Biotecnologia delle fermentazioni alimentari

Metabolismo dei carboidrati

La lattatobiosintesi da piruvato, ADP e P produce ATP ed è molto elevata. Le fonti di NADH e CH sono utilizzate nell'anabolismo. Tuttavia, il tentativo di creare un ricombinante in grado di utilizzare il galattosio è fallito.

I zuccheri pentosi come il D-ribosio vengono utilizzati sfruttando la via dei pentoso fosfati, alimentando la via fermentativa del glucosio e producendo acido lattico ed etanolo.

La via dei pentoso fosfati utilizza il D-ribosio-5P, il D-ribitolo-5P, il D-ribulosio, il D-xylosio, il D-xylulose e il D-arabitolo-5P per produrre ATP, ADP e D-xylitolo-5P.

In condizioni aerobiche prevalgono principalmente acido lattico e acetico, mentre in condizioni anaerobiche si formano acido acetico, etanolo e acido lattico nei seguenti rapporti: 0.5 / 0.5 / 1.

I bifidobatteri non fanno parte dei batteri lattici, ma colonizzano il tratto intestinale.

Il gastrointestinale di moltissimianimali, anche insetti. Molti bifidobatteri vengono commercializzati come probiotici poiché svolgono azioni positive,intervenendo anche su alcune patologie.

Hanno un metabolismo fermentativo acido-misto ma non etero-lattico. La fermentazione etero-lattica è caratterizzatadalla presenza di fruttosio-fosfo-chetolasi, mentre i bifidobatteri hanno l’esoso-fosfo-chetolasi.

A partire da due molecole glucosio si ottengono due molecole di fruttosio-6-fosfato, una è convertita in eritrosio-4P8e Acetil-P, la seconda reagisce con l’eritrosio-4P a generare, dopo diversi step di reazione, lo xylulosio-5P. La resametabolica a partire da 2 molecole di glucosio è uguale a 2 molecole di acido lattico + 3 molecole di acido aceticozucchheri CATABOLISMO+ 5 ATP. NA DLa via metabolica dei Bifidobatteri +NA DHpiruvatoADP + P ATP lattatobiosintesi +Hfonti +HdiNe +C H ANABOLISMOÈ importante conoscere i metabolismi di questi mo

Poiché nelle produzioni industriali di bifidobatteri: l'effetto dell'abbassamento di pH è più pronunciato, rispetto ai lattici, perché vi è una produzione elevata di acido acetico. Questo abbassamento di pH pronunciato porta un'elevata riduzione della vitalità dei mo.

LATTOSIO Plac GALATTOSIOGLUCOSIO PgalLattosiogl c P galattosio LACTULOSIOGal -1Pglucosio PitlG-1PG-6PCELLOBIOSIO PxxxGENTOBIOSIO Pmtl MANNITOLOfruttosio Pfru ATPFRUTTOSIOPi ADPF-6P Eritrosio - 4P Acetil - P+F 1-6P ACETATOesoso fosfochetolasi ATPGA -3P Sedoeptulosio -7P ADPPiRibosio -5P Xylulosio -5P Acetil -PCoAGA -3P

A partire da due molecole glucosio si ottengono due Pimolecole di F-6P, una è convertita in eritrosio-4P e 2 ADPNAD PiNADHAcetil-P, la seconda reagisce con l'eritrosio-4P a 2 ATPgenerare, dopo diversi steps di reazione, lo xylulosio-5P. EtanoloPiruvato Acetil -CoA

La resa metabolica a partire da 2 molecole +2 NAD +H2 NADHAcido Formicodi

glucosio è uguale a 2 molecole di acidolattico + 3 molecole di acido acetico + 5 ATP.

Acido LATTICOPropionibatteri zucchheri CATABOLISMOIl pathway metabolico è quello del succinato-propionato o di Wood-Werkman.

NA DI propionibatteri +NA DHpiruvatoADP + P ATP lattatobiosintesi +Hfonti +HdiNe +C

Sono molto diffusi nella produzione dei formaggi con occhiature. La fermentazione che porta alla produzione diH ANABOLISMOquesti formaggi è molto complessa. Questo perché la prima fermentazione, nella cagliata, è di tipo omolattica.

