Glukosfermenteringsreaktion. Typer, betydelse och produkt av jäsning

Glukosfermentering är en av de viktigaste reaktionerna genom vilka det är möjligt att förbereda andar. Det kan utföras på olika sätt, varav enskilda produkter bildas. Denna process spelar en nyckelroll på många områden i vårt liv, från matlagning och matlagning vodka till de reaktioner som äger rum i vår kropp.

berättelse

Fermentering av glukos och andra sockerarter användes av forntida människor. De åt lite stekt mat. Denna mat var säkrare, eftersom den innehöll alkohol, på vilket medium många skadliga bakterier dödades. I forntida Egypten och Babylon visste människor redan hur man gjuter många av de sockerhaltiga dryckerna och mjölken. När människor i slutet av 18th century lyckades bättre studera denna process, växte dess typer och möjligheter till förbättring, som industrier som kvass, bryggning och vin-vodka mycket kvalitativt.

Typer av jäsning

Otroligt nog, denna process är annorlunda. Och skilja mellan typerna av fermentering av glukos i slutprodukter. Således finns det mjölksyra, alkohol, citronsyra, aceton, oljesyra och flera andra. Låt oss prata lite om varje typ separat. Mjölksyrajäsning av glukos är huvudprocessen vid framställning av produkter som krökt mjölk, gräddfil, kefir, stallost. Det används också för att spara grönsaker och utföra en nyckelfunktion i vår kropp: i syrgasmått blir glukos till slutprodukten - mjölksyra, vilket orsakar smärta i musklerna vid träningstillfället och lite efter det.

Alkoholhaltig jäsning kännetecknas av att etylalkohol bildas som slutprodukt. Det sker med hjälp av mikroorganismer - jäst. Och spelar en nyckelroll i matlagningen, förutom att huvudprodukten avger alkoholhaltig glukosutsläpp koldioxid (detta förklarar flaskigheten hos jästtestet).

Citronsyrafermentation uppträder, vilket inte är svårt att gissa, med bildandet av citronsyra. Det sker under påverkan av en viss typ av svampar och ingår i Krebs-cykeln, vilket garanterar andning av alla celler i vår kropp.

Acetone-butylfermentation liknar mycket smörsyra. Som ett resultat bildar den oljesyra, butyl och etylalkoholer, aceton och koldioxid. Vid fermentering av oljebehandling bildas endast syran och koldioxiden som motsvarar namnet.

Nu kommer vi att titta på alla typer mer detaljerat och börja med den mest grundläggande alkoholframställning av glukos. Alla reaktioner och nyanser av kursen analyseras i detalj.

Alkoholisk jäsning

Vi kommer att berätta lite mer om glukosfermentering, vars ekvation är: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2. Vad kan du lära av denna reaktion? Vi har två produkter: etylalkohol och koldioxid. På grund av det senare observerar vi svullnaden av jästestet. Och på grund av det första har vi en möjlighet att få en oförglömlig smak av vin och vin. Men i själva verket är det bara en förenklad ekvation. Den fullständiga reaktionen av glukosfermentering är mer komplicerad, så låt oss ta det lite djupare.

Det finns en process som glykolys. Bokstavligen översätts dess namn som "splittrasocker". Det förekommer i kroppen och dess biprodukt är pyruvinsyra, och den främsta är adenosintrifosforsyra (ATP), som bildas under denna reaktion från en annan förening. Det kan sägas att ATP är en bärare av energi i kroppen, och i själva verket tjänar glykolys att ge vår kropp energi.

Vi har inte förgäves berört denna process. I själva verket är jäsningen väldigt lik glykolys, eftersom den första etappen är exakt densamma för dem. Det kan även sägas att reaktionen av alkoholisk fermentering av glukos är en fortsättning på glykolys. Pyruvat (pyruvinsyrajon) bildad under den senare omvandlas till acetaldehyd (CH3-C (O) H), med frisättning av koldioxid som en biprodukt. Därefter reduceras den resulterande produkten med koenzymet NADH innehållet i bakterierna. Reduktionen leder till bildningen av etylalkohol.

Reaktionen av glukosfermentering till etanol är således följande:

1) C6H12O6 = 2C3H4O3 + 4 H ⁺

2) C3H403 = CH3-COH + CO2

3) CH3-COH + NADH + H ⁺ = C2H5OH + NAD ⁺

NADH tjänar som en reaktionskatalysator, och NAD ⁺ -jonen spelar en nyckelroll i det tidiga stadiet av glykolys, och bildar vid slutet av alkoholfermentering återgår till processen.

Låt oss vidarebefordra till nästa sort av typen av reaktioner som undersöks.

Mjölksyra Glukos Fermentation

Från alkohol skiljer sig denna art i att den inte sker under påverkan av jäst men med hjälp av mjölksyrabakterier. Därför har vi helt olika produkter. Mjölksyrafermentation förekommer också i våra muskler vid hög belastning och brist på syre.

Det finns två typer av denna process. Den första är homofermentativ jäsning. Om du någonsin hört prefixet "homo", så förstår du säkert vad det betyder. Homofermentativ jäsning är en process som involverar ett enzym. Vid det första steget uppträder glykolys och pyruvsyra bildas. Sedan kan det resulterande pyruvatet (i lösningen, denna syra existera endast som joner) genomgå hydrogenering med NADH ⁺ H och laktatdehydrogenas. Som ett resultat är produkten av reduktion mjölksyra, vilken är ca 90% av alla produkter som erhållits under reaktionen. Denna förening kan emellertid också bildas i form av två olika isomerer: D och L. Dessa typer skiljer sig åt eftersom de är spegelreflektioner av varandra och därför påverkar vår kropp på olika sätt. Vilken isomer som bildas i större utsträckning bestämmer strukturen av laktatdehydrogenas.

Låt oss övergå till den andra typen av mjölksyrajäsning - heterofermentativ. I denna process deltar flera enzymer, och det går längs en mer komplex väg. På grund av detta bildas mer olika produkter under reaktionen: förutom mjölksyra kan vi hitta där ättiksyra och etylalkohol.

Så vi tittade på mjölksyrajäsningen. Det här är processen där vi kan njuta av smaken av stugaost, yoghurt, ryazhenka och kefir. Låt oss sammanfatta och skriva ner i allmänhet reaktionen av mjölksyrafermentering av glukos: C6H12O6 = 2C3H6O3. Naturligtvis är detta ett förenklat schema för processen för homofermentativ jäsning, eftersom även ordningen med heteroenzymatisk process kommer att vara mycket komplicerad. Kemister studerar fortfarande mjölkfermenteringen av glukos och finner ut sina fulla mekanismer, så vi har fortfarande mycket att sträva efter.

Citron-fermenterad jäsning

Reaktioner av denna typ av jäsning uppträder, som med alkohol, som påverkas av svampar av en viss stam. Den fullständiga mekanismen för denna reaktion har ännu inte blivit fullständigt förstådd, och vi kan förlita oss endast på vissa förenklingar. Det finns emellertid förslag om att den första etappen av processen är glykolys. Då blir pyruvinsyran i sin tur till olika syror och kommer till citron. På grund av en sådan mekanism ackumuleras andra syror i reaktionsmediet, produkter av ofullständig oxidation av glukos.

Denna process sker under påverkan av syre och kan generellt skrivas som följande ekvation: 2C ₆ H ₁₂ O ₆ + 3 O ₂ = 2 C ₆ H ₈ O ₇ + 4 H ₂ O. Innan denna typ av jäsning upptäcktes extraherade människor citronsyra Klämma bara på frukterna från motsvarande träd. I citronen av denna syra var emellertid inte mer än 15%, så denna metod visade sig vara olämplig och efter upptäckten av denna reaktion började hela syra att framställas genom jäsning.

Oljig jäsning

Fortsätt till nästa typ. Denna typ av jäsning sker under verkan av smörsyrabakterier. De är utbredd, och processen som de orsakar spelar en nyckelroll i biologiskt viktiga cykler. Med hjälp av dessa bakterier sker nedbrytningen av döda organismer. Oljig syra, som bildas under reaktionerna, lockar doften av rengöringsmedel.

Denna typ av jäsning används i industrin. Som du kanske gissar får de oljesyra. Hennes estrar används ofta i parfymer och har en trevlig lukt, till skillnad från henne själv. Oljegermentering är emellertid inte alltid fördelaktig. Det kan orsaka skador på grönsaker, konserver, mjölk och andra produkter. Men detta kan hända, om bara oljebakterierna kommer in i produkten.

Låt oss analysera mekanismen för glukosoljajäsning. Dess reaktion är som följer: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 ↑ + 2H2. Som ett resultat produceras energi också, vilket säkerställer smörsyrabakteriernas livsaktivitet.

Acetone-butylfermentation

Denna typ är mycket lik smörsyra. Inte bara glukos, men också glycerin, och pyruvsyra kan ströva på detta sätt. Denna process kan delas in i två steg: den första (ibland kallad sur) är faktiskt en oljesyrajäsning. Men förutom oljan frisätts också ättiksyra. Som ett resultat av fermentering av glukos på detta sätt får vi produkter som går till andra etappen (acetonobutyl). Eftersom hela processen också uppträder under bakteriernas verkan, ger försurning av mediet (ökning i syrets koncentration) upphov till frisättning av speciella enzymer av bakterier. De inducerar en reaktion för omvandlingen av glukosfermentationsprodukter till n-butanol (butylalkohol) och aceton. Dessutom kan vissa etanol bildas.

Andra typer av jäsning

Förutom dessa fem typer av denna process finns det flera fler. Detta är till exempel ättikas fermentering. Det förekommer också under verkan av många bakterier. Denna typ av jäsning kan användas för användbara ändamål vid betning. Det skyddar mat från patogener och farliga bakterier. Alkalisk eller metanfermentering särskiljs också. Till skillnad från tidigare typer kan denna typ av fermentering utföras för de flesta organiska föreningar. Som ett resultat av ett stort antal komplexa reaktioner delas organiska ämnen i metan, väte och koldioxid.

Biologisk roll

Fermentation är den äldsta metoden att skaffa energi av levande organismer. Vissa varelser producerar organiska substanser som ibland mottar energi, medan andra förstör dessa ämnen samtidigt som de får energi. Hela vårt liv är byggt på detta. Och i var och en av oss fortsätter jäsning i en eller annan form. Som vi nämnde ovan förekommer mjölksyra i muskler med intensiv träning.

Vad mer att läsa?

Om du är intresserad av biokemin för denna mycket intressanta process är det värt att börja med skolböcker om kemi och biologi. I många universitetshandböcker anges så detaljerat material att efter att ha läst dem kan du bli en expert på detta område.

slutsats

Så vi kom till slutet. Vi har granskat alla typer av glukosfermentering och allmänna principer för dessa processer, vilket spelar en mycket viktig roll både för levande organismer och vår branschs funktion. Det är möjligt att vi i framtiden kommer att öppna flera olika typer av denna gamla process och lära oss att använda dem till nytta för oss själva, liksom hos dem som redan är kända för oss.