Čo je fermentácia v chémii?

kvasenie je proces používaný na výrobu vína, piva, jogurt a ďalšie výrobky. Tu je pohľad na chemický proces, ktorý sa vyskytuje počas fermentácie.

Fermentácia je metabolický proces, pri ktorom je organizmus prevádza uhľohydráty, ako je škrob alebo a cukor, do alkohol alebo kyselina. Napríklad kvasinky uskutočňujú fermentáciu, aby získali energiu premenou cukru na alkohol. Baktérie vykonávajú fermentáciu a premieňajú uhľohydráty na kyselinu mliečnu. Nazýva sa štúdia fermentácie zymology.

Termín „ferment“ pochádza z latinského slova fervere, čo znamená „variť“. Fermentáciu opísali alchymisti koncom 14. storočia, ale nie v modernom slova zmysle. Chemický proces fermentácie sa stal predmetom vedeckého bádania okolo roku 1600.

Fermentácia je prirodzený proces. Ľudia používali fermentáciu na výrobu výrobkov, ako je víno, medovina, syr a pivo, dlho predtým, ako sa pochopil biochemický proces. V 50. a 60. rokoch 20. storočia

Väčšina ľudí vie o potravinách a nápojoch, ktoré sú produktmi fermentácie, ale nemusí si uvedomiť, že výsledkom fermentácie je veľa dôležitých priemyselných výrobkov.

• pivo
• víno
• jogurt
• syr
• Niektoré kyslé potraviny obsahujúce kyselinu mliečnu vrátane kyslej kapusty, kimchi a papriky
• Kvasnice na chlieb
• Čistenie odpadových vôd
• Určitá priemyselná výroba alkoholu, napríklad pre biopalivá
• Vodíkový plyn

Kvasinky a určité baktérie vykonávajú fermentáciu etanolom, keď sa pyruvát (z metabolizmu glukózy) rozpadá na etanol a oxid uhličitý. Čistá chemická rovnica na výrobu etanolu z glukózy je:

C₆H₁₂O₆ (glukóza) → 2 ° C₂H₅OH (etanol) + 2CO₂ (oxid uhličitý)

Fermentácia etanolom využíva výrobu piva, vína a chleba. Stojí za zmienku, že fermentácia v prítomnosti vysokých hladín pektínu vedie k produkcii malého množstva metanolu, ktorý je pri konzumácii toxický.

Molekuly pyruvátu z metabolizmu glukózy (glykolýza) sa môžu fermentovať na kyselinu mliečnu. Fermentácia kyseliny mliečnej sa používa na premenu laktózy na kyselinu mliečnu pri výrobe jogurtov. Vyskytuje sa tiež vo zvieracích svaloch, keď tkanivo vyžaduje energiu rýchlejšie ako kyslík. Ďalšia rovnica na výrobu kyseliny mliečnej z glukózy je:

C₆H₁₂O₆ (glukóza) → 2 CH₃CHOHCOOH (kyselina mliečna)

Produkciu kyseliny mliečnej z laktózy a vody možno zhrnúť takto:

C₁₂H₂₂O₁₁ (laktóza) + H₂O (voda) → 4 CH₃CHOHCOOH (kyselina mliečna)

Procesom fermentácie sa môže získať plynný vodík a plynný metán.

Metanogénna archaea podlieha disproporcionačnej reakcii, pri ktorej je jeden elektrón prenesený z a karbonyl skupiny karboxylovej kyseliny na metylovú skupinu kyseliny octovej za vzniku metánu a oxidu uhličitého plyn.

Mnoho druhov fermentácie poskytuje plynný vodík. Tento organizmus môže organizmus použiť na regeneráciu NAD⁺ od NADH. Plynný vodík sa môže používať ako substrát pomocou redukčných činidiel na báze síranov a metanogénov. Ľudia zažívajú produkciu plynného vodíka z črevných baktérií, produkovať flatus.

• Fermentácia je anaeróbny proces, čo znamená, že na to, aby sa vyskytlo, nevyžaduje kyslík. Avšak, aj keď je dostatok kyslíka, kvasinkové bunky uprednostňujú fermentáciu pred aeróbnym dýchaním za predpokladu, že je k dispozícii dostatočný prísun cukru.
• K fermentácii dochádza v tráviacom trakte ľudí a iných zvierat.
• V zriedkavých zdravotných stavoch nazývaných syndróm fermentácie čriev alebo syndróm auto-pivovarníctva vedie fermentácia v tráviacom trakte človeka k intoxikácii produkciou etanolu.
• Fermentácia sa vyskytuje v ľudských svalových bunkách. Svaly sa môžu minúť ATP rýchlejšie ako kyslík. V tejto situácii je ATP produkovaný glykolýzou, ktorá nepoužíva kyslík.
• Hoci fermentácia je bežnou cestou, nie je to jediná metóda, ktorú organizmy používajú na získavanie energie anaeróbne. Niektoré systémy používajú síran ako konečný akceptor elektrónov v systéme transportný reťazec elektrónov.

• Hui, Y. H. (2004). Príručka na konzerváciu a spracovanie zeleniny. New York: M. Dekker. p. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• Klein, Donald W.; Lansing M.; Harley, John (2006). mikrobiológie (6. vydanie). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-255678-0.
• Purves, William K.; Sadava, David E.; Orians, Gordon H.; Heller, H. Craig (2003). Life, Science of Biology (7. vydanie). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates. pp. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• Steinkraus, Keith (2018). Príručka domácich fermentovaných potravín (2. vydanie). CRC Stlačte. ISBN 9781351442510.