7368841563

Zakład Biotechnologii i Inżynierii Genetycznej SUM, 2015/16

Fermentacja etanolowa i produkcja alkoholi

Pojęcie „fermentacja" ma z biotechnologii dwa niezależne znaczenia: fermentacja sensu stricte rozumiana jako proces biochemicznego oddychania beztlenowego (w zasadzie sprowadza się do określenia sformułowanego po raz pierwszy już przez Pasteur'a: „fermentacja to życie bez tlenu") oraz fermentacja sensu late oznaczająca dowolny bioproces zazwyczaj prowadzony w bioreaktorach (fermentorach) - to znaczenie wynika z historycznych tradycji biotechnologii, zanim naukowo rozróżniono i scharakteryzowano procesy oddychania tlenowego i beztlenowego.

W ścisłym, biochemicznym znaczeniu fermentacja służy wytworzeniu puli ATP w komórce dzięki rozkładowi związków organicznych bez wykorzystywania tlenu jako akceptora elektronów i wodoru. W fermentacjach produkty rozkładu są więc równocześnie donorami, jak i akceptorami wodoru, dzięki czemu zachodzi restytucja NAD⁺ - jest to podstawowa zaleta fermentacji.

Pierwszy etap fermentacji - powstawanie pirogronianu - u większości drobnoustrojów przebiega według schematu HMP lub EMP, a wyjątkowo u niektórych rodzajów bakterii (głównie u bakterii octowych) może przebiegać także wg. specyficznego szlaku Entnera-Doudoroffa (patrz: rysunek poniżej).

Alternatywne szlaki katabolizmu glukozy u drobnoustrojów

heksazy

(glukoza)

EMP

glikoliza

(szlak Embdena-Meyerhofa--Parnasa) szlak

EntneraDoudoroffa

HMP

(szlak heksozomonofosforancwy), PP (cykl pentozofbsforancwy)

W zależności od typu produktu końcowego produktu fermentacji, wydzielanego do środowiska, wyróżnia się następujące główne typy fermentacji:

•    alkoholowe (produktami są etanol, butanol, izopropanol, butanodiol, a także aceton),

•    mlekowa (kwas mlekowy i inne produkty),

•    propionowa (kwas propionowy),

•    masłowa (kwas masłowy),

•    mrówkowa (kwas mrówkowy).

1