Гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC)як пайвастагии полимерии дар об ҳалшаванда аст, ки маъмулан дар соҳаҳои саноатӣ ва тиб истифода мешавад ва дорои доираи васеи арзишҳои татбиқ, аз қабили дар истеҳсоли маводи мухаддир, коркарди хӯрокворӣ ва масолеҳи сохтмонӣ мебошад. Реаксияҳои кимиёвӣ дар раванди ферментатсияи он асосан ба таназзул ва тағир додани селлюлоза ва фаъолияти метаболикии микроорганизмҳо алоқаманданд. Барои беҳтар фаҳмидани реаксияҳои химиявии HPMC дар раванди ферментатсия, мо аввал бояд сохтори асосии он ва раванди таназзули селлюлозаро фаҳмем.
1. Сохтори асосї ва хосиятњои гидроксипропилметилселлюлоза
HPMC як ҳосилаест, ки тавассути тағир додани кимиёвии селлюлозаи табиӣ (целлюлоза) ба даст оварда шудааст. Асоси занҷири молекулавии он молекулаҳои глюкоза (C6H12O6) мебошанд, ки бо пайвандҳои β-1,4 гликозидӣ пайвастанд. Худи селлюлозаро дар об ҳал кардан душвор аст, аммо бо ворид кардани гурӯҳҳои метил (-OCH3) ва гидроксипропил (-C3H7OH) маҳлулияти онро дар об хеле беҳтар кардан мумкин аст, то полимери ҳалшаванда ба вуҷуд ояд. Раванди тағир додани HPMC умуман реаксияи селлюлозаро бо хлориди метил (CH3Cl) ва спирти пропиленӣ (C3H6O) дар шароити сілтӣ дар бар мегирад ва маҳсулоти дар натиҷа гидрофилӣ ва ҳалшавандагии қавӣ дорад.
2. Реаксияњои химиявї њангоми ферментатсия
Раванди ферментатсияи HPMC одатан аз амали микроорганизмҳо вобаста аст, ки HPMC-ро ҳамчун манбаи карбон ва манбаи ғизоӣ истифода мебаранд. Раванди ферментатсияи HPMC марҳилаҳои асосии зеринро дар бар мегирад:
2.1. Таназзули HPMC
Худи целлюлоза аз воҳидҳои глюкозаи пайвастшуда иборат аст ва HPMC дар ҷараёни ферментатсия аз ҷониби микроорганизмҳо таназзул карда, аввал ба қандҳои хурдтари истифодашаванда (ба монанди глюкоза, ксилоза ва ғайра) таҷзия мешаванд. Ин раванд одатан амали ферментҳои таназзулкунандаи селлюлозаро дар бар мегирад. Реаксияҳои асосии таназзул инҳоянд:
Реаксияи гидролизи селлюлоза: Пайвастҳои гликозидии β-1,4 дар молекулаҳои селлюлоза тавассути гидролазаҳои селлюлоза (аз қабили целлюлаза, эндоцеллюлаза) шикаста, занҷирҳои кӯтоҳтари қандро (ба монанди олигосахаридҳо, дисахаридҳо ва ғайра) ба вуҷуд меоранд. Ин қандҳо минбаъд метаболизм мешаванд ва аз ҷониби микроорганизмҳо истифода мешаванд.
Гидролиз ва таназзули HPMC: Ҷонишинҳои метил ва гидроксипропил дар молекулаи HPMC тавассути гидролиз қисман хориҷ карда мешаванд. Механизми мушаххаси реаксияи гидролиз ҳанӯз пурра фаҳмида нашудааст, аммо тахмин кардан мумкин аст, ки дар муҳити ферментатсия реаксияи гидролиз тавассути ферментҳои аз микроорганизмҳо ҷудошуда (масалан, гидроксилэстераза) катализ мешавад. Ин раванд ба шикастани занҷирҳои молекулавии HPMC ва аз байн бурдани гурӯҳҳои функсионалӣ оварда мерасонад, ки дар ниҳоят молекулаҳои хурдтари қандро ташкил медиҳанд.
