Fermentacijski proces in vrste



The fermentacijo To je presnovni proces, ki ga nekateri organizmi uporabljajo za pridobivanje energije in hranil iz nekaterih organskih spojin. Pomembna značilnost fermentacije je, da gre za anaerobno reakcijo, kar pomeni, da se pojavi v odsotnosti kisika.

Mnogi mikroorganizmi uporabljajo fermentacijo kot mehanizem za proizvodnjo energije v obliki ATP. Energijo dobimo z razgradnjo organskih molekul, kot je škrob ali sladkor, s fermentacijo.

Kvase opravljajo fermentacijo sladkorjev in jih pretvorijo v alkohole, medtem ko bakterije pretvorijo določene ogljikove hidrate v mlečno kislino. Fermentacija se pojavlja tudi v sadju, gobah in mišicah sesalcev.

Ta naravni proces fermentacije je sodobni človek pogosto uporabljal za pridobivanje zanimivih proizvodov, kot so pivo, vino, jogurt in siri. Študija fermentacije se imenuje cimologija.

Indeks

  • 1 Postopek fermentacije
  • 2 Vrste fermentacije
    • 2.1 Alkoholna fermentacija
    • 2.2 Mlečna fermentacija
  • 3 Mikroorganizmi, ki sodelujejo pri fermentaciji hrane
    • 3.1 Bakterije
    • 3.2 Kvas
    • 3.3 Kalupi
  • 4 Reference

Postopek fermentacije

Tako kot drugi presnovni procesi pridobivanja energije se fermentacija začne z glikolizo. Ta presnovna reakcija temelji na razgradnji molekul glukoze za pridobitev pomembnih energijskih molekul. Med tem postopkom se glukoza razgradi z oksidacijo in nastanejo molekule NADH in piruvata.

Pri aerobnih reakcijah (ki uporabljajo kisik) NADH in piruvat sodelujeta v mehanizmu, ki se imenuje oksidativna fosforilacija, proces, ki poteka v membrani mitohondrija in je zelo učinkovit za proizvodnjo energije v obliki molekul ATP..

Obratno, fermentacija ne vodi k tako učinkoviti proizvodnji energije, ker nekatere molekule, kot je NADH, ne morejo sprostiti svojih elektronov, da bi spet postale NAD +, ki je oksidirana oblika molekule in ki je potrebna za ustvarjanje več. Molekule ATP.

Posledično se pojavijo druge presnovne reakcije, ki zagotavljajo, da molekule NADH dajo svoje elektrone drugi organski molekuli, kot je piruvat iz glikolize. Ta oksidacija NADH v NAD + omogoča nadaljevanje delovanja glikolize.

Vrste fermentacije

Alkoholna fermentacija

Pri alkoholni fermentaciji molekule NADH darujejo svoje elektrone drugim molekulam, ki izvirajo iz piruvata, in tako nastane alkohol. Alkohol, ki se proizvaja, je zlasti etanol ali etilni alkohol, in je postopek, ki se odvija v dveh korakih.

V prvem koraku se iz piruvata sprosti karboksilna skupina, ki se sprosti v obliki ogljikovega dioksida, s čimer ostane dve-ogljikova molekula, ki se imenuje alketaldehid.

V drugem koraku NADH prenaša svoje elektrone na prej proizveden acetaldehid, ki proizvaja etanol in regenerira NAD +, ki je potreben za vzdrževanje glikolize in posledično dobavo piruvata..

Neto kemijska enačba za proizvodnjo etanola iz glukoze je:

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

Kvase opravljajo alkoholno vrenje, ki se uporablja pri proizvodnji običajnih alkoholnih pijač, kot so pivo in vino, kot tudi pri pripravi kruha..

Pomembno je opozoriti, da je alkohol strupen v velikih količinah, tako za kvasovke kot za ljudi, ki ima določene tolerančne meje od 5 do 21%..

Mlečna fermentacija

Pri fermentaciji mlečne kisline NADH prenese svoje elektrone neposredno v piruvat, s čimer se ustvari molekula laktata. Bakterije, ki proizvajajo jogurt, to počnejo z mlečno fermentacijo in rdečimi krvnimi celicami v človeškem telesu.

Naslednja enačba opisuje proizvodnjo mlečne kisline iz glukoze: \ t

C6H12O6 (glukoza) → 2 CH3CHOHCOOH (mlečna kislina)

Proizvodnja mlečne kisline se lahko pojavi tudi iz laktoze in vode, kot je navedeno v naslednji enačbi: \ t

C12H22O11 (laktoza) + H2O (voda) → 4 CH3CHOHCOOH (mlečna kislina)

Mlečna fermentacija se lahko pojavi tudi v mišičnih celicah, vendar le pod določenimi pogoji; na primer, ko je telesna vadba zelo intenzivna in je malo kisika.

Mlečna kislina, proizvedena v mišicah, se s krvnim obtokom prenaša v jetra, kjer se pretvori nazaj v piruvat, da se ponovno uporabi v drugih reakcijah proizvodnje energije..

Mikroorganizmi, ki sodelujejo pri fermentaciji hrane

Najpogostejše skupine mikroorganizmov, ki sodelujejo pri fermentaciji hrane, so:

Bakterije

Mlečnokislinske bakterije rodov Lactobacillus, Pediococcus, Streptokok in Oenokok, so najpomembnejše bakterije v fermentiranih živilih, sledijo jim vrste Acetobacter, ki oksidirajo alkohol v ocetni kislini.

Fermentacija ocetne kisline se pogosto uporablja za proizvodnjo sadnih kisa, vključno s kisovim kisom. Tretja skupina bakterij, pomembnih pri fermentaciji, so vrste Bacillus subtilis, B. licheniformis in B. pumilus, ki povečajo pH medija.

Bacillus subtilis To je prevladujoča vrsta v proizvodnji molekul, ki povečujejo alkalnost medija, kot je amoniak. Zaradi tega je okolje neprimerno za rast razgradnih organizmov, kar pripomore k ohranjanju hrane.

Alkalne fermentacije so pogostejše pri živilih, ki so bogata z beljakovinami, kot so soja in druge stročnice, čeprav so bile opravljene tudi z rastlinskimi semeni. Na primer, lubenice in sezamovo seme.

Kvas

Tako kot bakterije in plesni imajo lahko tudi kvasovke koristne in koristne učinke pri fermentaciji hrane. Nekatere kvasovke imajo Pichia poslabša hrano, medtem ko Candida Uporablja se za proizvodnjo zanimivih beljakovin.

Najbolj koristen kvas v smislu zaželene fermentacije hrane je družina Saccharomyces. Gre za S. cerevisiae sodelujejo pri pridelavi kruha in alkohola v vinskih fermentacijah. Sorta carlbergenisis družine Saccharomyces cerevisiae je kvas, vključen v proizvodnjo piva.

Sorta družine ellipsoideus Saccharomyces cerevisiae Široko se uporablja v vinarstvu. Za svoj del, Schizosaccharomyces pombe in S. boulderi prevladujejo kvasovke v proizvodnji tradicionalnih fermentiranih pijač, zlasti tistih, ki izvirajo iz koruze in prosa.

Ugotovljeno je bilo, da vrsta Schizosaccharomyces pombe Ima sposobnost razgradnje jabolčne kisline v etanolu in ogljikovem dioksidu ter se uspešno uporablja za zmanjšanje kislosti v grozdnih in morskih sadežih..

Mould

Kalupi so tudi pomembni organizmi pri predelavi hrane, tako pri razgradnji kot pri ohranjanju. Veliko plesni lahko proizvedejo encime komercialnega pomena, kot je pektinaza Aspergillus niger.

Vrsta vrste Aspergillus Sodelujejo pri proizvodnji citronske kisline iz ostankov jabolčne kaše. Vrsta vrste Aspergillus Pogosto so odgovorni za neželene spremembe v živilih, ki povzročajo poslabšanje.

Po drugi strani pa je vrsta Penicillium so povezani z razvojem zorenja in okusa v sirih, medtem ko so vrste. \ t Ceratocystis vključeni so v proizvodnjo okusa sadja. Istočasno je Penicillium povzročitelj toksinov, kot je patulin.

Reference

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. in Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). W. H. Freeman in družba.
  2. Hogg, S. (2005). Bistvena mikrobiologija (1. izd.). Wiley.
  3. Ray, R. in Montet, D. (2014). Mikroorganizmi in fermentacija tradicionalnih živil (1. izd.). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologija: jedro (1. izd.). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. in Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. in Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni(5. izd.). Wiley.