発酵の5つの使用

発酵は、でんぷんやブドウ糖などの炭水化物が嫌気的に分解される化学プロセスです。 発酵には多くの健康上の利点があり、アルコール飲料、パン、ヨーグルト、ザワークラウト、リンゴ酢、昆布茶の製造に使用されます。 また、バイオ燃料の供給源としてエタノールを生成するために産業で使用されます。

人類の歴史の中で、さまざまな文化が生み出されてきました 発酵飲料 レシピがうまくいった理由を理解せずに、覆われた容器に穀物や果物を残すことによって。

ジョセフ・ルイ・ゲイ・ルサックがブドウジュースを長期間発酵させない方法を実験して初めて、酵母がアルコール発酵に不可欠であることに気づきました。 しかし、酵母が発酵飲料中のグルコースからエタノールへの変換に関与していることを示したのはパスツールでした。 彼はまた、ミルクを酸っぱくする微生物を発見しました。これは後に乳酸発酵におけるバクテリアの作用であることがわかりました。

発酵は 代謝プロセス 微生物の活動が食品や飲料に望ましい変化をもたらす。 たとえば、アルコール飲料や酸性乳製品の製造に使用されます。 この化学プロセスでは、ブドウ糖などの分子が嫌気性条件下で分解されます。

「発酵」という言葉は、沸騰することを意味するラテン語の「fervere」に由来します。 発酵の科学は、ギリシャ語で「発酵の働き」を意味する発酵工学として知られており、発酵の生化学的プロセスとその応用の研究です。

発酵は下で起こります 嫌気性条件 （酸素の欠如）、プロセスからエネルギーを抽出する微生物（酵母、バクテリア、カビ）の作用を伴います。

酵母のいくつかの種、 Saccharomyces cerevisiaeは、酸素が豊富な場合でも、糖が十分に供給されている限り、好気性呼吸よりも発酵を好みます。 発酵は酵母に限らず、筋肉がブドウ糖から乳酸への変換を触媒する筋肉でも行うことができます。

解糖ブドウ糖をピルビン酸に変換する代謝経路である、は発酵の最初のステップです。 解糖の過程で、1分子のブドウ糖（6炭素糖）が2つのピルビン酸分子に分解されます。 この発熱反応は、ADPのATPへのリン酸化とNAD +からNADHへの変換のためのエネルギーを放出します。

次に、酸素の存在下で、ピルビン酸は、好気性呼吸として知られるプロセスであるトリカルボン酸回路を介して酸化される可能性があります。 逆に、ピルビン酸は、発酵プロセスにおいて、酸素の非存在下でアルコール、乳酸または他の生成物に還元され得る。

発酵には多くの種類があり、主に最終製品によって区別されます。 最も重要で一般的に使用されるタイプの2つは、エタノール/アルコール発酵と乳酸発酵です。

エタノール発酵 アルコール飲料の製造に使用されます。 乳酸発酵 乳製品や野菜の風味付けや保存に使用されます。 乳酸発酵は、激しい活動の下で筋肉細胞でも起こります。 この場合、筋肉は酸素が供給されるよりも速くエネルギー（ATP）を消費し、嫌気性環境を引き起こし、乳酸の蓄積と筋肉痛を引き起こします。

酢酸発酵、アセトン-ブタノール-エタノール発酵、混合酸発酵など、他の種類の発酵もあります。

エタノール発酵は、砂糖（ブドウ糖、果糖、ショ糖）をエタノール、二酸化炭素、エネルギーに変える生物学的プロセスとして定義されています。

1つのグルコース分子を2つのピルビン酸分子に変換する最初の解糖ステップの後、ピルビン酸 分子はさらに2つのアセトアルデヒドと2つの二酸化炭素分子に分解されます。これはピルビン酸によって触媒されるステップです。 デカルボキシラーゼ。 次に、アルコールデヒドロゲナーゼは、NADHからのエネルギーと水素を利用して、2つのアセトアルデヒド分子から2つのエタノール分子への変換を促進します。

