किण्वन एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसके द्वारा स्टार्च और ग्लूकोज जैसे कार्बोहाइड्रेट अवायवीय रूप से टूट जाते हैं। किण्वन के कई स्वास्थ्य लाभ हैं और इसका उपयोग मादक पेय, ब्रेड, दही, सौकरकूट, सेब साइडर सिरका और कोम्बुचा के उत्पादन में किया जाता है। इसका उपयोग उद्योग में जैव ईंधन के स्रोत के रूप में इथेनॉल उत्पन्न करने के लिए भी किया जाता है।
किण्वन का एक संक्षिप्त इतिहास
मानव इतिहास के दौरान, विभिन्न संस्कृतियों ने उत्पादन किया है किण्वित पेय पदार्थ अनाज और फलों को ढके हुए कंटेनरों में छोड़कर, बिना यह समझे कि नुस्खा क्यों काम करता है।
यह तब तक नहीं था जब तक जोसेफ लुइस गे-लुसाक ने अंगूर के रस को लंबे समय तक गैर-किण्वित रखने के लिए एक विधि के साथ प्रयोग किया, उन्होंने पाया कि खमीर अल्कोहल किण्वन के लिए अनिवार्य था। यह पाश्चर था, हालांकि, जिसने दिखाया कि खमीर किण्वित पेय पदार्थों में ग्लूकोज को इथेनॉल में बदलने के लिए जिम्मेदार है। उन्होंने सूक्ष्मजीवों की भी खोज की जो दूध को खट्टा कर देते हैं, जिसे बाद में लैक्टिक एसिड किण्वन में बैक्टीरिया की क्रिया के रूप में पाया गया।
किण्वन की परिभाषा
किण्वन a है
चयापचय प्रक्रिया जिसमें सूक्ष्मजीवों की गतिविधि भोजन या पेय में वांछनीय परिवर्तन लाती है। उदाहरण के लिए, मादक पेय या अम्लीय डेयरी उत्पादों के उत्पादन में। इस रासायनिक प्रक्रिया में ग्लूकोज जैसे अणु अवायवीय परिस्थितियों में टूट जाते हैं।शब्द "किण्वन" लैटिन शब्द "फेर्वेर" से निकला है, जिसका अर्थ है उबालना। किण्वन के विज्ञान को "किण्वन के कार्य" के लिए ग्रीक से ज़ाइमोलॉजी के रूप में जाना जाता है, और यह किण्वन की जैव रासायनिक प्रक्रिया और इसके अनुप्रयोगों का अध्ययन है।
किण्वन होता है अवायवीय स्थितियां (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति), सूक्ष्मजीवों (खमीर, बैक्टीरिया और मोल्ड्स) की क्रिया के साथ जो प्रक्रिया से ऊर्जा निकालते हैं।
यीस्ट की कुछ प्रजातियाँ, जैसे Saccharomyces cerevisiae, ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में होने पर भी एरोबिक श्वसन के लिए किण्वन को प्राथमिकता देता है, जब तक कि चीनी की पर्याप्त आपूर्ति होती है। किण्वन केवल खमीर तक ही सीमित नहीं है, बल्कि मांसपेशियों में भी किया जा सकता है, जिसमें मांसपेशियां ग्लूकोज को लैक्टेट में बदलने के लिए उत्प्रेरित करती हैं।
जैव रासायनिक दृश्य
ग्लाइकोलाइसिस, जो चयापचय मार्ग है जो ग्लूकोज को पाइरूवेट में परिवर्तित करता है, किण्वन में पहला कदम है। ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया के दौरान, ग्लूकोज का एक अणु, छह कार्बन चीनी, दो पाइरूवेट अणुओं में टूट जाता है। यह एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया एडीपी के एटीपी के फॉस्फोराइलेशन और एनएडी + को एनएडीएच में बदलने के लिए ऊर्जा जारी करती है।
ऑक्सीजन की उपस्थिति में, पाइरूवेट को ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के माध्यम से ऑक्सीकृत किया जा सकता है, एक प्रक्रिया जिसे एरोबिक श्वसन के रूप में जाना जाता है। इसके विपरीत, किण्वन प्रक्रिया में पाइरूवेट को ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में अल्कोहल, लैक्टिक एसिड या अन्य उत्पादों में कम किया जा सकता है।
किण्वन के प्रकार
