Ацидогенез — вторая из четырех стадий анаэробного пищеварения :
Анаэробное сбраживание — это сложный биохимический процесс биологически опосредованных реакций консорциума микроорганизмов для преобразования органических соединений в метан и углекислый газ. Это процесс стабилизации, снижения запаха, патогенов и уменьшения массы .
Гидролитические бактерии образуют множество восстановленных конечных продуктов при ферментации данного субстрата . Один фундаментальный вопрос, который возникает, касается метаболических особенностей, которые контролируют поток углерода и электронов к данному восстановленному конечному продукту во время чистой культуры и смешанных метаногенных культур гидролитических бактерий. Thermoanaerobium brockii является представительной термофильной гидролитической бактерией, которая ферментирует глюкозу по пути Эмбдена-Мейерхофа-Парнаса . T. brockii является атипичной гетеромолочнокислой бактерией , поскольку она образует молекулярный водород ( H2 ), в дополнение к молочной кислоте и этанолу . Восстановленные конечные продукты ферментации глюкозы ферментативно образуются из пирувата с помощью следующих механизмов: лактат с помощью активированной фруктозо-1-6- фосфатной ( F6P ) лактатдегидрогеназы ; H2 с помощью пируватферредоксиноксидоредуктазы и гидрогеназы ; и этанол через НАДН- и НАДФН -связанную алкогольдегидрогеназу . [1]
С другой стороны, ацидогенная активность была обнаружена в начале 20-го века, но только в середине 1960-х годов была предложена технология разделения фаз для улучшения стабильности и обработки отходов в реакторах . [2] На этом этапе сложные молекулы ( углеводы , липиды и белки ) деполимеризуются в растворимые соединения гидролитическими ферментами ( целлюлазами , гемицеллюлазами , амилазами , липазами и протеазами ). Гидролизованные соединения ферментируются в летучие жирные кислоты (ацетат, пропионат , бутират и лактат ), нейтральные соединения (этанол, метанол ), аммиак , водород и диоксид углерода. [3] [4] [5]
Ацетогенез является одной из основных реакций этой стадии, при этом образующиеся промежуточные метаболиты метаболизируются в ацетат, водород и углекислый газ тремя основными группами бактерий:
Для производства уксусной кислоты рассматриваются три вида бактерий:
Винтер и Вулф в 1979 году продемонстрировали, что A. woodii в синтрофной ассоциации с Methanosarcina производит метан и углекислый газ из фруктозы вместо трех молекул ацетата. [6] Moorella thermoacetica и Clostridium formiaceticum способны восстанавливать углекислый газ до ацетата, но у них нет гидрогеназ, которые ингибируют использование водорода, поэтому они могут производить три молекулы ацетата из фруктозы. Уксусная кислота также является сопутствующим метаболитом ферментации органических субстратов ( сахаров , глицерина , молочной кислоты и т. д.) различными группами микроорганизмов, которые производят различные кислоты: