Fermentatsiooniprotsess ja tüübid



The kääritamine See on ainevahetusprotsess, mida mõned organismid kasutavad teatud orgaanilistest ühenditest energia ja toitainete saamiseks. Fermentatsiooni oluline tunnus on see, et see on anaeroobne reaktsioon, mis tähendab, et see esineb hapniku puudumisel.

Paljud mikroorganismid kasutavad fermentatsiooni ATP kujul energiatootmise mehhanismina. Energia saadakse orgaaniliste molekulide, näiteks tärklise või suhkru lagundamise kaudu kääritamise teel.

Pärmid fermenteerivad suhkruid ja muudavad need alkoholideks, samal ajal kui bakterid konverteerivad teatud süsivesikuid piimhappeks. Fermentatsioon toimub ka puuviljades, seentes ja imetajate lihastes.

Seda loomulikku fermentatsiooniprotsessi on tänapäeva inimene laialdaselt kasutanud huvipakkuvate toodete, näiteks õlle, veini, jogurti ja juustude saamiseks. Fermentatsiooni uurimist nimetatakse tsimoloogiaks.

Indeks

  • 1 Fermentatsiooniprotsess
  • 2 Kääritamise tüübid
    • 2.1 Alkohoolne käärimine
    • 2.2 Laktatsioon
  • 3 Toidu kääritamisel osalevad mikroorganismid
    • 3.1 Bakterid
    • 3.2 Pärmid
    • 3.3 Vormid
  • 4 Viited

Fermentatsiooniprotsess

Sarnaselt teiste energia saamise ainevahetusprotsessidega algab fermentatsioon glükolüüsiga. See metaboolne reaktsioon põhineb glükoosimolekulide lagunemisel, et saada olulisi energiamolekule. Selle protsessi käigus laguneb glükoos oksüdatsiooni teel ja tekivad NADH ja püruvaadi molekulid.

Aeroobsetes reaktsioonides (mis kasutavad hapnikku) osalevad NADH ja püruvaat oksüdatiivse fosforüülimise mehhanismis, mis toimub mitokondrite membraanis ja on väga efektiivne energia tootmiseks ATP molekulide kujul..

Seevastu käärimine ei too kaasa sellist tõhusat energiatootmist, sest mõned molekulid, nagu näiteks NADH, ei saa vabastada oma elektroni, et saada uuesti NAD +, mis on molekuli oksüdeeritud vorm ja mis on vajalik selleks, et aidata rohkem kaasa ATP molekulid.

Selle tulemusena tekivad teised metaboolsed reaktsioonid, mis tagavad, et NADH molekulid annetavad oma elektronid teisele orgaanilisele molekulile, näiteks püruvaadile glükolüüsist. NADH-i oksüdeerimine NAD + -ks võimaldab glükolüüsi jätkamist.

Kääritamise tüübid

Alkohoolne käärimine

Alkohoolses kääritamises annetavad NADH molekulid oma elektronid teistele püuvaadist saadud molekulidele ja seega toodetakse alkoholi. Toodetud alkohol on spetsiifiliselt etanool või etüülalkohol ja see protsess toimub kahes etapis.

Esimeses etapis vabastatakse karboksüülrühm püruvaadist, mis vabaneb süsinikdioksiidi kujul, jättes seega kahe süsiniku molekuli, mida nimetatakse alketaldehüüdiks.

Teises etapis edastab NADH oma elektronid eelnevalt toodetud atsetaldehüüdile, mis toodab etanooli ja regenereerib NAD +, mis on vajalik glükolüüsi säilitamiseks ja järelikult püruvaadi varustamiseks..

Glükoosist saadud etanooli tootmise keemiline võrrand on:

C6H12O6 (glükoos) → 2 C2H5OH (etanool) + 2 CO2 (süsinikdioksiid)

Pärmid täidavad alkohoolset kääritamist, mida kasutatakse tavaliste alkohoolsete jookide, nagu õlle ja veini tootmisel, samuti leivade valmistamisel..

Oluline on märkida, et alkohol on suurtes kogustes mürgine nii pärmidele kui ka inimestele, mis on leidnud 5–21% -lise lubatud hälbe..

Laktiline käärimine

Piimhappe fermenteerimisel kannab NADH oma elektronid otse püruvaadile, tekitades seega laktaadi molekuli. Bakterid, mis toodavad jogurtit, teevad seda piimhappe fermentatsiooni, samuti inimkehas esinevate punaste vereliblede kaudu.

