Fermentation er en proces der bruges til at fremstille vin, øl, yoghurt og andre produkter. Her er et kig på den kemiske proces, der finder sted under gæring.
Fermentationsdefinition
Fermentering er en metabolisk proces, hvor en organisme omdanner et kulhydrat, såsom stivelse eller a sukker, ind i en alkohol eller en syre. For eksempel udfører gær gæring for at opnå energi ved at omdanne sukker til alkohol. Bakterier udfører fermentering og omdanner kulhydrater til mælkesyre. Undersøgelsen af gæring kaldes zymologi.
Fermenteringens historie
Udtrykket "gæring" kommer fra det latinske ord fervere, hvilket betyder "at koge." Fermentering blev beskrevet af alkymister fra slutningen af 1300-tallet, men ikke i moderne forstand. Den kemiske fermenteringsproces blev genstand for videnskabelig undersøgelse omkring år 1600.
Fermentering er en naturlig proces. Folk anvendte gæring for at fremstille produkter som vin, mjød, ost og øl længe før den biokemiske proces blev forstået. I 1850'erne og 1860'erne
Louis Pasteur blev den første zymurgist eller videnskabsmand til at studere gæring, da han demonstrerede, at gæring var forårsaget af levende celler. Pasteur var imidlertid ikke succesrig i sine forsøg på at udtrække det enzym, der var ansvarligt for gæring fra gærceller. I 1897 malede den tyske kemiker Eduard Buechner gær, ekstraherede væske fra dem og fandt, at væsken kunne fermentere en sukkeropløsning. Buechners eksperiment betragtes som begyndelsen på videnskaben om biokemi og tjente ham i 1907 Nobelpris i kemi.Eksempler på produkter dannet ved gæring
De fleste mennesker er opmærksomme på mad og drikkevarer, der er gæringsprodukter, men indser måske ikke mange vigtige industriprodukter som følge af gæring.
- Øl
- Vin
- Yoghurt
- Ost
- Visse sure fødevarer, der indeholder mælkesyre, herunder surkål, kimchi og pepperoni
- Brød surt efter gær
- Kloakbehandling
- Nogle industrielle alkoholproduktioner, f.eks. Til biobrændstoffer
- Brintgas
Fermentering af ethanol
Gær og visse bakterier udfører ethanolfermentering, hvor pyruvat (fra glukosemetabolisme) brydes ind i ethanol og carbondioxid. Den kemiske nettoligning for produktion af ethanol fra glukose er:
C6H12O6 (glukose) → 2 ° C2H5OH (ethanol) + 2 CO2 (carbondioxid)
Ethanolfermentering har brugt produktionen af øl, vin og brød. Det er værd at bemærke, at gæring i nærvær af høje niveauer af pektin resulterer i produktion af små mængder methanol, som er giftig, når den indtages.
Melkesyrefermentering
Pyruvatmolekylerne fra glukosemetabolisme (glykolyse) kan fermenteres til mælkesyre. Mælkesyrefermentering bruges til at omdanne lactose til mælkesyre i yoghurtproduktion. Det forekommer også i dyremuskler, når vævet kræver energi i en hurtigere hastighed, end der kan leveres ilt. Den næste ligning for mælkesyreproduktion fra glukose er:
C6H12O6 (glukose) → 2 CH3CHOHCOOH (mælkesyre)
Produktionen af mælkesyre fra lactose og vand kan sammenfattes som:
C12H22O11 (lactose) + H2O (vand) → 4 CH3CHOHCOOH (mælkesyre)
Produktion af brint og metangas
Fermenteringsprocessen kan give hydrogengas og metangas.
Methanogen archaea gennemgår en disproportionsreaktion, hvori en elektron overføres fra en carbonyl af en carboxylsyregruppe til en methylgruppe eddikesyre til dannelse af methan og carbondioxid gas.
Mange typer gæring giver brintgas. Produktet kan bruges af organismen til at regenere NAD+ fra NADH. Brintgas kan anvendes som et substrat af sulfatreducerende midler og methanogener. Mennesker oplever brintgasproduktion fra tarmbakterier, producerer flatus.
Fermenteringsfakta
- Fermentering er en anaerob proces, hvilket betyder, at den ikke kræver ilt for at kunne ske. Selv når ilt er rigeligt, foretrækker gærceller imidlertid fermentering frem for aerob respiration, forudsat at der er tilstrækkelig tilførsel af sukker til rådighed.
- Fermentering forekommer i fordøjelsessystemet hos mennesker og andre dyr.
- I en sjælden medicinsk tilstand kaldet tarmfermenteringssyndrom eller auto-bryggerisyndrom fører fermentering i den menneskelige fordøjelseskanal til forgiftning ved ethanolproduktion.
- Fermentering forekommer i humane muskelceller. Muskler kan bruge ATP hurtigere end ilt kan leveres. I denne situation produceres ATP ved glykolyse, der ikke bruger ilt.
- Selvom gæring er en almindelig vej, er det ikke den eneste metode, der anvendes af organismer til at opnå energi anaerobt. Nogle systemer bruger sulfat som den endelige elektronacceptor i elektrontransportkæde.
Yderligere referencer
- Hui, Y. H. (2004). Håndbog om vegetabilsk konservering og forarbejdning. New York: M. Dekker. s. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
- Klein, Donald W.; Lansing M.; Harley, John (2006). Mikrobiologi (6. udgave). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-255678-0.
- Purves, William K.; Sadava, David E.; Orians, Gordon H.; Heller, H. Craig (2003). Livet, biologien (7. udgave). Sunderland, messe: Sinauer Associates. pp. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
- Steinkraus, Keith (2018). Håndbog med oprindelige gærede fødevarer (2. udgave). CRC Press. ISBN 9781351442510.