Fermentation butyrique

La fermentation butyrique transforme le lactose en acide butyrique et en gaz. Il est présent dans le beurre rancée

Qu'est-ce que la fermentation butyrique?

La Fermentation butyrique Il se produit lorsque l'acide butyrique glucose est obtenu comme le principal produit final. Il est effectué par certaines bactéries dans des conditions de l'absence complète d'oxygène et a été découverte par Louis Pasteur en 1860.

La fermentation est un processus biologique par lequel une substance devient un plus simple. Il s'agit d'un processus catabolique, de dégradation des nutriments à obtenir comme produit final un composé organique.

Ce processus ne nécessite pas d'oxygène - un anaérobie - et est caractéristique de certains micro-organismes tels que les bactéries et les levures. La fermentation se produit également dans les cellules animales, surtout lorsque l'alimentation des cellules d'oxygène est insuffisante. C'est un processus de reddition énergiquement peu.

À partir de la molécule de glucose, en utilisant la voie d'Embden-Meyerhof-plan (la voie de glycolyse la plus courante), le pyruvate se produit. Les fermentations commencent à partir du pyruvate, qui est fermenté à différents produits. Selon les produits finaux, il existe différents types de fermentation.

Louis Pasteur a découvert les bases de la fermentation butyrique, lactique et alcoolique

Processus de fermentation butyrique

La fermentation butyrique est définie comme une dégradation du glucose (C₆H₁₂SOIT₆) pour produire de l'acide butyrique (c₄H₈SOIT₂) et le gaz, dans des conditions anaérobies et avec une faible performance énergétique. Il se caractérise par la production d'odeurs désagréables et distribuées.

Ce type de fermentation est réalisé par des bactéries à Gram Positive, producteurs de spores, du genre Clostridium, généralement pour Clostridium butyricum, C. Tyrobutyricum, C. Thermobutyricum, en plus de C. Kluyveri et C. Pasteurianum.

Cependant, d'autres bactéries classées dans les sexes ont également été signalées comme producteurs de butyrate Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Mégasphère et Sarcina.

Dans le processus de fermentation, le glucose est catabolisé en pyruvate, produisant deux moles d'ATP et de NADH. Le pyruvate est ensuite fermenté à divers produits, selon la souche bactérienne.

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Dans un premier cas, le pyruvate va au lactate et cela passe à l'acétyl-CoA avec une libération de Co₂. Par la suite, deux molécules acétyl-CoA forment de l'acétoacétyl-CoA, qui est ensuite réduite à Buriril-CoA, à travers certaines étapes intermédiaires. Finalement, Clostridium Fermenta le buttiril-coa dans l'acide butyrique.

Processus de fermentation butyrique

La fosfotransbutiririlase et les enzymes à boue du butyrate sont des enzymes clés pour la production de butyrate. Dans le processus de formation du butirate, 3 moles d'ATP sont formés.

Dans des conditions de croissance exponentielle, les cellules produisent plus d'acétate que de butyrate, puisque une autre se formes ATP MOL (4 au total).

À la fin de la croissance exponentielle et entrant dans la phase stationnaire, les bactéries diminuent la production d'acétate et augmentent la production de butirate, diminuant la concentration totale d'ions hydrogène, équilibrant le pH à l'acide moyen.

Organismes qui effectuent une fermentation butyrique

Le micro-organisme le plus prometteur, utilisé pour la bioproduction de l'acide butyrique est C. Tyrobutyricum. Cette espèce est capable de produire de l'acide butyrique avec une grande sélectivité et peut tolérer des concentrations élevées de ce composé.

Cependant, il ne peut fermenter que de très peu de glucides, notamment le glucose, le xylose, le fructose et le lactate.

C. Butyricum Il peut fermenter de nombreuses sources de carbone, notamment des hexoses, du pentose, du glycérol, de la lignocellulose, de la mélasse, de l'amidon de pommes de terre et du sérum de sérum.

Cependant, les rendements de Butpirarate sont beaucoup plus bas. Dans C. Thermobutyricum, La gamme de glucides fermensible est intermédiaire, mais ne métabolise pas le saccharose ou l'amidon.

Les producteurs de biobutirates produisant également plusieurs producteurs possibles par les produits, notamment l'acétate, le H2, le CO₂, le lactate et d'autres produits, selon les espèces de Clostridium.

La fermentation d'une molécule de glucose par C. Tyrobutyricum et C. Butyricum Il peut être exprimé comme indiqué ci-dessous:

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Glucose → 0.85 butirate + 0.1 acétate + 0.2 lactate + 1.9 h₂ + 1.8 Co₂

Glucose → 0.8 butirate + 0.4 acétate + 2.4 h₂ + 2 co₂

La voie métabolique d'un micro-organisme pendant la fermentation anaérobie est affectée par plusieurs facteurs.

Dans le cas des bactéries de genre Clostridium, Les producteurs de butirate, les facteurs qui affectent principalement la croissance et les performances de la fermentation sont: la concentration du glucose dans l'environnement, le pH, la pression partielle de l'hydrogène, de l'acétate et du butyrate.

Ces facteurs peuvent influencer le taux de croissance, la concentration des produits finaux et la distribution des produits.

Produits de fermentation butyrique

Le produit principal de la fermentation butyrique est un acide carboxylique, de l'acide butyrique, un acide gras court à quatre carbone (ch₃Ch₂Ch₂COOH), également connu sous le nom d'acide n-butanoïque.

Il a une odeur désagréable et une saveur d'acre, cependant, il laisse un goût quelque peu sucré dans la bouche, d'une manière similaire à ce qui se passe avec l'éther.

Sa présence est caractéristique dans le beurre rance, étant responsable de son odeur et de sa saveur désagréables, d'où son nom, qui dérive du mot grec qui signifie "beurre".

Cependant, certains esters d'acide butyrique ont un goût ou une odeur agréable, c'est pourquoi ils sont utilisés comme additifs dans la nourriture, les boissons, les cosmétiques et l'industrie pharmaceutique.

Utilisations et applications de l'acide butyrique

Biocarburants

L'acide butyrique a de nombreuses utilisations dans différentes industries. Actuellement, il y a un grand intérêt à l'utiliser comme précurseur des biocarburants.

Industrie alimentaire et pharmaceutique

Il a également des applications importantes dans l'industrie des aliments et des arômes, en raison de son goût et de sa texture de type beurre.

Il peut vous servir: protocoopération

Dans l'industrie pharmaceutique, il est utilisé comme composant dans plusieurs médicaments contre le cancer et autres traitements thérapeutiques, et dans la production de parfums, des esteres du butyrate sont utilisés, en raison de son parfum fruité.

Recherche contre le cancer

Il a été rapporté que le butyrate a divers effets sur la prolifération cellulaire, l'apoptose (mort cellulaire programmée) et la différenciation.

Cependant, différentes études ont donné des résultats opposés en termes d'effet du butyrate sur le cancer du côlon, donnant naissance au "paradoxe du butyrate" si appelé ".

Synthèse chimique

La production microbienne d'acide butyrique est une alternative intéressante préférable à la synthèse chimique. Le succès de la mise en œuvre industrielle des produits chimiques de base biologique dépend en grande partie du coût de production / performance économique du processus.

Par conséquent, la production industrielle d'acide butyrique par les processus de fermentation nécessite des matières premières économiques, des performances de processus à haute efficacité, une grande pureté du produit et une robustesse de la production de souches.

Les références

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