Em formação

Fermentação para ácido acético


Quanto tempo é necessário para a fermentação para o ciclo de produção de ácido acético e a conversão do vinagre de maçã em um recipiente selado incubado a 37 ° C? Deve ser totalmente fechado? O que é fermento certo? Eu faço isso com maçã em pó ralada em uma garrafa de refrigerante de plástico e adiciono algumas ervilhas e uma fatia de pão. Estou esperando para fazer isso. Se você tem uma ideia melhor sobre o que fazer para conseguir uma boa produção de vinagre de cidra de maçã na minha própria casa.


Existem algumas receitas disponíveis na web, minha resposta é baseada nesta página da web e nas seguintes informações:

O processo em si é bastante fácil e você pode usar suco de maçã já comprado, suco caseiro ou cidra de maçã (basicamente suco de maçã não filtrado). Você precisará de um pouco de fermento especialmente cultivado; o fermento de padeiro geralmente não é recomendado, pois pode produzir muitos produtos colaterais indesejados (e provavelmente de sabor ruim).

Para a fermentação em si, você precisa de alguns recipientes (muito) limpos nos quais o processo possa ocorrer. Estes devem ser de um material que não seja corrosivo, caso contrário, o vinagre reagiria com o recipiente. Plástico de qualidade alimentar, vidro ou aço inoxidável devem estar ok.

Para que a reação aconteça, o processo precisa de oxigênio, caso contrário a reação irá parar na etapa do etanol. É também por isso que a fermentação alcoólica é sempre vedada contra o ar, para evitar a oxidação do álcool ao ácido acético. Um pano de queijo deixa o oxigênio dentro, mas mantém os insetos e outras contaminações fora. Se você precisar filtrar o vinagre no final do processo, um filtro de café padrão é bom o suficiente.

As seguintes instruções passo a passo vêm deste site:

Etapa 1 - Faça ou compre sua cidra ou suco de maçã

Suco de maçã ou cidra de maçã é o ponto de partida para fazer vinagre de maçã. Você pode fazer o seu próprio ou comprá-lo pronto, fresco, engarrafado ou congelado. Você pode usar um espremedor mecânico ou a vapor para produzir o suco / cidra. Para fazer seu próprio suco (que é o mesmo que cidra de maçã não fermentada), consulte esta página. Lembre-se de que você deseja selecionar maçãs doces, como Fuji, Delicious, Mutsu, Gala, etc. Maçãs verdes, verdes e não doces (como Granny Smith) não têm açúcar suficiente para fazer um bom vinagre de cidra. Dicas sobre como selecionar maçãs:

Maçãs usadas para cidra não precisam ser perfeitas. Eles, no entanto, devem estar livres de deterioração. Você pode usar maçãs manchadas e maçãs de tamanho pequeno. Você pode misturar variedades de maçã ou usar uma única variedade. A única regra é cortar qualquer área danificada em maçãs boas. As áreas estragadas farão com que o suco fermente muito rapidamente e estragará a sidra. Não use maçãs que pareçam marrons, podres ou mofadas. As maçãs devem estar firmes e maduras. Maçãs verdes pouco maduras causam um sabor fraco quando espremidas. A melhor cidra vem de uma mistura de variedades de maçãs doces, ácidas e aromáticas. Um alqueire de maçãs rende cerca de 3 litros de suco.

Etapa 2 - Faça seu fermento inicial

Adicionar fermento para ativar a fermentação não é essencial, mas irá acelerar o processo e pode produzir uma qualidade superior. Leveduras cultivadas especiais estão disponíveis para este propósito em vinícolas e laboratórios biológicos, mas leveduras para pão não são recomendadas. Para fazer uma entrada, esfarele um bolo de fermento em um litro de cidra e misture. Isso torna o starter suficiente para 5 galões de cidra; dobre a receita proporcionalmente ao fazer mais.

Etapas 3 - Fabricação de álcool e ácido acético

Despeje todo o suco ou cidra em um ou mais recipientes com capacidade para cerca de três quartos; não feche as tampas dos recipientes. Em vez disso, cubra as aberturas com gaze presa com um elástico ou barbante.

Etapa 4 - Armazene fora da luz direta, mas em algum lugar com temperatura constante

Mexa as misturas diariamente, certificando-se de que a gaze é colocada de volta no lugar. Mantenha os recipientes longe da luz solar direta e mantenha a temperatura entre 60 a 80 graus F.

Passo 5 - Continue mexendo diariamente, monitorando e degustando pelas próximas 3 a 4 semanas

A fermentação completa levará cerca de 3 a 4 semanas. Perto do final desse período, você deve notar um cheiro parecido com o de vinagre. Prove as amostras diariamente até que a concentração desejada seja alcançada.

Etapa 4 - Filtro Mãe do vinagre

Quando o vinagre estiver totalmente fermentado, filtre o líquido através de várias camadas de gaze fina ou papel de filtro - um filtro de café funciona bem para isso. Isso remove a mãe do vinagre, mostrada à direita, evitando mais fermentação ou deterioração do produto. Mãe do vinagre é totalmente inofensivo e o vinagre circundante não precisa ser descartado por causa disso. Ele pode ser filtrado usando um filtro de café, usado para iniciar uma garrafa de vinagre ou simplesmente deixado e ignorado.

Etapa 6 - Pronto! Armazenando Seu Vinagre

O vinagre agora está pronto para armazenamento em recipientes separados e tampados. O vinagre armazenado permanecerá em excelentes condições quase indefinidamente se for pasteurizado. Para pasteurizar, aqueça o vinagre antes de despejá-lo em mamadeiras esterilizadas, ou mamadeiras, e coloque em banho-maria. Em ambos os casos, a temperatura do vinagre deve atingir pelo menos 140 graus F para pasteurizar o produto e não deve exceder 160 graus F. Use um termômetro de cozimento para garantir que a temperatura correta seja atingida. Resfrie os recipientes e armazene-os em temperatura ambiente, longe da luz solar direta.


