Fermentačný proces a typy



kvasenie Je to metabolický proces, ktorý niektoré organizmy používajú na získanie energie a živín z určitých organických zlúčenín. Dôležitou vlastnosťou fermentácie je, že ide o anaeróbnu reakciu, čo znamená, že sa vyskytuje v neprítomnosti kyslíka.

Mnohé mikroorganizmy používajú fermentáciu ako mechanizmus výroby energie vo forme ATP. Energia sa získava degradáciou organických molekúl, ako je škrob alebo cukor, fermentáciou.

Kvasinky vykonávajú fermentáciu cukrov a premieňajú ich na alkoholy, zatiaľ čo baktérie konvertujú niektoré sacharidy na kyselinu mliečnu. Kvašenie sa vyskytuje aj v ovocí, hubách a vo svaloch cicavcov.

Tento prirodzený proces fermentácie je široko využívaný moderným človekom na získavanie zaujímavých produktov, ako je pivo, víno, jogurt a syry. Štúdium fermentácie sa nazýva cimológia.

index

  • 1 Proces kvasenia
  • 2 Druhy fermentácie
    • 2.1 Alkoholické kvasenie
    • 2.2 Laktátová fermentácia
  • 3 Mikroorganizmy zapojené do fermentácie potravín
    • 3.1 Baktérie
    • 3.2 Kvasinky
    • 3.3 Formy
  • 4 Odkazy

Fermentačný proces

Rovnako ako iné metabolické procesy získavania energie, aj fermentácia začína glykolýzou. Táto metabolická reakcia je založená na degradácii molekúl glukózy na získanie dôležitých molekúl energie. Počas tohto procesu sa glukóza degraduje oxidáciou a vytvárajú sa molekuly NADH a pyruvátu.

V aeróbnych reakciách (ktoré využívajú kyslík) sa NADH a pyruvát zúčastňujú na mechanizme nazývanom oxidačná fosforylácia, čo je proces, ktorý prebieha v membráne mitochondrií a je vysoko účinný pri produkcii energie vo forme ATP molekúl..

Naopak, fermentácia nevedie k takej efektívnej produkcii energie, pretože niektoré molekuly, ako napríklad NADH, nemôžu uvoľniť svoje elektróny, aby sa stali opäť NAD +, čo je oxidovaná forma molekuly a ktorá je potrebná na vytvorenie väčšieho množstva energie. ATP molekuly.

V dôsledku toho dochádza k ďalším metabolickým reakciám, ktoré zaisťujú, že molekuly NADH darujú svoje elektróny inej organickej molekule, ako je pyruvát z glykolýzy. Táto oxidácia NADH na NAD + umožňuje pokračovať v fungovaní glykolýzy.

Druhy fermentácie

Alkoholické kvasenie

Pri alkoholovej fermentácii molekuly NADH darujú svoje elektróny iným molekulám odvodeným z pyruvátu, čím vzniká alkohol. Vyrobený alkohol je špecificky etanol alebo etylalkohol a je to proces, ktorý prebieha v dvoch krokoch.

V prvom kroku sa karboxylová skupina uvoľňuje z pyruvátu, ktorý sa uvoľňuje vo forme oxidu uhličitého, čím vzniká molekula s dvoma uhlíkmi nazývaná alketaldehyd.

V druhom kroku NADH prechádza svoje elektróny na acetaldehyd vyrobený skôr, ktorý produkuje etanol a regeneruje NAD +, ktorý je nevyhnutný na udržanie glykolýzy, a teda na dodávku pyruvátu..

Čistá chemická rovnica pre výrobu etanolu z glukózy je: \ t

C6H12O6 (glukóza) → 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (oxid uhličitý)

Kvasinky vykonávajú alkoholové kvasenie, ktoré sa používa pri výrobe bežných alkoholických nápojov, ako je pivo a víno, ako aj pri výrobe chleba..

Je dôležité poznamenať, že alkohol je toxický vo veľkých množstvách, a to ako pre kvasinky, tak aj pre ľudí, ktorý má stanovené úrovne tolerancie v rozsahu od 5 do 21%..

Laktátová fermentácia

Pri fermentácii kyseliny mliečnej NADH prenáša svoje elektróny priamo na pyruvát, čím vytvára molekulu laktátu. Baktérie, ktoré produkujú jogurt, tak robia prostredníctvom mliečnej fermentácie, ako aj červených krviniek v ľudskom tele.

