Dvi labiausiai paplitusios fermentacijos rūšys yra alkoholikas ir pieno rūgšties fermentacija.
Nors alkoholio fermentacija gali būti geriausiai žinoma (ir tai pastebima daugelyje maisto produktų ir gėrimų) kaip vynas, alus, fermentuota arbata, duona ir dešros), manoma, kad pieno rūgšties fermentacija yra seniausias. Fermentuoti maisto produktai, tokių kaip sūris, jogurtas, kefyras, rauginti kopūstai ir marinuoti maisto produktai, buvo rasti beveik kiekvienoje pasaulio kultūroje, menančioje tūkstančius metų.
Pieno rūgšties ir alkoholio fermentacijos palyginimas ir palyginimas yra abu oksidacijos-redukcijos reakcijos ir apima glikolizę.
Alkoholio fermentacija atsiranda mikroorganizmuose, pavyzdžiui, mielėse, ir paverčia gliukozę energija, kuri išsiskiria kaip anglies dioksidas. Gautas šalutinis produktas vadinamas etanoliu (taip pat žinomu kaip etilo alkoholis arba tiesiog alkoholis). Pieno rūgšties fermentacija atsiranda tam tikrose bakterijose, mielių ir raumenų ląstelėse ir gliukozę paverčia energija. Šalutinis jo produktas yra laktatas. Pieno rūgšties fermentacija taip pat naudojama maisto pramonėje, kurioje naudojamos pieno rūgšties bakterijos.
Mielių ir bakterijų vaidmuo fermentuojant
Alkoholio fermentacija dažnai apima Saccharomyces cerevisiae, (paprastai žinomas kaip kepimo mielės), kurio pavadinimas kilo iš cukraus (saccharo), grybelio (myces) ir alaus (cerevisiae). Neolito laikotarpis, mielių fermentacija yra būtinas alaus, vyno, duonos ir biokuro gamybos procesams.
Fermentuojant reikia įvesti daugybę mikrobų, kurie padidina rūgšties ar alkoholio kiekį; S. cerevisiae fermentacija paverčia krakmolą paprastu cukrumi, kurį mielės sunaudoja anglies dvideginiui ir alkoholiui gaminti.
Paprasčiau tariant, mielės įsiurbia cukrų, kai ląstelės dauginasi. Ląstelės toliau dauginasi, kol sunaudojamas visas cukrus ir sunaudojamos mielės; tada mielės nusėda ant indo dugno. Šis procesas yra tas pats, nesvarbu, ar galutinis rezultatas yra alkoholis, ar biokuras.
Lactobacillus yra labiausiai paplitusios bakterijos, naudojamos pieno rūgšties fermentacijoje. Vaisių mėginiuose esantis cukrus natūraliai gamina pieno rūgštį, kuri sumažina pH, sumažinant galinčių augti mikroorganizmų skaičių. Tai efektyviai išsaugo maistą. Tai dažniausiai naudojama marinuojant, taip pat gaminant jogurtą ir fermentuotus maisto produktus, tokius kaip rauginti kopūstai ir kimči.
Pieno rūgšties bakterijos natūraliai randamos kai kuriuose maisto produktuose ir dažniausiai naudojamos kaip „pradinės“, tai reiškia, kad joms prasideda fermentacijos procesas. Maiste esantys angliavandeniai palaiko reakciją. Štai kodėl skirtingą laiką „sendinti“ sūriai turi skirtingus skonius.
Alkoholiniai vs. Pieno rūgšties fermentacija
Alkoholio fermentacija yra cheminė reakcija, kurios metu mielės ir cukrus naudojami energijai gaminti, kurią galite pamatyti kaip tirpalo burbulus; tai gali būti aerobinis arba anaerobinis (darbas esant deguoniui ar be jo). Pašalinus anglies dioksidą, gautas acetaldehidas redukuojamas, kad gautų etanolį. Mielės negali metabolizuoti etanolio; kiek tai susiję su pirminėmis ląstelėmis, tai yra atliekos.
Galite apibrėžti pieno rūgšties fermentacija kaip procesas, vykstantis po glikolizės anaerobinio kvėpavimo metu. Fermentas, vadinamas laktato dehidrogenaze, skatina reakciją pradėti glikolizę, formuojant laktatą.
Šis laktatas protonuoja į pieno rūgštį ir toliau kaupiasi raumenų ląstelėse, kol vėl įsijungia deguonis ir grįžta aerobinis kvėpavimas. („Protonatas“ reiškia pridėti protoną prie kito atomo ar molekulės, kuris sukuria ryšį ir paverčia laktatą rūgštis.) Pieno fermentacija vyksta per anaerobinį kvėpavimą, kuris atsiranda, kai trūksta deguonies organizmas. Tai neleidžia raumenims gauti energijos iš ląstelių kvėpavimo.
Pieno rūgšties fermentacija nuo etilo alkoholio fermentacijos skiriasi tuo, kad gautas šalutinis produktas yra pieno rūgštis, o ne etanolis. Veikiamos deguonies, pieno rūgšties molekulės skyla į anglies dioksidą ir vandenį. Naudojant maisto gamyboje, ši pieno rūgštis skaido cukrus, neleisdama maistui gesti.
Alkoholio fermentacija gali vykti aplinkoje tiek su deguonimi, tiek be jo, o rezultatai skiriasi.
Pieno rūgšties poveikis organizmui
Raumenų skausmą, patirtą po fizinio krūvio, sukelia pieno rūgšties kaupimasis. Reguliariai dirbant, plaučiai gali neatsilikti nuo kūno deguonies poreikio, tačiau fizinio krūvio metu reikia daugiau energijos. Dėl to deguonies trūksta, todėl prasideda anaerobinis kvėpavimas. Tai nėra taip efektyvu kaip aerobinis kvėpavimas, o proceso metu gaunama pieno rūgštis.
Nors pieno rūgštis dažnai laikoma atliekomis, ji perdirbama per kepenis ir vėl paverčiama gliukoze. Kai kuriais atvejais susikaupusi pieno rūgštis gali sukelti pykinimą, kvėpavimo pasunkėjimą ir silpnumą. Kai organizmas nespėja atsigauti, ant sąnarių gali kauptis šlapimo rūgšties kristalai, sukeliantys skausmą, vadinamą podagra.