Järgnev võrrand kirjeldab piimhappe tootmist glükoosist:

C6H12O6 (glükoos) → 2 CH3CHOHCOOH (piimhape)

Piimhappe tootmine võib toimuda ka laktoosist ja veest, nagu on näidatud järgmises kokkuvõttes:

C12H22O11 (laktoos) + H2O (vesi) → 4 CH3CHOHCOOH (piimhape)

Laktatsiooniprotsess võib toimuda ka lihasrakkudes, kuid ainult teatud tingimustel; näiteks kui kehaline treening on väga intensiivne ja hapnikuvarustus on väike.

Lihastes toodetud piimhapet transpordib vereringe kaudu maksa, kus see muundatakse tagasi püruvaadiks, et seda uuesti kasutada muudes energiatootmise reaktsioonides..

Toidu kääritamisel osalevad mikroorganismid

Toidu kääritamisel osalevad mikroorganismide kõige tavalisemad rühmad on järgmised:

Bakterid

Perekondade piimhappebakterid Lactobacillus, Pediokokk, Streptococcus ja Oenococcus, on kõige tähtsamad bakterid kääritatud toiduainetes, millele järgneb liik Acetobacter, mis oksüdeerivad alkoholi äädikhappes.

Äädikhappe, sealhulgas siidri äädika tootmiseks on äädikhappe fermenteerimist kasutatud laialdaselt. Kolmas bakterite rühm, mis on olulised kääritamisel, on nende liik Bacillus subtilis, B. licheniformis ja B. pumilus, mis tõstavad sööde pH-d.

Bacillus subtilis See on domineeriv liik molekulide tootmisel, mis suurendavad söödet, näiteks ammoniaaki. See muudab keskkonna sobimatuks lagunevate organismide kasvuks, mis aitab säilitada toitu.

Leeliselised kääritamised on tavalisemad valgurikastes toiduainetes, näiteks sojaubades ja muudes kaunviljades, kuigi neid on samuti kasutatud taimede seemnetega. Näiteks arbuusi seemned ja seesami seemned.

Pärmid

Nagu bakterid ja hallitusseened, võivad pärmid olla toidu fermenteerimisel kasulikud ja mitte-soodsad. Mõned pärmid sarnased Pichia halvendada toitu, samal ajal kui Candida Seda kasutatakse huvipakkuvate valkude tootmiseks.

Kõige kasulikum pärm soovitatavate toidu käärimiste poolest on perekond Saccharomyces. See on umbes S. cerevisiae osalenud leiva ja alkoholi valmistamises veini kääritamisel. Perekonna mitmekesisus Saccharomyces cerevisiae kas pärm on seotud õlle tootmisega.

Perekonna ellipsoideus Saccharomyces cerevisiae Seda kasutatakse laialdaselt veinivalmistamisel. Omalt poolt, Schizosaccharomyces pombe ja S. boulderi on tavapäraste kääritatud jookide, eriti maisist ja hirssist pärinevate traditsiooniliste kääritatud jookide tootmisel domineerivad pärmid.

On leitud, et liigid Schizosaccharomyces pombe See on võimeline lagundama õunhapet etanoolis ja süsinikdioksiidis ning seda on edukalt kasutatud viinamarjade ja ploomiviinade happesuse vähendamiseks.

Mould

Vormid on ka toiduainete töötlemisel olulised organismid nii lagundamisel kui ka säilitamisel. Paljudel vormidel on võime toota kaubandusliku tähtsusega ensüüme, näiteks pektinaasi Aspergillus niger.

Liigi liik Aspergillus Nad osalevad sidrunhappe tootmisel õunamassist. Liigi liik Aspergillus Nad vastutavad sageli halvenemist põhjustavate toiduainete soovimatute muutuste eest.

Teiselt poolt, liikide Penicillium on seotud juustude küpsemise ja maitse arenguga, samas kui liigid on. \ t Ceratocystis nad osalevad puuvilja maitse tootmisel. Samal ajal on Penicillium põhjustajaks toksiinide nagu patuliin tootmiseks.

Viited

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokeemia (8. väljaanne). W. H. Freeman ja Company.
  2. Hogg, S. (2005). Oluline mikrobioloogia (1. väljaanne). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganismid ja traditsiooniliste toiduainete fermentatsioon (1. väljaanne). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Bioloogia: tuum (1. väljaanne). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Bioloogia (7. ed.) Cengage'i õppimine.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biokeemia alused: elu molekulaarsel tasandil(5. väljaanne). Wiley.