Nasledujúca rovnica opisuje produkciu kyseliny mliečnej z glukózy:

C6H12O6 (glukóza) → 2 CH3CHOHCOOH (kyselina mliečna)

Produkcia kyseliny mliečnej sa môže vyskytovať aj z laktózy a vody, ako je uvedené v nasledujúcej súhrnnej rovnici:

C12H22O11 (laktóza) + H20 (voda) → 4 CH3CHOHCOOH (kyselina mliečna)

Laktátová fermentácia sa môže vyskytovať aj vo svalových bunkách, ale len za určitých podmienok; napríklad, keď je fyzické cvičenie veľmi intenzívne a je málo kyslíka.

Kyselina mliečna produkovaná vo svaloch sa transportuje krvným riečiskom do pečene, kde sa premieňa späť na pyruvát, ktorý sa má opätovne použiť v iných reakciách výroby energie..

Mikroorganizmy zapojené do fermentácie potravín

Najbežnejšie skupiny mikroorganizmov, ktoré sa podieľajú na fermentácii potravín, sú tieto:

baktérie

Baktérie mliečneho kvasenia rodov Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus a Oenococcus, sú najdôležitejšie baktérie vo fermentovaných potravinách, po ktorých nasledujú druhy. \ t Acetobacter, ktorý oxiduje alkohol v kyseline octovej.

Fermentácia kyseliny octovej sa široko používa na výrobu ovocných octov, vrátane octu. Tretia skupina baktérií dôležitých vo fermentácii je druh bacil subtilis, B. licheniformis a B. pumilus, ktoré zvyšujú pH média.

Bacillus subtilis Je to dominantný druh pri produkcii molekúl, ktoré zvyšujú alkalitu média, ako je napríklad amoniak. Toto robí prostredie nevhodným pre rast organizmov rozkladajúcich sa organizmov, čo pomáha chrániť potraviny.

Alkalické fermentácie sú bežnejšie v potravinách bohatých na bielkoviny, ako sú sójové bôby a iné strukoviny, aj keď boli tiež vykonávané s rastlinnými semenami. Napríklad, melón semená a sezamové semienka.

kvasinky

Podobne ako baktérie a plesne, kvasinky môžu mať priaznivé a nežiaduce účinky pri fermentácii potravín. Niektoré z kvasiniek ako Pichia a poškodzovať potraviny, zatiaľ čo candida Používa sa na produkciu záujmových proteínov.

Najvýhodnejšou kvasinkou z hľadiska žiadanej fermentácie je rodina Saccharomyces. Je to o tom S. cerevisiae podieľajú sa na výrobe chleba a alkoholu pri kvasení vína. Odroda carlbergenisis rodiny Saccharomyces cerevisiae je kvasinky, ktoré sa podieľajú na výrobe piva.

Rodina ellipsoideus odroda Saccharomyces cerevisiae Je široko používaný pri výrobe vína. Z jeho strany, Schizosaccharomyces pombe a S. boulderi sú dominantnými kvasinkami pri výrobe tradičných fermentovaných nápojov, najmä tých, ktoré pochádzajú z kukurice a proso.

Bolo zistené, že tento druh Schizosaccharomyces pombe Má schopnosť degradovať kyselinu jablčnú v etanole a oxide uhličitom a úspešne sa používa na zníženie kyslosti hroznových a slivkových muštov..

plesne

Plesne sú tiež dôležitými organizmami pri spracovaní potravín, a to ako v degradácii, tak v ochrane. Mnohé formy majú schopnosť produkovať enzýmy komerčného významu, ako napríklad pektinázu Aspergillus niger.

Druhy Aspergillus Podieľajú sa na výrobe kyseliny citrónovej zo zvyškov jablkovej dužiny. Druhy Aspergillus Často sú zodpovedné za nežiaduce zmeny v potravinách, ktoré spôsobujú poškodenie.

Na druhej strane, druh Penicillium sú spojené s rozvojom dozrievania a chuti v syroch, zatiaľ čo druh. \ t Ceratocystis podieľajú sa na výrobe arómy ovocia. Penicillium je zároveň pôvodcom produkcie toxínov, ako je patulín.

referencie

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochémie (8. vydanie). W. H. Freeman a Company.
  2. Hogg, S. (2005). Základná mikrobiológia (1. vydanie). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganizmy a fermentácia tradičných potravín (1. vydanie). CRC Stlačte.
  4. Simon, E. (2014). Biológia: Jadro (1. vydanie). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biológie (7. vydanie) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni(5. vydanie). Wiley.