Два найпоширеніші типи бродіння алкогольний і молочнокисле бродіння.
Хоча алкогольне бродіння може бути найбільш відомим (і це спостерігається у багатьох продуктах харчування та напоях, таких як вино, пиво, ферментовані чаї, хліб та ковбаси) вважається, що це молочнокисле бродіння найдавніший. Ферментовані продукти, такі як сир, йогурт, кефір, квашена капуста та маринована їжа, були знайдені майже в усіх культурах у всьому світі, починаючи тисячі років тому.
Для порівняння та протиставлення молочнокислого бродіння та спиртового бродіння є обидва реакції окислення-відновлення і включають гліколіз.
Спиртове бродіння відбувається в таких мікроорганізмах, як дріжджі, і перетворює глюкозу в енергію, яка виділяється у вигляді вуглекислого газу. Отриманий побічний продукт називається етанолом (також відомим як етиловий спирт або просто спирт). Молочнокисле бродіння зустрічається в певних бактеріях, дріжджових і м’язових клітинах і перетворює глюкозу в енергію. Його побічним продуктом є лактат. Молочнокисле бродіння застосовується також у харчовій промисловості, де використовуються молочнокислі бактерії.
Роль дріжджів та бактерій у ферментації
Спиртове бродіння часто включає Saccharomyces cerevisiae, (загальновідомий як пекарські дріжджі), що отримав свою назву від цукру (сахаро), грибка (міцес) та пива (церевізії). Починаючи з періоду неоліту, дріжджове бродіння має важливе значення для процесів виробництва пива, вина, хліба та біопалива.
Бродіння передбачає введення ряду мікробів, що підвищують рівень кислоти або алкоголю; S. cerevisiae ферментація перетворює крохмаль у прості цукри, які дріжджі потім споживають для утворення вуглекислого газу та спирту.
Простіше кажучи, дріжджові ущелини на цукрі в міру розмноження клітин. Клітини продовжують розмножуватися, поки не буде витрачений весь цукор і не витрачаться дріжджі; дріжджі потім осідають на дні ємності. Цей процес однаковий, незалежно від того, кінцевим результатом є алкоголь або біопаливо.
Лактобактерії є найпоширенішими бактеріями, що використовуються при молочнокислому бродінні. Цукор, присутній у зразках фруктів, природним чином виробляє молочну кислоту, яка знижує рН, зменшуючи кількість мікроорганізмів, які можуть рости. Це ефективно зберігає їжу. Це зазвичай використовується при маринуванні, а також у виробництві йогуртів та ферментованих продуктів, таких як квашена капуста та кімчі.
Молочнокислі бактерії містяться природним чином у деяких продуктах харчування і використовуються переважно як “закваски”, тобто вони запускають процес бродіння. Вуглеводи, вже присутні в їжі, підтримують реакцію. Ось чому сири, які «витримали» різну кількість часу, мають різні смакові якості.
Алкогольний vs. Молочнокисле бродіння
Спиртове бродіння - це хімічна реакція, яка використовує дріжджі та цукор для отримання енергії, яку ви можете бачити як бульбашки розчину; він може бути аеробним або анаеробним (робота в присутності або відсутності кисню). Після видалення вуглекислого газу отриманий ацетальдегід відновлюється з утворенням етанолу. Дріжджі не можуть метаболізувати етанол; що стосується батьківських клітин, то це відхід.
Ви можете визначити молочнокисле бродіння як процес, що відбувається після гліколізу в анаеробному диханні. Фермент, який називається лактатдегідрогеназа, викликає реакцію на початок гліколізу, утворюючи в процесі лактат.
Цей лактат перетворюється на молочну кислоту і продовжує накопичуватися в м’язових клітинах до тих пір, поки кисень не буде відновлений і аеробне дихання не повернеться. ("Протонат" означає додавання протона до іншого атома або молекули, що створює зв'язок і перетворює лактат у кислота.) Молочнокисле бродіння відбувається за допомогою анаеробного дихання, яке відбувається при нестачі кисню в організм. Це заважає м’язам отримувати енергію від клітинного дихання.
В першу чергу молочнокисле бродіння відрізняється від бродіння етилового спирту тим, що молочна кислота, а не етанол, є побічним продуктом. Під впливом кисню молекули молочної кислоти розпадаються на вуглекислий газ та воду. При використанні у виробництві їжі ця молочна кислота розщеплює цукру, запобігаючи псуванню їжі.
Спиртове бродіння може відбуватися в середовищах як з киснем, так і без нього, з різними результатами.
Вплив молочної кислоти на організм
М’язова хвороба, яка виникає після фізичних вправ, спричинена накопиченням молочної кислоти. При регулярній діяльності легені можуть встигати за потребою організму в кисні, але під час фізичних вправ потрібно більше енергії. Внаслідок цього кисню не вистачає, тому починається анаеробне дихання. Це не настільки ефективно, як аеробне дихання, а процес призводить до виробництва молочної кислоти.
Хоча молочна кислота часто вважається відходами, вона потім переробляється через печінку, де вона перетворюється назад у глюкозу. У деяких випадках накопичення молочної кислоти може спричинити нудоту, утруднене дихання та слабкість. Коли організм не встигає відновитися, кристали сечової кислоти можуть накопичуватися на суглобах, викликаючи біль, відомий як подагра.