การหมักแอลกอฮอล์และกรดแลคติกคืออะไร?

การหมักที่พบบ่อยที่สุดสองประเภทคือ แอลกอฮอล์ และ การหมักกรดแลคติก.

แม้ว่าการหมักด้วยแอลกอฮอล์อาจเป็นที่รู้จักมากที่สุด (และพบเห็นได้ในอาหารและเครื่องดื่มหลายชนิด เช่น เช่น ไวน์ เบียร์ ชาหมัก ขนมปังและไส้กรอก) การหมักกรดแลคติกถือเป็น เก่าแก่ที่สุด อาหารหมักดองเช่น ชีส โยเกิร์ต kefir กะหล่ำปลีดอง และอาหารดอง พบได้ในเกือบทุกวัฒนธรรมทั่วโลก ย้อนหลังไปหลายพันปี

เพื่อเปรียบเทียบและเปรียบเทียบการหมักกรดแลคติคกับการหมักแอลกอฮอล์ ทั้งสองอย่างคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันลด และเกี่ยวข้องกับไกลโคไลซิส

การหมักแอลกอฮอล์ เกิดขึ้นในจุลินทรีย์เช่นยีสต์และเปลี่ยนกลูโคสเป็นพลังงานซึ่งถูกปล่อยออกมาเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ผลพลอยได้ที่เกิดขึ้นเรียกว่าเอทานอล (หรือที่เรียกว่าเอทิลแอลกอฮอล์หรือเพียงแค่แอลกอฮอล์) การหมักกรดแลคติก เกิดขึ้นในแบคทีเรีย ยีสต์ และเซลล์กล้ามเนื้อบางชนิด และเปลี่ยนกลูโคสให้เป็นพลังงาน ผลพลอยได้ของมันคือแลคเตท การหมักกรดแลคติกยังใช้ในอุตสาหกรรมอาหารซึ่งใช้แบคทีเรียกรดแลคติก

การหมักแอลกอฮอล์มักเกี่ยวข้องกับ Saccharomyces cerevisiae, (รู้จักกันทั่วไปในชื่อยีสต์ขนมปัง) ซึ่งได้ชื่อมาจากน้ำตาล (แซ็กคาโร) เชื้อรา (ไมซีส) และเบียร์ (เซเรวิเซีย) ย้อนหลังไปถึงยุคหินใหม่

การหมักเกี่ยวข้องกับการแนะนำจุลินทรีย์จำนวนหนึ่งที่เพิ่มระดับของกรดหรือแอลกอฮอล์ ส. cerevisiae การหมักจะเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลธรรมดา ซึ่งยีสต์จะใช้เพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และแอลกอฮอล์

พูดง่ายๆ ก็คือ ยีสต์กินน้ำตาลในขณะที่เซลล์สืบพันธุ์ เซลล์จะขยายพันธุ์ต่อไปจนกว่าน้ำตาลจะหมดและยีสต์หมดไป ยีสต์จะเกาะติดกับก้นภาชนะ กระบวนการนี้จะเหมือนกันไม่ว่าผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นแอลกอฮอล์หรือเชื้อเพลิงชีวภาพ

แลคโตบาซิลลัส เป็นแบคทีเรียที่พบบ่อยที่สุดในการหมักกรดแลคติก น้ำตาลที่มีอยู่ในตัวอย่างผลไม้จะผลิตกรดแลคติคตามธรรมชาติ ซึ่งทำให้ pH ต่ำลง ช่วยลดจำนวนจุลินทรีย์ที่สามารถเติบโตได้ ช่วยถนอมอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ มักใช้ในการดองเช่นเดียวกับในการผลิตโยเกิร์ตและอาหารหมักดอง เช่น กะหล่ำปลีดองและกิมจิ

แบคทีเรียกรดแลคติกพบได้ตามธรรมชาติในอาหารบางชนิดและส่วนใหญ่จะใช้เป็น "อาหารเรียกน้ำย่อย" ซึ่งหมายความว่าจะเริ่มกระบวนการหมัก คาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่แล้วในอาหารทำให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไป นี่คือเหตุผลที่ชีสที่ "แก่" ในระยะเวลาต่างกันมีรสชาติที่แตกต่างกัน

การหมักแอลกอฮอล์เป็นปฏิกิริยาเคมีที่ใช้ยีสต์และน้ำตาลในการผลิตพลังงาน ซึ่งคุณสามารถเห็นได้ว่าเป็นฟองของสารละลาย อาจเป็นแอโรบิกหรือแอนแอโรบิก (ทำงานในที่ที่มีหรือไม่มีออกซิเจน) หลังจากกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ อะซีตัลดีไฮด์ที่เป็นผลลัพธ์ก็จะลดลงจนกลายเป็นเอทานอล ยีสต์ไม่สามารถเผาผลาญเอทานอลได้ เท่าที่เซลล์แม่มีความกังวลก็คือของเสีย

คุณสามารถกำหนด การหมักกรดแลคติก เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นหลังจากไกลโคไลซิสในการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน เอ็นไซม์ที่เรียกว่า lactate dehydrogenase กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาไกลโคไลซิส ก่อตัวเป็นแลคเตทในกระบวนการ

แลคเตทนี้โปรตอนเป็นกรดแลคติคและสะสมในเซลล์กล้ามเนื้อต่อไปจนกว่าจะมีการแนะนำออกซิเจนและการหายใจแบบใช้ออกซิเจนกลับคืนมา ("โปรโตเนต" หมายความว่า การเพิ่มโปรตอนไปยังอะตอมหรือโมเลกุลอื่น ซึ่งทำให้เกิดพันธะและเปลี่ยนแลคเตทให้เป็น กรด) การหมักแลคติกเกิดขึ้นจากการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อขาดออกซิเจนใน สิ่งมีชีวิต ซึ่งจะป้องกันไม่ให้กล้ามเนื้อได้รับพลังงานจากการหายใจระดับเซลล์

โดยพื้นฐานแล้ว การหมักกรดแลคติกจะแตกต่างจากการหมักเอทิลแอลกอฮอล์ในกรดแลคติกนั้น แทนที่จะเป็นเอทานอล เป็นผลพลอยได้ เมื่อสัมผัสกับออกซิเจน โมเลกุลของกรดแลคติกจะแตกตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ เมื่อใช้ในการผลิตอาหาร กรดแลคติกนี้จะสลายน้ำตาล ทำให้อาหารไม่เน่าเสีย

การหมักแอลกอฮอล์สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมทั้งที่มีและไม่มีออกซิเจน โดยให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

อาการปวดกล้ามเนื้อที่เกิดขึ้นหลังออกกำลังกายเกิดจากการสะสมของกรดแลคติก ด้วยกิจกรรมปกติ ปอดสามารถรักษาความต้องการออกซิเจนของร่างกายได้ แต่ในระหว่างการออกกำลังกาย ร่างกายต้องการพลังงานมากขึ้น ทำให้ออกซิเจนไม่เพียงพอ ดังนั้นการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนจึงเริ่มต้นขึ้น นี้ไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่ากับ การหายใจแบบแอโรบิกและผลกระบวนการในการผลิตกรดแลคติก

แม้ว่ามักจะถูกมองว่าเป็นของเสีย แต่กรดแลคติกก็จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ผ่านทางตับ โดยจะเปลี่ยนกลับเป็นกลูโคส ในบางกรณี การสะสมของกรดแลคติกอาจทำให้เกิดอาการคลื่นไส้ หายใจลำบาก และอ่อนแรง เมื่อร่างกายไม่มีเวลาพักฟื้น ผลึกกรดยูริกอาจสะสมที่ข้อต่อ ทำให้เกิดอาการปวดที่เรียกว่าโรคเกาต์