5 Fermantasyon Kullanımı

Fermantasyon, nişasta ve glikoz gibi karbonhidratların anaerobik olarak parçalandığı kimyasal bir süreçtir. Fermantasyonun sağlığa birçok faydası vardır ve alkollü içecekler, ekmek, yoğurt, lahana turşusu, elma sirkesi ve kombucha üretiminde kullanılır. Ayrıca endüstride biyoyakıt kaynağı olarak etanol üretmek için kullanılır.

İnsanlık tarihi boyunca farklı kültürler fermente içecekler tarifin neden işe yaradığını anlamadan tahılları ve meyveleri kapalı kaplarda bırakarak.

Joseph Louis Gay-Lussac, üzüm suyunu uzun süre mayalanmadan tutmak için bir yöntem deneyene kadar, mayanın alkollü fermantasyon için vazgeçilmez olduğunu bulmuştur. Bununla birlikte, fermente içeceklerde glikozun etanole dönüştürülmesinden mayanın sorumlu olduğunu gösteren Pasteur'du. Ayrıca sütün ekşimesine neden olan ve daha sonra bakterilerin laktik asit fermentasyonundaki etkisi olduğu anlaşılan mikroorganizmaları keşfetti.

Fermentasyon bir metabolik süreç Mikroorganizmaların aktivitesinin bir yiyecek veya içecekte arzu edilen bir değişiklik meydana getirmesi. Örneğin alkollü içeceklerin veya asitli süt ürünlerinin üretiminde. Bu kimyasal süreçte, glikoz gibi moleküller anaerobik koşullar altında parçalanır.

"Ferment" kelimesi, kaynatmak anlamına gelen Latince "fervere" kelimesinden gelir. Fermantasyon bilimi, Yunanca “fermantasyonun işleyişi” anlamına gelen zimoloji olarak bilinir ve fermantasyonun biyokimyasal süreci ve uygulamaları üzerine bir çalışmadır.

Fermantasyon altında gerçekleşir anaerobik koşullar (oksijen yokluğu), süreçten enerji çeken mikroorganizmaların (mayalar, bakteriler ve küfler) etkisiyle.

Bazı maya türleri, örneğin Saccharomyces cerevisiaeyeterli miktarda şeker olduğu sürece oksijen bol olduğunda bile fermantasyonu aerobik solunuma tercih eder. Fermantasyon maya ile sınırlı değildir, aynı zamanda kasların glikozun laktata dönüşümünü katalize ettiği kaslarda da gerçekleştirilebilir.

GlikolizGlikozu piruvata dönüştüren metabolik yol olan, fermantasyonun ilk adımıdır. Glikoliz işlemi sırasında, bir molekül glikoz, altı karbonlu bir şeker, iki piruvat molekülüne parçalanır. Bu ekzotermik reaksiyon, ADP'nin ATP'ye fosforilasyonu ve NAD+'ın NADH'ye dönüşümü için enerji açığa çıkarır.

Oksijen varlığında piruvat, aerobik solunum olarak bilinen bir süreç olan trikarboksilik asit döngüsü yoluyla oksitlenebilir. Tersine, piruvat, fermentasyon işleminde oksijenin yokluğunda alkol, laktik asit veya diğer ürünlere indirgenebilir.

Esas olarak nihai ürünlerle ayırt edilen birçok fermantasyon türü vardır. En önemli ve yaygın olarak kullanılan türlerden ikisi etanol/alkolik fermantasyon ve laktik asit fermantasyonudur.

etanol fermantasyonu alkollü içeceklerin üretiminde kullanılmaktadır. laktik asit fermantasyonu Süt ve sebzeleri tatlandırmak veya korumak için kullanılır. Laktik asit fermantasyonu ayrıca kas hücrelerinde yorucu aktivite altında meydana gelir. Bu durumda kaslar, oksijenin sağlanabileceğinden daha hızlı enerji (ATP) tüketir, bu da anaerobik bir ortam ve dolayısıyla laktik asit birikmesi ve kaslarda ağrı ile sonuçlanır.

Asetik asit fermantasyonu, aseton-bütanol-etanol fermantasyonu ve karışık asit fermantasyonu gibi başka fermantasyon türleri de vardır.

Etanol fermantasyonu, şekeri (glikoz, fruktoz ve sakaroz) etanol, karbondioksit ve enerjiye dönüştüren biyolojik süreç olarak tanımlanır.

Bir glikoz molekülünü iki piruvat molekülüne dönüştüren ilk glikoliz adımından sonra piruvat, moleküller ayrıca piruvat tarafından katalize edilen bir adım olan iki asetaldehit ve iki karbon dioksit molekülüne ayrılır. dekarboksilaz. Alkol dehidrojenaz daha sonra NADH'den gelen enerji ve hidrojeni kullanarak iki asetaldehit molekülünün iki etanol molekülüne dönüşümünü kolaylaştırır.

