Fermentatiedefinitie
fermentatie verwijst naar het metabolische proces waarbij organische moleculen (normaal glucose) worden omgezet in zuren, gassen of alcohol in afwezigheid van zuurstof of een elektronentransportketen. De fermentatiewegen regenereren het co-enzym nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), dat in glycolyse wordt gebruikt om energie in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP) vrij te geven. Fermentatie levert slechts een netto van 2 ATP per glucosemolecuul (door glycolyse) op, terwijl aërobe ademhaling maar liefst 32 moleculen ATP per glucosemolecuul oplevert met behulp van de elektronentransportketen.de studie van fermentatie en het praktische gebruik ervan wordt zymology genoemd en is ontstaan in 1856 toen de Franse chemicus Louis Pasteur aantoonde dat fermentatie werd veroorzaakt door gist. Fermentatie vindt plaats in bepaalde soorten bacteriën en schimmels die een zuurstofvrije omgeving nodig hebben om te leven (bekend als verplichte anaëroben), in facultatieve anaëroben zoals gist, en ook in spiercellen wanneer zuurstof schaars is (zoals bij zware inspanning). De processen van fermentatie zijn waardevol voor de voedsel-en drankenindustrie, met de omzetting van suikers in ethanol die wordt gebruikt om alcoholische dranken te produceren, de afgifte van CO2 door gist die wordt gebruikt in het rijzen van brood, en met de productie van organische zuren om groenten en zuivelproducten te behouden en smaak te geven.
functie van de fermentatie
de belangrijkste functie van de fermentatie is om NADH weer om te zetten in het co-enzym NAD+, zodat het opnieuw kan worden gebruikt voor glycolyse. Tijdens de fermentatie, reageert een organische elektronenacceptor (zoals pyruvaat of acetaldehyde) met NADH om NAD+ te vormen, die producten zoals kooldioxide en ethanol (ethanolfermentatie) of lactaat (melkzuurfermentatie) in het proces produceren.
soorten fermentatie
Er zijn vele soorten fermentatie die zich onderscheiden door de eindproducten gevormd uit pyruvaat of derivaten daarvan. De twee fermentaties die het meest worden gebruikt door mensen om commercieel voedsel te produceren zijn ethanolfermentatie (gebruikt in bier en brood) en melkzuurfermentatie (gebruikt om zuivel en groenten op smaak te brengen en te bewaren).
Ethanolfermentatie
deze figuur toont de processen van glycolyse en ethanolfermentatie.
bij ethanolfermentatie wordt het door glycolyse geproduceerde pyruvaat in twee stappen omgezet in ethanol en kooldioxide. Ten eerste geeft het pyruvaat kooldioxide vrij om een twee-koolstofverbinding te vormen die acetaldehyde wordt genoemd. Vervolgens wordt acetaldehyde gereduceerd door NADH tot ethanol, waardoor NAD + regenereert voor gebruik in glycolyse. Globaal, wordt één molecuul van glucose omgezet in twee molecules van kooldioxide en twee molecules van ethanol.
Ethanolfermentatie wordt meestal uitgevoerd door gist, een eencellige schimmel.
melkzuurfermentatie
deze figuur toont de processen van glycolyse en homolactische fermentatie.
Er zijn twee belangrijke soorten melkzuurfermentatie: homolactisch en heterolactisch. Bij homolactische zure fermentatie vermindert NADH pyruvaat direct om lactaat te vormen. Dit proces geeft geen gas vrij. Globaal, wordt één molecuul van glucose omgezet in twee molecules van lactaat. In heterolactische fermentatie, wordt wat lactaat verder gemetaboliseerd, resulterend in ethylalcohol en kooldioxide via de phosphoketolaseweg.
melkzuurfermentatie wordt voornamelijk uitgevoerd door bepaalde soorten bacteriën en schimmels. Nochtans, komt dit type van fermentatie ook in spiercellen voor om ATP te produceren wanneer de zuurstoftoevoer tijdens zware oefening is uitgeput en de aërobe ademhaling niet mogelijk is.
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). Deze producten worden commercieel gebruikt in voedingsmiddelen, vitaminen, farmaceutische producten, of als industriële chemicaliën. Bovendien bieden veel minder gangbare producten nog steeds commerciële waarde. Bijvoorbeeld, de productie van aceton via de aceton – butanol – ethanol fermentatie werd voor het eerst ontwikkeld door de Joodse chemicus Chaim Weizmann en was belangrijk voor de Britse oorlogsindustrie tijdens Word War I.
Quiz
1. Wat is het co-enzym geregenereerd door het proces van fermentatie?
A. NADH
B. NAD +
C. Ethanol
D. melkzuur
2. Welk type fermentatie vindt plaats in spiercellen tijdens zware inspanning?
A. Ethanol
B. gemengd zuur
C. melkzuur
D. boterzuur
3. Welke chemicus demonstreerde de rol van gist bij de gisting?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 (tiende editie). Boston: Pearson.
- Kauffman, G. B., & Mayo, I. (1994). Chaim Weizmann (1874-1952): chemicus, biotechnoloog en staatsman. Journal of chemical education, 71 (3), 209.
- Chojnacka, K. (2006). Fermentatieproducten. Chemical engineering and chemical process technology, 12.
- Ganguly, Subha. Chemische aspecten van fermentatietechnologie in de voedselverwerkende industrie. Research Journal of Chemical and Environmental Sciences 1.1 (2013): 42-43.