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PropionsäuregärungIn der Propionsäuregärung wird durch Bakterien Glucose oder Milchsäure zu Propionsäure, Essigsäure und CO2 vergoren. Sie dient den Bakterien als Energiequelle. Ist das Substrat Milchsäure, so handelt es sich um eine sekundäre Gärung, weil das Endprodukt einer Gärung weitervergoren wird. Weiteres empfehlenswertes FachwissenDie Bruttogleichungen lauten:
Die Änderung der Freien Energie unter Standardbedingungen, jedoch pH = 7, ΔG0' beträgt für die Vergärung von Milchsäure -399 kJ/mol, je Mol Milchsäure also -133 kJ. Geht die Propionsäuregärung von Glucose aus, läuft sie in zwei Schritten ab:
Geht die Propionsäuregärung von Milchsäure aus, werden ein Drittel der Milchsäure zu Essigsäure, Kohlenstoffdioxid und NADH und zwei Drittel unter Verbrauch des NADH zu Propionsäure umgesetzt. Zwei verschiedene Wege der chemischen Umsetzungen bei der Propionsäuregärung sind bekannt: der Methylmalonyl-Weg und der Acrylat-Weg.
Methylmalonat-Weg
Bei Propionibakterien ist also ein Cobalaminenzym am Energiestoffwechsel beteiligt, in den Organismen also in größerer Konzentration enthalten als bei anderen Organismen, bei denen Cobalaminenzyme nur für bestimmte Reaktionen im Baustoffwechsel benötigt werden. Aus Propionibakterien wurden deshalb Cobalamine (Vitamin B12) gewonnen. Die Biotin-CO2-Verbindung ist labil und zerfällt bei geringen CO2-Konzentrationen, wodurch die Propionsäuregärung und damit die Energiegewinnung der Propionibakterien zum Erliegen kommt. Deshalb sind Propionibakterien auf eine höhere CO2-Konzentration angewiesen, was bei ihrer Kultur berücksichtigt werden muss. Diese CO2-Abhängigkeit führte zur Entdeckung der anaplerotischen Carboxylierungsreaktionen durch Wood und Werkman. Bei der Vergärung von Glucose in der Propionsäuregärung auf dem Methylmalonat-Weg können die Bakterien je Mol Glucose 4 mol ATP durch Phosphorylierung von ADP als kurzfristigen Energiespeicher und Energieüberträger bilden. Das ist das Doppelte der ATP-Menge, die bei der Vergärung von Glucose in der homofermentativen Milchsäuregärung gebildet werden kann. Bei der Propionsäuregärung ausgehend von Milchsäure kann 1 mol ATP je Mol Milchsäure gebildet werden. Propionsäurebakterien gewinnen also mit Hilfe der dargestellten Reaktionsfolgen aus dem Abfallprodukt der Milchsäuregärung Energie.
Acrylat-WegDie Bakterien Clostridium propionicum, Peptostreptococcus elsdenii und Bacteroides ruminicola gehen in der Propionsäuregärung den Acrylat-Weg. Sie gewinnen bei der Vergärung von Milchsäure 1 Mol ATP je Mol Milchsäure durch Substratphosphorylierung im Zusammenhang mit der Oxidation von Acetaldehyd zu Essigsäure. Es wird vermutet, dass vielleicht bei der Übertragung von an NAD gebundenem Wasserstoff auf den Acrylyl-Rest mittels Elektronentransportphosphorylierung zusätzlich ATP gebildet werden kann.
Bedeutung der PropionsäuregärungDie Propionsäuregärung wird unter anderem bei der Reifung von Hartkäse genutzt, insbesondere bei Emmentaler. Die aus dem Milchzucker (Lactose) gebildete geschmacklose Milchsäure wird weiter zu Essigsäure und Propionsäure umgesetzt, die wichtige Komponenten des Käsearomas sind. Das ebenfalls dabei gebildete CO2 führt unter anderem zur Lochbildung im Käse. Siehe auch: Gärung |
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Propionsäuregärung aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |