De twee meest voorkomende soorten fermentatie zijn: alcoholisch en melkzuurfermentatie.
Hoewel alcoholische gisting misschien wel de meest bekende is (en wordt gezien in veel voedingsmiddelen en dranken, zoals zoals wijn, bier, gefermenteerde thee, brood en worst), wordt melkzuurfermentatie beschouwd als de oudste. Gefermenteerd voedsel, zoals kaas, yoghurt, kefir, zuurkool en gepekeld voedsel zijn in bijna elke cultuur over de hele wereld gevonden, duizenden jaren terug.
Om melkzuurgisting en alcoholische gisting te vergelijken en te contrasteren, zijn beide: oxidatie-reductiereacties en omvatten glycolyse.
Alcohol fermentatie komt voor in micro-organismen zoals gist en zet glucose om in energie, die vrijkomt als kooldioxide. Het resulterende bijproduct wordt ethanol genoemd (ook bekend als ethylalcohol of gewoon alcohol). Melkzuurfermentatie komt voor in bepaalde bacteriën, gisten en spiercellen en zet glucose om in energie. Het bijproduct is lactaat. Melkzuurfermentatie wordt ook gebruikt in de voedingsindustrie, die melkzuurbacteriën gebruikt.
De rol van gist en bacteriën bij fermentatie
Bij alcoholfermentatie gaat het vaak om: Saccharomyces cerevisiae, (algemeen bekend als bakkersgist), die zijn naam ontleent aan suiker (saccharo), schimmel (myces) en bier (cerevisiae). Daterend uit de Neolithische periode, gist fermentatie is essentieel voor de productieprocessen van bier, wijn, brood en biobrandstof.
Fermentatie omvat de introductie van een aantal microben die het zuur- of alcoholgehalte verhogen; zo. cerevisiae fermentatie zet zetmeel om in eenvoudige suikers, die de gist vervolgens consumeert om koolstofdioxide en alcohol te creëren.
Simpel gezegd, de gist vreet aan suiker terwijl de cellen zich voortplanten. De cellen blijven zich voortplanten totdat alle suiker is verbruikt en de gist is opgebruikt; de gist zakt dan naar de bodem van de container. Dit proces is hetzelfde of het eindresultaat nu alcohol of biobrandstof is.
Lactobacillus is de meest voorkomende bacterie die wordt gebruikt bij melkzuurfermentatie. De suiker die in fruitmonsters aanwezig is, produceert van nature melkzuur, wat de pH verlaagt en het aantal micro-organismen dat kan groeien, vermindert. Hierdoor wordt voedsel effectief bewaard. Dit wordt vaak gebruikt bij het beitsen en bij de productie van yoghurt en gefermenteerde voedingsmiddelen zoals zuurkool en kimchi.
Melkzuurbacteriën komen van nature voor in sommige voedingsmiddelen en worden voornamelijk gebruikt als "starters", wat betekent dat ze het fermentatieproces op gang brengen. De reeds in het voedsel aanwezige koolhydraten houden de reactie gaande. Dit is de reden waarom kazen die gedurende verschillende tijdsperioden "gerijpt" zijn, verschillende smaken hebben.
Alcoholisch vs. Melkzuurfermentatie
Alcoholfermentatie is een chemische reactie waarbij gist en suiker worden gebruikt om energie te produceren, die je kunt zien als de oplossing die bubbelt; het kan aëroob of anaëroob zijn (werk in aan- of afwezigheid van zuurstof). Nadat het kooldioxide is verwijderd, wordt het resulterende aceetaldehyde vervolgens gereduceerd om ethanol te vormen. Gist kan ethanol niet metaboliseren; voor zover het de oudercellen betreft, is het een afvalproduct.
U kunt definiëren melkzuurfermentatie als het proces dat optreedt na glycolyse in anaërobe ademhaling. Een enzym dat lactaatdehydrogenase wordt genoemd, veroorzaakt een reactie om glycolyse te starten, waarbij lactaat wordt gevormd.
Dit lactaat protoneert in melkzuur en blijft zich ophopen in spiercellen totdat zuurstof opnieuw wordt geïntroduceerd en aerobe ademhaling terugkeert. ("Protonaat" betekent het toevoegen van een proton aan een ander atoom of molecuul, waardoor een binding ontstaat en het lactaat wordt omgezet in een zuur.) Melkzuurfermentatie vindt plaats door anaërobe ademhaling, die optreedt wanneer er een gebrek aan zuurstof is in een organisme. Dit voorkomt dat spieren energie krijgen van cellulaire ademhaling.
In de eerste plaats verschilt melkzuurfermentatie van ethylalcoholfermentatie doordat melkzuur, in plaats van ethanol, het resulterende bijproduct is. Bij blootstelling aan zuurstof vallen melkzuurmoleculen uiteen in koolstofdioxide en water. Bij gebruik in de voedselproductie breekt dit melkzuur suikers af, waardoor voedsel niet bederft.
Alcoholfermentatie kan plaatsvinden in omgevingen met en zonder zuurstof, met verschillende resultaten.
Effecten van melkzuur op het lichaam
Spierpijn ervaren na inspanning wordt veroorzaakt door de opbouw van melkzuur. Bij regelmatige activiteit kunnen de longen de zuurstofbehoefte van het lichaam bijhouden, maar tijdens inspanning is meer energie nodig. Hierdoor is er een tekort aan zuurstof, dus begint de anaërobe ademhaling. Dit is niet zo efficiënt als aërobe ademhalingen het proces resulteert in de productie van melkzuur.
Hoewel melkzuur vaak als afval wordt beschouwd, wordt het vervolgens door de lever gerecycled waar het weer wordt omgezet in glucose. In sommige gevallen kan een opeenhoping van melkzuur misselijkheid, ademhalingsmoeilijkheden en zwakte veroorzaken. Wanneer het lichaam geen tijd heeft om te herstellen, kunnen urinezuurkristallen zich op de gewrichten ophopen en pijn veroorzaken die bekend staat als jicht.