Что такое брожение? Определение и примеры

Ферментация — это процесс, используемый для производства вина, пива, йогурта и других продуктов. Вот посмотрите на химический процесс, происходящий во время ферментации.

Ключевые выводы: ферментация

  • Ферментация — это биохимическая реакция, при которой энергия извлекается из углеводов без использования кислорода.
  • Организмы используют ферментацию, чтобы выжить, плюс она имеет множество коммерческих применений.
  • Возможные продукты ферментации включают этанол, газообразный водород и молочную кислоту.

Определение ферментации

Ферментация — это метаболический процесс, при котором организм превращает углевод, такой как крахмал или сахар, в спирт или кислоту. Например, дрожжи производят брожение для получения энергии, превращая сахар в спирт. Бактерии производят брожение, превращая углеводы в молочную кислоту. Изучение ферментации называется

История ферментации

Термин » фермент »происходит от латинского слова fervere , что означает« кипятить ». Брожение было описано алхимиками конца 14 века, но не в современном смысле этого слова. Химический процесс ферментации стал предметом научных исследований около 1600 года.

Брожение — это естественный процесс. Люди применяли ферментацию для производства таких продуктов, как вино, медовуха, сыр и пиво, задолго до того, как стали понятны биохимические процессы. В 1850-х и 1860-х годах Луи Пастер стал первым зимургом или ученым, изучившим ферментацию, когда он продемонстрировал, что ферментация вызывается живыми клетками. Однако Пастеру не удалось извлечь фермент, ответственный за брожение, из дрожжевых клеток. В 1897 году немецкий химик Эдуард Бюхнер измельчил дрожжи, извлек из них жидкость и обнаружил, что жидкость может сбраживать раствор сахара. Эксперимент Бюхнера считается началом науки биохимии, за что ему была присуждена Нобелевская премия по химии 1907 года.

Примеры продуктов, образующихся при ферментации

Большинство людей знают о продуктах ферментации и напитках, но могут не осознавать, что многие важные промышленные продукты являются результатом ферментации.

  • пиво
  • вино
  • йогурт
  • сыр
  • Некоторые кислые продукты, содержащие молочную кислоту, включая квашеная капуста, кимчи и пепперони.
  • Дрожжевое разрыхление хлеба
  • Очистка сточных вод
  • Некоторое промышленное производство спирта, например, для биотоплива
  • Газообразный водород

Ферментация этанола

Дрожжи и некоторые бактерии выполняют ферментацию этанола, где пируват (из метаболизма глюкозы) расщепляется на этанол и диоксид углерода. Чистое химическое уравнение для производства этанола из глюкозы:

C 6 H 12 O 6 (глюкоза) → 2 C 2 H 5 OH (этанол) + 2 CO 2 (углекислый газ)

Ферментация этанола использовалась для производства пива, вина и хлеба. Стоит отметить, что ферментация в присутствии высокого уровня пектина приводит к образованию небольших количеств метанола, который токсичен при употреблении.

Молочно-кислотная ферментация

Молекулы пирувата в результате метаболизма глюкозы (гликолиза) могут ферментироваться в молочную кислоту. Молочная ферментация используется для превращения лактозы в молочную кислоту при производстве йогурта. Это также происходит в мышцах животных, когда ткани требуют энергии с большей скоростью, чем может быть доставлен кислород. Следующее уравнение для производства молочной кислоты из глюкозы:

C 6 H 12 O 6 (глюкоза) → 2 CH 3 CHOHCOOH (молочная кислота)

Производство молочной кислоты из лактозы и воды можно резюмировать как:

C 12 H 22 O 11 (лактоза) + H 2 O (вода) → 4 CH 3 CHOHCOOH ( молочная кислота)

Производство водорода и метана

В процессе ферментации может образовываться газообразный водород и газообразный метан.

Метаногенные археи подвергаются реакции диспропорционирования, в которой один электрон переносится от карбонила группы карбоновой кислоты к метильной группе уксусной кислоты с образованием метана и углекислого газа.

Многие типы ферментации дают водородный газ. Продукт может использоваться организмом для регенерации НАД + из НАДН. Газообразный водород может использоваться в качестве субстрата для сульфатредукторов и метаногенов. Люди производят газообразный водород кишечными бактериями, производящими газы.

Факты о ферментации

  • Ферментация — это анаэробный процесс, то есть для его возникновения не требуется кислород. Однако даже при избытке кислорода дрожжевые клетки предпочитают ферментацию аэробному дыханию при условии наличия достаточного количества сахара.
  • Ферментация происходит в пищеварительной системе человека и других животных.
  • При редком заболевании, называемом синдромом кишечной ферментации или синдромом автопивоварения, ферментация в пищеварительном тракте человека приводит к интоксикации за счет производства этанола.
  • Ферментация происходит в мышечных клетках человека. . Мышцы расходуют АТФ быстрее, чем поступает кислород. В этой ситуации АТФ производится путем гликолиза, при котором не используется кислород.
  • Хотя ферментация является обычным путем, это не единственный метод, используемый организмами для получения энергии анаэробно. В некоторых системах сульфат используется в качестве конечного акцептора электронов в цепи переноса электронов..

Дополнительные ссылки

  • Хуэй, Ю. Х. (2004). Справочник по консервированию и переработке овощей . Нью-Йорк: М. Деккер. п. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
  • Klein, Donald W .; Lansing M .; Харли, Джон (2006). Микробиология (6-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-255678-0.
  • Purves, William K .; Sadava, David E .; Orians, Gordon H .; Хеллер, Х. Крейг (2003). Жизнь, наука о биологии (7-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. С. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
  • Стейнкраус, Кейт (2018). Справочник по ферментированным продуктам коренных народов (2-е изд.). CRC Press. ISBN 9781351442510.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий