Fermenteringsprocess och typer



den jäsning Det är en metabolisk process som vissa organismer använder för att erhålla energi och näringsämnen från vissa organiska föreningar. En viktig egenskap för jäsning är att det är en anaerob reaktion, vilket innebär att den uppstår i frånvaro av syre.

Många mikroorganismer använder jäsning som en mekanism för energiproduktion i form av ATP. Energi erhålls genom nedbrytning av organiska molekyler, såsom stärkelse eller socker, genom jäsning.

Jästarna utövar jäsningens jäsning och omvandlar dem till alkoholer, medan bakterierna omvandlar vissa kolhydrater till mjölksyra. Fermentation förekommer också i frukt, svamp och i däggdjurets muskler.

Denna naturliga fermenteringsprocess har i stor utsträckning använts av modern man för att erhålla intressanta produkter, såsom öl, vin, yoghurt och ostar. Studien av jäsning kallas cimologi.

index

  • 1 Fermenteringsprocess
  • 2 typer av jäsning
    • 2.1 Alkoholisk jäsning
    • 2.2 Laktisk jäsning
  • 3 Mikroorganismer som är involverade i matjäsning
    • 3.1 bakterier
    • 3.2 Yeasts
    • 3,3 formar
  • 4 referenser

Fermentation process

Liksom andra metaboliska processer för att erhålla energi börjar jäsningen med glykolys. Denna metaboliska reaktion är baserad på nedbrytningen av glukosmolekyler för att erhålla viktiga energimolekyler. Under denna process bryts glukosen genom oxidation och molekyler av NADH och pyruvat genereras.

Reaktioner i aerob (med användning av syre), NADH och pyruvat inblandad i en mekanism som kallas oxidativ fosforylering, en process som äger rum i mitokondriemembranet och är mycket effektiv för att producera energi i form av ATP-molekyler.

Omvänt gäller att jäsning inte leda till lika effektiv produktion av energi eftersom vissa molekyler såsom NADH, kan inte släppa sina elektroner att bli åter till NAD +, som är den oxiderade formen av molekylen och är skyldig att hjälpa generera mer ATP-molekyler.

Som ett resultat uppstår andra metaboliska reaktioner som säkerställer att NADH-molekylerna donerar sina elektroner till en annan organisk molekyl, såsom pyruvat från glykolys. Denna oxidation av NADH till NAD + tillåter glykolys att fortsätta fungera.

Typer av jäsning

Alkoholisk jäsning

Vid alkoholisk fermentering donerar NADH-molekylerna sina elektroner till andra molekyler härledda från pyruvat, och därigenom produceras en alkohol. Alkoholen som produceras är speciellt etanol eller etylalkohol, och det är en process som sker i två steg.

I det första steget frigörs en karboxylgrupp från pyruvat, som frigörs i form av koldioxid, vilket således lämnar en tvåkol molekyl kallad alketaldehyd.

I det andra steget passerar NADH dess elektroner till den tidigare framställda acetaldehyden, vilken producerar etanolen och regenererar NAD +, vilket är nödvändigt för att upprätthålla glykolys och följaktligen tillförseln av pyruvat.

Netto kemisk ekvation för produktion av etanol från glukos är:

C6H12O6 (glukos) → 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (koldioxid)

Jästerna utför den alkoholhaltiga jäsningen som används vid framställning av vanliga alkoholhaltiga drycker, såsom öl och vin, samt att göra bröd.

Det är viktigt att notera att alkohol är giftigt i stora mängder, både för jäst och människor, vilket har fastställt toleransnivåer från 5 till 21% ungefär.

Laktisk jäsning

Vid jäsningen av mjölksyra överför NADH sina elektroner direkt till pyruvat, vilket alstrar en laktatmolekyl. De bakterier som producerar yoghurt gör det genom mjölkfermentation, liksom röda blodkroppar i människokroppen.

