Брожение ацетонобутиловое

Ацетонобутиловое брожение — тип брожения, осуществляемый некоторыми бактериями рода Clostridium (клостридиями). Оно отличается от маслянокислого брожения как используемым субстратом, так и конечными продуктами.

Основные характеристики процесса:

• Субстраты: В качестве исходного сырья бактерии могут использовать глюкозу, глицерин или пируват. Глюкоза расщепляется по классическому гликолитическому пути.
• Двухфазность: Процесс имеет выраженную двухфазную природу.
  1. Кислотная фаза: На начальном этапе сбраживания глюкозы в среде накапливаются масляная и уксусная кислоты, что приводит к её закислению.
  2. Сольвентная фаза: По мере подкисления среды метаболизм бактерий переключается, и начинается активный синтез нейтральных продуктов — ацетона и бутанола, что и дало название этому типу брожения.
• Побочные продукты: Помимо основных веществ, в процессе также образуется некоторое количество этанола, углекислого газа (CO₂) и водорода (H₂).

Практическое значение: В первой половине XX века ацетонобутиловое брожение, осуществляемое бактерией Clostridium acetobutylicum (так называемый ABE-процесс, от Acetone-Butanol-Ethanol), широко использовалось для промышленного получения органических растворителей — ацетона и бутанола.

Современный контекст

Интерес к биотехнологии ацетонобутилового брожения возродился в XXI веке в контексте развития «зелёной» химии и поиска возобновляемых источников для производства биотоплив (биобутанол считается перспективным биотопливом второго поколения) и биоразлагаемых пластиков. Современные исследования направлены на:

• Генетическую модификацию штаммов клостридий для увеличения выхода целевых продуктов и устойчивости к ним.
• Использование более дешёвых и возобновляемых субстратов, таких как лигноцеллюлозная биомасса (отходы сельского хозяйства и деревообработки).
• Оптимизацию и удешевление процесса ферментации и выделения продуктов.