Quá trình lên men và các loại



các lên men Đó là một quá trình trao đổi chất mà một số sinh vật sử dụng để có được năng lượng và chất dinh dưỡng từ các hợp chất hữu cơ nhất định. Một đặc tính quan trọng của quá trình lên men là nó là một phản ứng yếm khí, có nghĩa là nó xảy ra trong trường hợp không có oxy.

Nhiều vi sinh vật sử dụng quá trình lên men như một cơ chế sản xuất năng lượng dưới dạng ATP. Năng lượng thu được thông qua sự phân hủy của các phân tử hữu cơ, chẳng hạn như tinh bột hoặc đường, thông qua quá trình lên men.

Các nấm men thực hiện quá trình lên men đường và chuyển chúng thành rượu, trong khi vi khuẩn chuyển đổi một số carbohydrate thành axit lactic. Lên men cũng xảy ra trong trái cây, nấm và trong cơ bắp của động vật có vú.

Quá trình lên men tự nhiên này đã được con người hiện đại sử dụng rộng rãi để thu được các sản phẩm quan tâm, như bia, rượu vang, sữa chua và pho mát, trong số những thứ khác. Nghiên cứu về quá trình lên men được gọi là cimology.

Chỉ số

  • 1 Quá trình lên men
  • 2 loại lên men
    • 2.1 Lên men rượu
    • 2.2 Lên men lactic
  • 3 Vi sinh vật tham gia lên men thực phẩm
    • 3.1 Vi khuẩn
    • 3.2 Nấm men
    • 3.3 Khuôn
  • 4 tài liệu tham khảo

Quá trình lên men

Giống như các quá trình trao đổi chất khác để có được năng lượng, quá trình lên men bắt đầu bằng quá trình đường phân. Phản ứng trao đổi chất này dựa trên sự phân hủy của các phân tử glucose để thu được các phân tử năng lượng quan trọng. Trong quá trình này, glucose bị phân hủy bởi quá trình oxy hóa và các phân tử NADH và pyruvate được tạo ra.

Trong các phản ứng hiếu khí (sử dụng oxy), NADH và pyruvate tham gia vào một cơ chế gọi là phosphoryl hóa oxy hóa, một quá trình diễn ra trong màng của ty thể và có hiệu quả cao để tạo ra năng lượng dưới dạng phân tử ATP..

Ngược lại, quá trình lên men không dẫn đến việc sản xuất năng lượng hiệu quả như vậy bởi vì một số phân tử, chẳng hạn như NADH, không thể giải phóng các electron của chúng để trở lại NAD +, đây là dạng oxy hóa của phân tử và cần thiết để tạo ra nhiều hơn Phân tử ATP.

Kết quả là, các phản ứng trao đổi chất khác xảy ra đảm bảo rằng các phân tử NADH tặng electron của chúng cho một phân tử hữu cơ khác, chẳng hạn như pyruvate từ glycolysis. Quá trình oxy hóa NADH thành NAD + này cho phép glycolysis tiếp tục hoạt động.

Các loại lên men

Lên men rượu

Trong quá trình lên men rượu, các phân tử NADH tặng các electron của chúng cho các phân tử khác có nguồn gốc từ pyruvate, và do đó một loại rượu được sản xuất. Rượu được sản xuất đặc biệt là ethanol hoặc rượu ethyl, và đó là một quá trình xảy ra theo hai bước.

Ở bước đầu tiên, một nhóm carboxyl được giải phóng từ pyruvate, được giải phóng dưới dạng carbon dioxide, do đó để lại một phân tử hai carbon gọi là alketaldehyd.

Trong bước thứ hai, NADH chuyển các electron của nó sang acetaldehyd được sản xuất trước đó, tạo ra ethanol và tái tạo NAD +, cần thiết để duy trì glycolysis và do đó, việc cung cấp pyruvate.

Phương trình hóa học ròng để sản xuất ethanol từ glucose là:

C6H12O6 (glucose) → 2 C2H5OH (ethanol) + 2 CO2 (carbon dioxide)

Các men thực hiện quá trình lên men rượu được sử dụng trong sản xuất đồ uống có cồn thông thường, như bia và rượu, cũng như trong sản xuất bánh mì.

Điều quan trọng cần lưu ý là rượu độc hại với số lượng lớn, cả nấm men và con người, đã thiết lập mức độ dung nạp dao động từ 5 đến 21%.

Lên men lactic

Trong quá trình lên men của axit lactic, NADH chuyển các electron của nó trực tiếp sang pyruvate, do đó tạo ra một phân tử lactate. Các vi khuẩn sản xuất sữa chua làm như vậy thông qua quá trình lên men lactic, cũng như các tế bào hồng cầu trong cơ thể con người.