Följande ekvation beskriver produktionen av mjölksyra från glukos:

C6H12O6 (glukos) → 2CH3CHOHCOOH (mjölksyra)

Produktionen av mjölksyra kan också förekomma från laktos och vatten, vilket indikeras i följande sammanfattande ekvation:

C12H22O11 (laktos) + H2O (vatten) → 4CH3CHOHCOOH (mjölksyra)

Laktisk jäsning kan också förekomma i muskelceller, men endast under vissa förhållanden; till exempel när fysisk träning är mycket intensiv och det finns liten syreförsörjning.

Den mjölksyra som produceras i musklerna transporteras av blodomloppet till levern, där det omvandlas tillbaka till pyruvat för att återanvändas i andra reaktioner av energiproduktion.

Mikroorganismer som är involverade i matfermentationer

De vanligaste grupperna av mikroorganismer som är involverade i matjäsning är följande:

bakterier

Mjölksyrabakterierna i släktet Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus och Oenococcus, är de viktigaste bakterierna i fermenterade livsmedel, följt av arter av Acetobacter, som oxiderar alkohol i ättiksyra.

Fermentering av ättiksyra har använts i stor utsträckning för att producera fruktvineger, inklusive cider vinäger. En tredje grupp av bakterier som är viktiga i jäsning är arten av Bacillus subtilis, B. licheniformis och B. pumilus, som ökar mediet i pH.

Bacillus subtilis Det är den dominerande arten i framställning av molekyler som ökar mediets alkalitet, såsom ammoniak. Detta gör miljön olämplig för tillväxten av sönderdelningsorganismer, vilket hjälper till att bevara mat.

Alkaliska fermenteringar är vanligare i proteinrika livsmedel som sojabönor och andra baljväxter, även om de också har utförts med växtfrön. Till exempel, vattenmelonsfrön och sesamfrön.

jäst

Liksom bakterier och mögel kan jäst ha fördelaktiga och icke-fördelaktiga effekter vid matjäsning. Några av jästarna gillar Pichia försämra maten, medan Candida Det används för produktion av proteiner av intresse.

Den mest fördelaktiga jäst i form av önskvärda matfermentationer är familjen Saccharomyces. Det handlar om S. cerevisiae involverade i att göra bröd och alkohol i vinfermentationer. Familjens sort carlbergenisis Saccharomyces cerevisiae är jäst involverad i produktion av öl.

Familjen ellipsoideus variation Saccharomyces cerevisiae Den används ofta i vinframställning. För sin del, Schizosaccharomyces pombe och S. boulderi är de dominerande jästerna i produktionen av traditionella jästa drycker, särskilt de som härrör från majs och hirs.

Man har funnit att arten Schizosaccharomyces pombe Det har förmågan att försämra äppelsyra i etanol och koldioxid och har använts framgångsrikt för att minska surheten i druv- och plommonmust.

formar

Mögel är också viktiga organismer i livsmedelsförädling, både vid nedbrytning och vid bevarande. Många formar har förmågan att producera enzymer av kommersiell betydelse, såsom pektinas från Aspergillus niger.

Arten av Aspergillus De är involverade i produktionen av citronsyra från resterna av äppelmassa. Arten av Aspergillus De är ofta ansvariga för oönskade förändringar i livsmedel som orsakar försämring.

Å andra sidan är arten av Penicillium är förknippade med utvecklingen av mognad och smak i ostar, medan arten av Ceratocystis de är inblandade i produktionen av fruktens smak. Samtidigt är penicillium orsakssambandet för framställning av toxiner, såsom patulin.

referenser

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokemi (8: e upplagan). W. H. Freeman och Company.
  2. Hogg, S. (2005). Väsentlig mikrobiologi (1: e upplagan). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikroorganismer och fermentering av traditionella livsmedel (1: e upplagan). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologi: Kärnan (1: e upplagan). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologi (7: e upplagan) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grundämnena för biokemi: Livet på molekylär nivå(5: e upplagan). Wiley.