5 Fermentacijos naudojimo būdai

Fermentacija yra cheminis procesas, kurio metu anaerobiškai skaidomi angliavandeniai, tokie kaip krakmolas ir gliukozė. Fermentacija turi daug naudos sveikatai ir naudojama alkoholinių gėrimų, duonos, jogurto, raugintų kopūstų, obuolių sidro acto ir kombuchos gamyboje. Jis taip pat naudojamas pramonėje gaminant etanolį kaip biokuro šaltinį.

Per žmonijos istoriją atsirado skirtingų kultūrų fermentuoti gėrimai palikdami grūdus ir vaisius uždengtose talpyklose, nesuprasdami, kodėl receptas pasiteisino.

Tik tada, kai Josephas Louisas Gay-Lussakasas eksperimentavo su metodu, kaip ilgai laikyti nefermentuotas vynuogių sultis, jis nustatė, kad mielės yra būtinos alkoholio fermentacijai. Tačiau Pasteuras įrodė, kad mielės yra atsakingos už gliukozės virtimą etanoliu fermentuotuose gėrimuose. Jis taip pat atrado pieną rūgštinančių mikroorganizmų, kurie vėliau buvo nustatyta, kad bakterijos veikia pieno rūgšties fermentacijos metu.

Fermentacija yra a

Žodis „fermentas“ kilo iš lotyniško žodžio „fervere“, kuris reiškia virti. Fermentacijos mokslas yra žinomas kaip zymologija, iš graikų kalbos - „fermentacijos veikimas“, ir tai yra biocheminio fermentacijos proceso ir jo taikymo tyrimas.

Fermentacija vyksta pagal anaerobinės sąlygos (deguonies nebuvimas), veikiant mikroorganizmams (mielėms, bakterijoms ir pelėsiams), kurie išskiria proceso energiją.

Kai kurios mielių rūšys, pvz Saccharomyces cerevisiae, pirmenybę teikia fermentacijai, o ne aerobiniam kvėpavimui, net jei deguonies gausu, jei tik yra pakankamas cukraus kiekis. Fermentacija neapsiriboja mielėmis, bet gali būti atliekama ir raumenyse, kuriuose raumenys katalizuoja gliukozės virtimą laktatu.

Glikolizė, kuris yra metabolizmo kelias, paverčiantis gliukozę į piruvatą, yra pirmasis fermentacijos etapas. Glikolizės proceso metu viena gliukozės molekulė, šeši anglies cukrus, suskaidoma į dvi piruvato molekules. Ši egzoterminė reakcija išskiria energiją ADP fosforilinti į ATP ir konvertuoti NAD + į NADH.

Esant deguoniui, piruvatas gali būti oksiduojamas per trikarboksirūgšties ciklą, procesą, vadinamą aerobiniu kvėpavimu. Priešingai, fermentacijos metu piruvatas gali būti redukuojamas iki alkoholio, pieno rūgšties ar kitų produktų, jei nėra deguonies.

Yra daugybė fermentacijos rūšių, kurias daugiausia išskiria galutiniai produktai. Du svarbiausi ir dažniausiai naudojami tipai yra etanolio / alkoholio fermentacija ir pieno rūgšties fermentacija.

Etanolio fermentacija naudojamas alkoholinių gėrimų gamybai. Pieno rūgšties fermentacija naudojamas pieno ir daržovių skoniui ar konservams. Pieno rūgšties fermentacija taip pat vyksta raumenų ląstelėse, kai jos yra sunkios. Šiuo atveju raumenys energiją (ATP) sunaudoja greičiau nei galima aprūpinti deguonimi, todėl susidaro anaerobinė aplinka, taigi kaupiasi pieno rūgštis ir skauda raumenis.

Yra ir kitų rūšių fermentacija, pvz., Acto rūgšties fermentacija, acetono-butanolio-etanolio fermentacija ir mišri rūgštinė fermentacija.

Etanolio fermentacija apibrėžiama kaip biologinis procesas, kuris paverčia cukrų (gliukozę, fruktozę ir sacharozę) etanoliu, anglies dioksidu ir energija.

Po pradinio glikolizės etapo, kuris paverčia vieną gliukozės molekulę į dvi piruvato molekules - piruvatą molekulės toliau suskaidomos į dvi acetaldehido ir dvi anglies dioksido molekules, pakopą katalizuoja piruvatas dekarboksilazė. Tada alkoholio dehidrogenazė palengvina dviejų acetaldehido molekulių virsmą dviem etanolio molekulėmis, panaudojant NADH energiją ir vandenilį.

•••Pakeista iš https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Pieno rūgšties fermentacija yra dar viena fermentacijos rūšis ir apibūdinama kaip metabolinis procesas, kuris cukrų paverčia metabolitu laktatu ir energija. Tai vienintelis kvėpavimo procesas, kuris nesudaro dujų ir vyksta kai kuriose bakterijose (pvz., laktobacilos) ir raumenų ląstelės.