A sensibilidade do fermento, Saccharomyces cerevisiae, ao ácido acético é influenciado por DOM34 e RPL36A

A presença de ácido acético durante a fermentação do álcool industrial reduz o rendimento da fermentação ao impor estresse adicional às células de levedura. A biologia das respostas celulares ao estresse tem sido objeto de vigorosas investigações. Embora muito tenha sido aprendido, os detalhes de algumas dessas respostas permanecem mal compreendidos. Os membros das proteínas HSP chaperonas de choque térmico têm sido associados ao ácido acético e às respostas ao estresse por choque térmico em leveduras. Foi identificado que o ácido acético e o choque térmico desencadeiam diferentes respostas celulares, incluindo a redução da síntese global de proteínas e a indução da morte celular programada. Fermento HSC82 e HSP82 codificam duas importantes proteínas de choque térmico que, juntas, respondem por 1-2% do total de proteínas celulares. Ambas as proteínas têm sido associadas a respostas ao ácido acético e choque térmico. Em contraste com a taxa geral de síntese de proteínas que é reduzida, a expressão de HSC82 e HSP82 é induzido em resposta ao estresse do ácido acético. No estudo atual, identificamos dois genes de levedura DOM34 e RPL36A que estão ligados ao ácido acético e à sensibilidade ao choque térmico. Investigamos a influência desses genes na expressão de proteínas HSP. Nossas observações sugerem que Dom34 e RPL36A influenciar a tradução de uma maneira independente do CAP.

Palavras-chave: Ácido acético DOM34 DOM34 e RPL36A Deleção do gene HSP Choque térmico Expressão da proteína Levedura RPL36A Saccharomyces cerevisiae.

Declaração de conflito de interesse

Os autores declaram não haver interesses conflitantes.

Bonecos

Figura 1. Avaliando a sensibilidade de diferentes ...

Figura 1. Avaliação da sensibilidade de diferentes cepas ao ácido acético e tratamentos de choque térmico.

Figura 2. HSP82 Análise de conteúdo de RNA.

Figura 2. HSP82 Análise de conteúdo de RNA.

A análise de RT-PCR foi realizada para estudar o conteúdo de mRNA. HSP82 ...

Figura 3. Análise de expressão de β -…

Figura 3. Análise de expressão de β - galactosidase gene repórter.


Biotecnologia industrial e produtos básicos

3.18.3.2.1 Estirpes

Bactérias de ácido acético (AAB) são capazes de oxidar etanol como substrato para produzir ácido acético em meio neutro e ácido sob condições aeróbicas. Eles são Gram-negativos, α-proteobactérias acidofílicas e de natureza generalizada. As características acima os envolvem na produção de alimentos fermentados, seja de forma benéfica (produtos de chocolate, café, vinagre e cervejas especiais) ou prejudicial (deterioração de cervejas, vinhos e sidras) e na produção de produtos químicos finos comercialmente importantes também. Acetobacter e Gluconobacter são os dois principais gêneros em AAB para fermentações de ácido acético aeróbio. Membros do gênero AAB Acetobacter foram historicamente diferenciados daqueles do gênero Gluconobacter por uma preferência por etanol e a capacidade de superoxidar o acetato a CO2, geralmente quando o etanol está esgotado.

A taxonomia de AAB passou por muitas mudanças nos últimos anos. Vários gêneros e espécies de AAB foram recentemente descritos. Os AAB são atualmente classificados em 10 gêneros e 44 espécies, a saber Acetobacter (16 espécies), Gluconobacter (5 espécies), Acidomonas (1 espécie), Gluconacetobacter (15 espécies), Asaia (3 espécies), Kozakia (1 espécie), Saccharibacter (1 espécie), Swaminathania (1 espécie), Neosaia (1 espécie), e Granulibacter (1 espécie), na família Acetobacteraceae como um ramo das bactérias acidofílicas na subdivisão α do Proteobacteria. As espécies foram diferenciadas com base na morfologia da película em meio fluido, sua reação de iodo e numerosas características moleculares, como hibridizações DNA-DNA e impressões digitais genômicas baseadas na reação em cadeia da polimerase (PCR).


Respostas fisiológicas de insetos a produtos de fermentação microbiana: percepções das interações entre Drosophila e ácido acético

O ácido acético é um produto da fermentação de muitos microrganismos, incluindo alguns que habitam os alimentos e as vísceras da Drosophila. Aqui, investigamos o efeito do ácido acético da dieta na oviposição e no desempenho larval de Drosophila. Em todas as concentrações testadas (0,34-3,4%), o ácido acético promoveu a deposição de ovos por fêmeas acasaladas em ensaios sem escolha e as fêmeas preferiram ovipositar na dieta com ácido acético em relação à dieta sem ácido acético. No entanto, o ácido acético deprimiu o desempenho larval, particularmente estendendo o tempo de desenvolvimento de ambas as larvas colonizadas com a bactéria Acetobacter pomorum e larvas axênicas (livres de micróbios). As larvas podem incorrer em um gasto energético associado à dissipação da alta carga de ácido em dietas suplementadas com ácido acético. Este efeito foi agravado pela supressão do crescimento populacional de A. pomorum na dieta de ácido acético a 3,4%, de modo que a Drosophila gnotobiótica nesta dieta exibiu traços característicos da Drosophila axênica, especificamente taxa de desenvolvimento reduzida e conteúdo lipídico elevado. Concluiu-se que o ácido acético é deletério para a larval Drosophila, e hipotetizou-se que o ácido acético pode funcionar como uma pista confiável para as fêmeas ovipositarem em substratos contendo comunidades microbianas que promovem a nutrição larval.

Palavras-chave: Ácido acético Carga ácida Drosophila Produtos de fermentação Microbiota intestinal Desenvolvimento larval Microbiome.

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Efeito do ácido acético na deposição de ovos ao longo de 24 horas por Drosófila .…

Efeito do ácido acético no desempenho de larvas gnotobióticas portadoras A. pomorum ...

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Efeito do suplemento de ácido acético de alimentos no consumo de alimentos por larvas de último ínstar ...

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Efeito do ácido acético da dieta em adultos Drosófila . Os insetos foram associados ...


