Процесс брожения и виды



брожение Это метаболический процесс, который некоторые организмы используют для получения энергии и питательных веществ из определенных органических соединений. Важной характеристикой брожения является то, что это анаэробная реакция, что означает, что она происходит в отсутствие кислорода.

Многие микроорганизмы используют ферментацию как механизм производства энергии в форме АТФ. Энергия получается путем разложения органических молекул, таких как крахмал или сахар, путем ферментации..

Дрожжи осуществляют ферментацию сахаров и превращают их в спирты, а бактерии превращают определенные углеводы в молочную кислоту. Ферментация также происходит во фруктах, грибах и в мышцах млекопитающих.

Этот естественный процесс ферментации широко использовался современным человеком для получения продуктов, представляющих интерес, таких как пиво, вино, йогурт и сыры, среди прочих. Изучение ферментации называется кимологией..

индекс

  • 1 Процесс брожения
  • 2 вида брожения
    • 2.1 Алкогольная ферментация
    • 2.2 Молочная ферментация
  • 3 Микроорганизмы, участвующие в пищевой ферментации
    • 3.1 Бактерии
    • 3.2 Дрожжи
    • 3.3 Формы
  • 4 Ссылки

Процесс брожения

Как и другие метаболические процессы получения энергии, ферментация начинается с гликолиза. Эта метаболическая реакция основана на разложении молекул глюкозы для получения важных энергетических молекул. Во время этого процесса глюкоза разрушается в результате окисления и образуются молекулы НАДН и пирувата..

В аэробных реакциях (в которых используется кислород) NADH и пируват участвуют в механизме, называемом окислительным фосфорилированием, процессом, который происходит в мембране митохондрий и является высокоэффективным для производства энергии в форме молекул АТФ..

И наоборот, ферментация не приводит к такому эффективному производству энергии, потому что некоторые молекулы, такие как NADH, не могут высвобождать свои электроны, чтобы снова стать NAD +, который является окисленной формой молекулы и который необходим, чтобы помочь генерировать больше Молекулы АТФ.

В результате происходят другие метаболические реакции, которые гарантируют, что молекулы NADH отдают свои электроны другой органической молекуле, такой как пируват, из гликолиза. Это окисление NADH в NAD + позволяет гликолизу продолжать функционировать.

Типы брожения

Алкогольная ферментация

При алкогольной ферментации молекулы NADH отдают свои электроны другим молекулам, полученным из пирувата, и, таким образом, образуется спирт. Производимый спирт представляет собой этанол или этиловый спирт, и этот процесс происходит в два этапа..

На первом этапе из пирувата высвобождается карбоксильная группа, которая высвобождается в форме диоксида углерода, оставляя, таким образом, двухуглеродную молекулу, называемую алькетальдегидом..

На втором этапе NADH передает свои электроны ранее полученному ацетальдегиду, который производит этанол и регенерирует NAD +, который необходим для поддержания гликолиза и, следовательно, подачи пирувата..

Чистое химическое уравнение для производства этанола из глюкозы:

C6H12O6 (глюкоза) → 2 C2H5OH (этанол) + 2 CO2 (диоксид углерода)

Дрожжи выполняют алкогольное брожение, которое используется при производстве обычных алкогольных напитков, таких как пиво и вино, а также при приготовлении хлеба..

Важно отметить, что алкоголь является токсичным в больших количествах, как для дрожжей, так и для человека, который установил уровни толерантности примерно от 5 до 21%.

Молочная ферментация

В процессе ферментации молочной кислоты NADH переносит свои электроны непосредственно в пируват, тем самым генерируя молекулу лактата. Бактерии, которые производят йогурт, делают это путем молочной ферментации, а также эритроцитов в организме человека..

Следующее уравнение описывает производство молочной кислоты из глюкозы:

C6H12O6 (глюкоза) → 2 CH3CHOHCOOH (молочная кислота)

Производство молочной кислоты также может происходить из лактозы и воды, как указано в следующем сводном уравнении:

C12H22O11 (лактоза) + H2O (вода) → 4 CH3CHOHCOOH (молочная кислота)

Молочная ферментация также может происходить в мышечных клетках, но только при определенных условиях; например, когда физические упражнения очень интенсивны и мало кислорода.

Молочная кислота, вырабатываемая в мышцах, транспортируется кровью в печень, где она превращается обратно в пируват для повторного использования в других реакциях производства энергии..

Микроорганизмы, участвующие в пищевых ферментациях

Наиболее распространенными группами микроорганизмов, вовлеченных в пищевую ферментацию, являются следующие:

бактерии

Молочнокислые бактерии родов лактобацилла, Pediococcus, стрептококк и Oenococcus, являются наиболее важными бактериями в ферментированных продуктах, а затем виды ацетобактеры, которые окисляют спирт в уксусной кислоте.

Ферментация уксусной кислоты широко используется для производства фруктовых уксусов, включая яблочный уксус. Третьей группой бактерий, важных для брожения, являются виды бацилла Сенная, B. licheniformis и B. pumilus, которые увеличивают pH среды.

Bacillus subtilis Это доминирующий вид в производстве молекул, которые увеличивают щелочность среды, такой как аммиак. Это делает окружающую среду непригодной для роста организмов, разлагающихся, что помогает сохранить пищу.

Щелочная ферментация чаще встречается в богатых белком продуктах, таких как соевые бобы и другие бобовые, хотя они также проводились с семенами растений. Например, семена арбуза и кунжута.

дрожжи

Подобно бактериям и плесени, дрожжи могут оказывать положительное и отрицательное воздействие на пищевую ферментацию. Некоторые из дрожжей, как Pichia ухудшать пищу, в то время как Кандида Он используется для производства белков, представляющих интерес.

Наиболее полезными дрожжами с точки зрения желаемой пищевой ферментации является семья сахаромицеты. Это о S. cerevisiae участвует в приготовлении хлеба и алкоголя в брожении вина. Сорт карлбергенеза семейства Saccharomyces cerevisiae это дрожжи, участвующие в производстве пива.

Семейство эллипсоидных сортов Saccharomyces cerevisiae Широко используется в виноделии. Со своей стороны, Schizosaccharomyces pombe и S. boulderi являются доминирующими дрожжами в производстве традиционных ферментированных напитков, особенно из кукурузы и проса.

Было установлено, что вид Schizosaccharomyces pombe Он обладает способностью разлагать яблочную кислоту в этаноле и углекислом газе и успешно применяется для снижения кислотности в суслах винограда и сливы..

пресс-формы

Плесень также является важным организмом при обработке пищевых продуктов, как при деградации, так и при консервации. Многие плесени обладают способностью продуцировать ферменты, имеющие коммерческое значение, такие как пектиназа из Aspergillus niger.

Виды Aspergillus Они участвуют в производстве лимонной кислоты из остатков яблочной мякоти. Виды Aspergillus Они часто несут ответственность за нежелательные изменения в продуктах питания, которые вызывают ухудшение.

С другой стороны, виды пеницилл связаны с развитием созревания и вкуса у сыров, в то время как виды Ceratocystis они участвуют в производстве аромата фруктов. В то же время, Penicillium является возбудителем для производства токсинов, таких как патулин.

ссылки

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). биохимия (8-е изд.). У. Х. Фриман и Компания.
  2. Хогг С. (2005). Основная микробиология (1-е изд.). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Микроорганизмы и ферментация традиционных продуктов питания (1-е изд.). CRC Press.
  4. Саймон Э. (2014). Биология: ядро (1-е изд.). Pearson.
  5. Соломон Э., Берг Л. и Мартин Д. (2004). биология (7-е изд.) Cengage Learning.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне(5-е изд.). Wiley.