Hva er fermentering? Definisjon og eksempler

Definisjon, historie og eksempler på fermentering

Tilsett gjær for øl for å starte gjæringen. William Reavell / Getty Images

Fermentering er en prosess som brukes til å produsere vin, øl,yoghurtog andre produkter. Her er en titt på den kjemiske prosessen som skjer under gjæring.

Viktige ting: Fermentering

• Fermentering er en biokjemisk reaksjon som trekker ut energi fra karbohydrater uten å bruke oksygen.
• Organismer bruker gjæring for å leve, pluss at det har mange kommersielle bruksområder.
• Mulige gjæringsprodukter inkluderer etanol, hydrogengass og melkesyre.

Fermentering Definisjon

Fermentering er en metabolsk prosess der en organisme omdanner et karbohydrat , slik som stivelse eller en sukker , inn i en alkohol eller en syre. For eksempel utfører gjær gjæring for å få energi ved å omdanne sukker til alkohol. Bakterier utfører gjæring og omdanner karbohydrater til melkesyre. Studiet av fermentering kalles zymologi .

Historien om gjæring

Begrepet 'fermentere' kommer fra det latinske ordet å koke , som betyr 'å koke'. Fermentering ble beskrevet av alkymister på slutten av 1300-tallet, men ikke i moderne forstand. Den kjemiske prosessen med gjæring ble gjenstand for vitenskapelig undersøkelse rundt år 1600.

Forsker Louis Pasteur. Hulton Deutsch/Bidragsyter/Getty Images

Fermentering er en naturlig prosess. Folk brukte gjæring for å lage produkter som vin, mjød, ost og øl lenge før den biokjemiske prosessen ble forstått. På 1850- og 1860-tallet, Louis Pasteur ble den første zymurg eller vitenskapsmann for å studere gjæring når han viste at gjæring var forårsaket av levende celler. Imidlertid var Pasteur mislykket i sine forsøk på å trekke ut enzymet som er ansvarlig for gjæring fra gjærceller. I 1897 malte den tyske kjemikeren Eduard Buechner gjær, hentet væske fra dem og fant ut at væsken kunne gjære en sukkerløsning. Buechners eksperiment regnes som begynnelsen på vitenskapen om biokjemi, og ga ham 1907 Nobelprisen i kjemi .

Eksempler på produkter dannet ved fermentering

De fleste er klar over mat og drikke som er gjæringsprodukter, men er kanskje ikke klar over at mange viktige industriprodukter er resultatet av gjæring.

• Øl
• Vin
• Yoghurt
• Ost
• Visse sur mat som inneholder melkesyre, inkludert surkål, kimchi og pepperoni
• Brødheving av gjær
• Kloakkbehandling
• Noe industriell alkoholproduksjon, som for biodrivstoff
• Hydrogengass

Etanolgjæring

Gjær og visse bakterier utfører etanolgjæring der pyruvat (fra glukosemetabolismen) brytes til etanol og karbondioksid . Den kjemiske nettoligningen for produksjon av etanol fra glukose er:

C₆H₁₂O₆(glukose) → 2 C_toH₅OH (etanol) + 2 CO_to(karbondioksid)

Etanolgjæring har brukt produksjon av øl, vin og brød. Det er verdt å merke seg at gjæring i nærvær av høye nivåer av pektin resulterer i produksjon av små mengder metanol, som er giftig når den konsumeres.

Melkesyregjæring

Pyruvatmolekylene fra glukosemetabolismen (glykolyse) kan fermenteres til melkesyre. Melkesyregjæring brukes til å omdanne laktose til melkesyre i yoghurtproduksjonen. Det forekommer også i dyremuskler når vevet krever energi i en raskere hastighet enn oksygen kan tilføres. Den neste ligningen for melkesyreproduksjon fra glukose er:

C₆H₁₂O₆(glukose) → 2 CH₃CHOHCOOH (melkesyre)

Produksjonen av melkesyre fra laktose og vann kan oppsummeres som:

C₁₂H₂₂O_elleve(laktose) + H_toO (vann) → 4 CH₃CHOHCOOH (melkesyre)

Hydrogen- og metangassproduksjon

Fermenteringsprosessen kan gi hydrogengass og metangass.

Metanogene arkea gjennomgår en disproporsjoneringsreaksjon der ett elektron overføres fra en karbonyl av en karboksylsyregruppe til en metylgruppe av eddiksyre for å gi metan og karbondioksidgass.

Mange typer gjæring gir hydrogengass. Produktet kan brukes av organismen til å regenerere NAD⁺fra NADH. Hydrogengass kan brukes som et substrat av sulfatreduserende midler og metanogener. Mennesker opplever hydrogengassproduksjon fra tarmbakterier,produsere eksplosjoner.

Fermenteringsfakta

• Fermentering er en anaerob prosess, noe som betyr at det ikke krever oksygen for å skje. Men selv når oksygen er rikelig, foretrekker gjærceller gjæring fremfor aerob respirasjon, forutsatt tilstrekkelig tilførsel av sukker.
• Fermentering skjer i fordøyelsessystemet til mennesker og andre dyr.
• I en sjelden medisinsk tilstand kalt tarmfermenteringssyndrom eller autobryggerisyndrom, fører gjæring i menneskets fordøyelseskanal til forgiftning av etanolproduksjon.
• Fermentering skjer i menneskelige muskelceller. Muskler kan tømmes ATP raskere enn oksygen kan tilføres. I denne situasjonen produseres ATP ved glykolyse, som ikke bruker oksygen.
• Selv om fermentering er en vanlig vei, er det ikke den eneste metoden som brukes av organismer for å skaffe energi anaerobt. Noen systemer bruker sulfat som den endelige elektronakseptoren i elektrontransportkjede .

Ytterligere referanser

• Hui, Y.H. (2004). Håndbok for bevaring og behandling av grønnsaker .... New York: M. Dekker. s. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• Klein, Donald W.; Lansing M.; Harley, John (2006). Mikrobiologi (6. utgave). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-255678-0.
• Purves, William K.; Sadava, David E.; Orians, Gordon H.; Heller, H. Craig (2003). Life, Science of Biology (7. utgave). Sunderland, Mass.: Sinauer Associates. s. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• Steinkraus, Keith (2018). Handbook of Indigenous Fermented Foods (2. utgave). CRC Trykk. ISBN 9781351442510.