Resultados e discussão

Exclusão de DOM34 ou RPL36A aumenta a sensibilidade do fermento ao ácido acético

O tratamento com ácido acético é proposto como um método potencial para controlar o crescimento bacteriano durante a fermentação do álcool industrial por levedura. O pré-tratamento da biomassa econômica de resíduos de plantas lignocelulósicas também resulta em altos níveis de subprodutos do ácido acético (Klinke, Thomsen & amp Ahring, 2004). A presença de ácido acético, entretanto, pode causar estresse nas células de levedura. Quando as células são tratadas com ácido acético, a tradução geral é encerrada (Almeida et al., 2009). Em contraste, no entanto, as expressões de ambos HSC82 e HSP82 genes de choque térmico são regulados positivamente. Exclusão de HSC82 ou HSP82 altera a sensibilidade a tratamentos com ácido acético e choque térmico (Silva et al., 2013). HSC82 e HSP82 surgiu da duplicação do genoma total da levedura e codifica a família de proteínas Hsp90 citoplasmática paralog. Eles compartilham 97% de identidade de sequência e, juntos, as proteínas codificadas comprometem 1–2% do total de proteínas de levedura. HSC82 é expresso constitutivamente em níveis elevados e é ligeiramente induzido por calor e estresse, enquanto HSP82 é fortemente induzida por calor e estresse. HSC82 e HSP82 são necessários para a ativação de uma série de proteínas regulatórias celulares chave, como fatores de transcrição e quinases, incluindo o fator de transcrição de dedo de zinco Hap1 envolvido na regulação da expressão gênica em resposta aos níveis de heme e oxigênio e proteína quinase Swe1 que regula a transição G2 / M (Burnie et al., 2006).

Recentemente, foi demonstrado que a regulação positiva de HSC82 e HSP82 em resposta ao ácido acético, a exposição é controlada no nível de tradução em um mRNA 5 ′ de maneira independente de CAP, representando um modo atraente de controle de expressão gênica (Silva et al., 2013). Usando este modo de controle de expressão gênica, parece que a levedura pode regular para cima a expressão de certos genes que são necessários em resposta ao estresse do ácido acético, enquanto a tradução geral está comprometida. Para identificar genes que estão ligados à resposta do ácido acético, influenciando este modo de controle de tradução, geramos uma matriz gerenciável de cepas de gene de levedura nocaute e as submetemos a ácido acético e análise de sensibilidade ao choque térmico. Esta matriz contém 384 cepas de levedura, cada uma contendo uma deleção diferente de um gene que foi associado ao processo de síntese de proteínas. Chamamos essa coleção de array de tradução. Observamos que a exclusão de qualquer DOM34 ou RPL36A aumento da sensibilidade aos tratamentos com ácido acético e choque térmico (Fig. 1). Além disso, nenhum desses dois genes foi previamente conectado à regulação da expressão gênica ou controle de tradução, tornando-os alvos interessantes para investigações de acompanhamento.

Figura 1: Avaliação da sensibilidade de diferentes cepas ao ácido acético e tratamentos de choque térmico.

DOM34 codifica para uma proteína que dissocia ribossomos inativos ligados ao mRNA no contexto do controle de qualidade do mRNA (Passos et al., 2009). RPL36A codifica a grande subunidade da proteína ribossômica. Para garantir que a sensibilidade observada seja causada pela exclusão de genes alvo e não pelo efeito de alguma mutação fora do alvo, DOM34 e RPL36A foram colocados de volta nos mutantes de deleção de gene correspondentes. Foi observado que DOM34 e RPL36A foram capazes de reverter o aumento da sensibilidade observada para dom34Δ e rpl36aCepas mutantes de deleção Δ, respectivamente, indicando que a sensibilidade observada foi causada pela deleção de DOM34 e RPL36A.

Em seguida, investigamos se DOM34 e RPL36A pode influenciar a expressão da família de proteínas Hsp de levedura. HSP82 foi selecionado para este fim, pois tem um nível de indução mais alto em comparação com HSC82. Está bem documentado que a indução de HSP82 em resposta ao ácido acético e o estresse por choque térmico pode ser regulado transcricionalmente (Silva et al., 2013 Borkovich et al., 1989). Examinamos o efeito da exclusão de DOM34 e RPL36A no HSP82 nível de transcrição. Observamos que a exclusão de nenhum DOM34 nem RPL36A alterou o nível de mRNA de HSP82 induzida por tratamento com ácido acético (Fig. 2). Estas observações sugerem que DOM34 e RPL36A não parecem afetar a expressão de HSP82 ao nível do mRNA.

Figura 2: HSP82 Análise de conteúdo de RNA.

Em resposta ao ácido acético, a tradução global é comprometida. Em contraste, a tradução de mRNAs seletivos, incluindo HSP82 Está melhorado. Portanto, é provável que DOM34 e RPL36A poderia influenciar a expressão de HSP82 ao nível da tradução. A tradução seletiva de HSP82 em resposta ao tratamento com ácido acético, acredita-se que seja controlado no nível de iniciação da tradução por uma região 5 ′ não traduzida altamente estruturada (5′-UTR) que se assemelha a uma estrutura de local de entrada de ribossomo interno (IRES) (Silva et al., 2013) . Para avaliar o impacto de DOM34 e RPL36A sobre HSP82 tradução de mRNA, estudamos a influência de DOM34 e RPL36A na tradução de um gene repórter quantificável sob o controle translacional de HSP82 5′-UTR. Para isso, o plasmídeo p281-4-HSP82-LacZ (Silva et al., 2013) que contém o 5'-UTR de HSP82 na frente de um β-galactosidase Foi utilizado o gene repórter que é controlado transcricionalmente por um promotor GAL indutível. Observamos que o ácido acético induziu a expressão de β-galactosidase foi significativamente reduzido quando DOM34 ou RPL36A foi excluído (Fig. 3A). Nossa análise de conteúdo de mRNA indicou que a redução observada teve pouco a ver com o conteúdo de mRNA como os níveis de β-galactosidase mRNA permaneceram inalterados, independentemente da deleção de DOM34 ou RPL36A (Fig. 3B). Consequentemente, parece que a expressão de β-galactosidase o gene repórter é afetado no nível da tradução. Como um controle, quando 5′-UTR de HSP82 é removido da construção de expressão (construção p281) (Komar et al., 2003 Silva et al., 2013), a influência de DOM34 e RPL36A na expressão de β-galactosidase gene repórter eliminado (Fig. 3C). Nesta construção, β-galactosidase é traduzido de uma maneira dependente do CAP. Exclusão de nenhum DOM34 nem RPL36A afetou a expressão do gene repórter que está livre da estrutura semelhante a IRES.

