Обясняваме какво е ферментация, какви са видовете ферментация, които могат да се използват и различните приложения, които има.
Какво е ферментация?
Ферментацията е процес на окисляване непълен, който не изисква кислород, за да се осъществи, и в резултат на това произвежда органично вещество. Това е процес от катаболен тип, тоест трансформация на молекули сложни към прости молекули и генериране на химична енергия под формата на АТФ (Аденозин трифосфат).
Ферментацията се състои от процес на гликолиза (разграждане на глюкозната молекула), която произвежда пируват (пировиноградна киселина) и на която липсва кислород като рецептор за електрони остатъчната продукция NADH (никотин аденин динуклеотид), използва органично вещество, което трябва да бъде редуцирано, за да реоксидира NADH до NAD +, като накрая се получава производно на първоначалния субстрат, който се окислява. В зависимост от крайното вещество ще има различни видове ферментация.
Този процес е открит от френския химик Луи Пастьор, който го описва като "Живот без въздух" (La vie sans l’air), тъй като може да се извърши при липса на кислород от микроорганизми като бактерии, дрожди, или някои метазои и протисти. В този процес, тогава, нито на митохондрии нито структурите, свързани с процеса на клетъчното дишане.
В сравнение с аеробно дишане, ферментацията не е a метод много ефективен енергиен източник: само 2 молекули АТФ се произвеждат на консумирана молекула глюкоза, докато дишането се получава от 36 до 38.
Този процес обаче се извършва от различни клетки на нашето тяло, за да покрие моментите на липса на кислород, както се случва в мускулните клетки, които ферментират глюкозата, когато входящият кислород не е достатъчен, за да продължи дишането.
Видове ферментация
Според веществото, получено в края на процеса на ферментация, можем да го класифицираме в:
- Алкохолна ферментация. Това е процес, извършван главно от дрожди, при който от определени захари се произвежда известно количество алкохолен етанол, въглероден двуокис и АТФ. Това е процесът, използван за производство на алкохолни напитки.
- Оцетна ферментация. Собствена от бактериите от рода ацетобактер, превръща етиловия алкохол в оцетна киселина, тоест алкохолът в оцета. Това обаче е аеробен процес, така че може да се появи във вина, изложени на въздух.
- Млечна ферментация. Състои се от частично окисление на глюкоза, извършено от млечни бактерии или от животински мускулни клетки (когато им липсва кислород за дишане). Този процес генерира АТФ, но произвежда млечна киселина като страничен продукт, която предизвиква болезненото усещане за мускулна умора, когато се натрупва.
- Маслена ферментация. Състои се от превръщането на глюкозата в маслена киселина и газ, като последният му придава типично неприятна миризма. Характерно се осъществява от бактерии от рода клостридии и изисква наличието на лактоза.
- Бутандиол ферментация. Това е вариант на млечна ферментация, извършена от Enterobacteriaceae, които освобождават въглероден двуокис и те генерират бутандиол, безцветен и вискозен алкохол.
- Пропионова ферментация. В това процес намеси се оцетна киселина, въглероден диоксид и янтарна киселина. Получава се от всички тях пропионова киселина, a вещество корозивно с остра миризма.
Употреби на ферментация
Вината изискват производствен процес, в който се използва алкохолна ферментация.
Много индустрии, създадени от човека, се възползват от ферментацията, за да получат определени вещества. Например, в хранително-вкусовата промишленост на сиренето се извършват процеси на пропионова ферментация или при консервирането на много видове хранителни продукти се използва наличието на млечна киселина, която действа като консервант, поради млечна ферментация.
Нещо подобно се случва с алкохолната индустрия, както за вина, бири или други видове алкохолни напитки, които изискват производствен процес, в който се намесва алкохолната ферментация. От друга страна, ако някои алкохолни напитки като виното се оставят непокрити за дълго време, добавеният кислород ще започне оцетната ферментация и напитката ще започне да става оцетна.