5 Användningar av jäsning

Jäsning är en kemisk process genom vilken kolhydrater, såsom stärkelse och glukos, bryts ned anaerobt. Jäsning har många hälsofördelar och används vid produktion av alkoholhaltiga drycker, bröd, yoghurt, surkål, äppelcidervinäger och kombucha. Det används också i industrin för att generera etanol som källa till biobränsle.

Under människans historia har olika kulturer producerat jästa drycker genom att lämna korn och frukt i täckta behållare utan att förstå varför receptet fungerade.

Det var inte förrän Joseph Louis Gay-Lussac experimenterade med en metod för att hålla druvsaften jäst under lång tid att han fann att jäst var oumbärlig för alkoholjäsning. Det var emellertid Pasteur som visade att jäst är ansvarig för omvandlingen av glukos till etanol i fermenterade drycker. Han upptäckte också mikroorganismer som orsakar mjölk att sura, vilket senare visade sig vara bakteriens verkan vid mjölksyrajäsning.

Jäsning är en metabolisk process i vilken aktiviteten hos mikroorganismer åstadkommer en önskvärd förändring av en mat eller dryck. Till exempel vid produktion av alkoholhaltiga drycker eller sura mejeriprodukter. I denna kemiska process bryts ned molekyler som glukos under anaeroba förhållanden.

Ordet "jäsning" härstammar från det latinska ordet "fervere", vilket betyder att koka. Vetenskapen om jäsning är känd som zymologi, från grekiska för "jäsningens funktion", och är en studie av den biokemiska processen för jäsning och dess tillämpningar.

Jäsning sker under anaeroba förhållanden (frånvaro av syre), med verkan av mikroorganismer (jäst, bakterier och mögel) som extraherar energi från processen.

Vissa arter av jäst, såsom Saccharomyces cerevisiae, föredrar jäsning framför aerob andning, även när syre är rikligt, så länge det finns tillräckligt med socker. Jäsning är inte begränsad till jäst utan kan också utföras i muskler, där musklerna katalyserar omvandlingen av glukos till laktat.

Glykolys, som är den metaboliska vägen som omvandlar glukos till pyruvat, är det första steget i jäsning. Under glykolysprocessen bryts en glukemolekyl, ett sex kolsocker, till två pyruvatmolekyler. Denna exoterma reaktion frigör energi för fosforylering av ADP till ATP och omvandling av NAD + till NADH.

I närvaro av syre kan pyruvat sedan oxideras genom trikarboxylsyracykeln, en process som kallas aerob andning. Omvänt kan pyruvatet reduceras till alkohol, mjölksyra eller andra produkter i frånvaro av syre i fermenteringsprocessen.

Det finns många typer av jäsning, som främst kännetecknas av slutprodukterna. Två av de viktigaste och vanligaste typerna är etanol / alkoholhaltig jäsning och mjölksyrajäsning.

Etanoljäsning används vid produktion av alkoholhaltiga drycker. Mjölksyrajäsning används för att smaka eller konservera mejeriprodukter och grönsaker. Mjölksyrajäsning sker också i muskelceller under ansträngande aktivitet. I detta fall förbrukar muskler energi (ATP) snabbare än syre kan tillföras, vilket resulterar i en anaerob miljö och därmed mjölksyrauppbyggnad och ömma muskler.

Det finns andra typer av jäsning såsom ättiksyrajäsning, aceton-butanol-etanoljäsning och jäsning med blandad syra.

Etanoljäsning definieras som den biologiska processen som förvandlar socker (glukos, fruktos och sackaros) till etanol, koldioxid och energi.

Efter det första glykolyssteget som omvandlar en glukosmolekyl till två pyruvatmolekyler, pyruvat molekyler bryts vidare ner i två acetaldehyd- och två koldioxidmolekyler, ett steg katalyserat av pyruvat dekarboxylas. Alkoholdehydrogenas underlättar sedan omvandlingen av de två acetaldehydmolekylerna till två etanolmolekyler med användning av energi och väte från NADH.

