Proces i vrste fermentacije



fermentacija To je metabolički proces koji neki organizmi koriste za dobivanje energije i hranjivih tvari iz određenih organskih spojeva. Važna značajka fermentacije je da je to anaerobna reakcija, što znači da se javlja u odsutnosti kisika.

Mnogi mikroorganizmi koriste fermentaciju kao mehanizam proizvodnje energije u obliku ATP-a. Energija se dobiva degradacijom organskih molekula, poput škroba ili šećera, fermentacijom.

Kvasci provode fermentaciju šećera i pretvaraju ih u alkohole, dok bakterije određene ugljikohidrate pretvaraju u mliječnu kiselinu. Fermentacija se javlja iu voću, gljivama i mišićima sisavaca.

Ovaj prirodni proces fermentacije široko se koristi od strane suvremenog čovjeka za dobivanje proizvoda od interesa, kao što su pivo, vino, jogurt i sirevi, među ostalima. Proučavanje fermentacije naziva se cimologija.

indeks

  • 1 Postupak fermentacije
  • 2 Vrste fermentacije
    • 2.1 Alkoholna fermentacija
    • 2.2. Laktička fermentacija
  • 3 Mikroorganizmi uključeni u fermentaciju hrane
    • 3.1 Bakterije
    • 3.2. Kvasci
    • 3.3 Kalupi
  • 4 Reference

Proces fermentacije

Kao i drugi metabolički procesi dobivanja energije, fermentacija počinje s glikolizom. Ta se metabolička reakcija temelji na razgradnji molekula glukoze kako bi se dobile važne energetske molekule. Tijekom tog procesa glukoza se razgrađuje oksidacijom i nastaju molekule NADH i piruvata.

U aerobnim reakcijama (koje koriste kisik), NADH i piruvat sudjeluju u mehanizmu koji se zove oksidacijska fosforilacija, procesu koji se odvija u membrani mitohondrija i vrlo je učinkovit za proizvodnju energije u obliku ATP molekula..

Suprotno tome, fermentacija ne dovodi do tako učinkovite proizvodnje energije jer neke molekule, kao što je NADH, ne mogu osloboditi svoje elektrone da bi ponovno postale NAD +, što je oksidirani oblik molekule i koji je potreban da pomogne generirati više ATP molekule.

Kao rezultat toga, javljaju se druge metaboličke reakcije koje osiguravaju da NADH molekule daruju svoje elektrone drugoj organskoj molekuli, kao što je piruvat iz glikolize. Ova oksidacija NADH u NAD + omogućuje nastavak funkcioniranja glikolize.

Vrste fermentacije

Alkoholna fermentacija

U alkoholnoj fermentaciji NADH molekule daruju svoje elektrone drugim molekulama izvedenim iz piruvata, te se tako proizvodi alkohol. Alkohol koji se proizvodi je specifično etanol ili etil alkohol, i to je proces koji se odvija u dva koraka.

U prvom koraku oslobađa se karboksilna skupina iz piruvata, koja se oslobađa u obliku ugljičnog dioksida, ostavljajući tako molekulu s dva ugljika koja se zove alkenaldehid.

U drugom koraku, NADH propušta svoje elektrone u prethodno proizvedeni acetaldehid, koji proizvodi etanol i regenerira NAD +, koji je potreban za održavanje glikolize i, posljedično, za dobavu piruvata..

Neto kemijska jednadžba za proizvodnju etanola iz glukoze je:

C6H12O6 (glukoza) → 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (ugljični dioksid)

Kvasci obavljaju alkoholno vrenje koje se koristi u proizvodnji uobičajenih alkoholnih pića, kao što su pivo i vino, kao i za proizvodnju kruha.

Važno je napomenuti da je alkohol otrovan u velikim količinama, i za kvasce i za ljude, koji ima utvrđene razine tolerancije u rasponu od 5 do 21% približno.

Mliječna fermentacija

U fermentaciji mliječne kiseline NADH prenosi svoje elektrone izravno u piruvat, stvarajući tako molekulu laktata. Bakterije koje proizvode jogurt to čine putem mliječne fermentacije, kao i crvenih krvnih stanica u ljudskom tijelu.

Sljedeća jednadžba opisuje proizvodnju mliječne kiseline iz glukoze:

C6H12O6 (glukoza) → 2 CH3CHOHCOOH (mliječna kiselina)

Proizvodnja mliječne kiseline može se također pojaviti iz laktoze i vode, kao što je naznačeno u sljedećoj sumarnoj jednadžbi:

C12H22O11 (laktoza) + H2O (voda) → 4 CH3CHOHCOOH (mliječna kiselina)

Mliječna fermentacija također se može pojaviti u mišićnim stanicama, ali samo pod određenim uvjetima; na primjer, kada je tjelovježba vrlo intenzivna i ima malo opskrbe kisikom.

Mliječna kiselina koja se proizvodi u mišićima transportira se krvotokom u jetru, gdje se pretvara natrag u piruvat kako bi se ponovno upotrijebila u drugim reakcijama proizvodnje energije..

Mikroorganizmi uključeni u fermentaciju hrane

Najčešće skupine mikroorganizama uključenih u fermentaciju hrane su sljedeće:

bakterija

Bakterije mliječne kiseline rodova Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus i Oenococcus, su najvažnije bakterije u fermentiranim namirnicama, a slijede ih vrste Acetobacter, koji oksidiraju alkohol u octenoj kiselini.

Fermentacija octene kiseline naširoko se koristi za proizvodnju voćnog octa, uključujući ocat. Treća skupina bakterija važnih u fermentaciji su vrste bacil subtilis, B. licheniformis i B. pumilus, koji povećavaju pH medija.

Bacillus subtilis To je dominantna vrsta u proizvodnji molekula koje povećavaju alkalnost medija, kao što je amonijak. To čini okoliš nepogodnim za rast razgradnih organizama, što pomaže očuvanju hrane.

Alkalne fermentacije češće se nalaze u hrani bogatom proteinima, kao što su soja i druge mahunarke, iako su također provedene s biljnim sjemenkama. Na primjer, sjemenke lubenice i sjemenke sezama.

kvasci

Poput bakterija i plijesni, kvasci mogu imati blagotvorne i nepovoljne učinke u fermentaciji hrane. Neki od kvasaca Pichia pogoršati hranu, dok je Candida Koristi se za proizvodnju zanimljivih proteina.

Najkorisniji kvasac u smislu poželjne fermentacije hrane je obitelj Saccharomyces. Radi se o S. cerevisiae uključeni u proizvodnju kruha i alkohola u vrenju. Sorta carlbergenisis obitelji Saccharomyces cerevisiae je kvasac uključen u proizvodnju piva.

Sorta obitelji ellipsoideus Saccharomyces cerevisiae To je naširoko koristi u proizvodnji vina. Sa svoje strane, Schizosaccharomyces pombe i S. boulderi su dominantni kvasci u proizvodnji tradicionalnih fermentiranih pića, osobito onih dobivenih od kukuruza i prosa.

Utvrđeno je da vrsta Schizosaccharomyces pombe Ima sposobnost razgradnje jabučne kiseline u etanolu i ugljičnom dioksidu, te se uspješno koristi za smanjenje kiselosti grožđa i šljiva.

kalupi

Plijesni su također važni organizmi u preradi hrane, kako u razgradnji tako iu očuvanju. Mnogi kalupi imaju sposobnost proizvodnje enzima komercijalne važnosti, kao što je pektinaza iz Aspergillus niger.

Vrste Aspergillus Oni su uključeni u proizvodnju limunske kiseline iz ostataka pulpe jabuke. Vrste Aspergillus Često su odgovorni za nepoželjne promjene u namirnicama koje uzrokuju pogoršanje.

S druge strane, vrsta Penicillium su povezani s razvojem sazrijevanja i okusa u sirevima, dok su vrste Ceratocystis oni su uključeni u proizvodnju okusa voća. U isto vrijeme, Penicillium je uzročnik za proizvodnju toksina kao što je patulin.

reference

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. i Strayer, L. (2015). biokemija (8. izdanje). W. H. Freeman i tvrtka.
  2. Hogg, S. (2005). Bitna mikrobiologija (1. izd.). Wiley.
  3. Ray, R. i Montet, D. (2014). Mikroorganizmi i fermentacija tradicionalnih namirnica (1. izd.). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologija: Srž (1. izd.). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). biologija (7. izdanje) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. i Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: život na molekularnoj razini(5. izd.). Wiley.