Fermentație naturală. Fermentare violentă și îngrijire pentru ea

Pagina 1

Fermentarea zahărului pentru a forma alcool este un exemplu genial al modului în care enzimele reglează subtil procesele chimice.

Fermentarea zaharurilor poate fi cauzată de microorganisme aparținând în principal uneia dintre cele trei grupe: ciuperci de drojdie, bacterii sau ciuperci de mucegai. Monosaharidele și în principal hexozele sunt supuse fermentației. Procesul de fermentare a monozaharidelor este utilizat pe scară largă în tehnologia de obținere a produselor utilizate în cantitati mari V economie nationala. Pentru a procesa zaharuri complexe (polizaharide) prin fermentație, acestea sunt mai întâi descompuse prin alte metode (hidroliză) în zaharuri simple.

Fermentarea zahărului este folosită pentru a prepara o altă băutură - berea. Aici trebuie pregătit artificial un mediu favorabil activității drojdiei care provoacă fermentație. Materia primă este orzul. Boabele de orz sunt înmuiate în cuve umplute cu apă, apoi plasate în așa-numitele curenți rostil, unde sunt așezate sub formă de paturi. Boabele de orz conțin amidon, proteine ​​și săruri minerale (K, Ca, Mg și PO4), boabele de molid conțin tot ceea ce este necesar pentru fermentație, cu excepția zahărului. Când boabele de orz germinează, apar modificări în proteina germenilor. Enzima rezultată este peptaza, iar odată cu germinarea ulterioară, diastaza transformă amidonul în zahăr.

Procesele de fermentare a zaharurilor au mare importanțăîn distilare, însilozare pentru furaje, varză murată și castraveți murați, în producția de chefir și kumiss, în fabricarea untului, panificație și în multe alte cazuri.

În timpul fermentației, se formează zahăr etanolși dioxid de carbon; această reacție poate avea loc numai în prezența drojdiei, care însă nu se consumă în timpul reacției.

Să luăm în considerare procesul de fermentare a zahărului.

Sunt cunoscute multe tipuri de fermentare a zahărului. Zaharurile cu un număr de atomi de carbon care este un multiplu de trei sunt supuse fermentației.

Când glicerina este obținută prin fermentarea zahărului sau a melasei de zahăr, conditii speciale fermentare, de exemplu, prin adăugarea de sulfit de sodiu neutru.

Există și alte tipuri de fermentație a zahărului, precum fermentația lămâii, când acid de lamaie, acetonă, când se formează acetonă și altele. Procesele de degradare și descompunerea substanțelor proteice sunt cauzate și de activitatea bacteriilor putrefactive speciale și, în cele din urmă, boli infecțioase, care apar din cauza pătrunderii microbilor patogeni în sânge, care provoacă descompunerea proteinelor din sânge, reprezintă de asemenea cazuri speciale fermentaţie.

Sunt posibile și alte tipuri de fermentare a zaharurilor, rezultând diverse produse. De exemplu, glicerina, acetona-butanol, acetona-etanol, butanol-izopropanol și alte tipuri de fermentație, care sunt adesea considerate ca combinații ale primelor trei tipuri de fermentație date.

La producerea alcoolului etilic prin fermentarea zaharurilor, se formează simultan alcooli numiți alcooli de ulei de fuel, care conțin 4 - 9 (sau mai mulți) atomi de carbon. Pentru industria parfumurilor, cei mai interesanți sunt alcoolii n-propilici, izobutilici și izoamilici. În plus, uleiul de fusel conține hexil, heptil, octil, nonil și alți alcooli, care sunt izolați prin distilare fracționată.

Zimazele sunt enzime fermentativ Saharov.

A arătat că fiecare etapă a fermentației zahărului este catalizată de o enzimă specifică și că prima etapă implică adăugarea unei grupe care conține fosfor la molecula de zahăr. Munca lui Harden a stat la baza descoperirii ciclului Krebs, un lanț de reacții în metabolismul glucozei.

Alcoolul etilic poate fi produs prin fermentarea zahărului. Procesul se desfășoară într-un balon cu un tub de evacuare a gazului.

Acidul lactic levogitor este produs prin fermentarea zaharurilor sub influență tip special bacterii de fermentație a acidului lactic. Acest acid este înrudit genetic cu d-gliceraldehida (p.

