Fermentaţie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre subiectul biochimiei nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Fermentația este o cale metabolică , care permite ființele vii să obțină energie din anumite molecule organice ( glucide sau rareori aminoacizi ) , în absența oxigenului . O parte din energia eliberată prin transformarea chimică este stocată în ATP (adenozin trifosfat); cu toate acestea, randamentul energetic al fermentațiilor, în care produsul final nu este complet oxidat , este mult mai mic decât oxidarea aerobă completă a aceluiași substrat .

Din punct de vedere strict chimic, fermentația este o disproporție , adică un redox în care aceeași moleculă este parțial oxidată și parțial redusă . Glucidele sunt principalele molecule fermentabile.
În absența oxigenului sunt posibile și alte procese, pe lângă fermentație: unele bacterii folosesc și respirația anaerobă , în care acceptorul final de electroni este o substanță anorganică, alta decât oxigenul ( ion sulfat , ion nitrat etc.).

Având în vedere importanța mare pe care o au fermentațiile în prepararea multor alimente și, de asemenea, în degradarea lor, termenul de fermentație a fost utilizat pe scară largă pentru a indica orice transformare catalizată de un microorganism . Uneori termenul este încă folosit în acest sens.

Istorie

Termenul "fermentare" derivă din latinescul " fervere" (a fierbe), termen folosit pentru a indica aspectul mustului în timpul preparării vinului .

Înainte de nașterea chimiei biologice, procesele de fermentare și putrefacție erau asociate confuz cu digestia alimentelor, în general din punct de vedere vitalist .

Louis Pasteur a făcut o anumită claritate atribuind fermentarea entităților care nu sunt bine definite, denumite fermenti , conținute în drojdii .

Studiile ulterioare ( Eduard Buchner , 1897 ) au condus mai întâi la descoperirea naturii proteice a enzimelor și la identificarea acestora cu enzime . Ulterior ( Gustav Embden , Otto Meyerhof ) au fost clarificate principalele căi ale metabolismului energetic în general și ale fermentației în special.

Biochimie

Deoarece oxigenul nu este disponibil ca acceptor final de electroni în anaerobioză , substratul în sine este parțial oxidat și parțial redus. Prin urmare, fermentațiile sunt disproporții .

În majoritatea fermentațiilor, metabolitul inițial este un zahăr sau un alt compus în care numărul mediu de oxidare al carbonului este zero, prin urmare carbonul în sine poate fi parțial oxidat și parțial redus.

În fermentație este recomandabil să se distingă două părți:

În prima parte, glicoliza, glucoza este transformată în două molecule de acid piruvic (CH 3 CO COOH) cu producerea simultană a două molecule de ATP și două molecule de NADH + H + . ATP este o moleculă cu un conținut ridicat de energie ușor disponibil pentru diferitele nevoi ale celulei. În a doua parte, celula asigură regenerarea NAD + . NADH + H + , în forma sa redusă, reprezintă o sursă mare de energie, aproximativ 2,5 ATP, care necesită prezența oxigenului pentru a fi utilizat, dar în absența oxigenului, NADH + H + redus trebuie eliberat de prețioasa sa încărcătură fără a extrage energie din ea. Diferitele fermentații diferă prin modul în care NAD + este regenerat.

Comparând numerele de oxidare ale atomilor de carbon individuali ai moleculei de acid lactic (-3; 0; +3) cu numărul de oxidare al carbonului din glucoză (0), se poate observa că aceeași moleculă a fost parțial oxidată și în parte redusă (disproporție). Această redox internă furnizează energia fixată în cele două molecule de ATP.

Tipuri de fermentare

Fermentarea lactică

În fermentația lactică, cei doi atomi de hidrogen sunt transferați la carbon în poziția 2 a acidului piruvic, producând acid lactic :

CH 3 CO COOH + (NAD H + H + ) → CH 3 C H O H COOH + NAD +
(Acid piruvic + NADH → Acid lactic + NAD + )

Acest proces este realizat de unele bacterii ( lactobacili ) și de celulele corpului uman în condiții de anaerobioză ( mușchi ).

În mușchi , în condiții de încărcare intensă, energia este produsă de glicogenul prezent la fața locului, care este mai întâi descompus în glucoză și apoi fermentat cu acid lactic. Acumularea acestui catabolit generează oboseală musculară. Acidul lactic este eliminat treptat în timpul recuperării.

Fermentarea alcoolică

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Fermentarea alcoolică .

Iată cum NAD + este regenerat pentru fermentarea alcoolică :

Fermentarea alcoolică a cidrului de pere în demihn .
  • Prima parte:
Acid piruvic → Acetaldehidă + Dioxid de carbon
  • A doua parte:
Acetaldehidă + Nicotinamidă adenină dinucleotidă redusă → Nicotinamidă adenină dinucleotidă oxidată + Etanol

Fermentarea alcoolică are ca rezultat transformarea zaharurilor în alcool etilic și dioxid de carbon. Acest proces stă la baza producerii principalelor băuturi alcoolice ( vin , bere ) și, de asemenea, la dospirea pâinii . Această fermentație, făcută pornind de la subproduse de producție agricolă, este, de asemenea, utilizată pentru producerea de bioetanol .

