fermentație definiție
fermentația se referă la procesul metabolic prin care moleculele organice (în mod normal glucoză) sunt transformate în acizi, gaze sau alcool în absența oxigenului sau a oricărui lanț de transport al electronilor. Căile de fermentare regenerează coenzima nicotinamidă adenină dinucleotidă (NAD+), care este utilizată în glicoliză pentru a elibera energie sub formă de adenozin trifosfat (ATP). Fermentarea produce doar o plasă de 2 ATP pe moleculă de glucoză (prin glicoliză), în timp ce respirația aerobă produce până la 32 de molecule de ATP pe moleculă de glucoză cu ajutorul lanțului de transport al electronilor.studiul fermentației și utilizările sale practice se numește zimologie și își are originea în 1856, când chimistul francez Louis Pasteur a demonstrat că fermentația a fost cauzată de drojdie. Fermentarea are loc în anumite tipuri de bacterii și ciuperci care necesită un mediu fără oxigen pentru a trăi (cunoscut sub numele de anaerobi obligați), în anaerobi facultativi, cum ar fi drojdia, și, de asemenea, în celulele musculare atunci când oxigenul este în cantitate redusă (ca în exercițiile fizice intense). Procesele de fermentare sunt valoroase pentru industria alimentară și a băuturilor, cu conversia zaharurilor în etanol utilizat pentru producerea băuturilor alcoolice, eliberarea de CO2 de drojdia utilizată la dospirea pâinii și cu producerea de acizi organici pentru conservarea și aromatizarea legumelor și a produselor lactate.
funcția de fermentare
funcția principală a fermentației este de a converti NADH înapoi în coenzima NAD+, astfel încât să poată fi utilizată din nou pentru glicoliză. În timpul fermentației, un acceptor de electroni organici (cum ar fi piruvatul sau acetaldehida) reacționează cu NADH pentru a forma NAD+, generând produse precum dioxid de carbon și etanol (fermentarea etanolului) sau lactat (fermentarea acidului lactic) în proces.
tipuri de fermentație
există multe tipuri de fermentație care se disting prin produsele finale formate din piruvat sau derivații săi. Cele două fermentații utilizate cel mai frecvent de oameni pentru a produce alimente comerciale sunt fermentarea etanolului (utilizată în bere și pâine) și fermentarea acidului lactic (utilizată pentru aromatizarea și conservarea lactatelor și legumelor).
fermentarea etanolului
această figură descrie procesele de glicoliză și fermentarea etanolului.
în fermentarea etanolului, piruvatul produs prin glicoliză este transformat în etanol și dioxid de carbon în două etape. În primul rând, piruvatul eliberează dioxid de carbon pentru a forma un compus cu doi atomi de carbon numit acetaldehidă. Apoi, acetaldehida este redusă cu NADH la etanol, regenerând astfel NAD+ pentru utilizare în glicoliză. În general, o moleculă de glucoză este transformată în două molecule de dioxid de carbon și două molecule de etanol.
fermentarea etanolului este de obicei efectuată de drojdie, care este o ciupercă unicelulară.
fermentarea acidului Lactic
această figură descrie procesele de glicoliză și fermentație homolactică.
există două tipuri principale de fermentare a acidului lactic: homolactic și heterolactic. În fermentarea acidului homolactic, NADH reduce piruvatul direct pentru a forma lactat. Acest proces nu eliberează gaz. În general, o moleculă de glucoză este transformată în două molecule de lactat. În fermentația heterolactică, o parte din lactat este metabolizat în continuare, rezultând etanol și dioxid de carbon prin calea fosfoketolazei.
fermentarea acidului Lactic este efectuată în principal de anumite tipuri de bacterii și ciuperci. Cu toate acestea, acest tip de fermentație apare și în celulele musculare pentru a produce ATP atunci când aportul de oxigen a fost epuizat în timpul exercițiilor fizice intense și respirația aerobă nu este posibilă.
Fermentation Equation
Ethanol Fermentation
glucose → 2 ethanol + 2 carbon dioxide
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
Lactic Acid Fermentation
glucose → 2 lactic acid
C6H12O6 → 2 C3H6O3
Products of Fermentation
While there are a number of products from fermentation, the most common are ethanol, lactic acid, carbon dioxide, and hydrogen gas (H2). Aceste produse sunt utilizate comercial în alimente, vitamine, produse farmaceutice sau ca substanțe chimice industriale. În plus, multe produse mai puțin obișnuite oferă încă valoare comercială. De exemplu, producția de acetonă prin fermentarea acetonă – butanol – etanol a fost dezvoltată pentru prima dată de chimistul evreu Chaim Weizmann și a fost importantă pentru industria de război britanică în timpul cuvântului război I.
Quiz
1. Care este coenzima regenerată prin procesul de fermentare?
A. NADH
B. NAD+
C. etanol
D. acid Lactic
2. Ce tip de fermentație apare în celulele musculare în timpul exercițiilor fizice intense?
A. etanol
B. acid mixt
C. acid Lactic
D. acid butiric
3. Care chimist a demonstrat faimos rolul drojdiei în fermentație?
A. Chaim Weizmann
B. Louis Pasteur
C. Marie Curie
D. Antoine Lavoisier
- Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. (2014). Campbell Biology (ediția a zecea). Pearson.
- Kauffman, G. B.,& Mayo, I. (1994). Chaim Weizmann (1874-1952): chimist, biotehnolog și om de stat. Jurnalul de educație chimică, 71 (3), 209.
- Chojnacka, K. (2006). Produse de fermentare. Inginerie Chimică și tehnologia proceselor chimice, 12.
- Ganguly, Subha. Aspecte chimice ale tehnologiei de fermentare în industriile de prelucrare a alimentelor. Jurnalul de cercetare al științelor chimice și ale mediului 1.1 (2013): 42-43.