Šio tipo fermentacija paverčia dvi piruvato molekules iš glikolizės į dvi pieno rūgšties molekules ir regeneruoja NAD⁺ procese, tęsiant ciklą. Šią redoksinę reakciją katalizuoja pieno rūgšties dehidrogenazė.

Pieno rūgšties bakterijos gali atlikti homolaktinę fermentaciją, kai pieno produktas yra pagrindinis produktas, arba heterolaktinė fermentacija, kai dalis laktato toliau metabolizuojama į etanolį, anglies dioksidą ir kitus šalutiniai produktai.

•••Pakeista iš https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Turtingas probiotikai, fermentuotuose maisto produktuose yra mikroorganizmų, kurie gali padėti išlaikyti sveiką žarnyno sistemą, todėl jis gali efektyviau išgauti maistines medžiagas iš maisto. Jie yra naudingi žmogaus sveikatai įvairiais būdais.

Fermentuotuose maisto produktuose esantys probiotikai, fermentai ir pieno rūgštis gali palengvinti organizmo vitaminų ir mineralų vartojimą. Fermentacija padidina vitaminų B ir C kiekį ir padidina folio rūgštį, riboflaviną, niaciną, tiaminą ir biotiną, todėl jie lengviau įsisavinami.

Fermentacija taip pat gali neutralizuoti fitino rūgštį, grūduose, riešutuose, sėklose ir ankštiniuose augaluose esančią medžiagą, sukeliančią mineralų trūkumą. Fitatai, jonizuota fitino rūgšties forma, taip pat daro krakmolą, baltymus ir riebalus mažiau virškinamus.

Fermentuotame maiste esantys mikroorganizmai arba probiotikai gali padėti išlaikyti sveiką žarnyną gaminant antibiotikus, antivirusiniai, priešgrybeliniai ir priešnavikiniai vaistai, taip pat sukuriama rūgštinė aplinka, kurioje ligų sukėlėjai nesiklosto į.

Fermentacija plačiai naudojama alkoholiniams gėrimams gaminti, pavyzdžiui, vynui iš vaisių sulčių ir alui iš grūdų. Bulves, kuriose gausu krakmolo, taip pat galima fermentuoti ir distiliuoti, kad būtų gaminamas džinas ir degtinė.

Fermentacija taip pat plačiai naudojama duonos gaminimas. Kai cukrus, mielės, miltai ir vanduo sujungiami į tešlą, mielės skaido cukrų ir išskiria anglies dioksidą, dėl kurio duona pakyla. Specialioje duonoje, tokioje kaip raugas, naudojamos mielės ir laktobacilos. Šis derinys suteikia tešlai elastingą tekstūrą ir savitą rūgštų skonį.

Pieno rūgštis fermentuojama pieno produktams ir daržovėms, pavyzdžiui, jogurtui, raugintiems kopūstams, marinuotiems agurkams ir kimči, gardinti ar konservuoti.

Acto rūgšties fermentacija taip pat gali būti naudojama grūdų ir vaisių krakmolui ir cukrui paversti rūgštaus skonio actu ir pagardais, įskaitant obuolių sidro actą ir kombuchą.

Fermentacija naudojama pramonėje etanolis biokuro gamybai. Tai yra patrauklus atsinaujinantis šaltinis, nes jis gaunamas iš žaliavų, įskaitant grūdus ir pasėlius, tokius kaip kukurūzai, cukranendrės, cukriniai runkeliai ir maniokas. Jis taip pat gali atsirasti iš medžių, žolių, žemės ūkio ir miškų ūkio likučių.

JAV, kuri yra didžiausia etanolio kuro gamintoja, pagrindinė etanolio kuro žaliava yra kukurūzai, atsižvelgiant į jų gausą ir žemą kainą. Iš vieno kilogramo kukurūzų galima pagaminti maždaug 0,42 litro etanolio. Antras pagal dydį gamintojas yra Brazilija, o didžioji jo etanolio kuro dalis gaunama iš cukranendrių. Dauguma automobilių Brazilijoje naudoja gryną etanolį arba benzino ir etanolio mišinį.

Fermentacija taip pat gali gaminti vandenilio dujas, pavyzdžiui, Clostridium pasteurianum, kur gliukozė virsta butiratu, acetatu, anglies dioksidu ir vandenilio dujomis. Fermentuojant acetoną-butanolį-etanolį, angliavandenius, tokius kaip krakmolas ir gliukozė, bakterijos skaido, kad gautų acetoną, n-butanolį ir etanolį. Šį procesą Chaimas Weizmannas sukūrė kaip pagrindinį acetono gamybos metodą I pasauliniame kare.