Figura 3: Análise de expressão de β-galactosidase gene repórter.

Desde a DOM34 e RPL36A pareceu influenciar a tradução em um HSP82-De forma dependente do IRES, questionamos se eles podem influenciar a atividade de outros elementos do IRES. Portanto, investigamos o papel de DOM34 e RPL36A na atividade de um elemento IRES bem caracterizado associado a URE2 gene. Para isso, usamos o p281-4-URE2-LacZ (Komar et al., 2003), construção de expressão contendo URE2-Região IRES na frente de um quantificável β-galactosidase gene repórter que é controlado transcricionalmente por um promotor GAL induzível. Curiosamente, a expressão induzida de β-galactosidase também foi significativamente reduzido quando DOM34 ou RPL36A foram excluídos (Fig. 3A). Como acima, as análises de qRT-PCR indicaram que a alteração observada no cassete de expressão LacZ parece estar no nível de tradução e não no nível de conteúdo de mRNA (Fig. 3B).

Ao todo, essas observações fornecem evidências de que ambos DOM34 e RPL36A parecem influenciar a expressão gênica no nível da tradução usando a síntese de proteínas mediada por IRES. De interesse, ambos os genes influenciam a expressão dos elementos IRES investigados, no entanto, o nível no qual a tradução de cada IRES é afetada é diferente.

Knockdown de PELO, homólogo humano de DOM34, reduz os níveis de Hsp90

Para examinar melhor se o humano HSP90 é controlada por um mecanismo regulador semelhante, as células HeLa foram transitoriamente transfectadas com um siRNA não direcionado (siC), ou um siRNA direcionado ao homólogo humano de DOM34, PELO (siPELO), por 48 h, e o efeito da redução de PELO mediada por siRNA na expressão da proteína HSP90 foi avaliada usando western blotting (Fig. 4). Observamos que a redução dos níveis de PELO resultou em uma redução significativa dos níveis de HSP90. Esses dados sugerem que, como na levedura, o PELO regula a expressão de HSP90, sugerindo a existência de uma rede regulatória conservada evolutiva.

Figura 4: O knockdown de PELO reduziu os níveis de Hsp90 em células de mamíferos.

A interação genética analisa ainda mais a regulação dos links de tradução para DOM34 e RPL36A Atividades

Para investigar melhor o envolvimento de DOM34 e RPL36A na regulação da tradução, estudamos as interações genéticas que eles fizeram com genes que influenciam a via de síntese de proteínas em leveduras. As interações genéticas podem ser explicadas por alterações na expressão de dois genes (duplo mutante) que resultam em um fenótipo, que não pode ser facilmente justificado pelos fenótipos de expressões gênicas individuais (Tong et al., 2001 Alamgir et al., 2008 Babu et al. ., 2001). A forma de interação genética mais comumente estudada é uma interação genética negativa em que os mutantes duplos têm uma taxa de crescimento mais baixa (doente ou letal) do que os fenótipos de crescimento mutantes individuais esperados. Essas interações geralmente revelam genes que estão funcionalmente relacionados por meio de vias paralelas (vias de sobreposição). Em vias paralelas, um gene / via pode compensar a atividade do outro. Consequentemente, a deleção de ambos pode ter uma alteração significativa do fenótipo que não é esperada da combinação dos fenótipos de deleção de genes individuais. Nesse contexto, a função dos genes alvo pode ser investigada pelas interações genéticas que eles fazem com outros genes com funções conhecidas (Tong et al., 2001 Samanfar et al., 2013 Samanfar et al., 2014 Omidi et al., 2014) . Para tanto, investigamos os fenótipos doentes (interações negativas) que dom34Δ e rpl36aΔ formado com dois conjuntos de 384 cepas de deleção de genes. O conjunto um, denominado array de tradução, contém genes com funções conhecidas em diferentes aspectos do processo de tradução e o conjunto dois, denominado array aleatório, que carrega uma variedade de deleções de genes (excluindo aqueles envolvidos na via de tradução) usados ​​como controle. Para isso, usamos uma abordagem chamada análise Synthetic Genetic Array (SGA), em que uma cepa de deleção de gene alvo de “α”Tipo de acasalamento é cruzado com um conjunto de diferentes cepas de deleção de genes do tipo de acasalamento oposto (“ a ”). Após algumas rodadas de seleção, mutantes de deleção de gene duplo haplóide são selecionados (Tong et al., 2001). Desta forma, 768 mutantes duplos foram gerados sistematicamente para cada gene em triplicado (16.128 deleções duplas no total). A aptidão de crescimento de cepas de deleção de gene mutante duplo foi quantificada por medições do tamanho da colônia (Samanfar et al., 2013 Samanfar et al., 2014 Memarian et al., 2007) e codificado por cores (Fig. 5). Para ter uma melhor compreensão do que essas interações genéticas podem implicar, a análise de enriquecimento de anotação do Gene Ontology (GO) nos parceiros de interação genética de nossos genes-alvo foi realizada. Desta forma, avaliamos o enriquecimento estatístico da função / processo celular para os parceiros interagentes em comparação com o que poderia ser esperado apenas pelo acaso. Conforme esperado a partir da atividade relatada anteriormente dos genes alvo, (P-valor: ≤0,05). A análise GO dos dados de interação indicou que DOM34 principalmente formaram interações genéticas negativas com genes envolvidos na biogênese ribossômica (P-valor: 1,12E-11) e RPL36A interagiu predominantemente com genes envolvidos no constituinte estrutural do ribossomo (P-valor: 3,11E-07).

Figura 5: Análise de interação genética para DOM34 e RPL36A.

Figura 6: Reversão de fenótipos por reintrodução de genes alvo.

