ब्यूटिरिक किण्वन: प्रक्रिया, जीव और उत्पाद - जीवविज्ञान - 2025

ब्यूटिरिक किण्वन तब होता है जब ब्यूटिरिक एसिड से ग्लूकोज प्रमुख अंत उत्पाद के रूप में प्राप्त की है। 1875 में किए गए प्रयोगों पर 1861 में एक रिपोर्ट में उनके नोट के अनुसार, यह ऑक्सीजन की पूर्ण अनुपस्थिति की शर्तों के तहत कुछ बैक्टीरिया द्वारा किया गया था और लुई पाश्चर द्वारा खोजा गया था।

किण्वन एक जैविक प्रक्रिया है जिसके माध्यम से एक पदार्थ एक सरल में बदल जाता है। यह एक अंतिम प्रक्रिया के रूप में कार्बनिक यौगिक प्राप्त करने के लिए पोषक तत्वों के क्षरण की एक catabolic प्रक्रिया है।

लुई पास्चर

इस प्रक्रिया को ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं है, यह अवायवीय है, और यह कुछ सूक्ष्मजीवों जैसे कि बैक्टीरिया और खमीर की विशेषता है। जानवरों की कोशिकाओं में किण्वन भी होता है, खासकर जब ऑक्सीजन की सेलुलर आपूर्ति अपर्याप्त होती है। यह एक ऊर्जावान रूप से कम उपज देने वाली प्रक्रिया है।

ग्लूकोज अणु से, एम्बडेन-मेयेरहोफ-परनास मार्ग (सबसे सामान्य ग्लाइकोलाइसिस मार्ग) का उपयोग करके, पाइरूवेट का उत्पादन किया जाता है। किण्वन पाइरूवेट से शुरू होता है, जो विभिन्न उत्पादों में किण्वित होता है। अंत उत्पादों के आधार पर, विभिन्न प्रकार के किण्वन होते हैं।

ब्यूट्रिक फेरिटेशन प्रक्रिया

ब्यूटिरिक किण्वन को ग्लूकोज की गिरावट (C6H12O6) के रूप में ब्यूटिरिक एसिड (C4H8O2) और गैस, अवायवीय स्थितियों के तहत और कम ऊर्जा उपज के साथ परिभाषित किया जाता है। यह अप्रिय और पुटीय गंधों के उत्पादन के लिए विशेषता है।

ब्यूटिरिक किण्वन जीनस क्लोस्ट्रीडियम के ग्राम-पॉजिटिव बीजाणु पैदा करने वाले बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है, आमतौर पर क्लोस्ट्रीडियम कलुवेरी और क्लोस्ट्रीडियम पेस्ट्यूरिनम के अलावा क्लोस्ट्रीडियम ब्यूटिरिकम, क्लोस्ट्रीडियम थर्मोब्यूट्रिकम, क्लोस्ट्रीडियम थर्मोब्यूट्रिकम।

हालांकि, जेनेरा Butyrvibrio, Butyribacterium, Eubacterium, Fusobacterium, Megasphera और Sarcina में वर्गीकृत अन्य बैक्टीरिया भी butyrate के निर्माता के रूप में रिपोर्ट किए गए हैं।

किण्वन प्रक्रिया में, एटीपी और एनएडीएच के दो मोल पैदा करने के लिए ग्लूकोज को पाइरूवेट के लिए catabolized किया जाता है। बैक्टीरियल स्ट्रेन के आधार पर पाइरूवेट को बाद में विभिन्न उत्पादों में किण्वित किया जाता है।

पहले उदाहरण में, पाइरूवेट लैक्टेट हो जाता है और यह सीओ 2 की रिहाई के साथ एसिटाइल-सीओए बन जाता है। इसके बाद, दो एसिटाइल-सीओए अणु एसिटोसेटाइल-सीओए बनाते हैं, जो कुछ निश्चित मध्यवर्ती चरणों के माध्यम से ब्यूटिरल-सीओए तक कम हो जाता है। अंत में, क्लोस्ट्रीडियम ब्यूटिरिल-कोए को ब्यूटिरिक एसिड में किण्वित करता है।

