Гидроксипропил метилселулоза (HPMC)сәнәгать һәм медицина өлкәләрендә гадәттә кулланыла торган суда эри торган полимер кушылмасы, һәм куллану кыйммәтләренең киң ассортименты бар, мәсәлән, наркотиклар белән идарә итүдә, азык эшкәртүдә һәм төзелеш материалларында. Аның ферментация процессындагы химик реакцияләр, нигездә, целлюлозаның деградациясе һәм модификациясе, микроорганизмнарның метаболик эшчәнлеге белән бәйле. Ферментация процессында HPMC-ның химик реакцияләрен яхшырак аңлар өчен, без аның төп структурасын һәм целлюлозаның деградация процессын аңларга тиеш.
1. Гидроксипропил метилселулозаның төп структурасы һәм үзлекләре
HPMC - табигый целлюлозаның (целлюлоза) химик модификациясе белән алынган туем. Аның молекуляр чылбырының арка сөяге - β-1,4 гликозидик бәйләнешләр белән тоташтырылган глюкоза молекулалары (C6H12O6). Cellеллюлозаның үзе суда эрү кыен, ләкин метил (-OCH3) һәм гидроксипропил (-C3H7OH) төркемнәрен кертеп, аның эрү полимерын формалаштыру өчен аның суда эрүчәнлеге сизелерлек яхшырырга мөмкин. HPMC модификация процессы, гадәттә, целлюлозаның метил хлорид (CH3Cl) һәм пропилен спирты (C3H6O) белән эшкәртү шартларында реакциясен үз эченә ала, һәм барлыкка килгән продукт көчле гидрофилика һәм эретүчәнлеккә ия.
2. Ферментация вакытында химик реакцияләр
HPMC ферментация процессы гадәттә микроорганизмнарның эшенә бәйле, алар HPMCны углерод чыганагы һәм туклык чыганагы итеп кулланалар. HPMC ферментация процессы түбәндәге төп этапларны үз эченә ала:
2.1. HPMC деградациясе
Cellеллюлоза үзе тоташтырылган глюкоза берәмлекләреннән тора, һәм HPMC ферментация процессында микроорганизмнар белән деградацияләнәчәк, башта кечерәк кулланыла торган шикәрләргә (мәсәлән, глюкоза, ксилоза һ.б.) таркала. Бу процесс гадәттә берничә целлюлоза деградацияләүче ферментларның эшләвен үз эченә ала. Деградациянең төп реакцияләре:
Cellеллюлоза гидролиз реакциясе: целлюлоза молекулаларындагы β-1,4 гликозидик бәйләнешләр целлюлоза гидролазлары белән өзеләчәк (мәсәлән, целлюлаза, эндокеллулаз), кыска шикәр чылбырлары җитештерәләр (олигосакаридлар, дисакаридлар һ.б.). Бу шикәрләр тагын да метаболизацияләнәчәк һәм микроорганизмнар белән кулланылачак.
Гидролиз һәм HPMC деградациясе: HPMC молекуласында метил һәм гидроксипропил алмаштыргычлары гидролиз белән өлешчә бетереләчәк. Гидролиз реакциясенең конкрет механизмы әле тулысынча аңлашылмаган, ләкин ферментация мохитендә гидролиз реакциясе микроорганизмнар (гидроксил эстеразасы) яшерен ферментлар белән катализацияләнә дип уйларга мөмкин. Бу процесс HPMC молекуляр чылбырларының өзелүенә һәм функциональ төркемнәрнең юкка чыгуына китерә, ахыр чиктә кечерәк шикәр молекулаларын барлыкка китерә.
2.2. Микробиаль метаболик реакцияләр
HPMC кечерәк шикәр молекулаларына төшкәч, микроорганизмнар бу шикәрләрне энзиматик реакцияләр аша энергиягә әйләндерә ала. Аерым алганда, микроорганизмнар глюкозаны этанолга, сөт кислотасына яки башка метаболитларга ферментация юллары аша таркаталар. Төрле микроорганизмнар HPMC деградация продуктларын төрле юллар аша метаболизацияли ала. Гомуми метаболик юллар:
Гликолиз юлы: Глюкоза пируватка ферментлар белән таркала һәм алга таба энергиягә (АТП) һәм метаболитларга әверелә (мәсәлән, сөт кислотасы, этанол һ.б.).
Ферментация продуктын җитештерү: Анаероб яки гипоксик шартларда микроорганизмнар глюкозаны яки аның деградацияләнгән продуктларын төрле сәнәгать процессларында киң кулланылган ферментация юллары аша этанол, сөт кислотасы, кисотик кислотасы һ.б. органик кислоталарга әйләндерәләр.
2.3. Редокс реакциясе
HPMC ферментация процессында кайбер микроорганизмнар арадаш продуктларны редокс реакцияләре аша үзгәртә алалар. Мәсәлән, этанол җитештерү процессы редокс реакцияләре белән бергә бара, глюкоза пируват чыгару өчен оксидлаштырыла, аннары пируват кыскарту реакцияләре аша этанолга әверелә. Бу реакцияләр күзәнәкләрнең метаболик балансын саклау өчен бик кирәк.
3. Ферментация процессында контроль факторлар
HPMC ферментация процессында экологик факторлар химик реакцияләргә мөһим йогынты ясыйлар. Мәсәлән, рН, температура, эретелгән кислород күләме, туклыклы чыганак концентрациясе һ.б. микроорганизмнарның метаболик тизлегенә һәм продукт төренә тәэсир итәчәк. Бигрәк тә температура һәм рН, микробиаль ферментларның активлыгы төрле температура һәм рН шартларында төрлечә булырга мөмкин, шуңа күрә HPMC деградациясен һәм микроорганизмнарның метаболик процессының алга китешен тәэмин итү өчен ферментация шартларын төгәл контрольдә тотарга кирәк.
Ферментация процессыHPMCкатлаулы химик реакцияләрне, шул исәптән целлюлозаның гидролизын, HPMC деградациясен, шикәр матдәләр алмашын һәм ферментация продуктларын булдыруны үз эченә ала. Бу реакцияләрне аңлау HPMC ферментация процессын оптимальләштерергә ярдәм итми, шулай ук сәнәгать җитештерүенә теоретик ярдәм күрсәтә. Тикшеренүләрне тирәнәйтү белән, киләчәктә HPMC деградация эффективлыгын һәм продукт җитештерүчәнлеген күтәрү, HPMC-ны биотрансформация, әйләнә-тирә мохитне саклау һәм башка өлкәләрдә куллану өчен тагын да эффектив һәм экономияле ферментация ысуллары эшләнергә мөмкин.
Пост вакыты: 17-2025 февраль