Veți afla din acest articol ce gaz este eliberat în timpul fermentației piureului.

Ce este fermentația?

Fermentarea este procesul de descompunere a substanţelor organice, de obicei carbohidraţi, în compuşi simpli sub influenţa microorganismelor sau a enzimelor secretate de acestea. În același timp, energia eliberată este cheltuită de aceștia pentru propria lor activitate de viață, dar produsele de fermentație sunt necesare pentru biosinteză. Exemplele obișnuite de produse secundare ale arderii includ alcoolul de vin, acidul hidrogen lactic și dioxidul de carbon.

Există mai multe tipuri de acest proces:

• Alcool. Folosit pentru producerea de bere, vin, alcool etilic.
• Acid lactic. Este folosit pentru producerea de kvas, chefir, pentru murarea legumelor și însilozarea furajelor.
• Acid butiric. Acest tip de fermentație are loc în zonele umede și în conserve stricate.
• Metan.

Ce gaz se eliberează în timpul fermentației vinului?

Deoarece fermentația alcoolică este utilizată la fermentarea vinului, trebuie luate în considerare mai multe nuanțe. Această băutură se formează prin acțiunea de „contact” a drojdiei și a unor mucegaiuri. Ca rezultat al procesului, microorganismele descompun zahărul, care se transformă în produsul principal- etanol. Când vinul fermentează, se eliberează energie și dioxid de carbon. Aminoacizii, care fac parte din drojdie, sunt veriga care provoacă eliberarea de gaz prin procesul de descompunere a acestora.

De asemenea, pe lângă gaze, se formează și alte gaze în cantități mici. produse secundare. Acestea includ acetaldehida, acidul acetic, glicerina, acetaldehida și alcoolii superiori - izobutil, butil, izoamil, amil. Alcoolii mai mari sunt altfel numiți uleiuri de fusel.

Sperăm că din acest articol ați aflat ce gaz se eliberează în timpul fermentației vinului.

Viața microbilor este posibilă chiar și fără acces la oxigen. Energia necesara functionarii organismului in aceste conditii se formeaza ca urmare a proceselor de fermentatie. Cele mai comune tipuri de fermentație, în timpul cărora are loc descompunerea materie organică(în principal Zaharuri) sub influența microorganismelor, reprezentând un set de reacții redox. Fermentațiile nu duc niciodată la oxidarea completă a substanțelor organice. Multe forme caracteristice de fermentație apar fără participarea oxigenului atmosferic - anaerob.

Deoarece oxigenul liber disponibil pe planeta noastră s-a format ca urmare a fotosintezei, care a apărut pe mai multe etapele ulterioare dezvoltarea vieții pe Pământ, este destul de evident că metoda anaerobă de extragere a energiei - fermentația - este mai veche decât procesul de respirație.

Fermentarea este cunoscută oamenilor din timpuri imemoriale. De mii de ani, oamenii au folosit fermentația alcoolică pentru a face vin. Fermentarea acidului lactic era cunoscută chiar mai devreme. Oamenii mâncau produse lactate și făceau brânzeturi. Cu toate acestea, nu bănuiau că aceste procese apar cu ajutorul microorganismelor. Termenul de „fermentare” a fost introdus de alchimistul olandez Van Helmont în secolul al XVII-lea. pentru procese care presupun eliberarea de gaze (fermentatio - fierbere). Apoi, în secolul al XIX-lea. fondatorul microbiologiei moderne, Louis Pasteur, a arătat că fermentația este rezultatul activității vitale a microbilor și a stabilit că fermentațiile diferite sunt cauzate de diferite microorganisme.

Fermentația alcoolică- Acesta este procesul de oxidare a carbohidraților, în urma căruia se formează alcool etilic, dioxid de carbon și se eliberează energie.

Fermentarea zaharurilor este cunoscută din cele mai vechi timpuri. Timp de secole, bererii și vinificatorii au exploatat capacitatea anumitor drojdii de a provoca fermentația alcoolică, care transformă zaharurile în alcool.

Fermentarea este efectuată în principal de drojdie, precum și de unele bacterii și ciuperci. ÎN diverse tari Pentru a produce alcool sunt folosite diferite microorganisme. De exemplu, în Europa se folosesc în principal drojdie din genul Saccharomyces, în America de Sud- bacterii Pseudomonas lindneri, în Asia - ciuperci mucoase.

Doar carbohidrații pot fi fermentați și foarte selectiv. Drojdia fermentează doar niște zaharuri cu 6 atomi de carbon (glucoză, fructoză, manoză).

Fermentația alcoolică poate fi reprezentată schematic prin ecuație

Fermentarea " border="0">

Procesul de fermentație alcoolică este în mai multe etape, constând dintr-un lanț reacții chimice. Transformarea glucozei în formarea acidului piruvic are loc în același mod ca și în timpul respirației. Aceste reacții apar fără participarea oxigenului (anaerob). În plus, căile de respirație și fermentație divergă.

În timpul fermentației alcoolice, acidul piruvic este în cele din urmă transformat în alcool și dioxid de carbon. Aceste reacții apar în două etape. În primul rând, CO2 este separat de piruvat și se formează acetaldehidă; apoi acetaldehida adaugă hidrogen, reducându-se la alcool etilic. Toate reacțiile sunt catalizate de enzime. NAD-H2 este implicat în reducerea aldehidei.

De obicei, în timpul fermentației alcoolice, pe lângă produsele principale, se formează produse secundare. Sunt destul de diverse, dar sunt prezente în cantități mici: amil, butilic și alți alcooli, al căror amestec se numește ulei de fusel - un compus de care depinde aroma specifică a vinului. Educaţie produse secundare datorită faptului că transformarea glucozei are loc parțial în alte moduri.

Semnificația biologică a fermentației alcoolice este că se produce o anumită cantitate de energie, care este stocată sub formă de ATP și apoi cheltuită pentru toate procesele vitale ale celulei.

Fermentarea acidului lactic. Cu fermentare cu acid lactic produsul final este acid lactic.

Oamenii sunt familiarizați cu această fermentație de mult timp. Fermentarea laptelui, prepararea laptelui coagulat, chefirul, fermentarea legumelor sunt rezultatul fermentației lactice a zahărului din lapte sau a carbohidraților din plante. Acest tip de fermentație se realizează cu ajutorul bacteriilor de acid lactic, care sunt împărțite în două grupuri mari (în funcție de natura fermentației): homofermentativ, formând numai acid lactic din zahăr, și heterofermentativ, formând, pe lângă acid lactic, alcool, acid acetic, dioxid de carbon.

Homofermentativ fermentarea acidului lactic cauzate de bacterii din genul Lactobacillus și streptococi. Ele pot fermenta diverse zaharuri cu 6 (hexoze) sau 5 (pentoze) atomi de carbon, unii acizi. Cu toate acestea, gama de produse pe care le fermentează este limitată.

Bacteriile lactice nu au un aparat enzimatic pentru utilizarea oxigenului atmosferic. Oxigenul fie le este indiferent, fie inhibă dezvoltarea.

Fermentația acidului lactic poate fi descrisă prin ecuație

Procesul de formare a acidului lactic este extrem de apropiat de procesul de fermentație alcoolică. Glucoza este, de asemenea, descompusă în acid piruvic. Dar apoi decarboxilarea sa (eliminarea CO2), ca în timpul fermentației alcoolice, nu are loc, deoarece bacteriile lactice sunt lipsite de enzimele corespunzătoare. Au dehidrogenaze active (NAD). Prin urmare, acidul piruvic însuși (și nu acetaldehida, ca în fermentația alcoolică) acceptă hidrogenul din forma redusă de NAD și se transformă în acid lactic. În timpul fermentației acidului lactic, bacteriile obțin energia de care au nevoie pentru a se dezvolta în condiții anaerobe, unde utilizarea altor surse de energie este dificilă.

Fermentarea acidului lactic heterofermentativ este un proces mai complex decât cel homofermentativ: fermentarea carbohidraților duce la formarea unui număr de compuși care se acumulează în funcție de condițiile procesului de fermentație. Unele bacterii produc, pe lângă acid lactic, alcool etilic și dioxid de carbon, altele - acid acetic; unele bacterii lactice heterofermentative pot produce diferiți alcooli, glicerol și manitol.

Fermentația heterofermentativă a acidului lactic este cauzată de bacteriile din genul Lactobacterium și din genul Streptococcus. Chimia acestor fermentații nu este la fel de bine studiată ca fermentația lactică alcoolică sau homofermentativă.