Certas atividades de genes só podem ser realizadas sob condições fisiológicas específicas. Essas funções gênicas dependentes da condição podem ser capturadas por interações genéticas que são específicas apenas para aquela condição (Omidi et al., 2014). Dessa forma, a função do gene X relacionada ao estresse pode ser estudada por meio de suas interações genéticas, que são formadas apenas na presença de um determinado estresse. As interações condicionais são frequentemente importantes para a comunicação cruzada de diferentes vias e podem fornecer informações sobre as regulamentações das vias (Babu et al., 2001 Gagarinova et al., 2016). Eles destacam a natureza do mosaico das funções dos genes que variam em diferentes condições fisiológicas. Tais interações não seriam observadas sob condições de crescimento de laboratório padrão (por exemplo, a análise SGA acima). Para ter uma melhor compreensão de tais interações, realizamos nossa análise de interação genética sob condições de estresse direcionadas, incluindo choque térmico, tratamento com ácido acético e a presença de reagentes inibidores da tradução. De interesse, a análise GO de dados de interação genética sob tensões direcionadas indicou um novo papel adicional para ambos DOM34 (P-valor: 3,27E-06) e RPL36A (P-valor: 7,47E-09) na regulamentação da tradução. Com uma precisão muito alta, essas observações sugerem funções adicionais para ambos DOM34 e RPL36A no controle de translação, sob condições de estresse.

Uma vez que as análises de interação em grande escala são propensas a potenciais mutações secundárias que podem complicar a interpretação dos resultados, reintroduzimos os genes alvo de volta em um conjunto de mutantes duplos. Reintrodução de DOM34 e RPL36A em um conjunto representativo de mutantes duplos correspondentes (12 mutantes, Arquivo S2), conduzido a partir de dados SGA, reverteu o fenótipo doente observado para os mutantes duplos, confirmando ainda que os fenótipos doentes observados são causados ​​pela deleção dos genes alvo de interesse e não por uma possível mutação secundária dentro do genoma. Como um par de cepas representativas, nossa análise com Rpl37bΔ e rpl20bΔ as cepas são mostradas na Fig. 6A (também Arquivo S2).

Em seguida, usamos a análise de supressão fenotípica (PSA) para estudar o efeito compensatório da superexpressão dos genes alvo (Alamgir et al., 2008). Esta análise de matriz é uma abordagem semelhante à SGA, com a exceção de que a superexpressão de um gene é combinada com a deleção de outros em um formato de matriz e que a compensação fenotípica é medida na presença de uma condição de crescimento comprometedor, como a presença de uma droga inibidora . Nós investigamos a capacidade de superexpressão de DOM34 e RPL36A genes para compensar o fenótipo doente de diferentes cepas de deleção de genes em resposta a tratamentos de choque térmico, ácido acético, cicloheximida, paromomicina e rapamicina. Se a superexpressão de um gene alvo compensar o fenótipo causado pela ausência de outro gene, uma conexão funcional entre os dois genes é considerada (Samanfar et al., 2014 Sopko et al., 2006 Alamgir et al., 2008 Omidi et al. , 2014). Para este fim, as cepas haplóides de deleção de gene único na matriz de deleção de dois genes descritos acima (matriz de tradução e matriz de gene aleatório) foram sistematicamente e separadamente transformados com plasmídeos de superexpressão para DOM34 e RPL36A além de um plasmídeo vazio usado como controle negativo. As cepas transformadas foram cultivadas na presença de uma concentração sub-inibitória de ácido acético (220 mM), cicloheximida (60 ng / ml), paromomicina (22 mg / ml), rapamicina (6 ng / ml) e choque térmico (37 ° C). Resultados positivos foram selecionados como mutantes de deleção de gene, cuja sensibilidade foi suprimida pela superexpressão de RPL36A ou DOM34 (Fig. 6B e Arquivo S3). De interesse, observamos enriquecimento estatisticamente significativo de interações genéticas para ambos DOM34 e RPL36A principalmente com genes envolvidos com a biogênese do ribossomo.


PÃO | Fermentação de Massa

Fundo

A fermentação envolve um sistema complexo de reações provocadas por microrganismos que podem estar presentes simultaneamente. Existem diferentes tipos de fermentação resultantes da ação de leveduras e outros microrganismos, como as bactérias do ácido láctico. O principal tipo de fermentação é a ação da levedura sobre os açúcares fermentáveis ​​para produzir dióxido de carbono (CO 2), etanol e alguns compostos aromáticos.

As características organolépticas do pão, nomeadamente a textura, o sabor e o aroma, dependem das condições de fermentação da massa.

A fermentação começa com o contacto do fermento com a massa e termina alguns minutos depois de a massa ter sido colocada no forno. Existem duas fases na fermentação: a fermentação a granel ou primeira fermentação ou primeira prova e a fermentação ou prova final ou prova. A fermentação a granel tende a ser substituída por amassamento intensivo ou por outros métodos.

Durante a fermentação, deve haver um equilíbrio entre a produção e a retenção de gases e os viscoelásticos característicos da massa. A massa passa por várias mudanças, como perda de peso, alterações nos carboidratos e fitatos.


Processo de fermentação: introdução, progresso e processo | Indústrias | Biotecnologia

Neste artigo iremos discutir sobre: ​​- 1. Introdução à fermentação 2. Eventos históricos no progresso da fermentação 3. Processo.

Introdução ao processo de fermentação:

O termo fermentação pela primeira vez foi cunhado por Louis Pasteur para um fenômeno de borbulhamento de uma solução de açúcar. Posteriormente, foi aplicado para o fenômeno da produção de diferentes produtos químicos envolvendo microrganismos.

Atualmente, o termo é usado exclusivamente para qualquer fenômeno envolvendo microrganismos. Muitos produtos são feitos por fermentação em grande escala, incluindo aminoácidos, enzimas, ácidos orgânicos, vitaminas, antibióticos, solventes e combustíveis. O processo de fermentação típico é ilustrado na Fig. 2.1.

As vantagens na produção de materiais por fermentação são as seguintes:

1. Moléculas complexas como antibióticos, enzimas e vitaminas são impossíveis de produzir quimicamente.

2. Compostos opticamente ativos, como aminoácidos e ácidos orgânicos, são difíceis de preparar quimicamente.

3. Embora alguns dos produtos que podem ser economicamente derivados por processos químicos, mas para fins alimentares, eles são melhor produzidos por fermentação, como bebidas, etanol e vinagre (ácido acético).

4. A fermentação geralmente usa matérias-primas renováveis ​​em vez de produtos petroquímicos.

5. As condições de reação são suaves em meio aquoso e a maioria das etapas de reação ocorre em um recipiente.

6. Os subprodutos da fermentação são geralmente produtos químicos. A massa celular e outros subprodutos importantes são altamente nutritivos e podem ser usados ​​na alimentação animal.

