fermentation Definition
jäsning avser den metaboliska processen genom vilken organiska molekyler (normalt glukos) omvandlas till syror, gaser eller alkohol i frånvaro av syre eller någon elektrontransportkedja. Fermenteringsvägar regenererar koenzymet nikotinamidadenindinukleotid (NAD+), som används vid glykolys för att frigöra energi i form av adenosintrifosfat (ATP). Jäsning ger endast ett netto av 2 ATP per glukosmolekyl (genom glykolys), medan aerob andning ger så många som 32 molekyler ATP per glukosmolekyl med hjälp av elektrontransportkedjan.studien av jäsning och dess praktiska användningsområden heter zymology och har sitt ursprung 1856 när den franska kemisten Louis Pasteur visade att jäsning orsakades av jäst. Jäsning sker i vissa typer av bakterier och svampar som kräver en syrefri miljö att leva (känd som obligatoriska anaerober), i fakultativa anaerober som jäst, och även i muskelceller när syre är bristfälligt (som i ansträngande träning). Fermentationsprocesserna är värdefulla för livsmedels-och dryckesindustrin, med omvandling av sockerarter till etanol som används för att producera alkoholhaltiga drycker, frisättning av CO2 med jäst som används vid jäsning av bröd och med produktion av organiska syror för att bevara och smaka grönsaker och mejeriprodukter.
Fermentationens funktion
fermentationens huvudsakliga funktion är att omvandla NADH tillbaka till koenzymet NAD+ så att det kan användas igen för glykolys. Under jäsning reagerar en organisk elektronacceptor (såsom pyruvat eller acetaldehyd) med NADH för att bilda NAD+, vilket genererar produkter såsom koldioxid och etanol (etanoljäsning) eller laktat (mjölksyrajäsning) i processen.
typer av jäsning
det finns många typer av jäsning som kännetecknas av slutprodukterna bildade från pyruvat eller dess derivat. De två fermentationer som oftast används av människor för att producera kommersiella livsmedel är etanoljäsning (används i öl och bröd) och mjölksyrajäsning (används för att smaka och bevara mejeri och grönsaker).
Etanoljäsning
denna figur visar processerna för glykolys och etanoljäsning.
vid etanoljäsning omvandlas pyruvatet som produceras genom glykolys till etanol och koldioxid i två steg. Först frigör pyruvatet koldioxid för att bilda en tvåkolförening som kallas acetaldehyd. Därefter reduceras acetaldehyd med NADH till etanol och därigenom regenererar NAD+ för användning vid glykolys. Sammantaget omvandlas en molekyl glukos till två molekyler koldioxid och två molekyler etanol.
Etanoljäsning utförs vanligtvis av jäst, som är en encellig svamp.
mjölksyrajäsning
denna figur visar processerna för glykolys och homolaktisk jäsning.
det finns två huvudtyper av mjölksyrajäsning: homolaktisk och heterolaktisk. Vid homolaktisk syrajäsning reducerar NADH pyruvat direkt för att bilda laktat. Denna process släpper inte ut gas. Sammantaget omvandlas en molekyl glukos till två molekyler laktat. Vid heterolaktisk jäsning metaboliseras lite laktat ytterligare, vilket resulterar i etanol och koldioxid via fosfoketolasvägen.
mjölksyrajäsning utförs främst av vissa typer av bakterier och svampar. Denna typ av jäsning förekommer emellertid också i muskelceller för att producera ATP när syretillförseln har tömts under ansträngande träning och aerob andning är inte möjlig.
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). Dessa produkter används kommersiellt i livsmedel, vitaminer, läkemedel eller som industriella kemikalier. Dessutom erbjuder många mindre vanliga produkter fortfarande kommersiellt värde. Till exempel utvecklades produktionen av aceton via aceton – butanol – etanolfermentering först av den judiska kemisten Chaim Weizmann och var viktig för den brittiska krigsindustrin under Word War I.
Quiz
1. Vad regenereras koenzymet genom fermentationsprocessen?
A. NADH
B. NAD+
C. Etanol
D. mjölksyra
2. Vilken typ av jäsning sker i muskelceller under ansträngande träning?
A. etanol
B. blandad syra
C. mjölksyra
D. smörsyra
3. Vilken kemist visade famously rollen som jäst i jäsning?
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 (tionde upplagan). Boston: Pearson.
- Kauffman, G. B., & Mayo, I. (1994). Chaim Weizmann (1874-1952): kemist, bioteknolog och statsman. Journal of chemical education, 71(3), 209.
- Chojnacka, K. (2006). Jäsningsprodukter. Kemiteknik och kemisk processteknik, 12.
- Ganguly, Subha. Kemiska aspekter av jäsningsteknik i livsmedelsindustrin. Research Journal of Chemical and Environmental Sciences 1.1 (2013): 42-43.