Nguồn sinh khối thu đƣợc chiếm tới 50% carbon trên tổng khối lƣợng khơ điều này biểu thị tầm quan trọng nhƣ thế nào. Nguồn Carobn trở thành một nguồn nguyên liệu chính cho quá trình trao đổi chất quan trọng để tỏng hợp năng lƣợng cho tế bào. Nhiều loại vi sinh vật cĩ khả năng sử dụng một hợp chất hữu cơ cĩ cấu trúc đơn cung cấp cả Carbon và nguồn năng lƣợng cho tế bào. Cĩ nhiều sự khác biệt trong việc bổ sung các hợp chất hữu cơ so với các chất dinh dƣỡng cần thiết. Việc bổ sung các chất dinh dƣỡng hữu cơ đƣợc gọi là cơ chất cho sự phát triển và cĩ một chức năng rõ ràng trong sự sinh tổng hợp, đƣợc cho biết trƣớc bởi những hoạt động sinh tổng hợp của tế bào bị ngƣng lại. Hầu hết các loại vi sinh vật đều sử dụng nguồn Carbon chủ yếu từ các nguồn carbon hữu cơ cũng nhƣ CO2 đƣợc biết đến là một chất dinh dƣỡng với hàm lƣợng nhỏ[7].
Carbonhydrate là nguồn cung cấp tốt nhất nguồn carbon, Oxy, Hydro, và quá trình trao đổi năng lƣợng. thƣờng xuất hiện với một ham lƣợng lớn trong mơi trƣờng cao hơn hản các chất dinh dƣỡng khác thơng thƣờng đƣợc sử dụng từ 0.2- 25%. Khả năng sử dụng nguồn carbonhydrate phụ thuộc vào sự phức tạp trong cấu trức của phân tử.Thơng thƣờng theo chiều hƣớng ƣu tiên sau:
Hexose > disaccharides > Pentoses > polysaccharides
Carbonhydrate cĩ cấu trúc hĩa học gần giống với polyhydroxyaldehyde cũng nhƣ là polyhydroxyketone. Thơng thƣờng chúng cĩ thể đƣợc chia thành 3 nhĩm : các monosaccharide, các disaccharide và các polysaccharide. Carbonhydrate cĩ một quy luật trọng tâm trong quá sinh tổng hợp năng lƣợng, sản xuất ra ATP. Tiến trình bẽ gãy các polysaccharide và các disaccharide thành các loại đƣờng đơn giản hơn là nguồn nguyên liệu chính của hợp chất giàu năng lƣợng. Trong suốt quá trình trao đổi chất, glucose, sẽ chuyển hĩa thành CO2, nƣớc và năng lƣợng.Ba con đƣờng chuyển hĩa cĩ quan hệ mật thiết kiểm sốt quá trình trao đổi carbonhydrate[7].
34
Glucose qua quá trình biến đổi kỵ khí sẽ chuyển thành pyruvic và từ đĩ hình thành ethanol hoặc acid lactic. Từ pyruvic acid nĩ cĩ vào quá trình oxy hĩa theo con đƣờng TCA(TriCarboxylic Acid cycle). Cứ mỗi phân tử glucose sẽ tạo thành 2 phân tử ATP đƣợc diễn ra trong EMP. Trong quá trình lên men sự hình thành acid pyruvic cĩ thể tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, nhƣ ethanol, acid lactic, acid butyric, acetone và isopropanol.
Chu trình TCA: chức năng của chu trình TCA là chuyển hĩa pyruvic và acid lactic,tạo thành những sản phẩm cuối cùng CO2 và H2O. Nĩ cũng là kênh chuyển hĩa cuối cùng sự oxy hĩa các acid béo và bộ khung Carbon của nhiều acid amin.Phản ứng :
EMP và chu trình TCA là những chu trình cung cấp nguồn năng lƣợng ATP chính, trong khi chúng cũng cung cấp năng lƣợng cho quá trình tổng hợp các acid amin và lipit. Chu trình pentose phosphate điều khiển hàm lƣợng pentose quan trọng cho nucleotide (ribose-5-phosphate) và sinh tổng hợp acid béo (NADPH2).
Nấm men Saccharomyces cerevisiae sử dụng nguồn glucose, fructose và sucrose mà khơng cĩ bất cứ khĩ khăn nào. Đơi khi nấm men cịn sử dụng đƣợc galactose và maltose nhƣng hiếm khi xảy tra.Quá trình trao đổi chất của
Saccharomyces cerevisiae tuân theo EMP và tạo ra sản phẩm là ethanol, 2 phân tử ATP từ một phân tủ đƣờng glucose.