No entanto, ele apresenta algumas desvantagens, que são as seguintes:

1. Os produtos são feitos em soluções complexas em baixas concentrações, em comparação com compostos derivados quimicamente.

2. É difícil e caro purificar o produto.

3. Os processos microbianos são muito mais lentos do que os processos químicos, aumentando o custo fixo do processo.

4. Os processos microbianos, sujeitos à contaminação por microrganismos concorrentes, requerem a esterilização das matérias-primas e a contenção do processo para evitar a contaminação.

5. A maioria dos microrganismos não tolera grandes variações de temperatura, pH e também são sensíveis a distúrbios nos níveis de oxigênio e nutrientes. Esses transtornos não apenas retardam o processo, mas são fatais para os microorganismos. Portanto, o controle cuidadoso do pH, nutrientes, ar e agitação requerem monitoramento e controle rigorosos.

6. Embora não sejam tóxicos, os produtos residuais têm alto DBO e requerem tratamento extensivo de esgoto.

Embora microorganismos pertencentes a bactérias, fungos e leveduras sejam amplamente utilizados nessa fermentação, poucas fermentações também são baseadas em algas, plantas e células animais.

Diversas atividades celulares contribuem para os produtos de fermentação, tais como:

1. Metabolitos primários - Etanol, ácido láctico e ácido acético.

2. Compostos de armazenamento de energia - Glicerol, polímeros e polissacarídeos.

3. Proteínas - SCP, enzimas de natureza extra e intracelular e proteínas estranhas.

4. Metabólitos intermediários - Aminoácidos, ácido cítrico, vitaminas e ácido málico.

5. Metabolitos secundários - Antibióticos.

6. Produtos de célula inteira - SCP, fermento de padeiro, fermento de cerveja, bioinseticidas.

Alguns dos produtos, como etanol, ácido lático e produtos de massa celular são geralmente associados ao crescimento, enquanto metabólitos secundários, compostos de armazenamento de energia e polímeros não estão associados ao crescimento. Outros produtos, como proteínas, dependem da função celular ou metabólica. Ao contrário dos metabólitos primários, que são essenciais para o crescimento e a reprodução, os metabólitos secundários não são essenciais para o crescimento e desenvolvimento do organismo em reprodução e são produzidos apenas em condições exuberantes.

Os metabólitos secundários são basicamente:

1. Os metabólitos secundários são produzidos apenas por poucos organismos.

2. Os metabólitos secundários são necessários dependendo das condições ambientais.

3. Os metabólitos secundários são produzidos como um grupo de estruturas intimamente relacionadas.

4. Some organisms forms a variety of different classes of substances such as secondary metabolites.

5. The regulation of biosynthesis of secondary metabolites differs significantly from that of primary metabolites.

6. Secondary metabolites are mostly produced in iodophase (Fig. 2.3)

Origin and production of different secondary metabolites are depicted in Fig. 2.2 and 2.2 a.

Fermentative products are in use by man since ancient times. Fermentation of grains or fruit produce, bread, beer and wine that retained much of the nutrition of raw materials, while keeping the product from spoiling. The natural yeasts that caused fermentation added some vitamins and other nutrients to the bread or beverage.

Lactic acid producing bacteria ferment milk to yogurt and cheese and extend the life of milk products. Other food products such as pickles, vegetables and the fermentation of tea leaves and coffee beans were preserved or enhanced in flavor by fermentation.

Historical Events in the Progress of Fermentation:

Fermentation was an art until the second half of the 19 th century. A batch was begun with either a starter, a small portion of previous culture, or with culture residing in the products or vessel. Pasteur (1775) made it clear that fermentation needs, heat treatment to improve storage quality and thus formed the basis for sterilization of medium. Emil Christian Hansen (1883) used for the first time pure culture of yeast for production of yeast in Denmark.

During 1920-30 the emphasis in fermentation shifted to organic acids primarily lactic acid and citric acid. The discovery of penicillin in 1929 and commercialized in 1942, gave a boost to fermentation industry and led to the development of big fermenters and submerged cultivation. Success of penicillin inspired pharmaceutical companies to launch massive efforts to discover and develop many other antibiotics.

In 1960s amino acid fermentations were developed in Japan. Commercial production of enzymes for use in industrial process began on a large scale in 1970. The discovery of the tools of genetic engineering expanded the possibilities for products made by fermentation in situ, and the first genetically engineered fermentation product was developed and commercialized in 1977. The historical events developed in the progress of fermentations are précised in table 2.1.

Fermentation may be aerobic if it is operated in the presence of oxygen, while it may be anaerobic if carried out in the absence of oxygen. Anaerobic fermentations can be carried out either by use of fresh medium, covered with an inert gas such as nitrogen or argon or accumulation of CO2 or foam (Fig. 2.4).

The fermentation is called batch fermentation when it is operated for a definite period. On the other hand, fermentation which is operated for an indefinite period it is called continuous fermentation. Some of the organisms are sensitive to substrate concentration and they are inhibited when the substratum is in high concentration. Under such conditions, fermentation can be carried by addition of substrates in installments and the process is called Fed batch fermentation.

Fermentations can be carried out under non-aseptic conditions where the risk of contamination is not a major concern. However, fermenters must be designed for prolonged aseptic operation. The design rules for an aseptic bioreactor demand that there is no direct contact between the sterile and non-sterile sections to eliminate microbial contamination.

Similarly, fermentation based on number of organisms involved can be classified into simple fermentation when only one organism is involved to produce a product from substratum. On the other hand, in some fermentations two organisms are involved in order to get a fermentation product from a substratum. The product of first phase of fermentation serves as substratum for second phase in order to yield desired product.

In this type of fermentation, two organisms may grow simultaneously and product is formed instantly. Commercial growth of lichens involving algae and fungi is a good example for simultaneous fermentation. Production of glutamic acid from glucose firstly gets oxidized to ketoglutaric acid, which in turn get aminated to produce glutamic acid and production of lactic acid from glucose by yeast and Lactobacillus lactis, production of β-carotene jointly by (+) and (-) strains of either choaenophoracucurbitarum or Blakesleea trispora are three very good examples.

