Fermenteringsprosess og typer



den gjæring Det er en metabolsk prosess som noen organismer bruker til å skaffe energi og næringsstoffer fra visse organiske forbindelser. Et viktig kjennetegn ved gjæring er at det er en anaerob reaksjon, noe som betyr at den oppstår i fravær av oksygen.

Mange mikroorganismer bruker gjæring som en mekanisme for energiproduksjon i form av ATP. Energi oppnås ved nedbrytning av organiske molekyler, slik som stivelse eller sukker, gjennom gjæring.

Gjærene utfører gjæringen av sukker og omdanner dem til alkoholer, mens bakteriene omdanner bestemte karbohydrater til melkesyre. Fermentering skjer også i frukt, sopp og i muskler av pattedyr.

Denne naturlige fermenteringsprosessen har blitt brukt mye av den moderne mannen for å skaffe seg produkter av interesse, som blant annet øl, vin, yoghurt og oster. Studien av gjæring kalles cimology.

index

  • 1 Fermenteringsprosess
  • 2 typer gjæring
    • 2.1 Alkoholholdig gjæring
    • 2.2 Laktisk gjæring
  • 3 Mikroorganismer involvert i matfermentering
    • 3.1 bakterier
    • 3.2 gjær
    • 3.3 Former
  • 4 referanser

Fermenteringsprosess

Som andre metabolske prosesser for å skaffe energi, begynner gjæring med glykolyse. Denne metabolske reaksjonen er basert på nedbrytning av glukose molekyler for å oppnå viktige energimolekyler. Under denne prosessen blir glukosen nedbrytet ved oksidasjon og molekyler av NADH og pyruvat genereres.

Reaksjoner i aerob (ved hjelp av oksygen), NADH og pyruvat som er involvert i en mekanisme som kalles oksidativ fosforylering, er en prosess som foregår i den mitokondriemembranen og er svært effektiv til å produsere energi i form av ATP molekyler.

Omvendt betyr gjæringen ikke fører til så effektiv produksjon av energi fordi noen molekyler, slik som NADH, ikke kan avgi sine elektroner til å bli igjen i NAD +, som er den oksyderte form av molekylet og er nødvendig for å bidra til å generere mer ATP molekyler.

Som et resultat oppstår andre metabolske reaksjoner som sikrer at NADH-molekylene donerer deres elektroner til et annet organisk molekyl, slik som pyruvat fra glykolyse. Denne oksidasjonen av NADH til NAD + tillater glykolyse å fortsette å fungere.

Typer gjæring

Alkoholholdig gjæring

Ved alkoholholdig gjæring donerer NADH-molekylene deres elektroner til andre molekyler avledet fra pyruvat, og dermed frembringes en alkohol. Alkoholen som produseres er spesielt etanol eller etylalkohol, og det er en prosess som skjer i to trinn.

I det første trinnet frigjøres en karboksylgruppe fra pyruvat, som frigjøres i form av karbondioksid, og etterlater dermed et tokarbonmolekyl kalt alketaldehyd.

I det andre trinnet, den NADH passere sine elektroner til acetaldehyd produsert ovenfor, som etanol fremstilles og NAD +, som er nødvendig for å opprettholde glykolysen blir regenerert, og følgelig tilveiebringelse av pyruvat.

Netto kjemisk ligning for produksjon av etanol fra glukose er:

C6H12O6 (glukose) → 2C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (karbondioksid)

Gjærene utfører alkoholholdig gjæring som brukes i produksjon av vanlige alkoholholdige drikkevarer, som øl og vin, samt i å lage brød.

Det er viktig å merke seg at alkohol er giftig i store mengder, både for gjær og mennesker, som har etablert toleranse nivåer som strekker seg fra 5 til 21% omtrentlig.

Laktisk gjæring

Ved gjæring av melkesyre overfører NADH sine elektroner direkte til pyruvat, hvorved et laktatmolekyl frembringes. Bakteriene som produserer yoghurt gjør det gjennom melkesyring, samt røde blodlegemer i menneskekroppen.

Følgende ligning beskriver produksjonen av melkesyre fra glukose:

C6H12O6 (glukose) → 2CH3CHOHCOOH (melkesyre)

Produksjonen av melkesyre kan også forekomme fra laktose og vann, som angitt i følgende oppsummeringsligning:

C12H22O11 (laktose) + H20 (vann) → 4CH3CHOHCOOH (melkesyre)

Laktisk gjæring kan også forekomme i muskelceller, men bare under visse forhold; for eksempel når fysisk trening er veldig intens og det er lite oksygenforsyning.

Mælkesyren produsert i musklene transporteres av blodet til leveren, hvor den omdannes tilbake til pyruvat for å bli gjenbrukt i andre reaksjoner av energiproduksjon.

Mikroorganismer involvert i matfermenteringer

De vanligste gruppene av mikroorganismer involvert i matgæring er følgende:

bakterier

Melkesyrebakteriene i slægten Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus og Oenococcus, er de viktigste bakteriene i fermenterte matvarer, etterfulgt av arter av Acetobacter, som oksiderer alkohol i eddiksyre.

Fermentering av eddiksyre har vært mye brukt til å produsere fruktvinegarer, inkludert cider eddik. En tredje gruppe bakterier som er viktig i gjæringen er arten av Bacillus subtilis, B. licheniformis og B. pumilus, som øker mediumets pH.

Bacillus subtilis Det er den dominerende arten i produksjon av molekyler som øker alkalien av mediet, som ammoniakk. Dette gjør miljøet uegnet for veksten av dekomposerende organismer, noe som bidrar til å bevare mat.

Alkaliske gjæringer er vanligere i proteinrike matvarer som soyabønner og andre belgfrukter, selv om de også har blitt utført med plantefrø. For eksempel vannmelonfrø og sesamfrø.

gjær

Som bakterier og mugg kan gjær ha gunstige og ikke-gunstige effekter i matfermentering. Noen av gjærene liker Pichia forring mat, mens Candida Det brukes til produksjon av proteiner av interesse.

Den mest fordelaktige gjæren i form av ønskelige matfermenteringer er familien Saccharomyces. Det handler om S. cerevisiae involvert i å lage brød og alkohol i vinfermenteringer. Variasjonen carlbergenisis av familien Saccharomyces cerevisiae er gjær involvert i produksjon av øl.

Familien ellipsoideus variasjon Saccharomyces cerevisiae Det er mye brukt i vinfremstilling. For sin del, Schizosaccharomyces pombe og S. boulderi er de dominerende gjærene i produksjonen av tradisjonelle gjærte drikker, spesielt de som er avledet av mais og hirse.

Det har blitt funnet at arten Schizosaccharomyces pombe Det har evnen til å nedbryte appelsinsyre i etanol og karbondioksid, og har blitt brukt med suksess for å redusere surheten i druemost og pumpe.

muggsopp

Former er også viktige organismer i matforedling, både i nedbrytning og i bevaring. Mange mugg har evnen til å produsere enzymer av kommersiell betydning, slik som pektinase fra Aspergillus niger.

Arten av Aspergillus De er involvert i produksjonen av sitronsyre fra resterne av eplepulp. Arten av Aspergillus De er ofte ansvarlige for uønskede endringer i matvarer som forårsaker forverring.

På den annen side, arten av Penicillium er forbundet med utviklingen av modning og smak i oster, mens arten av Ceratocystis de er involvert i produksjon av smaken av frukten. Samtidig er Penicillium det årsaksmessige for produksjon av toksiner som patulin.

referanser

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokjemi (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
  2. Hogg, S. (2005). Nødvendig mikrobiologi (1. utgave). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganismer og gjæring av tradisjonelle matvarer (1. utgave). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologi: Kjernen (1. utgave). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7. utg.) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grunnlaget for biokjemi: Livet på molekylivå(5. utgave). Wiley.