Ми пояснюємо, що таке ферментація, які типи бродіння можна використовувати та різне застосування.
Що таке ферментація?
Ферментація - це процес окислення неповні, що не потребують кисню, і в результаті утворюється органічна речовина. Це процес катаболічного типу, тобто перетворення молекули від складних до простих молекул і породження хімічна енергія у формі АТФ (Аденозину трифосфат).
Ферментація складається з процесу гліколіз (розпад молекули глюкози), яка виробляє піруват (піровиноградну кислоту) і якій не вистачає кисню як рецептора для електрони Залишок виробленого NADH (нікотин-аденін-динуклеотид) використовує органічну речовину, яку необхідно відновити для повторного окислення NADH до NAD +, зрештою отримуючи похідне вихідного субстрату, який окислюється. Залежно від кінцевої речовини, будуть різні види бродіння.
Цей процес відкрив французький хімік Луї Пастер, який описав його як «життя без повітря» (La vie sans l’air), оскільки це може здійснюватися за відсутності кисню шляхом мікроорганізми як бактерії, дріжджі, або деякі багатоплідні і протисти. У цьому процесі, значить, ні мітохондрії ані структури, пов’язані з процесом клітинного дихання.
У порівнянні з аеробне дихання, бродіння не є метод дуже ефективне джерело енергії: на одну спожиту молекулу глюкози утворюється лише 2 молекули АТФ, а при диханні – від 36 до 38.
Однак цей процес здійснюється різними клітини нашого тіла, щоб покрити моменти відсутності кисню, як це відбувається в м’язових клітинах, які ферментують глюкозу, коли надходження кисню недостатньо для продовження дихання.
Види бродіння
За речовиною, отриманою в кінці процесу бродіння, її можна класифікувати на:
- Спиртове бродіння. Це процес, здійснюваний переважно дріжджами, при якому з певних цукрів виробляється певна кількість спиртового етанолу, вуглекислий газ і АТФ. Цей процес використовується для виробництва алкогольних напоїв.
- Оцтове бродіння. Власна з бактерій роду Ацетобактер, перетворює етиловий спирт у оцтова кислота, тобто спирту в оцті. Однак це аеробний процес, тому він може відбуватися у винах, які піддаються впливу повітря.
- Молочнокислотне бродіння. Він складається з часткового окислення глюкози, яке здійснюється молочнокислими бактеріями або клітинами м’язів тварин (коли їм не вистачає кисню для дихання). Цей процес генерує АТФ, але виробляє молочну кислоту як побічний продукт, який викликає хворобливе відчуття м’язової втоми, коли вона накопичується.
- Масляне бродіння. Він складається з перетворення глюкози в масляну кислоту і газ, який надає йому типово неприємний запах. Його характерно здійснюють бактерії роду клостридій і вимагає наявності лактози.
- Бутандіолова ферментація. Це варіант молочнокислого бродіння, здійснюваного Enterobacteriaceae, які вивільняють вуглекислий газ і вони утворюють бутандіол, безбарвний і в'язкий спирт.
- Пропіонове бродіння. У цьому процес втрутитися оцтова кислота, вуглекислий газ і бурштинова кислота. З них отримують пропіонову кислоту, а речовина їдкий з різким запахом.
Використання ферментації
Вина вимагають виробничого процесу, в якому використовується спиртове бродіння.
Багато техногенних виробництв використовують переваги бродіння для отримання певних речовин. Наприклад, в харчової промисловості сиру проводять процеси пропіонового бродіння, або при консервації багатьох видів харчових продуктів використовується присутність молочної кислоти, яка діє як консервант, завдяки молочнокислому бродіння.
Щось подібне відбувається з алкогольною промисловістю, як для вина, пива чи інших видів лікерів, які потребують процесу виробництва, в якому втручається алкогольне бродіння. З іншого боку, якщо деякі ліки, такі як вино, залишати відкритими на тривалий час, доданий кисень почне оцтове бродіння, і напій почне ставати оцтовим.