•••Modifierad från https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Mjölksyrajäsning är en annan typ av jäsning och beskrivs som den metaboliska processen som omvandlar socker till metaboliten laktat och energi. Det är den enda andningsprocessen som inte producerar en gas och förekommer i vissa bakterier (t.ex. laktobaciller) och muskelceller.

Denna typ av jäsning omvandlar de två pyruvatmolekylerna från glykolys till två mjölksyramolekyler och regenererar NAD⁺ i processen fortsätter cykeln. Denna redoxreaktion katalyseras av mjölksyradehydrogenas.

Mjölksyrabakterier kan utföra antingen homolaktisk jäsning, där mjölksyra är huvudprodukten, eller heterolaktisk jäsning, där en del laktat metaboliseras ytterligare till etanol, koldioxid och annat biprodukter.

•••Modifierad från https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Rik på probiotika, jästa livsmedel innehåller mikroorganismer som kan hjälpa till att upprätthålla ett hälsosamt tarmsystem, så det kan extrahera näringsämnen från maten mer effektivt. De är fördelaktiga för människors hälsa på ett antal sätt.

Probiotika, enzymer och mjölksyra i fermenterade livsmedel kan underlätta intag av vitaminer och mineraler i kroppen. Jäsning ökar vitamin B och C och förbättrar folsyra, riboflavin, niacin, tiamin och biotin, vilket gör dem mer tillgängliga för absorption.

Jäsning kan också neutralisera fytinsyra, ett ämne i korn, nötter, frön och baljväxter som orsakar mineralbrister. Fytater, den joniserade formen av fytinsyra, gör också stärkelse, proteiner och fetter mindre smältbara.

Mikroorganismerna, eller probiotika, i fermenterad mat kan hjälpa till att upprätthålla en hälsosam tarm vid framställning av antibiotika, antivirala, svampdödande och antitumörmedel, samt att skapa en sur miljö som patogener inte trivs i.

Jäsning används ofta för produktion av alkoholhaltiga drycker, till exempel vin från fruktjuicer och öl från korn. Potatis, rik på stärkelse, kan också jäsas och destilleras för att göra gin och vodka.

Jäsning används också i stor utsträckning i brödtillverkning. När socker, jäst, mjöl och vatten kombineras för att bilda deg bryter jäst ner sockret och avger koldioxid, vilket får brödet att höjas. Specialbröd som surdeg använder både jäst och laktobaciller. Denna kombination ger degen sin stretchiga struktur och distinkta syrliga smak.

Mjölksyrajäsning används för att smaka eller konservera mejeriprodukter och grönsaker, till exempel yoghurt, surkål, pickles och kimchi.

Ättiksyrajäsning kan också användas för att förvandla stärkelse och socker från korn och frukt till sur vinäger och kryddor inklusive äppelcidervinäger och kombucha.

Jäsning används i industrin för att generera etanol för produktion av biobränsle. Det är en attraktiv förnybar resurs eftersom den härrör från råvaror inklusive korn och grödor som majs, sockerrör, sockerbetor och kassava. Det kan också komma från träd, gräs, jordbruks- och skogsrester.

I USA, som är den största etanolbränsleproducenten, är majsens huvudsakliga råvara majs med tanke på dess överflöd och låga pris. Cirka 0,42 liter etanol kan produceras från ett kilo majs. Den näst största tillverkaren är Brasilien, och det mesta av etanolbränslet kommer från sockerrör. De flesta bilar i Brasilien körs på ren etanol eller en blandning av bensin och etanol.

Jäsning kan också producera vätgas, till exempel i Clostridium pasteurianumdär glukos omvandlas till butyrat, acetat, koldioxid och vätgas. I aceton-butanol-etanol-fermentering bryts kolhydrater som stärkelse och glukos ned av bakterier för att producera aceton, n-butanol och etanol. Denna process utvecklades av Chaim Weizmann som en primär metod för framställning av aceton under första världskriget.