Proses fermentasi butirat, organisme dan produk



itu fermentasi butyric itu terjadi ketika, mulai dari glukosa, asam butirat diperoleh sebagai produk akhir utama. Itu dibuat oleh bakteri tertentu dalam kondisi tidak adanya oksigen sama sekali dan ditemukan oleh Louis Pasteur, menurut catatannya dalam laporan pada tahun 1861 tentang percobaan yang dilakukan pada tahun 1875.

Fermentasi adalah proses biologis di mana suatu zat diubah menjadi lebih sederhana. Ini adalah proses katabolik, degradasi nutrisi untuk mendapatkan senyawa organik sebagai produk akhir.

Proses ini tidak memerlukan oksigen, bersifat anaerob, dan merupakan karakteristik beberapa mikroorganisme seperti bakteri dan ragi. Fermentasi juga terjadi dalam sel-sel hewan, terutama ketika pasokan seluler oksigen tidak mencukupi. Ini adalah proses yang menghasilkan sedikit energi.

Dari molekul glukosa, menggunakan rute Embden-Meyerhof-Parnas (jalur glikosilasi paling umum), piruvat diproduksi. Fermentasi dimulai dari piruvat, yang difermentasi ke berbagai produk. Menurut produk akhir, ada berbagai jenis fermentasi.

Indeks

  • 1 proses fermentasi Butyric
  • 2 Organisme yang melakukan fermentasi butir
  • 3 Produk
  • 4 Penggunaan dan aplikasi asam butirat
    • 4.1 Biofuel
    • 4.2 Industri makanan dan farmasi
    • 4.3 Penelitian kanker
    • 4.4 Sintesis produk kimia
  • 5 Referensi

Proses fermentasi butirat

Fermentasi butyric didefinisikan sebagai degradasi glukosa (C6H12O6) untuk menghasilkan asam butirat (C4H8O2) dan gas, dalam kondisi anaerob dan dengan hasil energi yang rendah. Ini adalah karakteristik untuk menghasilkan bau yang tidak menyenangkan dan busuk.

Fermentasi butyric dilakukan oleh bakteri Gram-positif, penghasil spora dari genus Clostridium, biasanya oleh Clostridium butyricum, Clostridium tyrobutyricum, Clostridium thermobutyricum, selain Clostridium kluyveri dan Clostridium pasteurianum.

Namun, bakteri lain yang diklasifikasikan dalam genera Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera dan Sarcina juga telah dilaporkan sebagai penghasil butirat..

Dalam proses fermentasi, glukosa dikatabolisme menjadi piruvat, menghasilkan dua mol ATP dan NADH. Piruvat kemudian difermentasi ke berbagai produk, tergantung pada strain bakteri.

Pada contoh pertama, piruvat berpindah ke laktat dan berpindah ke asetil-KoA dengan melepaskan CO2. Selanjutnya, dua molekul asetil-KoA membentuk asetoasetil-KoA, yang kemudian direduksi menjadi butyryl-CoA, melalui langkah-langkah menengah tertentu. Akhirnya, Clostridium memfermentasi butyryl-CoA dalam asam butirat.

Enzim phosphotransbutyrallase dan butyrate kinase adalah enzim kunci untuk produksi butyrate. Dalam proses pembentukan 3 butir butir ATP terbentuk.

Di bawah kondisi pertumbuhan eksponensial, sel-sel menghasilkan lebih banyak asetat daripada butirat, karena satu mol ATP lebih banyak terbentuk (totalnya 4).

Pada akhir pertumbuhan eksponensial dan memasuki fase diam, bakteri menurunkan produksi asetat dan meningkatkan produksi butirat, menurunkan konsentrasi total ion hidrogen, menyeimbangkan pH asam medium..

Organisme yang melakukan fermentasi butir

Mikroorganisme yang paling menjanjikan yang digunakan untuk bioproduksi asam butirat adalah C. tyrobutyricum. Spesies ini mampu menghasilkan asam butirat dengan selektivitas tinggi dan dapat mentoleransi konsentrasi tinggi senyawa ini.

Namun, itu hanya dapat memfermentasi dari karbohidrat yang sangat sedikit, termasuk glukosa, xylose, fruktosa dan laktat.

C. butyricum dapat memfermentasi banyak sumber karbon, termasuk heksosa, pentosa, gliserol, lignoselulosa, molase, tepung kentang, dan keju yang menyerap whey.

Namun, hasil butirat jauh lebih rendah. Dalam C. thermobutyricum, kisaran karbohidrat yang dapat difermentasi bersifat menengah, tetapi tidak memetabolisme sukrosa atau pati.

Penghasil biobutirat Clostridia juga menghasilkan beberapa produk sampingan yang memungkinkan, termasuk asetat, H2, CO2, laktat dan produk lainnya, tergantung pada spesies Clostridium..

Fermentasi molekul glukosa oleh C. tyrobutyricum dan C. butyricum dapat diekspresikan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Glukosa → 0,85 Butyrate + 0,1 Asetat + 0,2 Laktat + 1,9 H2 + 1,8 CO2

Glukosa → 0,8 Butirrate + 0,4 Asetat + 2,4 H2 + 2 CO2

Jalur metabolisme mikroorganisme selama fermentasi anaerob dipengaruhi oleh beberapa faktor. Dalam kasus bakteri dari genus Clostridium, produsen butirat, faktor-faktor yang terutama mempengaruhi pertumbuhan dan hasil fermentasi adalah: konsentrasi glukosa dalam medium, pH, tekanan parsial hidrogen, asetat dan butirat.

Faktor-faktor ini dapat mempengaruhi laju pertumbuhan, konsentrasi produk akhir dan distribusi produk.

Produk

Produk utama fermentasi butyric adalah asam karboksilat, asam butirat, asam lemak rantai pendek empat karbon (CH3CH2CH2COOH), juga dikenal sebagai asam n-butanoat.

Ini memiliki bau yang tidak enak dan rasa pedas, tetapi meninggalkan rasa agak manis di mulut, mirip dengan apa yang terjadi dengan eter. Kehadirannya merupakan ciri khas mentega tengik, yang bertanggung jawab atas bau dan rasanya yang tidak enak, karenanya namanya, yang berasal dari kata Yunani yang berarti "mentega".

Namun, ester tertentu dari asam butirat memiliki rasa atau bau yang menyenangkan, itulah sebabnya mereka digunakan sebagai aditif dalam makanan, minuman, kosmetik dan industri farmasi.

Penggunaan dan aplikasi asam butirat

Biofuel

Asam butirat memiliki banyak kegunaan dalam industri yang berbeda. Saat ini ada minat besar dalam menggunakannya sebagai pendahulu biofuel.

Industri makanan dan farmasi

Ini juga memiliki aplikasi penting dalam industri makanan dan rasa, karena rasanya dan teksturnya mirip dengan mentega.

Dalam industri farmasi digunakan sebagai komponen dalam beberapa obat anti-kanker dan perawatan terapeutik lainnya, dan dalam produksi parfum digunakan ester butirat, karena aroma buahnya..

Penelitian kanker

Telah dilaporkan bahwa butirat memiliki efek beragam pada proliferasi sel, apoptosis (kematian sel terprogram) dan diferensiasi.

Namun, berbagai penelitian telah menunjukkan hasil yang berlawanan dalam hal efek butirat pada kanker usus besar, yang mengarah ke apa yang disebut "butirat paradoks".

Sintesis produk kimia

Produksi mikroba asam butirat adalah alternatif yang menarik lebih disukai daripada sintesis kimia. Keberhasilan implementasi industri bahan kimia berbasis bio sebagian besar tergantung pada biaya produksi / kinerja ekonomi dari proses tersebut.

Oleh karena itu, produksi industri asam butirat melalui fermentasi membutuhkan bahan baku ekonomis, kinerja proses efisiensi tinggi, kemurnian produk tinggi dan kekokohan kuat dari galur penghasil.

Referensi

  1. Asam butirat. Ensiklopedia Dunia Baru. [Online] Tersedia di: newworldencyclopedia.org
  2. Corrales, L.C., Antolinez, D.M., Bohórquez, J.A, Corredor, A.M. (2015). Bakteri anaerob: proses yang membuat dan berkontribusi pada keberlanjutan kehidupan di planet ini. Nova, 13 (24), 55-81. [Online] Tersedia di: scielo.org.co
  3. Dwidar, M., Park, J.-Y., Mitchell, R.J., Sang, B.-I. (2012). Masa Depan Asam Butirat dalam Industri. The Scientific World Journal, [Online]. Tersedia di: doi.org.
  4. Jha, A.K., Li, J., Yuan, Y., Baral, N., Ai, B., 2014. Ulasan tentang produksi asam bio-butyric dan pengoptimalannya. Int. J. Agric. Biol 16, 1019-1024.
  5. Porter, J. R. (1961). Louis Pasteur. Prestasi dan kekecewaan, 1861. Ulasan Bakteriologis, 25 (4), 389-403. [Online] Tersedia di: mmbr.asm.org.