Mēs izskaidrojam, kas ir fermentācija, kādi ir fermentācijas veidi, kurus var izmantot, un dažādie tās izmantošanas veidi.
Kas ir fermentācija?
Fermentācija ir process, kurā oksidēšanās nepilnīga, kam nav nepieciešams skābeklis, un rezultātā veidojas organiska viela. Tas ir kataboliska tipa process, tas ir, transformācija molekulas no sarežģītām līdz vienkāršām molekulām un to ģenerēšana ķīmiskā enerģija formā ATP (Adenozīna trifosfāts).
Fermentācija sastāv no procesa, kurā glikolīze (glikozes molekulas sadalīšanās), kas ražo piruvātu (pirovīnskābe) un kam trūkst skābekļa kā receptora elektroni saražotā NADH pārpalikums (nikotīna adenīna dinukleotīds), izmanto organisko vielu, kas jāreducē, lai atkārtoti oksidētu NADH par NAD+, beidzot iegūstot sākotnējā substrāta atvasinājumu, kas tiek oksidēts. Atkarībā no galīgās vielas būs dažādi fermentācijas veidi.
Šo procesu atklāja franču ķīmiķis Luiss Pastērs, kurš to raksturoja kā "Dzīvi bez gaisa" (La vie sans l’air), jo to var veikt bez skābekļa ar mikroorganismiem kā baktērijas, raugs, vai daži metazoans un protisti. Šajā procesā tad ne mitohondriji ne arī struktūras, kas saistītas ar šūnu elpošanas procesu.
Salīdzinot ar aerobā elpošana, fermentācija nav a metodi ļoti efektīvs enerģijas avots: uz katru patērēto glikozes molekulu tiek ražotas tikai 2 ATP molekulas, savukārt elpošana tiek iegūta no 36 līdz 38.
Tomēr šo procesu veic dažādi šūnas mūsu ķermeņa, lai segtu brīžus, kad trūkst skābekļa, kā tas notiek muskuļu šūnās, kas fermentē glikozi, ja skābekļa padeve nav pietiekama, lai turpinātu elpošanu.
Fermentācijas veidi
Pēc fermentācijas procesa beigās iegūtās vielas mēs to varam klasificēt:
- Alkoholiskā fermentācija. Tas ir process, ko galvenokārt veic raugs, un kurā no noteiktiem cukuriem tiek iegūts spirta etanola daudzums, oglekļa dioksīds un ATP. Šis ir alkoholisko dzērienu ražošanas process.
- Etiķskābā fermentācija. Pieder ģints baktērijām Acetobaktērija, pārvērš etilspirtu par etiķskābe, tas ir, alkohols etiķī. Tomēr tas ir aerobs process, tāpēc tas var notikt vīnos, kas pakļauti gaiss.
- Pienskābes fermentācija. Tas sastāv no daļējas glikozes oksidācijas, ko veic pienskābes baktērijas vai dzīvnieku muskuļu šūnas (kad tām pietrūkst skābekļa, lai varētu elpot). Šis process rada ATP, bet kā blakusproduktu rada pienskābi, kas, uzkrājoties, rada sāpīgas muskuļu noguruma sajūtas.
- Sviesta fermentācija. Tas sastāv no glikozes pārvēršanas sviestskābē un gāzē, kas tai rada raksturīgi nepatīkamu smaku. To raksturīgi veic ģints baktērijas Clostridium un nepieciešama laktozes klātbūtne.
- Butāndiola fermentācija. Tas ir pienskābes fermentācijas variants, ko veic Enterobacteriaceae, kas atbrīvo oglekļa dioksīds un tie rada butāndiolu, bezkrāsainu un viskozu spirtu.
- Propioniskā fermentācija. Šajā process iejaukties etiķskābe, oglekļa dioksīds un dzintarskābe. To visu iegūst propionskābi, a viela kodīgs ar asu smaku.
Fermentācijas izmantošana
Vīniem nepieciešams ražošanas process, kurā tiek izmantota alkoholiskā fermentācija.
Daudzas mākslīgās rūpniecības nozares izmanto fermentācijas priekšrocības, lai iegūtu noteiktas vielas. Piemēram, iekšā pārtikas rūpniecībā sieram tiek veikti propiona fermentācijas procesi vai daudzu veidu ēdamo produktu konservēšanā tiek izmantota pienskābe, kas pienskābes fermentācijas dēļ darbojas kā konservants.
Kaut kas līdzīgs notiek ar alkohola rūpniecību gan vīniem, alum vai cita veida dzērieniem, kuriem nepieciešams ražošanas process, kurā notiek alkoholiskā fermentācija. No otras puses, ja daži dzērieni, piemēram, vīns, ilgstoši tiek atstāti bez vāka, pievienotais skābeklis sāks etiķskābo fermentāciju un dzēriens sāks kļūt etiķains.