proiect microbiologie

8/3/2019 proiect microbiologie

1/7

Fermentatia propionica

Fermentatia propionica este un proces anaerob prin care substratul fermentascibil,

acidul lactic, sub actiunea complexului de enzime ale agentilor tipici care sunt bacteriapropionice, este transformat in : acid propionic, acid acetic si dioxid de carbon. In afara de

bacteriile propionice, formarea prin catabolism a acidului propionic este inatalnita la

bacteriile anaerobe din genul Clostridium(propionicum) si genul Veillonella.

Bacteriile propionice descoperite de Freudenreich si Jensen in 1906 sunt raspandinte in natura

in tractul digestive al animalelor, in lapte si branzeturi, din care pot fi izolate.

Caractere morfofiziologice al bacteriilor propionice

Bacteriile propionice se prezinta sub forma de bastonase subtiri si scurte, cu capetele rotunjitesi dimensiuni de 2-4*0.5 micrometri.

Sunt bacterii imobile, gram-pozitive, anaerobe. In aerobioza cresc greu si prezinta

forme alungite ramificate. Pe mediu de bullion, carne, agar formeaza colonii lenticulare de

culoare alba, crem, galbena sau rosie. Isi pot obtine energia necesara proceselor vitale pe cale

fermentative, anaerob, dar pot fi si microaerotolerante.

Ca sursa de carbon si energie bacteriile propionice prefer lactatii cu acid lactic L+,

citrate, malatul, glicerol, glucide ca:peptone, peptide, aminoacizi esentiali pentru

crestere.Bacteriile propionice necesita prezenta unor factori de crestere din care biotina si

acidul pantotenic sunt esentiali in producerea vitaminei B12. Produsele fermentate cu bacterii

propionice sunt imbogatite cu aceasta vitamina, ceea ce le mareste valoarea nutritiva.

Prezenta clorurii de sodiu in concentratii mai mari de 3% incetineste viteza de crestere

a bacteriilor propionice. Bacteriile propionice sunt mezofile, cu temperature optima de 30

grade Celsius si temperaturi minime de 3-7 grade. Prin pasteurizarea laptelui, bacteriile

propionice prezente in mod natural in lapte sunt inactivate. Se dezvolta optim in medii cu

pH=6.5-7, cresterea fiind oprita la pH=5.

1


2/7

Clasificarea bacteriilor propionice

Bacteriile propionice sunt cuprinse

in genul Propionibacterium, familia

Lactobacteriaceae, cu urmatoarele

specii: Specii/ Subspecii

Denumiri anterioare

1.Propionibacterium freundereichi

-freunderechi

-globosum

-shermanii

Identice

2.Propionibacterium thoenii P. rubrum

3.Propionibacterium

acidipropionici

P. arabinosum

P. pentasaceum4.Propionibacterium jersenii P. raffinosaceum

P. petersonii

P. technicum

Unele branzeturi sunt preparate prin inchegarea cu acizi cum ar fi otetul sau sucul delamaie. Cele mai multe se acidifiaza cu bacterii care transforma zaharurile din lapte in acid

lactic, urmate de adaugarea cheagului pentru terminarea covasirii. Cheagul este o enzima

obtinuta traditional din stomacul viteilor. Poate fi produs insa si in laborator, iar substituentii

numiti cheaguri vegetale se extrag din specii ale familiei Cynara (o specie de ciulini).

In industria panificatiei, fermentatia propionica produsa de bacterii propionice

adaptate la mediul de aluat, conduce la formarea suplimentara de dioxid de carbon cu rol in

cresterea volumului si a acidului propionic cu efect fungistatic ce previne mucegairea painii

la pastrare.

In conditii naturale bacteriile strict anaerobe producatoare de acid propionic au un rol

ecologic in circuitul natural al carbonului si in formarea rezervelor de biogas.

