Fermentacijos procesas ir tipai



The fermentacija Tai yra medžiagų apykaitos procesas, kurį kai kurie organizmai naudoja tam tikrų organinių junginių energijai ir maistinėms medžiagoms gauti. Svarbi fermentacijos savybė yra tai, kad tai yra anaerobinė reakcija, o tai reiškia, kad ji atsiranda be deguonies.

Daugelis mikroorganizmų naudoja fermentaciją kaip energijos gamybos mechanizmą ATP forma. Energija gaunama, fermentuodama skaidant organines molekules, tokias kaip krakmolas arba cukrus.

Mielės fermentuoja cukrų ir paverčia jas alkoholiais, o bakterijos konvertuoja tam tikrus angliavandenius į pieno rūgštį. Fermentacija taip pat vyksta vaisiuose, grybuose ir žinduolių raumenyse.

Šį natūralų fermentacijos procesą šiuolaikinis žmogus plačiai naudoja norėdamas gauti, pavyzdžiui, alaus, vyno, jogurto ir sūrių produktus. Fermentacijos tyrimas vadinamas cimologija.

Indeksas

  • 1 Fermentacijos procesas
  • 2 Fermentacijos rūšys
    • 2.1 Alkoholio fermentacija
    • 2.2. Laktinė fermentacija
  • 3 Mikroorganizmai, susiję su maisto fermentavimu
    • 3.1 Bakterijos
    • 3.2 Mielės
    • 3.3 Formos
  • 4 Nuorodos

Fermentacijos procesas

Kaip ir kiti energijos gavimo procesai, fermentacija prasideda nuo glikolizės. Ši metabolinė reakcija yra pagrįsta gliukozės molekulių skaidymu, siekiant gauti svarbių energijos molekulių. Šio proceso metu gliukozė skaidoma oksidacijos būdu ir susidaro NADH ir piruvato molekulės.

Aerobinėse reakcijose (naudojančiose deguonį) NADH ir piruvatas dalyvauja oksidacinio fosforilinimo mechanizme, kuris vyksta mitochondrijos membranoje ir yra labai efektyvus gaminant energiją ATP molekulių pavidalu..

Priešingai, fermentacija nesukuria tokios efektyvios energijos gamybos, nes kai kurios molekulės, pvz., NADH, negali atleisti savo elektronų, kad vėl taptų NAD +, kuris yra oksiduota molekulės forma ir kuri yra reikalinga norint sukurti daugiau ATP molekulės.

Dėl to atsiranda kitų medžiagų apykaitos reakcijų, užtikrinančių, kad NADH molekulės savo elektronus dovanoja kitai organinei molekulei, pvz., Piruvatui iš glikolizės. Šis NADH oksidavimas į NAD + leidžia glikolizei toliau veikti.

Fermentacijos rūšys

Alkoholinė fermentacija

Alkoholinio fermentavimo metu NADH molekulės dovanoja savo elektronus kitoms molekulėms, gautoms iš piruvato, todėl gaminamas alkoholis. Gautas alkoholis yra ypač etanolis arba etilo alkoholis, ir tai yra procesas, kuris vyksta dviem etapais.

Pirmame etape karboksilo grupė išsiskiria iš piruvato, kuris išsiskiria anglies dioksido pavidalu, taip paliekant dviejų anglies molekulę, vadinamą alketaldehidu..

Antrajame etape NADH perduoda savo elektronus anksčiau gaminamam acetaldehidui, kuris gamina etanolį ir regeneruoja NAD +, kuris yra būtinas glikolizei palaikyti, taigi ir piruvatui tiekti..

Glikozės etanolio gamybos grynoji cheminė lygtis yra:

C6H12O6 (gliukozė) → 2 C2H5OH (etanolis) + 2 CO2 (anglies dioksidas)

Mielės fermentuoja alkoholį, kuris naudojamas gaminant paprastus alkoholinius gėrimus, tokius kaip alus ir vynas, taip pat duonos gaminimas..

Svarbu pažymėti, kad alkoholis yra toksiškas dideliais kiekiais, tiek mielėms, tiek žmonėms, kuris nustatė 5–21% leistiną nuokrypį..

Pieno fermentacija

Fermentuojant pieno rūgštį, NADH savo elektronus perduoda tiesiogiai piruvatui, taip generuodamas laktato molekulę. Bakterijos, kurios gamina jogurtą, tai daro per pieno fermentaciją, o taip pat ir žmogaus organizmo raudonieji kraujo kūneliai.