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乳酸発酵は別の種類の発酵であり、糖を代謝物の乳酸とエネルギーに変換する代謝プロセスとして説明されています。 これは、ガスを生成せず、一部のバクテリア（ 乳酸菌）および筋細胞。

このタイプの発酵は、ピルビン酸の2つの分子を解糖から2つの乳酸分子に変換し、NADを再生します⁺ その過程で、サイクルを継続します。 このレドックス反応は、乳酸デヒドロゲナーゼによって触媒されます。

乳酸菌は、乳酸が主な製品であるホモ乳酸発酵、または乳酸菌のいずれかを実行できます。 一部の乳酸がさらにエタノール、二酸化炭素などに代謝されるヘテロ乳酸発酵 副産物。

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が豊富 プロバイオティクス、発酵食品には、健康な腸システムを維持するのに役立つ微生物が含まれているため、食品から栄養素をより効率的に抽出できます。 それらは多くの点で人間の健康に有益です。

発酵食品に含まれるプロバイオティクス、酵素、乳酸は、体によるビタミンやミネラルの摂取を促進する可能性があります。 発酵はビタミンBとCを増加させ、葉酸、リボフラビン、ナイアシン、チアミン、ビオチンを強化し、吸収しやすくします。

発酵はまた、ミネラル欠乏症を引き起こす穀物、ナッツ、種子、マメ科植物の物質であるフィチン酸を中和することができます。 フィチン酸のイオン化形態であるフィチン酸塩はまた、デンプン、タンパク質、および脂肪を消化しにくくします。

発酵食品中の微生物、またはプロバイオティクスは、抗生物質を生産する際に健康な腸を維持するのに役立ちます、 抗ウイルス剤、抗真菌剤、抗腫瘍剤、および病原体が繁殖しない酸性環境の作成 に。

発酵は、たとえばフルーツジュースからのワインや穀物からのビールなどのアルコール飲料の製造に広く使用されています。 でんぷんが豊富なじゃがいもを発酵・蒸留してジンやウォッカを作ることもできます。

発酵はまた広く使用されています パン作り. 砂糖、酵母、小麦粉、水を組み合わせて生地を作ると、酵母が砂糖を分解して二酸化炭素を放出し、パンが盛り上がります。 サワードウなどの特製パンは、酵母と乳酸菌の両方を使用しています。 この組み合わせにより、生地に伸縮性のある食感と独特の酸味が加わります。

乳酸発酵は、ヨーグルト、ザワークラウト、ピクルス、キムチなどの乳製品や野菜の風味付けや保存に使用されます。

酢酸発酵は、穀物や果物のでんぷんや砂糖を酸味のある酢やリンゴ酢や昆布茶などの調味料に変えるためにも使用できます。

発酵は産業で生成するために使用されます エタノール バイオ燃料の生産のため。 トウモロコシ、サトウキビ、テンサイ、キャッサバなどの穀物や作物を含む原料に由来するため、魅力的な再生可能資源です。 また、樹木、草、農林業の残留物からも発生する可能性があります。

最大のエタノール燃料生産国である米国では、エタノール燃料の主な原料は、その豊富さと低価格を考えるとトウモロコシです。 1キログラムのトウモロコシから約0.42リットルのエタノールを生産することができます。 2番目に大きな生産国はブラジルであり、そのエタノール燃料のほとんどはサトウキビから来ています。 ブラジルのほとんどの車は、純粋なエタノールまたはガソリンとエタノールの混合物で走行します。

発酵はまた、例えば、水素ガスを生成することができます。 クロストリジウムパスツリアナム、ここでグルコースは酪酸、酢酸、二酸化炭素、水素ガスに変換されます。 アセトン-ブタノール-エタノール発酵では、デンプンやグルコースなどの炭水化物がバクテリアによって分解され、アセトン、n-ブタノール、エタノールが生成されます。 このプロセスは、第一次世界大戦でアセトンを製造するための主要な方法として、ChaimWeizmannによって開発されました。