Fermentointiprosessi ja tyypit



käyminen Se on aineenvaihduntaprosessi, jota jotkut organismit käyttävät energian ja ravinteiden saamiseksi tietyistä orgaanisista yhdisteistä. Fermentoinnin tärkeä ominaisuus on, että se on anaerobinen reaktio, mikä tarkoittaa, että se tapahtuu hapen puuttuessa.

Monet mikro-organismit käyttävät fermentaatiota energiantuotannon mekanismina ATP: n muodossa. Energia saadaan aikaan hajottamalla orgaanisia molekyylejä, kuten tärkkelystä tai sokeria, käymisen kautta.

Hiivat hoitavat sokereita ja muuttavat ne alkoholeiksi, kun taas bakteerit muuttavat tiettyjä hiilihydraatteja maitohapoksi. Fermentaatio tapahtuu myös hedelmissä, sienissä ja nisäkkäiden lihaksissa.

Moderni ihminen on käyttänyt tätä luonnollista käymisprosessia laajalti kiinnostavien tuotteiden, kuten oluen, viinin, jogurtin ja juustojen, saamiseksi. Fermentaatiotutkimusta kutsutaan cimologiaksi.

indeksi

  • 1 Fermentointi
  • 2 Käymisen tyypit
    • 2.1 Alkoholikäyminen
    • 2.2 Maitohappo
  • 3 Mikro-organismit, jotka osallistuvat elintarvikkeiden fermentointiin
    • 3.1 Bakteerit
    • 3.2 Hiivat
    • 3.3 Muotit
  • 4 Viitteet

Fermentointiprosessi

Kuten muutkin aineenvaihduntaprosessit energian saamiseksi, käyminen alkaa glykolyysillä. Tämä metabolinen reaktio perustuu glukoosimolekyylien hajoamiseen tärkeiden energiamolekyylien saamiseksi. Tämän prosessin aikana glukoosi hajoaa hapettamalla ja syntyy NADH: n ja pyruvaatin molekyylejä.

Aerobisissa reaktioissa (jotka käyttävät happea) NADH ja pyruvaatti osallistuvat mekanismiin, jota kutsutaan oksidatiiviseksi fosforylaatioksi, prosessiksi, joka tapahtuu mitokondrioiden membraanissa ja on erittäin tehokas tuottamaan energiaa ATP-molekyylien muodossa..

Käänteisesti fermentointi ei johda niin tehokkaaseen energiantuotantoon, koska jotkut molekyylit, kuten NADH, eivät voi vapauttaa elektronejaan uudestaan ​​NAD +: ksi, joka on molekyylin hapetettu muoto ja joka tarvitaan enemmän tuottamaan ATP-molekyylit.

Tämän seurauksena tapahtuu muita metabolisia reaktioita, jotka varmistavat, että NADH-molekyylit luovuttavat elektronit toiselle orgaaniselle molekyylille, kuten pyruvaatille glykolyysistä. Tämä NADH: n hapettuminen NAD +: ksi mahdollistaa glykolyysin toiminnan jatkamisen.

Fermentaatiotyypit

Alkoholinen käyminen

Alkoholikäymisessä NADH-molekyylit lahjoittavat elektroninsa muille pyruvaatista johdetuille molekyyleille, ja siten tuotetaan alkoholia. Tuotettu alkoholi on erityisesti etanoli tai etyylialkoholi, ja se on prosessi, joka tapahtuu kahdessa vaiheessa.

Ensimmäisessä vaiheessa karboksyyliryhmä vapautuu pyruvaatista, joka vapautuu hiilidioksidin muodossa, jättäen siten kahden hiilen molekyylin, jota kutsutaan alketaldehydiksi.

Toisessa vaiheessa NADH siirtää elektroninsa aikaisemmin tuotetulle asetaldehydille, joka tuottaa etanolin ja regeneroi NAD +: n, joka on välttämätön glykolyysin ylläpitämiseksi ja siten pyruvaatin syöttämiseksi..

Glukoosista peräisin olevan etanolin tuotannon nettokemiallinen yhtälö on:

C6H12O6 (glukoosi) → 2 C2H5OH (etanoli) + 2 CO2 (hiilidioksidi)

Hiivat tuottavat alkoholijuomaa, jota käytetään yleisten alkoholijuomien, kuten oluen ja viinin, valmistukseen sekä leipien valmistukseen..

On tärkeää huomata, että alkoholi on myrkyllistä suurina määrinä sekä hiivoille että ihmisille, mikä on vahvistanut 5–21%: n toleranssiarvot.

Laktinen käyminen

Maitohapon fermentoinnissa NADH siirtää elektronit suoraan pyruvaattiin, jolloin syntyy laktaattimolekyyli. Bakteereja, jotka tuottavat jogurttia, tekevät niin maitohapon fermentoinnin kautta, samoin kuin punasoluja ihmiskehossa.