On the other hand, the two organisms involved in a fermentation are separated widely in time and space, such fermentation is called successive fermentation. For example-production of acetic acid from glucose. First glucose is acted by yeast to produce ethyl alcohol, which is oxidized to acetic acid by Acetobacter aceti. Similarly production of lysine from glycerol. Glycerol is fermented to Diaminopimelic acid (DAPA) by an auxotrophic mutant of E. coli which gets aminated to form L-Lysine by Aerobacter aerogenes.

When more than two organisms are involved in a fermentation it is called as mixed fermentation or multiple fermentation.

In this fermentation, the substratum is heterogeneous and organisms with different potentialities of producing enzymes are involved in the fermentation. For instance, degradation of municipal wastes and decomposition of dead plants and animals can be taken as mixed or multiple fermentation. Similarly, remediation of waste water comes under this fermentation.

Process of Fermentation :

Fermentation process can be conveniently divided into six stages regardless of the type of process.

1. The formulation media used for the growth of the microorganism to be employed as inoculum and also in the production of fermentation products.

2. The sterilization of the medium, fermenter and other associated equipment.

3. The preparation of adequate quantities of pure culture that is to be inoculated into the fermenter.

4. The creation of optimum conditions in the fermenter for optimum growth of the organism and for optimum output of the desired product.

5. The extraction of the product and its purification.

6. The disposal of effluents generated during fermentation.

The inter relationships among these six phases are diagrammatically illustrated in Fig. 2.10.

This process varies with the type of organism used and product to be produced.

The entire process can be discussed under two headings:

It includes selection of organism and medium, medium sterilization, inoculation and ends with monitoring of fermentation process and product formation. This involves selection of microorganism. The selection of microorganisms for fermentation should be critically done. At first it should have potential to produce particular substance in an economic amounts. It should be non­pathogenic and non-hazardous. Further it should be amenable to growth in a fermenter and produce the product in good amounts,

It includes the product separation and purification and effluent treatment.


End products of fermentation:

o End Products of Fermentation are produced from different types of fermentation:

  1. Ethanol and carbon dioxide are produced from alcohol fermentation (ethanol fermentation). They are produced by fungi, notably by yeast.
  2. Ácidos lácticos are produced from homolactic acid fermentation. They are produced by Streptococcus and some species of Lactobacillus.
  3. Lactic acid, acetic acid, formic acid, acetoin, 2,3-butylene glycol, ethanol, and carbon dioxide are produced from heterolactic acid fermentation. They are produced by Enterobacter, Aeromonas, and Bacillus polymyxa.
  4. Propionic acid, acetic acid, succinic acid, and carbon dioxide are produced from Propionic acid fermentation. They are produced by Clostridium propionicum, Propionicum, Corynebacterium diphtheriae, Neisseria, Veillonella, and Micromonospora.
  5. Lactic acid, acetic acid, formic acid, succinic acid, Hydrogen, ethanol, and carbon dioxide are produced from Mixed acid fermentation. They are produced by E. coli, Salmonella, Shigella, and Proteus.
  6. Butanol, butyric acid, acetone, isopropanol, acetic acid, hydrogen, ethanol, and carbon dioxide are produced from Butanol-Butyric Acid fermentation. They are produced by Butyribacterium, Zymosarcina maxima and Clostridium.

Industrial biochemicals (alcohols & solvents)

  1. Ethanol is produced by Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces fragillis from fruit pomace, sweet sorghum, beet, com, carob pods. It is used as beer, wine, and fuel.
  2. Acetone, isopropanol, and butanol are produced by Clostridium acetobutylicum from molasses.
  3. Glicerol is produced by Saccharomyces sp. from molasses.
  4. Sorbitol is produced by Acetobacter sp.
  5. Propileno glicol is produced by Bacillus sp.

Organic acids

  1. Citric acid is produced by Aspergillus niger from sugarcane bagasse, fruit pomace, wheat bran.
  2. Lactic acid is produced by Lactobacills delbrueckii from sweet sorghum, sugarcane, glucose milk, and meat.
  3. Acrylic acid is produced by Bacillus sp.
  4. Acetic acid is produced by Acetobacter sp. from ethanol. It is used as vinegar.
  5. Propionic acid is produced by Propionibacterium shermanii.
  6. Fumaric acid is produced by Rhizopus sp.
  7. Gibberellic acid is produced by Gibberella fujikuroi from wheat bran.
  1. Glucoamylase is produced by Aspergillus niger / A. oryzae from cassava, wheat bran, corn.
  2. Rennin is produced by Mucor pusillus, Mucor miehei from wheat bran
  3. Amylase / neutral protease is produced by Bacillus subtilis from wheat bran, cassava.
  4. Cellulase is produced by Trichoderma reesei from wheat bran, wheat straw, Beet pulp, cellulosic biomass.
  5. Galactosidase is produced by Kluyveromyces laccis from whey + corn or wheat bran.
  6. Protease is produced by Penicillium caseicolum, Martierella renispora, from wheat bran, dried skim milk.
  7. Invertase is produced by Saccharmyces cerevisiae.
  8. Lipase is produced by lipolytica.
  9. Pectinases is produced by Aspergillus spp. / Rhizopus oryzae from fruit pomace, wheat bran, coffee pulp.
  10. Lactase is produced by Saccharomyces lactis / Rhizopus oryzae.
  11. Alkaline protease is produced by Bacillus licheniformis.
  12. Glucose isomerase is produced by Bacillus coagulans.

Amino Acids:

  1. L-Lysine is produced by Corynebacterium glutamicum.
  2. Ácido glutâmico is produced by Brevibacterium spp.
  1. Riboflavin is produced by Ashbya gossypii.
  2. Vitamin B12 is produced by Pseudomonas denitrificans, Propionibacterium shermanii.
  3. Sorbose (vitamin C or ascorbic acids) is produced by Gluconobacter from sorbitol.

Polissacarídeos

  1. Dextran is produced by Leuconostoc mesenterodies.
  2. Goma xantana is produced by Xanthomonas campestris.

Bioinsecticides

Food supplements

  1. Single cell protein (SCP) is produced by Methanogenic bacteria, Spirulina sp. / Fusarium sp. from starchy or cellulosic biomass.
  2. Single cell oil (SCO) is produced by Rhizopus oryzae.

