Γιατί υπάρχουν buffers στη ζύμωση;

Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει αιθανόλη - σε κρασί, μπύρα και άλλα αλκοολούχα ποτά - ως ψυχαγωγικό φάρμακο από την προϊστορία. Πιο πρόσφατα, η αιθανόλη έχει γίνει επίσης σημαντική ως εναλλακτικό καύσιμο. Είτε πρόκειται για ανθρώπινη κατανάλωση είτε για καύση σε αυτοκίνητα, η αιθανόλη παράγεται χρησιμοποιώντας ζύμη, μικρόβια που ζυμώνουν σάκχαρα και απελευθερώνουν αιθανόλη ως απόβλητο προϊόν. Προστίθενται ρυθμιστικά κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας για τη σταθεροποίηση του pH.

Η διατήρηση σταθερού pH ή συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη καλής απόδοσης από τη ζύμωση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μαγιά που ζυμώνει τα σάκχαρα είναι ζωντανοί οργανισμοί και η βιοχημεία τους λειτουργεί καλά εντός συγκεκριμένου εύρους pH, όπως και η δική σας. Για παράδειγμα, εάν βυθίκατε σε ένα λουτρό θειικού οξέος, θα σας σκοτώσει ή θα σας τραυματίσει άσχημα. Το ίδιο ισχύει και για τη μαγιά: εάν το pH είναι τόσο υψηλό ή χαμηλό που πέφτει έξω από το εύρος ανοχής τους, θα μπορούσε να εμποδίσει την ανάπτυξή τους ή ακόμη και να τους σκοτώσει.

Η διαδικασία ζύμωσης στη μαγιά έχει κάποιες ομοιότητες με τη διαδικασία ζύμωσης που λαμβάνει χώρα στα μυϊκά σας κύτταρα όταν έχουν έλλειψη οξυγόνου - για παράδειγμα, όταν τρέχετε σπριντ. Τα κύτταρα σας απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα και γαλακτικό οξύ από τη ζύμωση. η ζύμη, αντίθετα, απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και αιθανόλη. Αυτό το διοξείδιο του άνθρακα, στην πραγματικότητα, είναι ο λόγος που χρησιμοποιείτε μαγιά για να αυξήσετε το ψωμί. το παγιδευμένο αέριο δημιουργεί διογκωμένες φυσαλίδες στη ζύμη.

Σε έναν κάδο ζύμωσης, η συγκέντρωση CO2 στο διάλυμα είναι υψηλότερη από την κανονική λόγω της δραστηριότητας ζύμωσης. Μεγάλο μέρος αυτής της περίσσειας διοχετεύεται CO2. Όξινε επίσης το διάλυμα, διότι το διαλυμένο CO2 συνδυάζεται με νερό για να δημιουργήσει ανθρακικό οξύ. Εάν το διάλυμα έγινε πολύ όξινο, θα μπορούσε να εμποδίσει την ανάπτυξη ζύμης. Οι ζύμες προτιμούν ένα pH στην περιοχή 4 - 6, έτσι οι αρτοποιοί, οι ζυθοποιοί και άλλες βιομηχανίες που βασίζονται στη ζύμωση χρησιμοποιούν ρυθμιστικά για να διατηρήσουν το pH εντός του βέλτιστου εύρους.

Καθώς αυξάνεται το ρΗ, ο ρυθμός με τον οποίο η ρυθμιστική ένωση χάνει ιόντα υδρογόνου (πρωτόνια) αυξάνεται και Αν και περισσότερο από το ρυθμιστικό συστατικό έχει χάσει τα πρωτόνια του, το ρΗ του διαλύματος αλλάζει μόνο ελαφρώς. Όταν το pH πέσει, συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία. ένα μεγαλύτερο κλάσμα των ρυθμιστικών μορίων έχει αποδεχθεί πρωτόνια, και πάλι το ρυθμιστικό μετριάζει την αλλαγή στο ρΗ. Βασικά, η ρυθμιστική ένωση βοηθά στην «απορρόφηση» της υπερβολικής οξύτητας ή αλκαλικότητας. Το ρΗ θα αρχίσει να αλλάζει σημαντικά μόλις το μεγαλύτερο μέρος της ρυθμιστικής ένωσης έχει εξουδετερωθεί ή "εξαντληθεί".