De to mest almindelige former for gæring er alkoholiker og mælkesyrefermentering.
Mens alkoholholdig gæring kan være den mest kendte (og ses i mange fødevarer og drikkevarer, f.eks som vin, øl, gæret te, brød og pølser) menes mælkesyregæring at være den ældste. Fermenterede fødevarer, såsom ost, yoghurt, kefir, surkål og syltede fødevarer er fundet i næsten alle kulturer over hele verden og går tusinder af år tilbage.
For at sammenligne og kontrastere mælkesyrefermentering og alkoholfermentering er begge oxidationsreduktionsreaktioner og involverer glykolyse.
Alkohol gæring forekommer i mikroorganismer såsom gær og omdanner glukose til energi, som frigøres som kuldioxid. Det resulterende biprodukt kaldes ethanol (også kendt som ethylalkohol eller simpelthen alkohol). Mælkesyrefermentering forekommer i visse bakterier, gær og muskelceller og omdanner glukose til energi. Dets biprodukt er lactat. Mælkesyrefermentering anvendes også i fødevareindustrien, der bruger mælkesyrebakterier.
Gærens og bakteriens rolle i gæring
Alkoholgæring involverer ofte Saccharomyces cerevisiae, (almindeligvis kendt som bagegær), der stammer fra sukker (saccharo), svamp (myces) og øl (cerevisiae). Dateres tilbage til yngre steinalder, gær gæring er afgørende for processerne til produktion af øl, vin, brød og biobrændstof.
Fermentering involverer introduktion af et antal mikrober, der øger niveauet af syre eller alkohol; S. cerevisiae gæring omdanner stivelse til simpelt sukker, som gæren derefter spiser for at skabe kuldioxid og alkohol.
Kort sagt, gærkløfterne på sukker, når cellerne reproducerer. Cellerne fortsætter med at reproducere, indtil alt sukker er forbrugt, og gæren er brugt; gæren lægger sig derefter i bunden af beholderen. Denne proces er den samme, uanset om slutresultatet er alkohol eller biobrændstof.
Lactobacillus er den mest almindelige bakterie, der anvendes i mælkesyrefermentering. Det sukker, der findes i frugtprøver, producerer naturligt mælkesyre, som sænker pH, hvilket reducerer antallet af mikroorganismer, der kan vokse. Dette bevarer effektivt mad. Dette bruges almindeligvis ved bejdsning såvel som i produktionen af yoghurt og gærede fødevarer såsom surkål og kimchi.
Mælkesyrebakterier findes naturligt i nogle fødevarer og bruges hovedsageligt som "forretter", hvilket betyder, at de får gæringsprocessen i gang. De kulhydrater, der allerede findes i maden, holder reaktionen i gang. Det er grunden til, at oste, der har ældet sig i forskellige mængder tid, har forskellige smag.
Alkoholiske vs. Mælkesyrefermentering
Alkoholfermentering er en kemisk reaktion, der bruger gær og sukker til at producere energi, som du kan se, når løsningen bobler; det kan være aerobt eller anaerobt (arbejde i nærvær eller fravær af ilt). Efter fjernelse af carbondioxiden reduceres det resulterende acetaldehyd til dannelse af ethanol. Gær kan ikke metabolisere ethanol; hvad modercellerne angår, er det et affaldsprodukt.
Du kan definere mælkesyrefermentering som den proces, der finder sted efter glykolyse i anaerob respiration. Et enzym kaldet lactatdehydrogenase beder en reaktion for at starte glykolyse og danner lactat i processen.
Dette lactat protoneres ind i mælkesyre og ophobes fortsat i muskelceller, indtil ilt genindføres og aerob respiration vender tilbage. ("Protonat" betyder at tilføje en proton til et andet atom eller molekyle, som skaber en binding og omdanner lactatet til en syre.) Laktisk gæring sker gennem anaerob respiration, som opstår, når der mangler ilt i en organisme. Dette forhindrer muskler i at få energi fra cellulær respiration.
Primært adskiller mælkesyrefermentering sig fra ethylalkoholfermentering, idet mælkesyre snarere end ethanol er det resulterende biprodukt. Når de udsættes for ilt, brydes mælkesyremolekyler ned i kuldioxid og vand. Når det anvendes i fødevareproduktion, nedbryder denne mælkesyre sukker og forhindrer mad i at ødelægges.
Alkoholfermentering kan finde sted i miljøer både med og uden ilt med forskellige resultater.
Virkninger af mælkesyre på kroppen
Muskelsårhed, der opleves efter træning, skyldes ophobning af mælkesyre. Med regelmæssig aktivitet kan lungerne følge med iltbehovet i kroppen, men under træning kræves der mere energi. Dette efterlader ilt mangel på, så anaerob respiration begynder. Dette er ikke så effektivt som aerob respirationog processen resulterer i produktion af mælkesyre.
Selvom det ofte betragtes som affald, recirkuleres mælkesyre derefter gennem leveren, hvor det omdannes tilbage til glukose. I nogle tilfælde kan ophobning af mælkesyre forårsage kvalme, vejrtrækningsbesvær og svaghed. Når kroppen ikke har tid til at komme sig, kan urinsyrekrystaller opbygges på leddene og forårsage smerte kendt som gigt.