Fermenteringsproces og typer



den fermentering Det er en metabolisk proces, som nogle organismer bruger til at opnå energi og næringsstoffer fra visse organiske forbindelser. Et vigtigt kendetegn ved fermentering er, at det er en anaerob reaktion, hvilket betyder, at det forekommer i fravær af ilt.

Mange mikroorganismer bruger fermentering som en mekanisme for energiproduktion i form af ATP. Energi opnås ved nedbrydning af organiske molekyler, såsom stivelse eller sukker, gennem gæring.

Gærne udfører gærningen af ​​sukkerarter og omdanner dem til alkoholer, mens bakterierne omdanner visse kulhydrater til mælkesyre. Fermentering forekommer også i frugter, svampe og i pattedyrs muskler.

Denne naturlige fermenteringsproces har i vid udstrækning været anvendt af den moderne mand til at opnå produkter af interesse, såsom øl, vin, yoghurt og oste. Studiet af fermentering hedder cimology.

indeks

  • 1 Fermenteringsproces
  • 2 Gæringstyper
    • 2.1 Alkoholholdig gæring
    • 2.2 Laktisk fermentering
  • 3 Mikroorganismer involveret i madgæring
    • 3.1 bakterier
    • 3.2 Gær
    • 3.3 Forme
  • 4 referencer

Fermenteringsproces

Ligesom andre metabolske processer for at opnå energi begynder fermenteringen med glycolyse. Denne metaboliske reaktion er baseret på nedbrydning af glucosemolekyler for at opnå vigtige energimolekyler. Under denne proces nedbrydes glukosen ved oxidation og molekyler af NADH og pyruvat dannes.

Reaktioner i aerobt (anvendelse af oxygen), NADH og pyruvat involveret i en mekanisme, som kaldes oxidativ phosphorylering, en proces, der foregår i den mitokondriske membran og er meget effektiv til at producere energi i form af ATP molekyler.

Derimod er fermenteringen ikke føre til så effektiv produktion af energi, fordi nogle molekyler, såsom NADH, ikke kan frigive deres elektroner bliver igen i NAD +, hvilket er den oxiderede form af molekylet og er forpligtet til at hjælpe med at generere mere ATP molekyler.

Som følge heraf opstår andre metaboliske reaktioner, som sikrer, at NADH-molekylerne donerer deres elektroner til et andet organisk molekyle, såsom pyruvat fra glycolyse. Denne oxidation af NADH til NAD + tillader glykolyse at fortsætte med at fungere.

Typer af fermentering

Alkoholholdig gæring

Ved alkoholisk gæring donerer NADH-molekylerne deres elektroner til andre molekyler afledt af pyruvat, og således frembringes en alkohol. Alkoholen, der fremstilles, er specifikt ethanol eller ethylalkohol, og det er en proces, der forekommer i to trin.

I det første trin en carboxylgruppe af pyruvat, der frigives som carbondioxid frigives, hvilket efterlader to carbon molekyle kaldet Jeg alcetaldehído.

I det andet trin, NADH passere sine elektroner til acetaldehyd produceret ovenfor, hvilken ethanolen fremstilles og NAD +, som er nødvendigt for at opretholde glycolyse regenereres, og følgelig tilvejebringelsen af ​​pyruvat.

Netto kemisk ligning til produktion af ethanol fra glucose er:

C6H12O6 (glucose) → 2C2H5OH (ethanol) + 2 CO2 (carbondioxid)

Gærne udfører alkoholholdig fermentering, som anvendes til fremstilling af almindelige alkoholholdige drikkevarer, såsom øl og vin, samt til fremstilling af brød.

Det er vigtigt at bemærke, at alkohol er giftig i store mængder, både for gær og mennesker, som har etableret toleranceniveauer fra 5 til 21% ca..

Laktisk fermentering

Ved fermentering af mælkesyre overfører NADH sine elektroner direkte til pyruvat og derved frembringer et lactatmolekyle. De bakterier, der producerer yoghurt, gør det gennem mælkesyring, såvel som røde blodlegemer i menneskekroppen.

Den følgende ligning beskriver fremstillingen af ​​mælkesyre fra glucose:

C6H12O6 (glucose) → 2CH3CHOHCOOH (mælkesyre)

Produktionen af ​​mælkesyre kan også forekomme fra lactose og vand, som angivet i den følgende sammenfattende ligning:

C12H22O11 (lactose) + H20 (vand) → 4CH3CHOHCOOH (mælkesyre)

Mælkesyrefermenteringen kan også forekomme i muskelceller, men kun på visse betingelser; for eksempel når motion er meget intens, og der er lidt iltforsyning.

Mælkesyren produceret i musklerne bæres af blodstrømmen til leveren, hvor det omdannes tilbage til pyruvat der skal genbruges i andre energiproducerende reaktioner.

Mikroorganismer involveret i fødevarefermentationer

De mest almindelige grupper af mikroorganismer, der er involveret i fødevarer gæring er:

bakterier

Smertets mælkesyrebakterier Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus og Oenococcus, er de vigtigste bakterier i fermenterede fødevarer efterfulgt af arter af Acetobacter, der oxiderer alkohol i eddikesyre.

Fermentering af eddikesyre har været meget anvendt til at producere frugtvinegarer, herunder cider eddike. En tredje gruppe af bakterier, der er vigtige i gæringen, er arten af Bacillus subtilis, B. licheniformis og B. pumilus, der øger mediumets pH.

Bacillus subtilis Det er den dominerende art i produktionen af ​​molekyler, der øger alkalien af ​​mediet, såsom ammoniak. Dette gør miljøet uegnet til væksten af ​​nedbrydende organismer, hvilket hjælper med at bevare mad.

Alkaliske fermenteringer er mere almindelige i proteinrige fødevarer såsom sojabønner og andre bælgplanter, selv om de også er blevet udført med plantefrø. For eksempel vandmelon frø og sesamfrø.

gær

Ligesom bakterier og forme kan gærene have gavnlige og ikke-gavnlige virkninger ved madgæring. Nogle af gærne kan lide Pichia forringe fødevaren, mens Candida Det bruges til fremstilling af proteiner af interesse.

Den mest gavnlige gær i form af ønskelige madgærninger er familien Saccharomyces. Det handler om S. cerevisiae involveret i fremstilling af brød og alkohol i vinfermenteringer. Familiens sort carlbergenisis Saccharomyces cerevisiae er gæren involveret i produktion af øl.

Familien ellipsoideus sorten Saccharomyces cerevisiae Det er meget udbredt i vinfremstilling. For sin del, Schizosaccharomyces pombe og S. boulderi er de dominerende gær i produktionen af ​​traditionelle gærede drikkevarer, især dem, der stammer fra majs og hirse.

Det er blevet fundet, at arten Schizosaccharomyces pombe Det har evnen til at nedbryde æblesyre i ethanol og kuldioxid og er blevet anvendt med succes til at reducere surhedsgraden i druemost og blomme.

forme

Forme er også vigtige organismer i fødevareforarbejdning, både i nedbrydning og ved bevaring. Mange forme har evnen til at producere enzymer af kommerciel betydning, såsom pektinase fra Aspergillus niger.

Arten af Aspergillus De er involveret i produktionen af ​​citronsyre fra resterne af æblepulp. Arten af Aspergillus De er ofte ansvarlige for uønskede ændringer i fødevarer, der forårsager forringelse.

På den anden side er arten af Penicillium er forbundet med udviklingen af ​​modning og smag i oste, mens arten af Ceratocystis de er involveret i produktionen af ​​smagen af ​​frugten. Samtidig er Penicillium det forårsagende middel til fremstilling af toksiner, såsom patulin.

referencer

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8. udgave). W. H. Freeman og Company.
  2. Hogg, S. (2005). Væsentlig mikrobiologi (1. udgave). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganismer og fermentering af traditionelle fødevarer (1. udgave). CRC Tryk.
  4. Simon, E. (2014). Biologi: Kernen (1. udgave). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udgave) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grundlag for biokemi: Livet på molekylær niveau(5. udgave). Wiley.