2.2. Реаксияҳои мубодилаи микробҳо
Пас аз он ки HPMC ба молекулаҳои хурдтари шакар таназзул мешавад, микроорганизмҳо метавонанд тавассути реаксияҳои ферментативӣ ин қандҳоро ба энергия табдил диҳанд. Махсусан, микроорганизмҳо тавассути роҳҳои ферментатсия глюкозаро ба этанол, кислотаи лактикӣ ё дигар метаболитҳо таҷзия мекунанд. Микроорганизмҳои гуногун метавонанд маҳсулоти таназзули HPMC-ро тавассути роҳҳои гуногун мубодила кунанд. Роҳҳои умумии мубодилаи моддаҳо иборатанд аз:
Роҳи гликолиз: Глюкоза тавассути ферментҳо ба пируват таҷзия мешавад ва минбаъд ба энергия (ATP) ва метаболитҳо (ба мисли кислотаи лактикӣ, этанол ва ғайра) мубаддал мешавад.
Истеҳсоли маҳсулоти ферментатсия: Дар шароити анаэробӣ ё гипоксӣ, микроорганизмҳо глюкоза ё маҳсулоти таназзули онро ба кислотаҳои органикӣ ба монанди этанол, кислотаи лактикӣ, кислотаи сирко ва ғайра табдил медиҳанд, ки тавассути роҳҳои ферментатсия, ки дар равандҳои гуногуни саноатӣ васеъ истифода мешаванд.
2.3. Реаксияи реаксия
Дар ҷараёни ферментатсияи HPMC, баъзе микроорганизмҳо метавонанд маҳсулоти фосилавиро тавассути реаксияҳои оксидшавӣ табдил диҳанд. Масалан, раванди истеҳсоли этанол бо реаксияҳои оксидшавӣ ҳамроҳӣ мекунад, глюкоза оксид шуда, пируват ҳосил мешавад ва сипас пируват тавассути реаксияҳои коҳишёбӣ ба этанол мубаддал мешавад. Ин реаксияҳо барои нигоҳ доштани тавозуни мубодилаи ҳуҷайраҳо муҳиманд.
3. Омилҳои назоратӣ дар раванди ферментатсия
Дар ҷараёни ферментатсияи HPMC, омилҳои муҳити зист ба реаксияҳои химиявӣ таъсири муҳим доранд. Масалан, рН, ҳарорат, таркиби оксигени ҳалшуда, консентратсияи манбаи ғизо ва ғайра ба суръати мубодилаи микроорганизмҳо ва намуди маҳсулот таъсир мерасонанд. Махсусан ҳарорат ва рН, фаъолияти ферментҳои микробҳо дар шароити гуногуни ҳарорат ва рН метавонад ба таври назаррас фарқ кунад, аз ин рӯ барои таъмини таназзули HPMC ва пешрафти мунтазами раванди мубодилаи микроорганизмҳо шароити ферментатсияро дақиқ назорат кардан лозим аст.
Раванди ферментатсияHPMCреаксияҳои мураккаби кимиёвӣ, аз ҷумла гидролизи селлюлоза, таназзули HPMC, мубодилаи қанд ва тавлиди маҳсулоти ферментатсияро дар бар мегирад. Фаҳмидани ин реаксияҳо на танҳо ба оптимизатсияи раванди ферментатсияи HPMC кӯмак мекунад, балки инчунин дастгирии назариявии истеҳсолоти саноатии алоқамандро таъмин мекунад. Бо амиқтар кардани тадқиқот, усулҳои самараноктар ва сарфакоронаи ферментатсия дар оянда метавонанд барои баланд бардоштани самаранокии таназзули HPMC ва ҳосили маҳсулот таҳия карда шаванд ва ба татбиқи HPMC дар биотрансформация, ҳифзи муҳити зист ва дигар соҳаҳо мусоидат кунанд.
Вақти фиристодан: феврал-17-2025