In questa fermentazione si ha una riduzione della concentrazione di lattosio con produzione di acido lattico.

Dopodiché le forme vengono poste a circa 15 gradi, per consentire la seconda fermentazione, quella gestita dai propionibatteri. Questi utilizzano come fonte di carbonio l'acido lattico accumulatosi nella fase precedente, producendo anidride carbonica e acido propionico (che conferirà l'aroma dolciastro).

Il pathway metabolico da piruvato a succinato è estremamente importante nel metabolismo anaerobico per le seguenti ragioni:

1. il fumarato è un "serbatoio" di elettroni che consentono la riossidazione del NADH
2. il succinato convertito a succinil-CoA è precursore per la biosintesi di lisina, metionina, acido

Nel pathway, tre molecole di acido lattico vengono ossidate a dare acido piruvico, di cui una parte verrà convertita in ossalacetato. Da questo punto, iniziano le trasformazioni che arriveranno a produrre propionato.

Pathway del succinato-propionato:

Wood-Werkmano di +2 NADH + H CO2 + 2 NAD

3 Acido LATTICO Acetil-CoA

PIRUVATO

lattato piruvato deidrogenasi Pi deidrogenasi fosfotrans-2CO acetilasi 2 trans carbossilasi Acetil-P

2 PROPIONATO OSSALACETATO ADP acetatokinase malato deidrogenasi ATP

2 PROPIONIL-CoA MALATO Acido ACETICO

fumarase 2 H2O

2 CoASH

2 METIL-MALONIL-CoA FUMARATO

NADH fumaratoracemasi reduttasi NAD+

2 SUCCINIL-CoA SUCCINATO

10

diamminopimelicoe tetrapirroli (B12). +2 NADH +H CO 2+2 NAD3 3Acido LATTICO Acetil- CoAPIRUVATOlattato piruvatodeidrogenasi Pideidrogenasi fosfotrans-2CO acetilase2 trans carbossilasi Acetil- P2PROPIONATO OSSALACETATO ADP acetatokinasemalato deidrogenasi ATP2 2PROPIONIL -CoA MALATO Acido ACETICOfumarase2 H O22 CoASH2 2METIL - MALONIL -CoA FUMARATONADHfumaratoracemasi reduttasi NAD+2 2SUCCINil-CoA SUCCINATOIl genere Propionibacterium comprende specie di batteri Gram positivi anaerobi, non sporigeni, non mobili di formabastoncellare pleomorfa. Questo genere comprende specie che normalmente si trovano nel rumine degli erbivoriSignificato fisiologicoe sull’epidermide umana. Diverse specie sono utilizzate nel settore lattiero-caseario (P. freudenreichii subsp.shermanii, P.freudenreichii subsp.freudenreichii, P. jensenii, P. thoenii) sia come colture starter sia comeIl patway metabolico da piruvato a succinato è estremamente importante nelmetabolismo anaerobico per le seguenti

1. il fumarato è un "serbatoio" di elettronipopolazione batterica presente nel latte crudo. Per questa ragione possono anche essere causa di alterazioni deiche consentono la riossidazione del NADH;
2. il succinato convertito a succinil -CoA èformaggi come gonfiori e/o colorazioni anomale (P. thoenii). Altre specie sono invece coinvolte in irritazioni eprecursore per la biosintesi di lisina, metionina, acido diamminopimelico e tetrapirroli (B12).infezioni cutanee (P. acnes).In fumarato è utilizzato da molti batteri come accettore di elettroni. Il flusso di elettroni alNelle forme di formaggio Emmenthal di circa 80 kg, la produzione totale di CO può raggiungere e superare i 120L,2fumarato avviene attraverso la fumarato reduttasi (legata alla membrana batterica) e undi cui circa 60L rimangono sciolti nell'umidità della pasta, 20L si ritrovano nelle occhiature e i rimanenti 40L sichinone.diffondono all'interno della