I. Studiul asupra alimentelor coreene fermentate i prezenta acidului

propionic n acestea

2


3/7

Studiind petele srat i fermentat sau stridiile srate i fermentate s-a artat un nivel

ridicat al acidului propionic. Un cercettor a raportat c n timpul de fermentaie

microorganismele se pot dezvolta diferit, aceste modificri pot fi atribuite metabolismuluirealizat de diferite enzyme. S-a constatatca numrul total de bacterii din crevei srai i

fermentai a variat ntre 103-106 CFU/gram, fiind afectai de concentraia de sare. S-au

studiat constituenii volatili de fermentaie la heringul noroios din Coreea i s-a semnalat

faptul c acidul butiric a fost predominant, iar urmtoarele au fost acidul propionic i acidul

acetic n acizii grai volatili. Acidul propionic prine legumele fermentate sau prelucrate,

inclusive srate sau legume murate nu a fost gsit.

Trei probe din 20 tipuri de lapte fermentat conin acid propionic.

S-a descoperit c tarhana, mncare turca de fermentaie, fcut cu cereale, produse

lactate, legume i condimente, folosind diferite bacterii din iaurt, cuprind diveri acizi

organici cum a fi acidul lactic, acidul acetic i acidul propionic. De obicei, acizii organicisunt

produi n timpul metabolismului zaharurilor fermentabile.

Acidul prpionic nu a fost detectat la cereale i sosuri, n timp ce la crustacee coninutul este

semnificativ. Acidul propionic s-a gsit n Cnidium officinale, una din plantele medicinale

coreene, iar acestui compus i-au fost atribuite arome tipice.

n acest studio, descoperim c acidul propionic ar putea fi gsit n produse alementare,

produse alimentare fermentate sau n produse de arom puternic. n mod tradiional, unele

alimente sunt fermentate ducnd la formare de acid propionic. Exemple ar fi: pasta de soia,

sos de pete, fermentate, oet.

II. Studiu privind solventul de extracie a acidului propionic din ap

evacuate simulat n producia vitaminei B12 prin fermentaia anaerob

3


4/7

1. Introducere

O amin primar, N 1923 a fost folosit ca extractant, kerosene c diluant i n-octanol

c modificator. Influene ale coninutului N 1923 n faza organic, raportul de faz i pH-ul

din faza apoas privind randamentul de extracie a acidului propionic s-au avut n vedere.

Compoziia a fost propus ca fiind N1923:kerosene:n-octanol=45:35:20, raportul de faza 1:4,

pH-ul n faza apoas egal cu 3 i dup 5 minute de la extragere, randamentul extraciei

acidului propionic poate fi peste 97%.

Acidul propionic este un acid carboxylic utilizat pe scar larg n mase plastice,

acoperiri chimice, industria de parfumuri. De asemenea, poate nlocui conservani chimici i

sunt de o importan comercial considerabil n vnzarea de produse de panificaie naturale.

Na, C, K, srurile acidului propionic figureaz drept conservani. mpreun cu fermentaia

anaerob produc vitamina B12, dar acidul propionic fiind de asemenea i produs secundar.

Dup extragerea vitaminei B12 apa este tratat ca un deeu. Recuperarea acidului din apele

reziduale va scdea cererea chimic de oxygen a apelor uzate, la pasul urmtor. n prezent,

recuperarea de acid propionicpoate spori beneficial economic al ntregului process de

producie a vitaminei. Recuperarea extractive de acizi carboxilici de la soluii apoase diluate,

cum ar fi spum de fermentaie sau apelor uzate, n care concentraia este mai mic de 10 %,

a primit o atenie deosebit. Solventul de extracie utilizeaz solveni convenionali, cum ar fi

alcooli, cetone, eteri sau hidrocarburi alifatice care dau coefficient sczut din cauza afinitii

mri a acizilor la ap. n consecin, extracia fizic cu solveni convenionali nu este o

metod eficient de recuperare a acestor acizi. Cu toate acestea, extracia reactiva cu amne

alifatice a fost propus ca o tehnic promitoare pentru separarea de acizi. Interaciunea