कई प्रकार के किण्वन होते हैं, जो मुख्य रूप से अंतिम उत्पादों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। दो सबसे महत्वपूर्ण और आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले प्रकार इथेनॉल/अल्कोहल किण्वन और लैक्टिक एसिड किण्वन हैं।
इथेनॉल किण्वन मादक पेय पदार्थों के उत्पादन में प्रयोग किया जाता है। लैक्टिक एसिड किण्वन डेयरी और सब्जियों को स्वाद या संरक्षित करने के लिए उपयोग किया जाता है। ज़ोरदार गतिविधि के तहत मांसपेशियों की कोशिकाओं में लैक्टिक एसिड किण्वन भी होता है। इस मामले में, मांसपेशियां ऑक्सीजन की आपूर्ति की तुलना में तेजी से ऊर्जा (एटीपी) की खपत करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एनारोबिक वातावरण होता है और इस प्रकार लैक्टिक एसिड बिल्डअप और मांसपेशियों में दर्द होता है।
एसिटिक एसिड किण्वन, एसीटोन-ब्यूटेनॉल-इथेनॉल किण्वन और मिश्रित एसिड किण्वन जैसे अन्य प्रकार के किण्वन होते हैं।
इथेनॉल किण्वन
इथेनॉल किण्वन को जैविक प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया जाता है जो चीनी (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और सुक्रोज) को इथेनॉल, कार्बन डाइऑक्साइड और ऊर्जा में बदल देता है।
प्रारंभिक ग्लाइकोलाइसिस चरण के बाद जो एक ग्लूकोज अणु को दो पाइरूवेट अणुओं में परिवर्तित करता है, पाइरूवेट अणु आगे दो एसीटैल्डिहाइड और दो कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं में टूट जाते हैं, पाइरूवेट द्वारा उत्प्रेरित एक कदम डीकार्बोक्सिलेज। अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज तब दो एसीटैल्डिहाइड अणुओं को दो इथेनॉल अणुओं में बदलने की सुविधा प्रदान करता है, जो एनएडीएच से ऊर्जा और हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
•••से संशोधित https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration
लैक्टिक एसिड किण्वन
लैक्टिक एसिड किण्वन एक अन्य प्रकार का किण्वन है और इसे चयापचय प्रक्रिया के रूप में वर्णित किया जाता है जो चीनी को मेटाबोलाइट लैक्टेट और ऊर्जा में बदल देता है। यह एकमात्र श्वसन प्रक्रिया है जो गैस का उत्पादन नहीं करती है और कुछ बैक्टीरिया (जैसे .) में होती है लैक्टोबैसिलि) और मांसपेशी कोशिकाएं।
इस प्रकार का किण्वन पाइरूवेट के दो अणुओं को ग्लाइकोलाइसिस से दो लैक्टिक एसिड अणुओं में परिवर्तित करता है और NAD को पुन: उत्पन्न करता है+ इस प्रक्रिया में, चक्र को जारी रखना। यह रेडॉक्स प्रतिक्रिया लैक्टिक एसिड डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित होती है।
लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया या तो होमोलैक्टिक किण्वन कर सकते हैं, जहां लैक्टिक एसिड प्रमुख उत्पाद है, या हेटेरोलैक्टिक किण्वन, जहां कुछ लैक्टेट को आगे इथेनॉल, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य में चयापचय किया जाता है उपोत्पाद।
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किण्वन का महत्व और लाभ
अधिक मात्रा में है प्रोबायोटिक्सकिण्वित खाद्य पदार्थों में सूक्ष्मजीव होते हैं जो एक स्वस्थ आंत प्रणाली को बनाए रखने में मदद कर सकते हैं, इसलिए यह भोजन से पोषक तत्वों को अधिक कुशलता से निकाल सकता है। ये कई तरह से मानव स्वास्थ्य के लिए फायदेमंद होते हैं।