Pharmaceutical (Antibiotics)

  1. Penicillin is produced by Penicillium chrysogenum from sugarcane bagasse.
  2. Tetraciclina is produced by Streptomyces viridifaciens from sweet potato residue.
  3. Iturin, surfactin is produced by Bacillus subeilis from soybean curd residue.
  4. Streptomycin, Neomycins, Tetracyclines, Amphoterecin-B, Kanamycins, Polyxins, and Actidione are produced by Streptomyces spp.
  5. Gramicidin – S is produced by Bacillus brevis.
  6. Polymixin – B is produced by Bacillus polymyxa.
  7. Cefalosporina is produced by Cephalosporium acremonium from barley.

1 thought on &ldquoWhat are the End Products of Fermentation&rdquo

There are 40 different end products listed in this article. This is a big collection.


Temperature and Speed for Bacterial Fermentation

Much of the food we love to ferment is fermented by bacteria. Obviously vinegar, which my company is dedicated to, is a prime example with several families of acetic acid bacteria contributing depending on the method of vinegar fermentation, acidity, and starter alcohol. For a variety of fermented foods, however, lactic acid fermentation by various lactic acid bacteria is primary. From yogurt to sourdough bread to kimchi, they are definitely one of the world’s favorite fermentation organisms.

Those who have experienced fermentation soon learn that for most types of fermentation, temperature plays a prime role in determining how fast fermentation will proceed–or if it will proceed at all. Bacteria (and yeast) are finicky and want their environment just right. Ten degrees can make the difference between an excellent and stuck fermentation so environment is crucial.

But why does temperature have the crucial role it does? Temperature can play a variety of roles in chemical kinetics, the study of the speed of chemical reactions. Usually a certain minimum temperature is needed to give molecules the “activation energy” they need to carry out a reaction. Beyond that, temperature usually speeds up the reaction the higher it gets, but there are always limits. The limits are most important in biochemical reactions which are often catalyzed by enzymes—proteins made from the DNA of the organisms that use them. At too high a temperature the reaction slows and eventually the enzyme itself becomes inactive in a process called denaturing.

When many types of yogurt are fermented, you start heating the milk to 180 F or so. This is primarily to denature certain proteins to allow them to form looser structures and assimilate well into creamy yogurt. So super high temperatures are bad for biochemical reactions. But fermentation is more than just a biochemical reaction. It is carried out by microorganisms and these organisms have their own temperature requirements. Usually their range of growth and fermentation efficiency is much narrower, and lower, than the limits of the proteins they use. The range for vinegar bacteria is best between 75 – 85 F (or 25 – 30 C). For lactic acid bacteria, it depends on the type of bacteria and fermentation. Thermophilic lactic acid bacteria for yogurt work best between 110 to 115 F. Sourdough bread lactic acid bacteria prefer the low 90s F. In almost all cases, the fermentation productivity slowly ramps up from a minimum to get to the best temperature. It then subsequently falls off a cliff if you proceed much higher than the optimum.

Fermentation productivity is related to the metabolism of the bacteria, but most importantly it is related to their reproduction rate. All things equal, faster exponential growth by cell multiplication is a bigger driver than streamlining their internal chemistry.

A typical growth curve vs. temperature, one for a common acetic acid bacteria, Acetobacter Aceti, is shown below [1].

Other bacteria like sourdough’s Lactobacillus sanfranciscensis have similar curves at different temperatures [2] based on equation from [3]

The growth rate on the y-axis is the growth parameter, the kind you would see in an equation for exponential growth like:

is the bacteria population, is the starting population, is time, and is the growth parameter. As you see from the graph, the growth parameter is very dependent on temperature.

The rise and fall of the growth parameter with temperature is modeled in many ways but there are two that are most common. One uses an equation with two parts: a first part that governs the growth and a second that governs the mortality (death). At lower temperatures growth rules while at higher ones, mortality cuts the growth rate down sharply.

Yes, these are the Arrhenius equation for each part.

I won’t get too complicated right now but and are constants determined by the microorganism, and are kinetic parameters dependent on temperature for growth and death respectively. is temperature and is the gas constant, well known to those who have studied chemistry. All these have to be solved experimentally. Based on Acetobacter Aceti, the values are (from [1]) – , , , , . Note, there seems to be a mistake in [1] such that the figure is replicated only if the temperature inserted is Celsius, not Kelvin so for the values above use Celsius for T or for Kelvin use

The second method from [3] was first deduced via nonlinear regression. It is:

Again, and are constants and and are the minimum and maximum viable growth temperatures. This equation was used in [2] with values of , and minimum and maximum temperatures of 3 and 41 degrees C.

Temperature is very important to maintain, especially if you are trying to optimize production. Be nice to your bugs and they will be nice to you!

[1] De Ory, I., L. Enrique Romero, and D. Cantero. “Modelling the kinetics of growth of Acetobacter aceti in discontinuous culture: influence of the temperature of operation.” Applied Microbiology and Biotechnology 49.2 (1998): 189-193.

[2] Gänzle, Michael G., Michaela Ehmann, and Walter P. Hammes. “Modeling of growth of Lactobacillus sanfranciscensis and Candida milleri in response to process parameters of sourdough fermentation.” Applied and environmental microbiology 64.7 (1998): 2616-2623.

[3]Ratkowsky, D. A., et al. “Model for bacterial culture growth rate throughout the entire biokinetic temperature range.” Journal of bacteriology 154.3 (1983): 1222-1226.


Products of Fermentation

While there are a number of products from fermentation, the most common are ethanol, lactic acid, carbon dioxide, and hydrogen gas (H2) These products are used commercially in foods, vitamins, pharmaceuticals, or as industrial chemicals. In addition, many less common products still offer commercial value. For example, the production of acetone via the acetone – butanol – ethanol fermentation was first developed by the Jewish chemist Chaim Weizmann and was important to the British war industry during Word War I.

1. What is the coenzyme regenerated by the process of fermentation?
UMA. NADH
B. NAD +
C. Ethanol
D. Lactic acid

2. Which type of fermentation occurs in muscle cells during strenuous exercise?
UMA. Ethanol
B. Mixed acid
C. Lactic acid
D. Butyric acid

3. Which chemist famously demonstrated the role of yeast in fermentation?
UMA. Chaim Weizmann
B. Louis Pasteur
C. Marie Curie
D. Antoine Lavoisier


Assista o vídeo: FERMENTACJA MLEKOWA I ALKOHOLOWA (Janeiro 2022).