Procesul și tipurile de fermentare



fermentație Este un proces metabolic pe care unii organisme îl folosesc pentru a obține energie și substanțe nutritive de la anumiți compuși organici. O caracteristică importantă a fermentației este că aceasta este o reacție anaerobă, ceea ce înseamnă că apare în absența oxigenului.

Multe microorganisme utilizează fermentația ca mecanism de producere a energiei sub formă de ATP. Energia este obținută prin degradarea moleculelor organice, cum ar fi amidonul sau zahărul, prin fermentare.

Drojdiile efectuează fermentarea zaharurilor și le transformă în alcooli, în timp ce bacteriile transformă anumiți carbohidrați în acid lactic. Fermentația are loc și în fructe, ciuperci și mușchi de mamifere.

Acest proces natural de fermentare a fost folosit pe scară largă de omul modern pentru a obține produse de interes, cum ar fi berea, vinul, iaurtul și brânzeturile, printre altele. Studiul fermentării se numește cimologie.

index

  • 1 Proces de fermentare
  • 2 Tipuri de fermentație
    • 2.1 Fermentarea alcoolică
    • 2.2 Fermentația lactică
  • 3 Microorganismele implicate în fermentarea produselor alimentare
    • 3.1 Bacteriile
    • 3.2 Drojdii
    • 3.3 Matrite
  • 4 Referințe

Procesul de fermentare

Ca și alte procese metabolice de obținere a energiei, fermentația începe cu glicoliza. Această reacție metabolică se bazează pe degradarea moleculelor de glucoză pentru a obține molecule importante de energie. În timpul acestui proces, glucoza este degradată prin oxidare și se generează molecule de NADH și piruvat.

În reacții aerobe (folosind oxigen), NADH și piruvat implicat într-un mecanism numit fosforilării oxidative, un proces care are loc în membrana mitocondrială și este extrem de eficiente pentru a produce energie sub forma de molecule ATP.

Pe de altă parte, fermentarea nu duce la producție eficientă a energiei, deoarece unele molecule, cum ar fi NADH, nu se poate elibera electroni pentru a deveni din nou în NAD +, care este forma oxidată a moleculei și este necesar pentru a ajuta la generarea mai mult Molecule ATP.

Ca rezultat, apar alte reacții metabolice care asigură că moleculele NADH dau electronii lor unei alte molecule organice, cum ar fi piruvatul din glicoliză. Această oxidare a NADH la NAD + permite glicolizei să continue să funcționeze.

Tipuri de fermentație

Fermentarea alcoolică

În fermentația alcoolică, moleculele NADH își dau electronii altor molecule derivate din piruvat și, astfel, se produce un alcool. Alcoolul produs este în special etanol sau alcool etilic și este un proces care are loc în două etape.

În prima etapă o grupare carboxil a piruvatului, care este eliberat sub formă de dioxid de carbon, lăsând astfel o molecula numita alcetaldehído doi carbon este eliberat.

În a doua etapă, NADH trece electronii la acetaldehida produs mai sus, care este produs etanol și NAD +, care este necesară pentru a menține glicolizei și, în consecință, alimentarea piruvatului este regenerat.

Ecuația chimică netă pentru producerea de etanol din glucoză este:

C6H12O6 (glucoză) → 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (dioxid de carbon)

Drojdii efectuează fermentarea alcoolică, care este utilizată în producția de băuturi alcoolice comune, cum ar fi berea și vinul, precum și în a face pâine.

Este important de menționat că alcoolul este toxic în cantități mari, atât pentru drojdii, cât și pentru oameni, care a stabilit niveluri de toleranță variind de la 5 la 21% aproximativ.

Fermentația lactică

În fermentarea acidului lactic, NADH transferă electronii direct în piruvat, generând astfel o moleculă de lactat. Bacteriile care produc iaurt fac acest lucru prin fermentarea lactică, precum și celulele roșii din sânge în corpul uman.

Următoarea ecuație descrie producția de acid lactic din glucoză:

C6H12O6 (glucoză) → 2 CH3CHOHCOOH (acid lactic)

Producția de acid lactic poate apărea, de asemenea, din lactoză și apă, după cum se arată în următoarea ecuație sumară:

C12H22O11 (lactoză) + H20 (apă) → 4 CH3CHOHCOOH (acid lactic)

Fermentația lactică poate apărea și în celulele musculare, dar numai în anumite condiții; de exemplu, când exercițiile fizice sunt foarte intense și există o cantitate mică de oxigen.

