Fermentação butírica

A fermentação butírica transforma a lactose em ácido butírico e gás. Está presente na manteiga rançosa

O que é fermentação butírica?

O Fermentação butírica Ocorre quando do ácido butírico de glicose é obtido como o principal produto final. É realizado por certas bactérias sob condições de completa ausência de oxigênio e foi descoberta por Louis Pasteur em 1860.

A fermentação é um processo biológico pelo qual uma substância se torna um mais simples. É um processo catabólico, de degradação de nutrientes para obter como produto final um composto orgânico.

Esse processo não requer oxigênio -um anaeróbico -e é característico de alguns microorganismos, como bactérias e leveduras. A fermentação também ocorre em células animais, especialmente quando o suprimento de células de oxigênio é insuficiente. É um processo de rendição energeticamente pequeno.

Da molécula de glicose, usando a rota embenada-meyerhof-plano (a via de glicólise mais comum), ocorre piruvato. As fermentações começam a partir do piruvato, que é fermentado para diferentes produtos. De acordo com os produtos finais, existem vários tipos de fermentação.

Louis Pasteur descobriu as bases de fermentação butírica, lática e alcoólica

Processo de fermentação butírico

A fermentação butírica é definida como degradação da glicose (c₆H₁₂QUALQUER₆) produzir ácido butírico (c₄H₈QUALQUER₂) e gás, em condições anaeróbicas e com baixo desempenho de energia. É caracterizado pela produção de odores desagradáveis ​​e distribuídos.

Esse tipo de fermentação é realizado por bactérias gram -positivas, produtores de esporos, do gênero Clostridium, normalmente para Clostridium butyricum, C. Tyrobutyricum, C. Thermobutyricum, além de C. Kluyveri e C. Pasteurianum.

No entanto, outras bactérias classificadas em sexos também foram relatadas como produtores de butirato Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, FUSOBACTERIUM, Megasfera e Sarcina.

No processo de fermentação, a glicose é catabolizada para piruvato, produzindo duas moles de ATP e NADH. O piruvato é subsequentemente fermentado a vários produtos, dependendo da tensão bacteriana.

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Em primeira instância, o piruvato vai para o lactato e isso passa para acetil-CoA com uma libertação de co₂. Posteriormente, duas moléculas de acetil-CoA formam acetoacetil-CoA, que é então reduzido a Butiril-CoA, através de certas etapas intermediárias. Finalmente, Clostridium Fermenta o butiril-coa em ácido butírico.

Processo de fermentação butírico

As enzimas de fosfotransbutirilase e butirato são enzimas-chave para a produção de butirato. No processo de formação de butirato, 3 moles de ATP são formados.

Em condições de crescimento exponencial, as células produzem mais acetato do que o butirato, uma vez que mais uma forma ATP mol (4 no total).

No final do crescimento exponencial e entrando na fase estacionária, as bactérias diminuem a produção de acetato e aumentam a produção de butirato, diminuindo a concentração total de íons de hidrogênio, equilibrando o pH médio de ácido.

Organismos que realizam fermentação butírica

O microorganismo mais promissor, usado para a bioprodução de ácido butírico é C. Tyrobutyricum. Esta espécie é capaz de produzir ácido butírico com grande seletividade e pode tolerar altas concentrações deste composto.

No entanto, ele só pode fermentar de muito poucos carboidratos, incluindo glicose, xilose, frutose e lactato.

C. Butyricum Pode fermentar muitas fontes de carbono, incluindo hexoses, pentose, glicerol, lignocelulose, melaço, amido de batata e permeado de soro de queijo.

No entanto, os rendimentos do butpirato são muito mais baixos. Em C. Thermobutyricum, A linha de carboidratos fermentáveis ​​é intermediária, mas não metaboliza a sacarose ou o amido.

Os clostridiums que produzem biobutirato também produzem vários produtos possíveis, incluindo acetato, H2, CO₂, lactato e outros produtos, dependendo das espécies de Clostridium.

A fermentação de uma molécula de glicose por C. Tyrobutyricum e C. Butyricum Pode ser expresso como mostrado abaixo:

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Glicose → 0.85 Butirate + 0.1 acetato + 0.2 lactato + 1.9 h₂ + 1.8 co₂

Glicose → 0.8 Butirate + 0.4 acetato + 2.4 h₂ + 2 co₂

A rota metabólica de um microorganismo durante a fermentação anaeróbica é afetada por vários fatores.

No caso de bactérias de gênero Clostridium, Os produtores de butato, os fatores que afetam principalmente o crescimento e o desempenho da fermentação são: a concentração de glicose no ambiente, o pH, a pressão parcial do hidrogênio, o acetato e o butirato.

Esses fatores podem influenciar a taxa de crescimento, a concentração dos produtos finais e a distribuição dos produtos.

Produtos de fermentação butírica

O principal produto da fermentação butírico é um ácido carboxílico, ácido butírico, um ácido graxo curto de quatro carbonos (CH₃CH₂CH₂COOH), também conhecido como ácido n-butanóico.

Tem um cheiro desagradável e um sabor de acre, no entanto, deixa um sabor um tanto doce na boca, de uma maneira semelhante ao que acontece com o éter.

Sua presença é característica na manteiga rançosa, sendo responsável por seu cheiro e sabor desagradáveis, daí o nome dele, que deriva da palavra grega que significa "manteiga".

No entanto, certos ésteres de ácido butírico têm um sabor ou cheiro agradável, e é por isso que são usados ​​como aditivos em alimentos, bebidas, cosméticos e indústria farmacêutica.

Usos e aplicações de ácido butírico

Biocombustíveis

Ácido butírico tem muitos usos em diferentes indústrias. Atualmente, há um grande interesse em usá -lo como precursor de biocombustíveis.

Indústria de alimentos e farmacêuticos

Ele também tem aplicações importantes na indústria de alimentos e aromatizantes, devido ao seu sabor e textura semelhante à manteiga.

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Na indústria farmacêutica, é usado como um componente em vários medicamentos para câncer e outros tratamentos terapêuticos, e em produtos de produção de perfumes do butirato são usados, devido à sua fragrância frutada.

Pesquisa sobre câncer

Foi relatado que o butirato tem vários efeitos na proliferação celular, apoptose (morte celular programada) e diferenciação.

No entanto, diferentes estudos deram resultados opostos em termos do efeito do butirato no câncer de cólon, dando origem ao "paradoxo de butirato" tão chamado ".

Síntese química

A produção microbiana de ácido butírico é uma alternativa atraente preferível à síntese química. O sucesso da implementação industrial de produtos químicos da base biológica depende em grande parte do custo de produção/desempenho econômico do processo.

Portanto, a produção industrial de ácido butírico por processos de fermentação requer matéria -prima econômica, desempenho do processo de alta eficiência, alta pureza do produto e robustez da produção de cepas.

Referências

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