Dva najbežnejšie typy fermentácie sú alkoholik a fermentácia kyselinou mliečnou.
Zatiaľ čo alkoholové kvasenie môže byť najznámejšie (a je viditeľné v mnohých potravinách a nápojoch, napr ako víno, pivo, fermentované čaje, chlieb a klobásy) sa považuje za fermentáciu kyselinou mliečnou najstarší. Fermentované potraviny, ako sú syry, jogurty, kefíry, kyslá kapusta a nakladané jedlá sa vyskytujú takmer v každej kultúre po celom svete, a to už tisíce rokov dozadu.
Pre porovnanie a porovnanie fermentácie kyselinou mliečnou a alkoholovej fermentácie sú to obaja oxidačno-redukčné reakcie a zahŕňajú glykolýzu.
Alkoholické kvasenie sa vyskytuje v mikroorganizmoch, ako sú kvasinky, a premieňa glukózu na energiu, ktorá sa uvoľňuje ako oxid uhličitý. Výsledný vedľajší produkt sa nazýva etanol (tiež známy ako etylalkohol alebo jednoducho alkohol). Fermentácia kyselinou mliečnou sa vyskytuje v určitých baktériách, kvasinkách a svalových bunkách a premieňa glukózu na energiu. Jeho vedľajším produktom je laktát. Fermentácia kyselinou mliečnou sa využíva aj v potravinárskom priemysle, ktorý využíva mliečne baktérie.
Úloha kvasiniek a baktérií pri kvasení
Alkoholické kvasenie často zahŕňa Saccharomyces cerevisiae, (všeobecne známy ako pekárske kvasnice), ktorý je odvodený od cukru (saccharo), húb (myces) a piva (cerevisiae). Siaha až do obdobia neolitu, kvasenie kvasiniek je nevyhnutný pre procesy výroby piva, vína, chleba a biopalív.
Fermentácia spočíva v zavedení množstva mikróbov, ktoré zvyšujú hladinu kyseliny alebo alkoholu; S. cerevisiae fermentáciou sa škrob prevedie na jednoduché cukry, ktoré potom kvasinky spotrebujú na vytvorenie oxidu uhličitého a alkoholu.
Zjednodušene povedané, kvasinky sa pri množení buniek prehltnú na cukre. Bunky sa naďalej množia, kým sa nespotrebuje všetok cukor a nevyčerpajú sa kvasinky; droždie sa potom usadí na dne nádoby. Tento proces je rovnaký, či je konečným výsledkom alkohol alebo biopalivo.
Lactobacillus je najbežnejšia baktéria používaná pri fermentácii kyseliny mliečnej. Cukor prítomný vo vzorkách ovocia prirodzene produkuje kyselinu mliečnu, ktorá znižuje pH a znižuje počet mikroorganizmov, ktoré môžu rásť. Takto efektívne konzervujete jedlo. To sa bežne používa pri morení, ako aj pri výrobe jogurtov a fermentovaných potravín, ako je kyslá kapusta a kimči.
Baktérie mliečneho kvasenia sa prirodzene vyskytujú v niektorých potravinách a používajú sa hlavne ako „štartéry“, čo znamená, že začnú proces fermentácie. Sacharidy už prítomné v potravine udržujú priebeh reakcie. To je dôvod, prečo syry, ktoré „zrejú“ rôzne dlho, majú inú príchuť.
Alkoholik vs. Fermentácia kyselinou mliečnou
Alkoholické kvasenie je chemická reakcia, pri ktorej sa na výrobu energie používajú kvasinky a cukor, čo môžete vidieť ako bubliny v roztoku; môže to byť aeróbne alebo anaeróbne (práca za prítomnosti alebo bez prítomnosti kyslíka). Po odstránení oxidu uhličitého sa výsledný acetaldehyd potom redukuje na etanol. Kvasinky nemôžu metabolizovať etanol; pokiaľ ide o materské bunky, ide o odpadový produkt.
Môžete definovať fermentácia kyselinou mliečnou ako proces, ktorý nastáva po glykolýze v anaeróbnom dýchaní. Enzým nazývaný laktátdehydrogenáza podnecuje reakciu na spustenie glykolýzy a pri tomto procese vytvára laktát.
Tento laktát protonizuje na kyselinu mliečnu a naďalej sa hromadí vo svalových bunkách, kým sa znovu nezavedie kyslík a nevráti sa aeróbne dýchanie. („Protonát“ znamená pridanie protónu k inému atómu alebo molekule, ktorá vytvára väzbu a transformuje laktát na kyselina.) K mliečnej fermentácii dochádza prostredníctvom anaeróbneho dýchania, ku ktorému dochádza pri nedostatku kyslíka v organizmus. Toto zabraňuje tomu, aby svaly získavali energiu z bunkového dýchania.
Fermentácia kyselinou mliečnou sa primárne líši od fermentácie etylalkoholom v tom, že výsledným vedľajším produktom je kyselina mliečna. Pri vystavení kyslíku sa molekuly kyseliny mliečnej rozpadajú na oxid uhličitý a vodu. Ak sa táto kyselina mliečna používa pri výrobe potravín, štiepi cukry a zabraňuje tak ich znehodnoteniu.
Alkoholová fermentácia môže prebiehať v prostredí s kyslíkom aj bez neho, s rôznymi výsledkami.
Účinky kyseliny mliečnej na organizmus
Bolesť svalov po cvičení je spôsobená nahromadením kyseliny mliečnej. Pri pravidelnej činnosti môžu pľúca držať krok s požiadavkami tela na kyslík, ale počas cvičenia je potrebných viac energie. Toto ponecháva nedostatok kyslíka, takže začína anaeróbne dýchanie. To nie je také efektívne ako aeróbne dýchaniea výsledkom tohto procesu je výroba kyseliny mliečnej.
Kyselina mliečna sa síce často považuje za odpad, ale potom sa recykluje cez pečeň, kde sa premieňa späť na glukózu. V niektorých prípadoch môže hromadenie kyseliny mliečnej spôsobiť nevoľnosť, ťažkosti s dýchaním a slabosť. Keď telo nemá čas na zotavenie, môžu sa na kĺboch hromadiť kryštály kyseliny močovej a spôsobovať bolesť známu ako dna.