Procesul este realizat de ciuperci unicelulare numite drojdii . Inițial aceste organisme plasate în substratul de cultură (must, aluat de malț sau pâine) efectuează o respirație aerobă, adică folosind oxigenul din aer, transformând zaharurile în apă și dioxid de carbon. Apoi, din interiorul masei de fermentare din cauza lipsei de oxigen, drojdiile trec la fermentare prin exploatarea energiei zaharurilor prin oxidarea lor anaerobă (fără utilizarea oxigenului) în alcool etilic și dioxid de carbon.

Organismele care fermentează, eliberându-și produsele în mediu, abandonează un catabolit bogat în energie, care poate fi utilizat în continuare în prezența oxigenului. Randamentul redus de energie al fermentației este compensat de flexibilitatea ecologică care permite fermentatorilor să trăiască chiar și în condiții în care organismele aerobe obligate sunt incapabile să supraviețuiască.

Acest lucru se remarcă în producția de oțet : apare după fermentarea alcoolică și se datorează microorganismelor aerobe din genul Acetobacter și Mycoderma care exploatează aerob catabolitul final (etanolul) fermentației alcoolice.

Alte fermentații

Printre procariote există mulți agenți de fermentații diferite, aceste fermentații își pot lua numele de la produsul principal al fermentației în sine: aici este o scurtă listă a principalilor:

Toți împărtășesc conservarea numărului mediu de oxidare al reactivilor.

Fermentarea rumenei

Set de reacții efectuate de microorganisme în pădurea rumegătoarelor capabile să facă disponibile alimentele introduse cu dieta sub formă de molecule digerabile sau direct asimilabile. Vorbim de „fermentație” și nu de „ digestie ”, deoarece marea majoritate a reacțiilor chimice care operează în păduri sunt de tip fermentativ și „rumen”, deoarece apar într-un mod masiv în rumen, chiar dacă nu exclusiv. Aceste reacții sunt mai cunoscute la rumegătoarele domestice ( bovine , ovine , caprine ), în timp ce cele ale rumegătoarelor sălbatice sunt mai puțin investigate. Ele apar, de asemenea, în mod similar la toți ierbivorele, chiar dacă în organe diferite; de exemplu la cai și iepuri , specii erbivore fără stomac camerat, reacțiile apar în principal în cecum .

Fermentații în producția de alimente în Occident

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Transformarea agroindustriei .

În multe culturi, fermentația a furnizat instrumente importante pentru transformarea alimentelor, sporind valorile sale nutriționale și durata de valabilitate .

În Occident, cele mai cunoscute produse obținute prin fermentare sunt [1] :

Pâine

La coacere, drojdia, din genul Saccharomyces , fermentează oligozaharidele care se detașează de amidon în timpul fazei de frământare și odihnă a masei procesate. Produsele de fermentație alcoolică (alcool etilic și dioxid de carbon) trec în faza gazoasă formând bulele caracteristice în timpul dospirii și gătirii .

Vin

Vinul este produs pornind de la soluții zaharoase obținute prin zdrobirea grămezii de struguri lăsate să fermenteze cu drojdiile unicelulare din genul Saccharomyces prezente pe pielea strugurilor sau provenind din culturi selectate.

În funcție de condițiile de fermentare, calitățile organoleptice (culoare, arome, arome ...) ale vinului diferă, caracteristici care se îmbogățesc în continuare în etapele ulterioare de procesare.

Drojdia în condiții anaerobe transformă 100 de grame de zahăr în 51,1 alcool etilic cu un randament volumic de 65,5%. Acesta este un randament ideal. În realitate, o parte din zahărul disponibil este utilizat de drojdie pentru a se înmulți; mai mult, în timpul fermentării, drojdiile mustului produc, pe lângă alcool și dioxid de carbon, și produse secundare ( glicerină , acid acetic , acid succinic ) care contribuie la caracterizarea aromei produsului finit. Randamentul real se apropie, așadar, de 60% în volum.

Bere

Berea se obține prin acțiunea drojdiilor din speciile Saccharomyces cerevisiae sau Saccharomyces pastorianus pe un must care conține malț de orz și, eventual, și cantități variabile de malț din alte cereale ( grâu , orez sau porumb ). Prelucrarea este de așa natură încât dioxidul de carbon este, de asemenea, conservat în produs.

Subprodusele fabricii de bere sunt „drojdie de bere”, vândute deshidratate sau comprimate în blocuri și dioxid de carbon .

Brânzeturi

În maturarea unor brânzeturi (recunoscute prin „ găuri ”) zaharurile reziduale sunt degradate odată cu producerea de dioxid de carbon.

Alte brânzeturi se maturizează folosind căi metabolice, altele decât fermentația.

