Cele mai frecvente două tipuri de fermentație sunt alcoolic și fermentarea acidului lactic.
În timp ce fermentația alcoolică poate fi cea mai cunoscută (și se observă în multe alimente și băuturi, cum ar fi ca vin, bere, ceaiuri fermentate, pâine și cârnați), se crede că fermentația acidului lactic este cea mai veche. Alimente fermentate, cum ar fi brânza, iaurtul, chefirul, varza murată și mâncărurile murate au fost găsite în aproape fiecare cultură din întreaga lume, datând de mii de ani în urmă.
Pentru a compara și a contrasta fermentația acidului lactic și fermentația alcoolică, ambele sunt reacții de oxidare-reducere și implică glicoliză.
Fermentarea alcoolului apare în microorganisme precum drojdia și transformă glucoza în energie, care este eliberată ca dioxid de carbon. Subprodusul rezultat se numește etanol (cunoscut și ca alcool etilic sau pur și simplu alcool). Fermentarea acidului lactic apare la anumite bacterii, drojdie și celule musculare și transformă glucoza în energie. Subprodusul său este lactatul. Fermentarea acidului lactic este utilizată și în industria alimentară, care folosește bacterii lactice.
Rolul drojdiei și bacteriilor în fermentație
Fermentarea alcoolului implică adesea Saccharomyces cerevisiae, (cunoscută în mod obișnuit sub numele de drojdie de panificator), care își trage numele de la zahăr (sacar), ciuperci (mices) și bere (cerevisiae). Datând din perioada neolitică, fermentarea drojdiei este esențială pentru procesele de producere a berii, vinului, pâinii și biocombustibilului.
Fermentarea implică introducerea unui număr de microbi care cresc nivelul de acid sau alcool; S. cerevisiae fermentația transformă amidonul în zaharuri simple, pe care drojdia le consumă pentru a crea dioxid de carbon și alcool.
Pur și simplu, drojdia se defileează pe zahăr pe măsură ce celulele se reproduc. Celulele continuă să se reproducă până când tot zahărul este consumat și drojdia este consumată; drojdia se așează apoi la fundul recipientului. Acest proces este același indiferent dacă rezultatul final este alcool sau biocombustibil.
Lactobacillus este cea mai frecventă bacterie utilizată în fermentarea acidului lactic. Zahărul prezent în probele de fructe produce în mod natural acid lactic, care scade pH-ul, reducând numărul de microorganisme care pot crește. Acest lucru conservă în mod eficient alimentele. Acest lucru este utilizat în mod obișnuit la decapare, precum și la producția de iaurt și alimente fermentate, cum ar fi varza murată și kimchi.
Bacteriile lactice se găsesc în mod natural în unele alimente și sunt utilizate în principal ca „aperitive”, ceea ce înseamnă că au început procesul de fermentare. Glucidele deja prezente în alimente mențin reacția. Acesta este motivul pentru care brânzeturile care au „îmbătrânit” pentru perioade diferite de timp au arome diferite.
Alcoolic vs. Fermentarea acidului lactic
Fermentarea alcoolului este o reacție chimică care folosește drojdie și zahăr pentru a produce energie, pe care o puteți vedea ca soluția bulelor; poate fi aerob sau anaerob (funcționează în prezența sau absența oxigenului). După îndepărtarea dioxidului de carbon, acetaldehida rezultată este apoi redusă pentru a forma etanol. Drojdia nu poate metaboliza etanolul; în ceea ce privește celulele părinte, este un produs rezidual.
Puteți defini fermentarea acidului lactic ca proces care apare după glicoliză în respirația anaerobă. O enzimă numită lactat dehidrogenază determină o reacție pentru a începe glicoliza, formând lactat în acest proces.
Acest lactat protonează în acid lactic și continuă să se acumuleze în celulele musculare până când oxigenul este reintrodus și respirația aerobă revine. („Protonat” înseamnă adăugarea unui proton la un alt atom sau moleculă, care creează o legătură și transformă lactatul într-un acid.) Fermentarea lactică are loc prin respirație anaerobă, care are loc atunci când există o lipsă de oxigen într-un organism. Acest lucru împiedică mușchii să obțină energie din respirația celulară.
În primul rând, fermentarea acidului lactic diferă de fermentarea alcoolului etilic, deoarece acidul lactic, mai degrabă decât etanolul, este produsul secundar rezultat. Când sunt expuse la oxigen, moleculele de acid lactic se descompun în dioxid de carbon și apă. Când este utilizat în producția de alimente, acest acid lactic descompune zaharurile, împiedicând mâncarea să se strice.
Fermentarea alcoolului poate avea loc în medii atât cu oxigen, cât și fără, cu rezultate diferite.
Efectele acidului lactic asupra corpului
Durerea musculară experimentată după efort este cauzată de acumularea de acid lactic. Cu o activitate regulată, plămânii pot ține pasul cu cerințele de oxigen ale corpului, dar în timpul exercițiilor fizice este necesară mai multă energie. Acest lucru lasă oxigenul în cantitate scurtă, astfel încât începe respirația anaerobă. Acest lucru nu este la fel de eficient ca respirație aerobică, iar procesul are ca rezultat producerea de acid lactic.
Deși este adesea considerat deșeu, acidul lactic este apoi reciclat prin ficat, unde este transformat înapoi în glucoză. În unele cazuri, o acumulare de acid lactic poate provoca greață, dificultăți de respirație și slăbiciune. Când corpul nu are timp să se refacă, cristalele de acid uric se pot acumula pe articulații, provocând dureri cunoscute sub denumirea de gută.