किण्वित खाद्य पदार्थों में प्रोबायोटिक्स, एंजाइम और लैक्टिक एसिड शरीर द्वारा विटामिन और खनिजों के सेवन की सुविधा प्रदान कर सकते हैं। किण्वन विटामिन बी और सी को बढ़ाता है और फोलिक एसिड, राइबोफ्लेविन, नियासिन, थियामिन और बायोटिन को बढ़ाता है, जिससे वे अवशोषण के लिए अधिक सुलभ हो जाते हैं।
किण्वन फाइटिक एसिड को भी बेअसर कर सकता है, अनाज, नट, बीज और फलियां में एक पदार्थ जो खनिज की कमी का कारण बनता है। फाइटेट, फाइटिक एसिड का आयनित रूप, स्टार्च, प्रोटीन और वसा को कम सुपाच्य बनाता है।
किण्वित भोजन में सूक्ष्मजीव, या प्रोबायोटिक्स, एंटीबायोटिक के उत्पादन में एक स्वस्थ आंत को बनाए रखने में मदद कर सकते हैं, एंटीवायरल, एंटिफंगल और एंटीट्यूमर एजेंट, साथ ही एक अम्लीय वातावरण बनाना जो रोगजनकों को पनपने नहीं देता है में।
किण्वन के दैनिक उपयोग
किण्वन का व्यापक रूप से मादक पेय पदार्थों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, फलों के रस से शराब और अनाज से बीयर। स्टार्च से भरपूर आलू को किण्वित भी किया जा सकता है और जिन और वोदका बनाने के लिए आसुत किया जा सकता है।
किण्वन का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ब्रैड बनाना. जब चीनी, यीस्ट, मैदा और पानी को मिलाकर आटा बनाया जाता है, तो यीस्ट चीनी को तोड़ता है और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है, जिससे ब्रेड ऊपर उठती है। विशेष ब्रेड जैसे खट्टे में खमीर और लैक्टोबैसिली दोनों का उपयोग किया जाता है। यह संयोजन आटे को इसकी खिंचाव वाली बनावट और विशिष्ट खट्टा स्वाद देता है।
लैक्टिक एसिड किण्वन का उपयोग डेयरी उत्पादों और सब्जियों को स्वाद या संरक्षित करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए दही, सौकरकूट, अचार और किमची।
एसिटिक एसिड किण्वन का उपयोग अनाज और फलों से स्टार्च और शर्करा को खट्टे स्वाद वाले सिरका और सेब साइडर सिरका और कोम्बुचा सहित मसालों में बदलने के लिए भी किया जा सकता है।
किण्वन का औद्योगिक अनुप्रयोग
किण्वन का उपयोग उद्योग में उत्पन्न करने के लिए किया जाता है इथेनॉल जैव ईंधन के उत्पादन के लिए। यह एक आकर्षक नवीकरणीय संसाधन है क्योंकि यह अनाज और फसलों जैसे मकई, गन्ना, चुकंदर और कसावा सहित फीडस्टॉक्स से उत्पन्न होता है। यह पेड़, घास, कृषि और वानिकी अवशेषों से भी आ सकता है।
संयुक्त राज्य अमेरिका में, जो सबसे बड़ा इथेनॉल ईंधन उत्पादक है, इथेनॉल ईंधन के लिए मुख्य फीडस्टॉक मकई है, इसकी प्रचुरता और कम कीमत को देखते हुए। एक किलोग्राम मकई से लगभग 0.42 लीटर इथेनॉल का उत्पादन किया जा सकता है। दूसरा सबसे बड़ा उत्पादक ब्राजील है, और इसका अधिकांश इथेनॉल ईंधन गन्ने से आता है। ब्राजील में ज्यादातर कारें शुद्ध इथेनॉल या गैसोलीन और इथेनॉल के मिश्रण पर चलती हैं।
किण्वन हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने में भी सक्षम है, उदाहरण के लिए क्लोस्ट्रीडियम पेस्टुरियानम, जहां ग्लूकोज को ब्यूटायरेट, एसीटेट, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन गैस में परिवर्तित किया जाता है। एसीटोन-ब्यूटेनॉल-इथेनॉल किण्वन में, स्टार्च और ग्लूकोज जैसे कार्बोहाइड्रेट एसीटोन, एन-ब्यूटेनॉल और इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए बैक्टीरिया द्वारा टूट जाते हैं। इस प्रक्रिया को प्रथम विश्व युद्ध में एसीटोन बनाने की प्राथमिक विधि के रूप में चैम वीज़मैन द्वारा विकसित किया गया था।