Fermentatieproces en soorten

de gisting Het is een metabolisch proces dat door sommige organismen wordt gebruikt om energie en voedingsstoffen uit bepaalde organische verbindingen te verkrijgen. Een belangrijk kenmerk van fermentatie is dat het een anaerobe reactie is, wat betekent dat het gebeurt in afwezigheid van zuurstof.

Veel micro-organismen gebruiken fermentatie als een mechanisme voor energieproductie in de vorm van ATP. Energie wordt verkregen door de afbraak van organische moleculen, zoals zetmeel of suiker, door fermentatie.

De gisten voeren de fermentatie van suikers uit en zetten ze om in alcoholen, terwijl de bacteriën bepaalde koolhydraten omzetten in melkzuur. Fermentatie komt ook voor in fruit, paddenstoelen en in de spieren van zoogdieren.

Dit natuurlijke fermentatieproces is door de moderne mens op grote schaal gebruikt om producten van belang te verkrijgen, zoals bier, wijn, yoghurt en kazen, onder andere. De studie van fermentatie wordt cimology genoemd.

index

• 1 Fermentatieproces
• 2 soorten gisting
  • 2.1 Alcoholische gisting
  • 2.2 Melkzuurgisting
• 3 Micro-organismen die betrokken zijn bij voedselfermentatie
  • 3.1 Bacteriën
  • 3.2 Gisten
  • 3.3 Vormen
• 4 Referenties

Fermentatieproces

Net als andere metabolische processen voor het verkrijgen van energie, begint de fermentatie met glycolyse. Deze metabolische reactie is gebaseerd op de afbraak van glucosemoleculen om belangrijke energiemoleculen te verkrijgen. Tijdens dit proces wordt de glucose afgebroken door oxidatie en moleculen van NADH en pyruvaat worden gegenereerd.

Reacties in aerobe (gebruik van zuurstof), NADH en pyruvaat betrokken bij een mechanisme genaamd oxidatieve fosforylering, een proces dat zich in het mitochondriale membraan en is zeer efficiënt om energie te produceren in de vorm van ATP moleculen.

Omgekeerd, heeft de fermentatie niet tot zo efficiënte productie van energie, omdat sommige moleculen zoals NADH, kunnen hun elektronen vrij weer worden in NAD +, die de geoxideerde vorm van het molecuul en is vereist om het genereren van meer ATP-moleculen.

Dienovereenkomstig andere metabolische reacties die zorgen NADH moleculen doneren elektronen aan een ander organisch molecuul, zoals pyruvaat glycolyse optreden. Deze oxidatie van NADH naar NAD + zorgt ervoor dat glycolyse blijft functioneren.

Soorten gisting

Alcoholische gisting

Bij alcoholische gisting doneren de NADH-moleculen hun elektronen aan andere moleculen die zijn afgeleid van pyruvaat, en dus wordt een alcohol geproduceerd. De alcohol die wordt geproduceerd, is specifiek ethanol of ethylalcohol, en het is een proces dat in twee stappen plaatsvindt.

In de eerste stap een carboxylgroep van pyruvaat, die vrijkomt kooldioxide vrijkomt, waardoor twee koolstofatomen molecuul genaamd I alcetaldehído.

In de tweede stap wordt de NADH voorbij zijn elektronen aceetaldehyde hierboven geproduceerd, waarbij ethanol wordt geproduceerd en het NAD +, dat nodig is om glycolyse behouden wordt geregenereerd en derhalve het verschaffen van pyruvaat.

De netto chemische vergelijking voor de productie van ethanol uit glucose is:

C6H12O6 (glucose) → 2 C2H5OH (ethanol) + 2 CO2 (koolstofdioxide)

De gisten voeren de alcoholische gisting uit die wordt gebruikt bij de productie van veel voorkomende alcoholische dranken, zoals bier en wijn, en bij het maken van brood..

Het is belangrijk om op te merken dat alcohol in grote hoeveelheden toxisch is, zowel voor gisten als voor mensen, wat een tolerantieniveau heeft van ongeveer 5 tot 21%..

Melkzuurgisting

Bij de fermentatie van melkzuur zet NADH zijn elektronen direct over naar pyruvaat, waardoor een lactaatmolecuul wordt gegenereerd. De bacteriën die yoghurt produceren, doen dit via melkzuurgisting, evenals rode bloedcellen in het menselijk lichaam.

