據資料介紹(Cohen，1979；GOzen，1988)，廢水厭氧生物處理中，含氮有機化合物(如酵母膏、明膠、肉膏等)酸性發酵的主要末端產物為丙酸、乙酸、C02和少量的丁酸等，並命名為丙酸型發酵。難降解碳水化合物(如纖維素)的厭氧發酵過程也常呈現丙酸型發酵(朱光，1988；余敦壽，1989)。
基本介紹
- 中文名： 丙酸型發酵
- 外文名：Propionic fermentation
- 參與細菌：丙酸桿菌屬
- 特點：氣體產量較少，幾乎無氣體產生
- 最終產物：丙酸和丁酸
- 產生氣體：C02
1. 釋義
丙酸發酵是屬於丙酸桿菌屬的各種厭氧性釉菌所引起的發酵．以六碳糖、五碳糖、蔗糖、麥芽糖、甘油為廣義的發酵材料．瑞西千酪的很有特徵的小穴，是在這種發酵中由C02的排出而形成的，它的氣味與丙酸有關．
2. 丙酸型發酵及其運行特徵
參與丙酸型發酵的細菌主要是丙酸桿菌屬(Propionibacterium)。丙酸的產生不經乙醯CoA旁路。而是由丙酮酸發酵形成的。由於丙酸桿菌屬無氫化酶，因而無H2產生。污水厭氧生物處理中，丙酸型發酵常發生在含氮有機物(如酵母膏、牛肉膏、明膠等)的酸性發酵中。丙酮酸發酵的特點是氣體產量較少，幾乎無氣體產生，丙酸和丁酸為主要發酵末端產物。與產丁酸途徑相比．產丙酮酸途徑有利於NADH+H+的氧化且還原力較強。據Dinopo—ulou等對肉膏廢水和Broure等對明膠廢水的研究表明，pH值和有機負荷均對丙酸和乙酸摩爾比率(Mpa/MAa)有影響。降低有機負荷或提高pH值，均可減小Mpa/MAa值。對於肉膏廢水，當pH值為5時，Mpa/MAa約為1.36，而當pH值為7時，Mpa/MAa為0.73。C6H1206+H20+3ADP—CH3C00-+CH3CH2C00-+HC03-+3H++H2+3ATP
△Go=-286.6 kJ/mol葡萄糖( pH=7,T=298.15 K)
3. 丙酸型發酵的特徵性末端產物組成
前人經過大量的研究發現，以葡萄糖為底物的CSTR型產酸相反應器容易形成的丙酸型發酵，其末端發酵產物主要由丙酸、乙酸和少量丁酸組成。氣體產生很少。
4. 丙酸型發酵的優勢種群
廢水處理系統中參與丙酸型發酵的主要細菌是丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、韋氏球菌屬(VeiUonella)等。產乙酸過程中所釋放的過量NADH+礦通過與產丙酸途徑耦聯而得以再生，耦聯的反應式如下
5C6H12O6+4ADP+4Pi——CH3COO-+2CH3CH2COO-+4H++HC03- +4ATP
與產丁酸途徑相比，產丙酸途徑有利於NADH+H+的氧化，並且還原能力較強。丙酸型發酵的特點是氣體產量很少，僅產生CO2。由於丙酸桿菌屬無氫化酶，因而在丙酸型發酵中無H2產生。
5. 丙酸型發酵的機制
自1923年以來，才用微生物發酵法生產丙酸的專利很多，所用的微生物集中在丙酸桿菌屬(Propionibacterium)。丙酸細菌多見於動物腸道及乳製品中。除丙酸桿菌外，還有採用白喉棒狀桿菌及丙酸梭菌等產生丙酸。一般認為，丙酸生產需經EMP和Wood--Werkman代謝途徑而獲得。
葡萄糖
↓EMP
乳酸←丙酮酸←草醯乙酸←蘋果酸←富馬酸←琥珀酸←丙酸+CO2
↓
乙酸+C02
丙酸發酵常生成乙酸、CO2和少量琥珀酸等副產物。丙酸和乙酸的生成比例，依菌種、培養條件不同而變化，以葡萄糖、乳酸為基質進行發酵，丙酸和乙酸的生成比例大多在2:1左右。丙酸發酵是一條較難進行的代謝途徑，而丙酸桿菌生產丙酸受終產物(丙酸和乙酸)麗抑制，所以難以使產物積累到較高程度。同時由於發酵液中丙酸濃度低，大量副產物的存在使產物分離提取較困難，這也是發酵法生產丙酸難以和化學合成法生產丙酸榴競爭的主要原因：但是由於近年來丙酸供不應求、世界石油價格上漲等原因，使合成法成本上升，同時合成法污染大，操作條件苛刻，加上消費者對天然有機品的興趣，使人們把目光轉向微生物發酵法生產丙酸，原料大多是食品工業副產品，如乳清滲透液、纖維素水解液和其他的廉價原料。新型有效的發酵工藝和反應器的出現使人們對在不久將來採用發酵法大規模生產丙酸充滿信心。