एंजाइम फॉस्फोट्रांस्क्रुट्रीलेज़ और ब्यूटाइरेट किनेज, ब्यूटायर के उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण एंजाइम हैं। ब्यूटिरेट गठन की प्रक्रिया में, एटीपी के 3 मोल बनते हैं।

घातीय वृद्धि की स्थिति के तहत, कोशिकाएं ब्यूटायरेट की तुलना में अधिक एसीटेट का उत्पादन करती हैं, क्योंकि एटीपी का एक और तिल बनता है (कुल में 4)।

घातीय वृद्धि के अंत में और स्थिर चरण में प्रवेश करने से, बैक्टीरिया एसीटेट उत्पादन को कम करते हैं और ब्यूटायर उत्पादन में वृद्धि करते हैं, हाइड्रोजन आयनों की कुल एकाग्रता को कम करते हुए, मध्यम के अम्लीय पीएच को संतुलित करते हैं।

ऐसे जीव जो ब्यूटिरिक किण्वन को अंजाम देते हैं

ब्यूटिरिक एसिड के बायोप्रोडक्शन के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे होनहार सूक्ष्मजीव सी। टाइरोब्यूट्रिकम है। यह प्रजाति उच्च चयनात्मकता के साथ ब्यूटिरिक एसिड का उत्पादन करने में सक्षम है और इस यौगिक की उच्च सांद्रता को सहन कर सकती है।

हालांकि, यह केवल कुछ ही कार्बोहाइड्रेट से किण्वित हो सकता है, जिसमें ग्लूकोज, ज़ाइलोज़, फ्रुक्टोज़ और लैक्टेट शामिल हैं।

सी। ब्यूटिरियम कई कार्बन स्रोतों को किण्वित कर सकता है, जिसमें हेक्सोस, पेंटोस, ग्लिसरॉल, लिग्नोसेल्यूलोज, मोलास, आलू स्टार्च, और पनीर मट्ठा परमिट शामिल हैं।

हालांकि, ब्यूटायर की पैदावार बहुत कम है। सी। थर्मोब्यूट्रिकम में, किण्वित कार्बोहाइड्रेट की सीमा मध्यवर्ती होती है, लेकिन यह सुक्रोज या स्टार्च को चयापचय नहीं करता है।

Biobutyrate- उत्पादक क्लोस्ट्रिडिया भी कई संभव उत्पादों का उत्पादन करता है, जिसमें क्लोस्ट्रीडियम प्रजातियों के आधार पर एसीटेट, H2, CO2, लैक्टेट और अन्य उत्पाद शामिल हैं।

सी। टाइरोब्यूट्रिकम और सी। ब्यूटिरियम द्वारा एक ग्लूकोज अणु का किण्वन इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

ग्लूकोज → 0.85 ब्यूटायरेट + 0.1 एसीटेट + 0.2 लैक्टेट + 1.9 एच ​​2 + 1.8 सीओ 2

ग्लूकोज → 0.8 ब्यूटिरेट + 0.4 एसीटेट + 2.4 एच 2 + 2 CO2

अवायवीय किण्वन के दौरान एक सूक्ष्मजीव का चयापचय मार्ग कई कारकों से प्रभावित होता है। जीनस क्लोस्ट्रीडियम के बैक्टीरिया के मामले में, जो ब्यूटिरेट का उत्पादन करते हैं, जो कारक मुख्य रूप से विकास और किण्वन के प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं: मध्यम, पीएच में ग्लूकोज की एकाग्रता, हाइड्रोजन का आंशिक दबाव, एसीटेट और butyrate।

ये कारक विकास दर, अंतिम उत्पादों की एकाग्रता और उत्पादों के वितरण को प्रभावित कर सकते हैं।

उत्पादों

ब्यूटिरिक किण्वन का मुख्य उत्पाद एक कार्बोक्जिलिक एसिड, ब्यूटिरिक एसिड, एक लघु-श्रृंखला चार-कार्बन फैटी एसिड (CH3CH2CH2COOH) है, जिसे एन-ब्यूटेनिक एसिड भी कहा जाता है।

इसमें एक अप्रिय गंध और तीखा स्वाद होता है, हालांकि यह मुंह में कुछ मीठा स्वाद छोड़ता है, जो ईथर के साथ होता है। इसकी उपस्थिति बासी मक्खन की विशेषता है, इसकी अप्रिय गंध और स्वाद के लिए जिम्मेदार है, इसलिए इसका नाम, जो ग्रीक शब्द "मक्खन" से लिया गया है।

हालांकि, कुछ ब्यूटिरिक एसिड एस्टर में एक सुखद स्वाद या गंध होता है, यही वजह है कि उनका उपयोग भोजन, पेय, सौंदर्य प्रसाधन और दवा उद्योग में योजक के रूप में किया जाता है।

ब्यूटिरिक एसिड के उपयोग और अनुप्रयोग

जैव ईंधन

विभिन्न उद्योगों में ब्यूटिरिक एसिड के कई उपयोग हैं। वर्तमान में इसे जैव ईंधन के अग्रदूत के रूप में उपयोग करने में बहुत रुचि है।

खाद्य और दवा उद्योग

इसकी मक्खन जैसी स्वाद और बनावट के कारण खाद्य और स्वादिष्ट बनाने के उद्योग में भी महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं।

फार्मास्युटिकल उद्योग में इसका उपयोग विभिन्न एंटीकैंसर दवाओं और अन्य चिकित्सीय उपचारों में एक घटक के रूप में किया जाता है, और इत्र के उत्पादन में ब्यूटायर एस्टर का उपयोग उनकी सुगंध के कारण किया जाता है।

कैंसर अनुसन्धान

ब्यूटायरेट को सेल प्रसार, एपोप्टोसिस (प्रोग्राम्ड सेल डेथ), और विभेदीकरण पर विभिन्न प्रभावों के बारे में बताया गया है।

हालांकि, अलग-अलग अध्ययनों ने कोलोन कैंसर पर ब्यूटायर के प्रभाव के संदर्भ में विपरीत परिणाम दिए हैं, जिससे तथाकथित "ब्यूटाइरेट विरोधाभास" को जन्म दिया है।

रासायनिक संश्लेषण

ब्यूटिरिक एसिड का माइक्रोबियल उत्पादन रासायनिक संश्लेषण के लिए एक बेहतर आकर्षक विकल्प है। जैव-आधारित रसायनों के औद्योगिक कार्यान्वयन की सफलता प्रक्रिया की उत्पादन / आर्थिक प्रदर्शन की लागत पर अत्यधिक निर्भर है।

इसलिए, किण्वन प्रक्रियाओं द्वारा ब्यूटिरिक एसिड के औद्योगिक उत्पादन के लिए सस्ती कच्ची सामग्री, उच्च दक्षता प्रक्रिया प्रदर्शन, उच्च उत्पाद शुद्धता और उत्पादक उपभेदों की मजबूत मजबूती की आवश्यकता होती है।

संदर्भ

1. ब्यूट्रिक एसिड। नई दुनिया विश्वकोश। । यहाँ उपलब्ध है: newworldencyclopedia.org
2. कोरालेस, एलसी, एंटोलिनज़, डीएम, बोहरोक, जेए, कोरिडोर, एएम (2015)। एनारोबिक बैक्टीरिया: ऐसी प्रक्रियाएं जो ग्रह पर जीवन की स्थिरता के लिए बाहर ले जाती हैं और योगदान देती हैं। नोवा, 13 (24), 55-81। । पर उपलब्ध: scielo.org.co
3. दविदर, एम।, पार्क, जे.वाई, मिशेल, आरजे, संग, बी.आई. (2012)। उद्योग में ब्यूटिरिक एसिड का भविष्य। वैज्ञानिक विश्व जर्नल,। पर उपलब्ध: doi.org
4. झा, एके, ली, जे।, युआन, वाई।, बराल, एन।, ऐ।, बी।, 2014। जैव-ब्यूटिरिक एसिड उत्पादन और इसके अनुकूलन पर एक समीक्षा इंट। जे। एग्रीक। बायोल ।16, 1019-1024।
5. पोर्टर, जेआर (1961)। लुई पास्चर। उपलब्धियां और निराशाएँ, 1861. जीवाणु समीक्षा, 25 (4), 389-403। । पर उपलब्ध: mmbr.asm.org