Dve najpogostejši vrsti fermentacije sta alkoholik in mlečnokislinska fermentacija.
Medtem ko je alkoholno vrenje morda najbolj znano (in je opaženo pri številnih živilih in pijačah, kot je npr kot vino, pivo, fermentirani čaji, kruh in klobase) velja, da je fermentacija mlečnokislinske kisline najstarejši. Fermentirana hrana, kot so sir, jogurt, kefir, kislo zelje in vložena živila najdemo v skoraj vseh kulturah po vsem svetu že tisočletja nazaj.
Za primerjavo in kontrast mlečnokislinske fermentacije in alkoholne fermentacije sta oba reakcije oksidacije-redukcije in vključujejo glikolizo.
Alkoholno vrenje se pojavlja v mikroorganizmih, kot je kvas, in pretvori glukozo v energijo, ki se sprošča kot ogljikov dioksid. Nastali stranski produkt se imenuje etanol (znan tudi kot etilni alkohol ali preprosto alkohol). Mlečnokislinska fermentacija se pojavi v nekaterih bakterijah, kvasovkah in mišičnih celicah ter pretvori glukozo v energijo. Njegov stranski proizvod je laktat. Mlečnokislinsko vrenje se uporablja tudi v živilski industriji, ki uporablja mlečnokislinske bakterije.
Vloga kvasa in bakterij v fermentaciji
Alkoholno vrenje pogosto vključuje Saccharomyces cerevisiae, (splošno znano kot pekovski kvas), ki je ime dobilo po sladkorju (saccharo), glivah (myces) in pivu (cerevisiae). Sega v neolitsko obdobje, fermentacija kvasa je bistvenega pomena za procese proizvodnje piva, vina, kruha in biogoriv.
Fermentacija vključuje vnos številnih mikrobov, ki povečajo raven kisline ali alkohola; S. cerevisiae fermentacija pretvori škrob v enostavne sladkorje, ki jih kvas nato porabi za ustvarjanje ogljikovega dioksida in alkohola.
Preprosto povedano, kvas soteske na sladkorju, ko se celice razmnožujejo. Celice se še naprej razmnožujejo, dokler se ne porabi ves sladkor in porabi kvas; kvas se nato usede na dno posode. Ta postopek je enak, ne glede na to, ali je končni rezultat alkohol ali biogorivo.
Lactobacillus je najpogostejša bakterija, ki se uporablja pri mlečnokislinski fermentaciji. Sladkor v vzorcih sadja naravno proizvaja mlečno kislino, ki znižuje pH in zmanjšuje število mikroorganizmov, ki lahko rastejo. To učinkovito ohranja hrano. To se pogosto uporablja pri kisanju, pa tudi pri proizvodnji jogurta in fermentirane hrane, kot sta kislo zelje in kimchi.
Mlečnokislinske bakterije so naravno prisotne v nekaterih živilih in se uporabljajo predvsem kot "predjed", kar pomeni, da začnejo postopek fermentacije. Ogljikovi hidrati, ki so že prisotni v hrani, ohranjajo reakcijo. Zato imajo siri, ki so različno dolgo "starali", različne okuse.
Alkoholna vs. Fermentacija mlečnokislinske kisline
Alkoholna fermentacija je kemična reakcija, pri kateri kvas in sladkor proizvajata energijo, ki jo lahko vidite kot raztopino; lahko je aerobna ali anaerobna (delo v prisotnosti ali odsotnosti kisika). Po odstranitvi ogljikovega dioksida se nastali acetaldehid reducira in tvori etanol. Kvas ne more presnavljati etanola; kar zadeva starševske celice, je to odpadni produkt.
Lahko določite mlečnokislinska fermentacija kot proces, ki se pojavi po glikolizi v anaerobnem dihanju. Encim, imenovan laktat dehidrogenaza, sproži reakcijo za začetek glikolize in v tem procesu tvori laktat.
Ta laktat se pretvori v mlečno kislino in se še naprej kopiči v mišičnih celicah, dokler se kisik ponovno ne uvede in se aerobno dihanje ne vrne. ("Protonat" pomeni dodajanje protona drugemu atomu ali molekuli, kar ustvari vez in pretvori laktat v kislina.) Mlečna fermentacija se pojavi z anaerobnim dihanjem, ki se pojavi, kadar v organizem. To preprečuje, da bi mišice dobivale energijo iz celičnega dihanja.
Fermentacija mlečnokislinske kisline se v glavnem razlikuje od fermentacije etilnega alkohola po tem, da je stranski proizvod nastala mlečna kislina in ne etanol. Ko so molekule mlečne kisline izpostavljene kisiku, se razgradijo v ogljikov dioksid in vodo. Ta mlečna kislina, ki se uporablja v proizvodnji hrane, razgrajuje sladkor in preprečuje, da bi se hrana pokvarila.
Alkoholno vrenje lahko poteka v okoljih s kisikom in brez njega, z različnimi rezultati.
Učinki mlečne kisline na telo
Bolečine v mišicah po vadbi povzroča kopičenje mlečne kisline. Z redno aktivnostjo lahko pljuča sledijo potrebam telesa po kisiku, vendar je med vadbo potrebno več energije. Zaradi tega kisika primanjkuje, zato se začne anaerobno dihanje. To ni tako učinkovito kot aerobno dihanje, rezultat procesa pa je proizvodnja mlečne kisline.
Čeprav se mlečna kislina pogosto šteje za odpadke, jo nato reciklira skozi jetra, kjer se pretvori nazaj v glukozo. V nekaterih primerih lahko kopičenje mlečne kisline povzroči slabost, težave z dihanjem in šibkost. Ko telo nima časa, da si opomore, se na sklepih lahko naberejo kristali sečne kisline, ki povzročajo bolečino, znano kot protin.