إن المهتمين بإنتاج الإيثانول مهما كان تخصصهم لابد وأن يكون لديهم فكرة عن مسارات التفاعل التي يمر بها السكر من أول دخوله ىإلى داخل الخلية حتى إنتاج الإيثانول. وبدون إلمام المنتجين بهذه المسارات لن يستطيعوا معرفة أسباب توقف أو مشاكل التخمر التي غالباً ما تكون مرتبطة بانحراف التفاعل عن مساره الطبيعي. وليس بالضرورة أن يكون صاحب المشروع عالماً في الكيمياء الحيوية، ولكن على الأقل لابد أن يكون لدية خلفية لما يحدث داخل المخمر وهذا ما سوف نبسطه فيما يلي:

تفاعلات تكوين كحول الإيثانول تتم على مراحل، المرحلة الأولى في هذه التفاعلات دخول سكر الجلوكوز إلى داخل خلية الخميرة، حيث أن المواد ذات الوزن الجزيئي الكبير لا يمكن أن تدخل إلى الخلية، وبالتالي لابد وأن تتحلل أولاً إلى سكر الجلوكوز الذي يمكنه الدخول إلى الخلية لصغر حجمه. المرحلة الثانية تسمى الجلكزة Glycolysis وهي تحول أو تحلل أو أكسدة الجلوكوز إلى جزيئين حامض بيروفيك وهي أول مرحلة في تمثيل المواد الكربوهيدراتية وتتم داخل السيتوبلازم في جميع الكائنات الحية ويطلق عليها أيضاً مسار إيميدن مايرهوف (Embden-Meyerhof Pathway). وتتم عملية الجلكزة في خطوات عديدة وتشمل كثير من الإنزيمات ولكنها ببساطة شديدة عبارة عن انشطار جزيء سكر الجلوكوز ذو الست ذرات كربون إلى جزيئين متشابهين كل منهما عبارة عن سكر ذي ثلاث ذرات كربون. وتتأكسد جزيئات كل من السكرين ذو الثلاث ذرات كربون إلى حامض بيروفيك. أي أنه خلال عملية تحلل الجلوكوز ينتج لكل جزيء جلوكوز 2 جزيء حامض بيروفيك. ينتزع الهيدروجين في هذه العملية من الجلوكوز وتستقبله مرافقات الإنزيم NDA الموجودة في الخلية فتختزل إلى الصورة NADH2 . ومن المهم أيضاً الإشارة إلى أن عملية تحلل الجلوكوز لا يمكن أن تستمر إلا إذا حدث إعادة أكسدة للصورة المختزلة من مرافق الإنزيم NAD والتي نتجت من خطوات نزع الأيدروجين.

المرحلة الثالثة تبدأ بعد إنتاج حامض البيروفيك وفيها يقوم إنزيم Carboxylase  الذي يسود في الخمائر  بنزع مجموعة الكربوكسيل من حامض البيروفيك لينتج عن ذلك أسيتالدهيد وثاني أكسيد الكربون كما يلي :

 

CH3COCOO+H+ → CH3CHO   + CO2

                                         

تتحد الأسيتالدهيد الناتجة في وجود الماغنسيوم (Mg++)  مع مركب  Thiamine pyrophosphate  ويتكون مركب وسطي أمكن تعريفه حديثاً وأطلق علية اسم الأسيتالدهيد النشطة Active acetaldehyde.       

المرحلة الرابعة: مع سيادة إنزيم Carboxylase في الخمائر وسيادة الظروف اللاهوائية لا تذهب الأسيتالدهيد النشطة في اتجاه دورة كربس وإنما تتحلل الأسيتالدهيد النشطة مرة أخرى معطية أسيتالدهيد حرة تختزل إلى كحول الإيثانول عن طريق ذرتي أيدروجين يتم الحصول عليهما من إعادة أكسدة NADH2  الناتجة من عملية تحلل الجلوكوز  التي تقوم بها الخميرة بشكل جيد.

  

CH3CHO  +  NADH2  →       CH3CHOH  + NAD 

 

وعلى ذلك ومن الناحية الفسيولوجية فإن تكون كحول الإيثانول يخـدم غرضيـن مهمين لحياة الخلية وهما :

1-   إزالة الأسيتالدهيد المتكونة أول بأول حيث أنها سامة لخلايا الميكروبات.

2-   يسمح باستمرار  عملية الـ  Glycolysis وإلا يمكن أن تفشل نظراً لتراكم NADH2 بدون إعادة أكسدة.

 

 

ونكمل إن شاء الله في مقال قادم

 

المصدر: جابر زايد بريشة وعادل محمود حماد: أساسيات الميكروبيولوجيا الصناعية
gaberbresha

Prof. Gaber Breisha

  • Currently 79/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
25 تصويتات / 972 مشاهدة
نشرت فى 20 مايو 2011 بواسطة gaberbresha

ساحة النقاش

Prof. Gaber Breisha

gaberbresha
بسم الله الرحمن الرحيم: أعدكم جميعاً أن أعمل جاهداً ليكون هذا الموقع مفيداً لكل من يريد أن يستمتع بالمعرفة، وأتمنى أن يشعرني هذا العمل أنني أديت دوري في الحياه، وأنني جدير أن أكون ضمن الذين كلفهم الله بعمارة الأرض وأقرر أنني لا أبتغي من وراء ذلك شيئ سوى أن يكون »

ابحث

تسجيل الدخول

عدد زيارات الموقع

465,439