酸生成

酸生成は嫌気性消化の 4 つの段階のうちの 2 番目の段階です。

• 加水分解:粒子が可溶化され、大きなポリマーがより単純なモノマーに変換される化学反応。
• 酸生成: 単純なモノマーが揮発性脂肪酸に変換される生物学的反応。
• 酢酸生成：揮発性脂肪酸が酢酸、二酸化炭素、水素に変換される生物学的反応
• メタン生成：酢酸がメタンと二酸化炭素に変換され、水素が消費される生物学的反応。

嫌気性消化は、微生物の共同体による生物学的に媒介された反応によって有機化合物をメタンと二酸化炭素に変換する複雑な生化学プロセスです。これは、臭気、病原菌、廃棄物の量 を減らす安定化プロセスです。

加水分解 細菌は、与えられた基質の発酵から様々な還元最終生成物を形成する。生じる基本的な疑問の 1 つは、加水分解細菌の純粋培養および混合メタン生成培養中に、与えられた還元最終生成物への炭素および電子の流れを制御する代謝特性に関するものである。 Thermoanaerobium brockiiは、 Embden–Meyerhof Parnas 経路を介してグルコースを発酵する、代表的な好熱性加水分解細菌である。T. brockii は、乳酸とエタノールに加えて分子状水素 ( H ₂ ) を形成するため、非定型のヘテロ乳酸細菌である。グルコース発酵の還元最終生成物は、以下のメカニズムを介してピルビン酸から酵素的に生成されます: 乳酸は、フルクトース 1-6全リン酸( F6P ) 活性化乳酸脱水素酵素によって、H2 はピルビン酸フェレドキシン酸化還元酵素およびヒドロゲナーゼによってNADHおよびNADPH結合型アルコール脱水素酵素を介してエタノールを生成する。^[1]

一方、酸生成活性は20世紀初頭に発見されましたが、安定性と廃棄物処理を改善するために相分離のエンジニアリングが想定されたのは1960年代半ばになってからでした。^[2]この段階では、複合分子（炭水化物、脂質、タンパク質）が加水分解酵素（セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、アミラーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ）によって可溶性化合物に解重合されます。加水分解された化合物は、揮発性脂肪酸（酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸）、中性化合物（エタノール、メタノール）、アンモニア、水素、二酸化炭素に発酵されます。^{[3] [4] [5]}

酢酸生成はこの段階の主な反応の 1 つであり、生成された中間代謝物は、3 つの主要な細菌群によって酢酸、水素、炭酸ガスに代謝されます。

• ホモアセトゲン;
• シントロフェス; そして
• 硫黄還元剤。

酢酸の生成には3 種類の細菌が関与していると考えられています。

• クロストリジウム・アセチカム;
• アセトバクター・ウッディ;および
• クロストリジウム・ターモオートトロフィカム。

1979年、ウィンター・イ・ウルフは、メタノサルキナと共生関係にあるA. woodiiが、酢酸3分子の代わりにフルクトースからメタンと二酸化炭素を生成することを実証した。 ^[6]ムーレラ・サーモアセチカとクロストリジウム・フォルミアセチカムは炭酸ガスを酢酸に還元することができるが、水素の利用を妨げるヒドロゲナーゼを持たないため、フルクトースから酢酸3分子を生成することができる。酢酸は、同様に、さまざまな酸を生成する微生物群による 有機基質発酵（糖、グリセロール、乳酸など）の共代謝物である。

• プロピオン酸菌（プロピオン酸＋酢酸）
• クロストリジウム（酪酸＋酢酸）
• 腸内細菌（酢酸＋乳酸）
• ヘテロ発酵細菌（酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸など）。