Bacteriile heterofermentative produc acid lactic într-un mod diferit. Ultima etapă- reducerea acidului piruvic la acid lactic este aceeași ca și în cazul fermentației homofermentative. Dar acidul piruvic însuși se formează în timpul unei defalcări diferite a glucozei - monofosfat de hexoză. Producția de energie este mult mai mică decât în ​​cazul fermentației alcoolice.

Bacteriile heterofermentative fermentează un număr limitat de substanțe: unele hexoze (și de o anumită structură), pentoze, alcooli de zahăr și acizi.

Fermentarea acidului lactic este utilizat pe scară largă în producția de produse lactate: iaurt, acidophilus, brânză de vaci, smântână. În producția de chefir și kumis, alături de fermentația acidului lactic cauzată de bacterii, are loc și fermentația alcoolică provocată de drojdie. Fermentația acidului lactic are loc în prima etapă a producției de brânzeturi, apoi bacteriile acidului lactic sunt înlocuite cu bacteriile acidului propionic.

S-au găsit bacterii lactice aplicare largă la conservarea fructelor si legumelor, in silozurile furajere. Fermentarea acidului lactic pur este folosită pentru a produce acid lactic la scară industrială.

Acidul lactic este utilizat pe scară largă în producția de piele, vopsit, în producția de praf de spălat, materiale plastice, în industria farmaceutică și în multe alte industrii. Acidul lactic este necesar și în industria de cofetărie și pentru prepararea băuturilor răcoritoare.

Fermentarea acidului butiric. Transformarea carbohidraților în acid butiric este cunoscută de mult timp. Natura fermentației acidului butiric ca urmare a activității vitale a microorganismelor a fost stabilită de Louis Pasteur în anii 60 ai secolului trecut.

Agenții cauzali ai fermentației sunt bacteriile cu acid butiric, care obțin energie pentru viață prin fermentarea carbohidraților. Ele pot fermenta o varietate de substanțe - carbohidrați, alcooli și acizi și sunt capabile să descompună și să fermenteze chiar și carbohidrații cu molecul mare - amidon, glicogen, dextrine.

Fermentarea acidului butiric în vedere generala descris de ecuație

În timpul acestei fermentații, se acumulează diverse produse secundare. Odată cu acidul butiric, dioxidul de carbon și hidrogenul, se formează alcool etilic, acizi lactic și acetic.

Unele bacterii ale acidului butiric produc și acetonă, butanol și alcool izopropilic.

Fermentarea începe cu procesul de fosforilare a glucozei și apoi continuă de-a lungul căii glicolitice până la stadiul de formare a acidului piruvic. Se formează apoi acidul acetic, care este activat de enzimă. Apoi, la condensare (combinare), se obține acid butiric cu patru atomi de carbon din compusul cu doi atomi de carbon. Astfel, în timpul fermentației acidului butiric are loc nu numai descompunerea substanțelor, ci și sinteza.

Potrivit lui V.N. Shaposhnikov, fermentația acidului butiric are două faze. În prima, în paralel cu creșterea biomasei, se acumulează acid acetic, iar acidul butiric se formează mai ales în a doua fază, când sinteza substanțelor corpului încetinește.

Fermentarea acidului butiric are loc în conditii naturale la scară gigantică: pe fundul mlaștinilor, în soluri mlăștinoase, nămol și toate acele locuri în care accesul la oxigen este limitat. Datorită activității bacteriilor acidului butiric, se descompun cantități uriașe de materie organică.

Fermentațiile alcoolice, homofermentative cu acid lactic și cu acid butiric sunt principalele tipuri de fermentații. Toate celelalte tipuri de fermentații sunt o combinație a acestor trei tipuri. De exemplu, fermentația acidului propionic, care joacă un rol important în producerea brânzeturilor și este însoțită de acumularea de propionic și acid aceticȘi dioxid de carbon, poate fi considerată ca o combinație de acid lactic homofermentativ și fermentatie alcoolica. Fermentațiile fibrelor și substanțelor pectinice sunt soiuri de fermentație a acidului butiric.

Deci, cele trei tipuri principale de fermentație sunt legate organic între ele - căile inițiale de descompunere a carbohidraților sunt aceleași.

Procesele de respirație și fermentație sunt principalele surse de energie necesare microorganismelor viata normala, implementarea proceselor de sinteză a celor mai importanți compuși organici.