Toliau pateikta lygtis apibūdina pieno rūgšties gamybą iš gliukozės:

C6H12O6 (gliukozė) → 2 CH3CHOHCOOH (pieno rūgštis)

Pieno rūgšties susidarymas taip pat gali atsirasti iš laktozės ir vandens, kaip nurodyta šioje suvestinėje:

C12H22O11 (laktozė) + H2O (vanduo) → 4 CH3CHOHCOOH (pieno rūgštis)

Laktinė fermentacija taip pat gali vykti raumenų ląstelėse, bet tik tam tikromis sąlygomis; pavyzdžiui, kai fizinis pratimas yra labai intensyvus ir yra mažai deguonies.

Pieno rūgštis, pagaminta raumenyse, kraujotakoje pervežama į kepenis, kur ji vėl paverčiama piruvatu, kad būtų pakartotinai naudojama kitose energijos gamybos reakcijose..

Mikroorganizmai, dalyvaujantys maisto fermentacijose

Dažniausios mikroorganizmų grupės, susijusios su maisto fermentavimu, yra šios:

Bakterijos

Genčių pieno rūgšties bakterijos Lactobacillus, Pediokokas, Streptococcus ir Oenococcus, yra svarbiausios fermentuotų maisto produktų bakterijos, po to sekančios rūšys Acetobacter, kuris oksiduoja alkoholį acto rūgštyje.

Acto rūgšties fermentacija buvo plačiai naudojama vaisių actų, įskaitant sidro actą, gamybai. Trečioji bakterijų grupė, svarbi fermentacijai, yra šios rūšies rūšis Bacillus subtilis, B. licheniformis ir B. pumilus, padidina terpės pH.

Bacillus subtilis Tai dominuojanti rūšis gaminant molekules, kurios padidina terpės šarmingumą, pvz., Amoniako. Tai daro aplinką netinkamą skaidančių organizmų augimui, kuris padeda išsaugoti maistą.

Šarminės fermentacijos dažniau pasitaiko daug baltymų turinčių maisto produktų, tokių kaip sojos pupelės ir kiti ankštiniai augalai, nors jie taip pat buvo atlikti su augalų sėkla. Pavyzdžiui, arbūzų sėklos ir sezamo sėklos.

Mielės

Kaip ir bakterijos ir pelėsiai, mielės gali turėti teigiamą ir nepalankų poveikį maisto fermentacijai. Kai kurie mielės panašūs Pichia blogėja maisto, o Candida Jis naudojamas dominuojančių baltymų gamybai.

Labiausiai naudinga mielė pagal pageidaujamą maisto fermentaciją yra šeima Saccharomyces. Tai apie S. cerevisiae dalyvauja gaminant duoną ir alkoholį vyno fermentacijose. Šeimos įvairovė carlbergenisis Saccharomyces cerevisiae yra mielės, susijusios su alaus gamyba.

Šeimos elipsoideus veislė Saccharomyces cerevisiae Jis yra plačiai naudojamas vyno gamyboje. Savo ruožtu, Schizosaccharomyces pombe ir S. boulderis yra dominuojančios mielės tradicinių fermentuotų gėrimų, ypač iš kukurūzų ir soros, gamyboje.

Nustatyta, kad rūšis Schizosaccharomyces pombe Jis turi gebėjimą suardyti obuolių rūgštį etanolyje ir anglies dioksidu, ir jis sėkmingai naudojamas sumažinti rūgštingumą vynuogių ir slyvų misose.

Pelėsiai

Pelėsiai taip pat yra svarbūs maisto perdirbimo organizmai, tiek degraduojant, tiek saugant. Daugelis pelėsių gali gaminti komercinės svarbos fermentus, pvz., Iš pektinazės Aspergillus niger.

Rūšys Aspergillus Jie dalyvauja citrinų rūgšties gamyboje iš obuolių minkštimo liekanų. Rūšys Aspergillus Jie dažnai atsako už nepageidaujamus maisto produktų, kurie sukelia blogėjimą, pokyčius.

Kita vertus, rūšys Penicillium yra susiję su brandinimo ir skonio raida sūriuose, o rūšys Ceratocystis jie dalyvauja vaisių skonio gamyboje. Tuo pačiu metu Penicillium yra toksinų, pvz., Patulino, gamybos priežastis.

Nuorodos

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemija (8-asis red.). W. H. Freeman ir bendrovė.
  2. Hogg, S. (2005). Esminė mikrobiologija (1 red.). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganizmai ir tradicinių maisto produktų fermentacija (1 red.). „CRC Press“.
  4. Simon, E. (2014). Biologija: pagrindinė (1 red.). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7-asis red.) „Cengage“ mokymasis.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biochemijos pagrindai: gyvenimas molekuliniu lygiu(5-asis red.). Wiley.