puternic ntre amna i acid permite formarea de acid amine complexe, care prevd

coeficieni de distribuie nalt. n plus, afinitatea mare a minei pentru acid da o selectivitate

mare acidului pentru componentele non-acide din amestec.n literature actual, nu exist o cantitate semnificativ de date cu privire la extracia

reactiva de acizi carboxilici cu ajutorul aminei pe baz de extractanti. Diferitele aspecte ale

acestui subiect au fost luate n considerare. Cercettorii au raportat c puterea de baz a

sczut n ordinea:amne primare


5/7

ar fi natura acizilor, tipul de diluant, temperatura asupra echilibrului de extracie a fost de

asemenea studiat. Este bine de menionat faptul c a treia etap sau emulsionarea a fost

observat n procesul de extracie n timp ce c extractant a fost folosit o amin. S-a declarat

c utilizarea unei amne cu lan scurt cu una cu lan lung previne a treia faz, de emulsionare.

Formarea emulsiei nu va afecta numai eficient de extracie, de asemenea, creterea pierderii

de extractant, ceea ce va duce la reducerea beneficiului economic al ntregului proces. Pentru

a depi problemele n cauz, cu formarea emulsiei, un al doilea diluant este utilizat.

Solvenii polari pot ajuta la solvatarea acid- aminelor complexe, care va ajuta pentru a evita

formarea emulsiei.

Aceast lucrare ncearc s investigheze potenialul de utilizare a unei amne pentru a

recupera acidul propionic din apele uzate prin extracia cu solvent. n experimente o amin

primar, N 1923 a fost aleas ca extractant deoarece poate asigura un randament ridicat al

acidului propionic, solubilitatea sczut n ap (0,00625%) i regenerabilitate bun a

extragerii ulterioare cu NaOH. n prima etap a fost studiat efectul n-octanolului de a suprima

emulsionarea, apoi s-a investigat influenta coninutului de N 1923, raportul de faz, pH-ul

soluiei apoase i timpul de operare pe randamentul de extracie al acidului propionic, astfel

nct procesul de producie s fie optim proiectat.

2. Metode

2.1 Materiale

N1923 extractantul este o amin primar, cu dou lanuri de carbon

ramnificata( structura sa este R1R2CHNH2 i numrul total de atomi de carbon este de 19-

23. A fost folosit ca extractant fr purificare suplimentar. Kerosen-caliatate comercial.

Faza organic a fost pregtit prin amestecarea N1923, kerosen, n-octanol mpreun laanumite fraciuni, i soluia apoas a fost preparat prin dizolvarea acidului propionic n ap

deionizat, valoarea pH-ului soluiei apoase a fost ajusta prin adugarea de NaOH.

Concentraia iniial a acidului propionic a fost 0.2703 mol/L, fiind aceeai cu concentraia

apei reale evacuate.

2.2 Efectul n-octanolului asupra suprimrii tendinei de emulsificare

Experimentele au fost effectuate pentru a investiga adugarea de n-octanol n privinasuprimrii tendinei de emulsificare. Douzeci de mililitri de faza organic i douzeci

5


6/7

mililitri de faza apoas s-au adugat ntr-un vas Erlenmayer, apoi a fost pus n baie de ap la

30 grade Celsius i s-a agitat cu frecvena de 160 rot/min timp de o or, la sfrit amestecul a

fost inut n plnia de separare pentru a separarea fazelor, apoi a fost msurata absorbanta

luminii din soluia apoas. Transmisia luminii a fazei apoase a fost calculate utiliznd ecuaia

Lambert-Beer. Emulsificarea fazei apoase , dup extracie, a fost investigat n funcie de

transmisia luminii din faza apoas.

2.3 Experimentul extraciei discontinue

Experimentele discontinue au fost efectuate pentru a investiga influenta coninutului

de N 1923, raportul de faz, pH-ul fazei apoase i timpul de funcionare privind eficient de

extracie.