•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Laktik asit fermantasyonu başka bir fermantasyon türüdür ve şekeri metabolit laktata ve enerjiye dönüştüren metabolik süreç olarak tanımlanır. Gaz oluşturmayan ve bazı bakterilerde (örn. laktobasil) ve kas hücreleri.

Bu tip fermantasyon, iki piruvat molekülünü glikolizden iki laktik asit molekülüne dönüştürür ve NAD'yi yeniden üretir.⁺ süreçte, döngü devam ediyor. Bu redoks reaksiyonu, laktik asit dehidrojenaz tarafından katalize edilir.

Laktik asit bakterileri, ya laktik asidin ana ürün olduğu homolaktik fermentasyonu ya da bazı laktatın etanol, karbon dioksit ve diğerlerine metabolize olduğu heterolaktik fermantasyon yan ürünler.

•••Şu tarihten itibaren değiştirildi: https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

zengin probiyotiklerFermente gıdalar, sağlıklı bir bağırsak sisteminin korunmasına yardımcı olabilecek mikroorganizmalar içerir, böylece gıdalardan besinleri daha verimli bir şekilde çıkarabilir. İnsan sağlığı için çeşitli şekillerde faydalıdırlar.

Fermente gıdalardaki probiyotikler, enzimler ve laktik asit, vücudun vitamin ve mineral alımını kolaylaştırabilir. Fermantasyon, B ve C vitaminlerini artırır ve folik asit, riboflavin, niasin, tiamin ve biyotini artırarak onları emilim için daha erişilebilir hale getirir.

Fermantasyon ayrıca tahıllarda, kabuklu yemişlerde, tohumlarda ve baklagillerde bulunan ve mineral eksikliklerine neden olan fitik asidi nötralize edebilir. Fitik asidin iyonize formu olan fitatlar ayrıca nişastayı, proteinleri ve yağları daha az sindirilebilir hale getirir.

Fermente gıdalardaki mikroorganizmalar veya probiyotikler, antibiyotik üretiminde sağlıklı bir bağırsağın korunmasına yardımcı olabilir. antiviral, antifungal ve antitümör ajanların yanı sıra patojenlerin gelişmediği asidik bir ortam yaratır içinde.

Fermantasyon, örneğin meyve sularından şarap ve tahıllardan bira gibi alkollü içeceklerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Nişasta bakımından zengin patatesler de cin ve votka yapmak için fermente edilebilir ve damıtılabilir.

Fermentasyon da yaygın olarak kullanılmaktadır. ekmek yapımı. Şeker, maya, un ve su birleşip hamur oluşturduğunda maya şekeri parçalayarak karbondioksiti açığa çıkarır ve bu da ekmeğin kabarmasına neden olur. Ekşi maya gibi özel ekmekler hem maya hem de laktobasil kullanır. Bu kombinasyon, hamura esnek dokusunu ve kendine özgü ekşi tadı verir.

Laktik asit fermantasyonu, örneğin yoğurt, lahana turşusu, turşu ve kimchi gibi süt ürünleri ve sebzeleri tatlandırmak veya korumak için kullanılır.

Asetik asit fermantasyonu, tahıllardan ve meyvelerden elde edilen nişasta ve şekerleri, elma sirkesi ve kombucha gibi ekşi tatta sirke ve çeşnilere dönüştürmek için de kullanılabilir.

Fermantasyon endüstride üretmek için kullanılır etanol biyoyakıt üretimi için. Mısır, şeker kamışı, şeker pancarı ve manyok gibi tahıllar ve mahsuller dahil olmak üzere hammaddelerden kaynaklandığı için çekici bir yenilenebilir kaynaktır. Ayrıca ağaçlardan, otlardan, tarım ve orman kalıntılarından da gelebilir.

En büyük etanol yakıt üreticisi olan Amerika Birleşik Devletleri'nde, bolluğu ve düşük fiyatı nedeniyle etanol yakıtının ana hammaddesi mısırdır. Bir kilogram mısırdan yaklaşık 0,42 litre etanol üretilebilmektedir. İkinci en büyük üretici Brezilya ve etanol yakıtının çoğu şeker kamışından geliyor. Brezilya'daki çoğu araba saf etanol veya benzin ve etanol karışımı ile çalışır.

Fermantasyon ayrıca hidrojen gazı üretebilir, örneğin Clostridium pasteurianumGlikozun bütirat, asetat, karbon dioksit ve hidrojen gazına dönüştürüldüğü yer. Aseton-bütanol-etanol fermentasyonunda, nişasta ve glikoz gibi karbonhidratlar, bakteriler tarafından aseton, n-bütanol ve etanol üretmek üzere parçalanır. Bu süreç, Chaim Weizmann tarafından Birinci Dünya Savaşı'nda aseton yapmak için birincil bir yöntem olarak geliştirilmiştir.