De volgende vergelijking beschrijft de productie van melkzuur uit glucose:

C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (melkzuur)

De productie van melkzuur kan ook plaatsvinden van lactose en water, zoals aangegeven in de volgende overzichtsvergelijking:

C12H22O11 (lactose) + H2O (water) → 4 CH3CHOHCOOH (melkzuur)

Melkzuurgisting kan ook in spiercellen plaatsvinden, maar alleen onder bepaalde voorwaarden; bijvoorbeeld wanneer lichaamsbeweging heel intens is en er weinig zuurstoftoevoer is.

Het melkzuur in de spieren wordt gedragen door de bloedbaan naar de lever waar het wordt omgezet naar pyruvaat te worden hergebruikt in andere energieproductie reacties.

Micro-organismen die betrokken zijn bij voedselfermentaties

De meest voorkomende groepen micro-organismen die bij voedselgisting zijn betrokken, zijn de volgende:

bacterie

De melkzuurbacteriën van de geslachten Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus en Oenococcus, zijn de belangrijkste bacteriën in gefermenteerd voedsel, gevolgd door soorten Acetobacter, die alcohol in azijnzuur oxideren.

Fermentatie van azijnzuur is op grote schaal gebruikt om fruitazijn te produceren, waaronder ciderazijn. Een derde groep bacteriën die belangrijk is bij fermentatie is de soort bacil subtilis, B. licheniformis en B. pumilus, die de pH van het medium verhogen.

Bacillus subtilis Het is de dominante soort in de productie van moleculen die de alkaliteit van het medium verhogen, zoals ammoniak. Dit maakt de omgeving ongeschikt voor de groei van decomposer-organismen, wat helpt bij het conserveren van voedsel.

Alkalische fermentaties komen vaker voor in eiwitrijke voedingsmiddelen zoals sojabonen en andere peulvruchten, hoewel ze ook zijn uitgevoerd met plantenzaden. Bijvoorbeeld watermeloenzaden en sesamzaden.

gisten

Net als bacteriën en schimmels kunnen gisten gunstige en niet-gunstige effecten hebben bij het fermenteren van voedsel. Sommige gisten houden ervan Pichia het voedsel verslechteren, terwijl de Candida Het wordt gebruikt voor de productie van interessante eiwitten.

De meest nuttige gist in termen van gewenste voedselfermentaties is de familie Saccharomyces. Het gaat over de S. cerevisiae betrokken bij het maken van brood en alcohol bij wijnfermentaties. De variëteit carlbergenisis van het gezin Saccharomyces cerevisiae is de gist betrokken bij de productie van bier.

De familie ellipsoideus variëteit Saccharomyces cerevisiae Het wordt veel gebruikt bij het maken van wijn. Van zijn kant, Schizosaccharomyces pombe en S. boulderi zijn de dominante gisten in de productie van traditionele gefermenteerde dranken, vooral die welke zijn afgeleid van maïs en gierst.

Er is gevonden dat de soort Schizosaccharomyces pombe Het heeft het vermogen om appelzuur in ethanol en kooldioxide af te breken en is met succes gebruikt om de zuurgraad in druivenmost en pruimenmost te verminderen.

mallen

Mallen zijn ook belangrijke organismen in de voedselverwerking, zowel bij afbraak als bij conservering. Veel schimmels hebben het vermogen om enzymen van commercieel belang te produceren, zoals pectinase uit Aspergillus niger.

De soort aspergillus Ze zijn betrokken bij de productie van citroenzuur uit de overblijfselen van appelpulp. De soort aspergillus Ze zijn vaak verantwoordelijk voor ongewenste veranderingen in voedingsmiddelen die verslechtering veroorzaken.

Aan de andere kant, de soort van penicillium zijn geassocieerd met de ontwikkeling van rijping en smaak in kazen, terwijl de soort Ceratocystis ze zijn betrokken bij de productie van de smaak van de vrucht. Tegelijkertijd is Penicillium de veroorzaker van de productie van toxines zoals patuline.

referenties

1. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochemie (8e druk). W. H. Freeman and Company.
2. Hogg, S. (2005). Essentiële microbiologie (1e ed.). Wiley.
3. Ray, R. & Montet, D. (2014). Micro-organismen en gisting van traditionele voedingsmiddelen (1e ed.). CRC Press.
4. Simon, E. (2014). Biologie: de kern (1e ed.). Pearson.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologie (7e druk) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level(5de ed.). Wiley.