Seuraava yhtälö kuvaa maitohapon tuotantoa glukoosista:

C6H12O6 (glukoosi) → 2 CH3CHOHCOOH (maitohappo)

Maitohapon tuotanto voi tapahtua myös laktoosista ja vedestä, kuten seuraavassa yhteenvedossa on esitetty:

C12H22O11 (laktoosi) + H20 (vesi) → 4 CH3CHOHCOOH (maitohappo)

Laktinen fermentointi voi tapahtua myös lihassoluissa, mutta vain tietyissä olosuhteissa; Esimerkiksi kun liikunta on hyvin voimakasta ja happea on vähän.

Lihaksissa tuotettu maitohappo kuljetetaan verenkierrossa maksaan, jossa se muunnetaan takaisin pyruvaatiksi, jotta sitä voidaan käyttää uudelleen muissa energiantuotannon reaktioissa.

Mikro-organismit, jotka osallistuvat elintarvikkeiden käymiseen

Yleisimpiä elintarvikkeiden käymiseen osallistuvia mikro-organismeja ovat seuraavat:

bakteerit

Sukujen maitohappobakteerit Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus ja Oenococcus, ovat tärkeimpiä bakteereita fermentoiduissa elintarvikkeissa, joita seuraa lajit Acetobacter, joka hapettaa alkoholin etikkahapossa.

Etikkahapon fermentaatiota on käytetty laajalti hedelmäviinien, myös siiderin etikan, valmistukseen. Kolmas ryhmä bakteereja, jotka ovat tärkeitä fermentoinnissa, ovat basilli subtilis, B. licheniformis ja B. pumilus, jotka lisäävät väliaineen pH: ta.

Bacillus subtilis Se on hallitseva laji sellaisten molekyylien tuotannossa, jotka lisäävät elatusaineen emäksisyyttä, kuten ammoniakkia. Tämä tekee ympäristöstä sopimatonta hajoavien organismien kasvuun, mikä auttaa säilyttämään ruokaa.

Alkaliset käymiset ovat yleisempiä proteiinirikkaissa elintarvikkeissa, kuten soijapapuissa ja muissa palkokasveissa, vaikka ne on myös tehty kasvien siemenillä. Esimerkiksi vesimeloni siemenet ja seesaminsiemenet.

hiivat

Samoin kuin bakteerit ja muotit, hiivoilla voi olla hyödyllisiä ja epäedullisia vaikutuksia ruoan fermentoinnissa. Jotkut hiivat ovat Pichia huonontavat ruokaa, kun taas Candida Sitä käytetään kiinnostavien proteiinien valmistukseen.

Hyödyllisin hiiva toivotun ruoan fermentoinnin suhteen on perhe Saccharomyces. Kyse on S. cerevisiae mukana leivän ja alkoholin valmistuksessa viinin käymisissä. Perheen lajike carlbergenisis Saccharomyces cerevisiae on hiiva mukana oluen tuotannossa.

Perheen ellipsoideus lajike Saccharomyces cerevisiae Sitä käytetään laajalti viininvalmistuksessa. Oman puolestaan, Schizosaccharomyces pombe ja S. boulderi ovat perinteisiä fermentoituja juomia, erityisesti maissista ja hirsistä peräisin olevia, hallitsevia hiivoja.

On havaittu, että laji on Schizosaccharomyces pombe Se kykenee hajottamaan omenahappoa etanolissa ja hiilidioksidissa, ja sitä on käytetty onnistuneesti vähentämään rypälemehujen ja luumujen happamuutta.

muotit

Muotit ovat myös tärkeitä organismeja elintarvikkeiden jalostuksessa sekä hajoamisessa että säilyttämisessä. Monilla muoteilla on kyky tuottaa kaupallisesti tärkeitä entsyymejä, kuten pektinaasia Aspergillus niger.

Laji Aspergillus Ne ovat mukana sitruunahapon tuotannossa omenamassan jäännöksistä. Laji Aspergillus Ne ovat usein vastuussa haitallisista muutoksista elintarvikkeissa, jotka aiheuttavat huononemista.

Toisaalta lajit Penicillium liittyvät juustojen kypsymisen ja maun kehittymiseen, kun taas lajit ovat Ceratocystis ne ovat mukana hedelmien aromin valmistuksessa. Samaan aikaan Penicillium on aiheuttava tekijä toksiinien, kuten patuliinin, tuotannossa.

viittaukset

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokemia (8. painos). W. H. Freeman ja Company.
  2. Hogg, S. (2005). Essential Microbiology (Ensimmäinen toim.). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Mikro-organismit ja perinteisten elintarvikkeiden fermentointi (Ensimmäinen toim.). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologia: ydin (Ensimmäinen toim.). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologia (7. painos) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biokemian perusteet: Elämä molekyylitasolla(5. painos). Wiley.