Acidul lactic produs în mușchi este transportat prin fluxul sanguin către ficat, unde este transformat înapoi în piruvat pentru a fi refolosit în alte reacții de producere a energiei.

Microorganismele implicate în fermentarea produselor alimentare

Cele mai comune grupuri de microorganisme implicate în fermentarea produselor alimentare sunt următoarele:

bacterii

Bacteriile acidului lactic ale genurilor Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus șiOenococcus, sunt cele mai importante bacterii din alimentele fermentate, urmate de specii de Acetobacter, care oxidează alcoolul în acid acetic.

Fermentarea acidului acetic a fost folosită pe scară largă pentru a produce oțeturi din fructe, inclusiv oțet de cidru. Un al treilea grup de bacterii importante în fermentație sunt speciile bacil subtilis, B. licheniformis și B. pumilus, care cresc pH-ul mediului.

Bacillus subtilis este specia dominantă în producția de molecule care măresc alcalinitatea mediului, cum ar fi amoniacul. Acest lucru face ca mediul să nu fie adecvat pentru creșterea organismelor de descompunere, ceea ce ajută la conservarea alimentelor.

Fermentările alcaline sunt mai frecvente în produsele alimentare bogate în proteine, cum ar fi boabele de soia și alte legume, deși au fost de asemenea efectuate cu semințe de plante. De exemplu, semințe de pepene verde și semințe de susan.

drojdii

Ca și bacteriile și mucegaiurile, drojdiile pot avea efecte benefice și nefavorabile în fermentarea alimentelor. Unele dintre drojdii cum ar fi Pichia deteriorarea alimentelor, în timp ce Candida Este utilizat pentru producerea de proteine ​​de interes.

Drojdia cea mai benefică în ceea ce privește fermentările alimentare dorite este familia Saccharomyces. Este vorba despreS. cerevisiae implicate în fabricarea de pâine și alcool în fermentațiile de vin. Carlbergenisis de soi al familieiSaccharomyces cerevisiae Este drojdia implicată în producția de bere.

Soiul elipsoideus al familiei Saccharomyces cerevisiae Este utilizat pe scară largă în industria vinicolă. Pe de altă parte, Schizosaccharomyces pombe și S. boulderi acestea sunt drojdiile dominante în producția de băuturi tradiționale fermentate, în special cele derivate din porumb și mei.

Sa constatat că specia Schizosaccharomyces pombe Are capacitatea de a degrada acidul malic în etanol și dioxid de carbon și a fost utilizat cu succes pentru a reduce aciditatea în mustul de struguri și de prune.

mucegaiuri

Formele sunt, de asemenea, organisme importante în procesarea alimentelor, atât în ​​degradare, cât și în conservare. Multe forme au capacitatea de a produce enzime de importanță comercială, cum ar fi pectinaza din Aspergillus niger.

Specii de Aspergillus acestea sunt implicate în producerea de acid citric din resturile de pastă de mere. Specii de Aspergillus Acestea sunt deseori responsabile pentru modificările nedorite ale alimentelor care provoacă alterarea.

Pe de altă parte, speciile de Penicillium sunt asociate cu dezvoltarea maturării și a gustului în brânzeturi, în timp ce speciile de Ceratocystis acestea sunt implicate în producția de aromă a fructelor. În același timp, Penicillium este agentul cauzal pentru producerea toxinelor, cum ar fi patulina.

referințe

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochimie (Ediția a 8-a). W. H. Freeman și Compania.
  2. Hogg, S. (2005). Microbiologia esențială (Prima ediție). Wiley.
  3. Ray, R. și Montet, D. (2014). Microorganismele și fermentarea alimentelor tradiționale (Prima ediție). CRC Press.
  4. Simon, E. (2014). Biologie: nucleul (Prima ediție). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. și Martin, D. (2004). biologie (A șaptea ediție) Învățarea în domeniul educației.
  6. Voet, D., Voet, J. și Pratt, C. (2016).Bazele biochimiei: Viața la nivel molecular(Ediția a 5-a). Wiley.