發酵酸化反應階段
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發布日期：2023-03-14
經過水解反應之后，有機大分子開始進行下一步反應，它可以有兩種。一種是子作為電子受體同時也是電子供體的生物降解過程，被稱為發酵;另一解性有機物被轉化成以揮發性脂肪酸為主的末端產物，此過程被稱為酸化。
酸化過程是要在微生物參與酶的催化作用下，由大量的、多種多完成的。酸化微生物的種類則以梭狀芽孢桿菌和擬桿菌最為主要。其其惡劣的環境條件下很好的存活，原因在于它們是厭氧并能產芽孢白解糖、氨基酸和有機酸的細菌，所以它們大量存在于含有機物較豐富的地方。上訴微生物大部分都是專性厭氧菌，但往往也有及少數的兼性厭氧菌存在于厭氧環境中。專性酸化厭氧菌在酸化過程中已將環境中的氧和氧化還原電位控制在一個很合適的水平。也正因為這些兼性厭氧菌的存在，使像甲烷菌這樣的嚴格厭氧菌免受氧的損害與抑制。
酸化在進行過程中，厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群決定了酸化的末端產物的組成。底物不同，末端產物就會存在很大的差別。比如說，蛋白質水解反應生成氨基酸，其酸化底物為氨基酸;而纖維素和淀粉類有機物的水解反應結果就生成糖類分子。說明在不同情況下酸化底物的差異導致酸化末端產物的不同。具體說來，以糖為底物，酸化產物主要有丁酸、乙酸、丙酸等，二氧化碳和氫氣則為酸化的附屬產物。而以氨基酸為底物、酸化主要產物與以糖為底物時基本相同，但不同的是，附屬產物除了二氧化碳和氫氣外，還有氨氣和硫化氫。若在反應過程中同時也存在產甲烷菌，那么其中氫氣又能相當有效。地被產甲烷菌利用。另外，氫氣也可以被能利用氫的硫酸鹽還原菌或脫氮菌所利用。
發酵細菌要想產生更多的供其氧化并從中獲得能量的中間產物，去除氫是一個很好的途徑。大多數發酵細菌也可通過兩個途徑利用發酵過程中產生的質子:一是使用自身的代謝產物，例如形成乙醇; 二則是在氫化酶作用下把質子轉化為氫氣:2H++2e一>H2。這種氫化酶反應，其酸化過程的產物幾乎只有乙酸。
在厭氧降解過程中，還必須考慮的一個因素是酸化細菌對酸的耐受力。pH 值下降到4時，酸化過程仍可以進行。例如青貯飼料的熟化過程人們就利用了酸化細菌的這一特性。但是pH 值為4并不是產甲烷過程的最佳pH值，pH
值為 6.5~7.5才是產甲烷過程的最佳 pH 值，因此 pH值的下降自然會引起甲烷生成的減少和氫的消耗的增加，并進一步引起酸北末端產物組成的改變。而產乙酸菌沒有足夠的能力克服這種改變 (可以參見產乙酸中的部論述)，甲烷菌活力的下降又進一步加劇了酸的積累，使 pH
值進一步下降。厭氧降解過程由此進一步惡化，影響甲烷的形成，嚴重時便會中止。
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