Experimentele au fost efectuate n vasul Erlenmayer dup cum urmeaz:

(1) 20 ml faza organic cu anumite fraciuni de N 1923, kerosen, n-octanol;

(2) o anumit cantitate de soluie apoas cu un anumit pH s-a adugat;

(3) vasul Erlenmayer a fost pus n baia de ap la 30 grade Celsius i se agita la o

frecven de 160 rot/min pentru o anumit perioad de timp pentru extracie.

(4) Amestecul a fost inut n plnia de separare pentru separarea fazelor; concentraia

acidului propionic n faza apoas a fost determinate prin CG. Concentraia de acid

organic n soluia organic a fost calculate prin bilanul masei.

2.4 Metode de analiza

Absorbia luminii din faza apoas, dup extracie a fost msurat cu spectrofotometru

UV-VIS la unda de 680 m. PH-ul soluiei apoase a fost msurat cu pH metro PH211.

Concentraia de acid propionic din soluia apoas a fost determinate de GC HP 6890 echipat

cu detector FID i coloana capilar DB-FFAP.

Condiiile CG sunt urmtoarele:

-hidrogenul este utilizat ca gaz purttor;

-temperatura limita este de 200 grade Celsius;

-temperatura detectorului este de 300 grade Celsius.

3. Rezultate i discuii

3.1 Efectul n-octanolului asupra suprimrii tendinei de emulsificare

6


7/7

Componentele fazei organice au avut o influen semnificativ asupra tendinei de

emulsificare. Cu absena n-octanolului n faza organic, transmisia fazei apoase dup

extracie scade cu creterea N 1923, atunci cnd coninutul de N 1923 a ajuns la 50%

transmisia fazei apoase, dup extracie, a avut o scdere evidenta.

Cnd n-octanol a fost adugat n faza organic, transmisia fazei apoase, dup

extracie, a crescut cu creterea coninutului de n-octanol, la nceput; cu toate acestea atunci

cnd coninutul de n-octanol era mai mare de 20 %, transmisia fazei apoase, dup extracie a

sczut; emulsificarea a fost cel mai bine controlat la 20 % de n-octanol. Acest lucru poate fi

explicat prin faptul c aminele pure( N 1923) au avut o vscozitate mare i o solubilitate

mic, care a produs uor emulsificarea. Deci tendina de emulsificare a crescut cu creterea

coninutului de N 1923.

Adugarea unei anumite cantiti de n-octanol n faza organic ar furniza o capacitate de

dizolvare pentru N 1923 care ar ajuta la scderea tendinei de emulsificare. Cu toate acestea,

cu creterea suplimentar a coninutului de n-octanol tensiunea interfaciala a interfeei ulei-

apa va fi n continuare sczut, care ar fi favorabil pentru formarea de emulsie.

3.2 Influenta parametrilor de exploatare pe extracia de acid propionic

Se poate observa c eficient de extracie a acidului propionic a crescut rapid cu

creterea coninutului de N 1923 la nceput n faza organic, cu toate acestea, cnd coninutul

de N 1923 a ajund la aproximativ 45 %, eficienta metodei de extracie a rmas constant cu

creterea coninutului de N 1923. Acest lucru poate fi explicat prin faptul c o cretere a

coninutului de N 1923 este favorabil pentru extracie. Cu toate acestea, un coninut mai

mare de N 1923 crete vscozitatea fazei organice, care nu este favorabil pentru extracie.

4. Concluzii

Extracia acidului propionic din soluie apoas de ctre N 1923 a fost studiat, i N1923 arat o extractibilitate mai mare fa de acidul propionic. Randamentul extraciei pe acid

propionic crete o dat cu creterea coninutului de N 1923 s, cazul n care coninutul de N

1923 este mai mic de 45 %.

Adoasul de n-octanol poate suprima tendina de emulsionare. n cazul n care pH-ul

scade n faza apoas, randamentul de extracie a cidului propionic are o cretere rapid de la

20 %, cu un pH=5,6 la aproximativ 94 % cu un pH=3.6.

7

proiect microbiologie

Documents