Iaurt

Iaurtul este rezultatul fermentației lactice efectuate de tulpini selectate de lactobacili pe lapte , integral sau tratat.

Scăderea pH - ului datorită acumulării de acid lactic protejează laptele de alte modificări care l-ar face nepotrivit pentru hrănire și, prin urmare, ar permite păstrarea acestuia la temperatura camerei. De asemenea, determină denaturarea cazeinei , care se coagulează dând produsului consistența sa caracteristică.

Deoarece aroma iaurtului este considerabil mai acidă decât laptele din care provine, de multe ori iaurtul de pe piață este adăugat cu zahăr, preparate din fructe sau alte componente care compensează această aciditate crescută.

Fermentații în restul lumii

Fermentațiile cunoscute în lumea occidentală sunt relativ puține și sunt dedicate în principal jucării unui rol proeminent în conservarea alimentelor și băuturilor, precum și pentru a produce o îmbunătățire a gustului și digestibilității (pâine).

În restul lumii (Asia, America, Africa) alte tipuri de fermentație sunt răspândite de multă vreme și sunt încă stabilite astăzi, chiar și la nivel industrial, ambele având la bază aceiași agenți de fermentație utilizați pe alimente diferite, cum ar fi sorgul (durrha) și porumb și folosind diferiți agenți de fermentație ( bacterii sau ciuperci diferite) pe diferite substanțe precum pește, carne, leguminoase, susan , mei , orez , soia , teff . Aceste fermentații sunt utilizate în principal pentru a îmbunătăți gustul și durata de valabilitate a substanțelor originale și, de asemenea, pentru a le îmbogăți cu câteva molecule valoroase din punct de vedere nutrițional ( proteine și vitamine ). [2]

Africa

  • Ogi , Africa de Sud ; o cremă ușoară de porumb și sorg; în ultima vreme este, de asemenea, produs pe scară largă industrial.
  • Mahewu , Africa de Sud ; smântână groasă, preparată diferit cu Ogi, din făină de porumb și grâu.
  • Mawe , Africa de Vest (coasta Atlanticului); aluat de făină de porumb.
  • Injera , Africa de Est ( Eritreea și Etiopia , brioșă coaptă, spongioasă și acidă făcută cu făină de teff și grâu .
  • Kishk , Egipt , aluat din grâu în cereale și lapte, conținut ridicat de proteine ​​și vitamine.
  • Kiska , Sudan pâine scăzută, acră, făcută din făină de sorg.
  • Banku , Ghana pâine acră din porumb și manioc .
  • Kenkei , Ghana aluat de porumb fermentat, aburit.

America

  • Chicha , în întreaga zonă andină , o băutură nutritivă, alcoolică scăzută / medie, acidă.
  • Pozol , Mexic și America Centrală, prăjituri fermentate din făină de porumb.
  • Tesgüino , America Centrală, băutură alcoolică siropoasă și acidă din boabe de porumb.
  • Atole , Mexic , smântână din boabe de porumb umede, fără alcool.
  • Agua agria , băutură acidă nealcoolică din Mexic din fermentația lactică.
  • Zambumbia , băutură alcoolică mexicană făcută din orz și zahăr din trestie.

Asia

În China , Chu este identificat ca sinonim al „agentului de fermentare”, precum și al produsului fermentat; prin urmare, există diferite tipuri de „Chu”, în funcție de aceasta, dar și de ce și cum este fermentat.

  • Ping chu: piure cremos.
  • San chu: compoziție granulată.
  • Huang chu: galben chu = fermentație alcoolică, de obicei din orez sau soia.
  • Huang cheng chu: chu galben de grâu (nordul Chinei) unde orezul nu crește.
  • Na chu: orez tipic chu, (China de Sud și Coreea).

Coreea:

  • Nuruk: piure de orez, grâu, orz fermentat.
  • Meju : piure de soia fermentat.

Japonia:

  • Koji: mămăligă tip mash făcută din cereale sau făină de orez sau grâu (grâu).

Filipine:

  • Bubod: piure de orez fermentat din cereale sau făină.

Tailanda:

  • Loopang: piure din fermentația micetică, făcut din făină și tărâțe de orez.

Indonezia și Malaezia:

  • Ragi: bile compacte de orez, fermentație micetică.

India:

  • Marchaa: tort cu orez scăzut, fermentație micetică.

Notă

  1. ^ Irma D'Aria, Alimente fermentate, de aceea sunt bune , în La Repubblica , 28 mai 2019, p. 10.
  2. ^ Copie arhivată ( PDF ), la dels-old.nas.edu . Adus pe 2 mai 2012 (arhivat din original la 12 septembrie 2012) .

Bibliografie

Aguggini, Beghelli și colab. "Fiziologia animalelor domestice cu elemente de etologie" UTET

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 31200 · LCCN (EN) sh85047829 · GND (DE) 4129537-7 · BNF (FR) cb119679279 (dată) · BNE (ES) XX525559 (dată) · NDL (EN, JA) 00.562.847
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Fermentation&oldid=120924553 ”