образование могут идти почти все известные углеводы.
Пути превращения пирувата в маслянокислом брожении, осуществляемом Clostridium butyricum: Ф 1 -пируват: ферредоксиноксидоредуктаз а; Ф 2 — ацетил-Ко. А-трансфераза (тиолаза); Ф 3 — (3 -оксибутирил-Ко. Адегидрогеназа; Ф 4 — кротоназа; Ф 5 — бутирил-Ко. Адегидрогеназа; Ф 6 — Ко. А-трансфераза; Ф 7 — фосфотрансацетилаза; Ф 8 — ацетаткиназа; Ф 9 — гидрогеназа; Фдок — окисленный; Фд-H 2 — восстановленный ферредоксин; Н — неорганический фосфат
Путь, ведущий к синтезу масляной кислоты , начинается с реакции конденсации двух молекул ацетил-Ко. А. Образовавшийся ацетоацетил-Ко. A восстанавливается в бетаоксибутирил-Ко. A. Источником электронов в этой реакции и дальше на пути синтеза масляной кислоты служат молекулы НАД*Н 2 , образующиеся при окислении 3 -ФГА в 1, 3 -ФГК Дальнейшее превращение заключается в отщеплении от молекулы бета-оксибутирил-Ко. A молекулы воды, что приводит к образованию соединения с двойной углеродной связью. Кротонил-Ко. A ферментативно восстанавливается в бутирил. Ко. A. Масляная кислота образуется в реакции переноса кофермента A с молекулы бутирил-Ко. A на ацетат. Эта реакция более "выгодна" для клетки, так как не приводит к потере энергии (в отличие от реакции простого гидролиза). Образующийся в реакции ацетил- Ко. A возвращается в метаболический поток и может быть использован для синтеза АТФ, или же вновь участвовать в последовательности реакций, ведущих к синтезу масляной кислоты.
К клостридиям относят большое количество видов бактерий, число которых постоянно возрастает. Это один из самых крупных родов среди эубактерий. За исключением C. coccoides, вегетативные клетки бактерий из рода Clostridium имеют форму прямых или слегка изогнутых палочек с закругленными концами. Большинство видов грамположительные, подвижные. По мере старения в процессе цикла развития клетки теряют подвижность, накапливают гранулезу (запасное вещество типа крахмала) и переходят к спорообразованию. Образующиеся споры овальной или сферической формы. спора расположена в центре клетки, последние меняют форму, становясь веретеновидными; если же споры образуются у одного из клеточных концов, клетки приобретают форму барабанных палочек.
Процесс спорообразования у клостридиев: 1 — молодые вегетативные клетки; 2 — клетки, находящиеся в стационарной фазе; 3, 4 — стадии спорообразования; 5 — клетки с созревшими спорами
Спектр субстратов и продуктов масляно-кислого брожения некоторых бактерий рода Clostridium
В зависимости от вида сбраживаемого субстрата выделяют несколько физиологических групп клостридиев: сахаролитические клостридии, использующие в качестве субстратов брожения вещества углеводной природы (моносахара, крахмал, клетчатка); протеолитические клостридии, субстратами брожения которых являются белки, пептиды, аминокислоты пуринолитические клостридии, специфически приспособленные к сбраживанию гетероциклических соединений (пурины и пиримидины).
Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. При биохимическом производстве масляной кислоты сырьем служат дешевые сахаро или хроммолокосодержащие вещества. Брожение ведут при 40 С в присутствии мела для нейтрализации. Масляная кислота представляет собой бесцветную летучую жидкость с резким запахом. При значительном разведении она, так же как и ее соли, имеет неприятный запах пота.
В технике масляная кислота находит применение в кондитерском и парфюмерном производствах в виде эфиров, т. е. соединений со спиртами. Эфиры являются ценными ароматическими веществами. При небольших концентрациях запах напоминает некоторые фрукты. Так, например, эфир масляной кислоты имеет яблочный запах, этиловый — грушевый, амиловый — ананасный и т. п. Не менее ценными промежуточными продуктами являются ацетон, бутиловый спирт. Для повышения их выхода меняют кислотность среды при брожении, используют особо продуктивные разновидности масляно-кислых бактерий. В природных условиях масляно-кислое брожение играет громадную роль в разрушении растительных остатков, богатых углеводами, — в почве, на дне рек, болот, т. е. везде, куда затруднен доступ воздуха. Масляно-кислое брожение, однако, часто приносит и вред, вызывая бомбаж в консервах, прогоркание молока, вспучивание сыров и др.
Скачать презентацию 1 Общая характеристика масляно-кислого брожения 2 Химизм
Масляно-кислое брожение.pptx