Phương trình sau đây mô tả việc sản xuất axit lactic từ glucose:

C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (axit lactic)

Việc sản xuất axit lactic cũng có thể xảy ra từ đường sữa và nước, như được chỉ ra trong phương trình tóm tắt sau:

C12H22O11 (lactose) + H2O (nước) → 4 CH3CHOHCOOH (axit lactic)

Lên men lactic cũng có thể xảy ra trong các tế bào cơ, nhưng chỉ trong một số điều kiện nhất định; ví dụ, khi tập thể dục rất mạnh và ít cung cấp oxy.

Axit lactic được tạo ra trong cơ bắp được vận chuyển theo dòng máu đến gan, nơi nó được chuyển đổi trở lại thành pyruvate để được tái sử dụng trong các phản ứng khác của sản xuất năng lượng.

Vi sinh vật tham gia lên men thực phẩm

Các nhóm vi sinh vật phổ biến nhất liên quan đến quá trình lên men thực phẩm như sau:

Vi khuẩn

Các vi khuẩn axit lactic của chi Lactobacillus, Bệnh nhi, Liên cầu khuẩn và Viêm phế quản, là những vi khuẩn quan trọng nhất trong thực phẩm lên men, tiếp theo là loài Vi khuẩn Acetobacter, mà oxy hóa rượu trong axit axetic.

Lên men axit axetic đã được sử dụng rộng rãi để sản xuất giấm trái cây, bao gồm giấm táo. Một nhóm thứ ba của vi khuẩn quan trọng trong quá trình lên men là các loài Bacillus tinh tế, B. địa y và B. pumilus, làm tăng độ pH của môi trường.

Bacillus Subilis Nó là loài chiếm ưu thế trong việc sản xuất các phân tử làm tăng độ kiềm của môi trường, chẳng hạn như amoniac. Điều này làm cho môi trường không phù hợp với sự phát triển của các sinh vật phân hủy, giúp bảo quản thực phẩm.

Lên men kiềm là phổ biến hơn trong thực phẩm giàu protein như đậu nành và các loại đậu khác, mặc dù chúng cũng đã được thực hiện với hạt giống cây trồng. Ví dụ, hạt dưa hấu và hạt vừng.

Nấm men

Giống như vi khuẩn và nấm mốc, nấm men có thể có tác dụng có lợi và không có lợi trong quá trình lên men thực phẩm. Một số men như Pichia làm hỏng thực phẩm, trong khi Candida Nó được sử dụng để sản xuất protein quan tâm.

Nấm men có lợi nhất về mặt lên men thực phẩm mong muốn là gia đình Saccaromyces. Đó là về S. cerevisiae tham gia làm bánh mì và rượu trong lên men rượu vang. Giống carlbergenisis của gia đình Saccharomyces cerevisiae là men liên quan đến sản xuất bia.

Giống họ ellipsoideus Saccharomyces cerevisiae Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu vang. Về phần mình, Schizosacaromyces pombe và S. boulderi là những loại men chủ yếu trong sản xuất đồ uống lên men truyền thống, đặc biệt là những loại có nguồn gốc từ ngô và kê.

Nó đã được tìm thấy rằng các loài Schizosacaromyces pombe Nó có khả năng làm giảm axit malic trong ethanol và carbon dioxide, và đã được sử dụng thành công để giảm độ axit trong nho và mận.

Khuôn

Nấm mốc cũng là sinh vật quan trọng trong chế biến thực phẩm, cả trong suy thoái và bảo tồn. Nhiều loại nấm mốc có khả năng sản xuất enzyme có tầm quan trọng thương mại, như pectinase từ Aspergillus niger.

Các loài Aspergillus Họ tham gia vào việc sản xuất axit citric từ phần còn lại của bột táo. Các loài Aspergillus Họ thường chịu trách nhiệm cho những thay đổi không mong muốn trong thực phẩm gây ra sự suy giảm.

Mặt khác, các loài Penicillium được liên kết với sự phát triển của sự trưởng thành và hương vị trong pho mát, trong khi các loài Ceratocystis họ tham gia vào việc sản xuất hương vị của trái cây. Đồng thời, Penicillium là tác nhân gây ra việc sản xuất độc tố như patulin.

Tài liệu tham khảo

  1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Hóa sinh (Tái bản lần thứ 8). W. H. Freeman và Công ty.
  2. Hogg, S. (2005). Vi sinh thiết yếu (Tái bản lần 1). Wiley.
  3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Vi sinh vật và lên men thực phẩm truyền thống (Tái bản lần 1). Báo chí CRC.
  4. Simon, E. (2014). Sinh học: Cốt lõi (Tái bản lần 1). Pearson.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Sinh học (Tái bản lần thứ 7).
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh: Sự sống ở cấp độ phân tử(Tái bản lần thứ 5). Wiley.