Reacția de fermentație a glucozei. Tipuri, semnificație și produs de fermentație

Glucoza este una dintre principalele reacții prin care se pot prepara băuturi alcoolice. Se poate realiza în moduri diferite, în fiecare dintre care se formează produse individuale. Acest proces joacă un rol cheie în multe sectoare ale vieții noastre, de la gătit și de la gătit la reacțiile care au loc în corpul nostru.

poveste

Procesul de fermentare a glucozei și a altor zaharuri a fost folosit de oamenii vechi. Au mâncat puțină mâncare. Acest produs alimentar a fost mai sigur, pentru că conținea alcool, în mijlocul căruia au fost ucise multe bacterii dăunătoare. În Egiptul antic și Babilonul, oamenii știau deja cum să fermenteze multe dintre băuturile care conțin zahăr și laptele. Când oamenii din secolul al 18-lea a fost capabil să înțeleagă mai bine acest proces, tipuri și oportunități de îmbunătățire a acesteia, a crescut foarte mult industriile de calitate, cum ar fi kvaso-, fabricarea berii și a vinului-vodca.

Tipuri de fermentație

Destul de ciudat, dar acest proces este diferit. Și să se facă distincția între tipurile de fermentare a glucozei în produsele finale. Astfel, există acid lactic, alcool, acid citric, acetonă, acid butiric și altele. Să vorbim puțin despre fiecare tip separat. Fermentația lactică glucoza - proces esențial pentru prepararea produselor, cum ar fi iaurt, smântână, iaurt, brânză de vaci. Este, de asemenea, utilizat pentru conservarea legumelor și îndeplinește o funcție cheie în corpul nostru: în condițiile lipsei de oxigen, glucoza este convertit la produsul final - acidul lactic, care provoacă dureri musculare la momentul de exercitare și puțin după aceea.

Fermentarea alcoolică este caracterizat prin aceea că se formează alcoolul etilic ca produs final. Apare cu ajutorul microorganismelor - drojdie. Și joacă un rol-cheie în gătit, deoarece, în plus față de produsul principal în timpul fermentației alcoolice a glucozei eliberat de dioxid de carbon (acest lucru se explică aluatul de drojdie pufoasa).

Lemon-acid de fermentare apare, după cum nu este greu de ghicit, cu formarea de acid citric. Apare sub influența unui anumit tip de ciuperci și face parte din ciclul Krebs, care asigură respirația tuturor celulelor corpului nostru.

Fermentația cu acetonă este foarte asemănătoare cu acidul butiric. Ca rezultat, formează acid oleic, alcooli butilici și etilici, acetonă și dioxid de carbon. În cazul fermentării cu acid uleios, se formează numai acidul și dioxidul de carbon care corespund denumirii.

Acum ne vom uita la toate tipurile în detaliu și vom începe cu fermentația cea mai de bază - alcool de glucoză. Toate reacțiile și nuanțele cursului lor vor fi analizate în detaliu.

Fermentarea alcoolică

Să ne mai spunem ceva despre fermentarea glucozei, a cărei ecuație este: C₆H₁₂oh₆ = 2C₂H₅OH + 2CO₂. Ce puteți învăța din această reacție? Avem două produse: alcool etilic și dioxid de carbon. Datorită ultimului, observăm umflarea testului de drojdie. Și datorită primului, avem ocazia de a obține un gust de neuitat de vin și băuturi de vin. Dar, de fapt, aceasta este doar o ecuație simplificată. Reacția completă a fermentației cu glucoză este mai dificilă, deci să o luăm puțin mai adânc.

Există un astfel de proces ca glicoliza. Literalmente numele său este tradus ca "zahăr despicător". Apare în organism și subprodusul său este acid piruvic, și principalul - acid adenozin trifosforic (ATP), care este format în timpul acestei reacții dintr-un alt compus. Se poate spune că ATP este un purtător de energie în organism și, de fapt, glicoliza servește pentru a ne oferi corpului energia.

Nu am înțeles în zadar acest proces. De fapt, fermentația este foarte asemănătoare cu cea a glicolizei, deoarece prima etapă este exact aceeași pentru ei. Se poate spune chiar că reacția de fermentație alcoolică a glucozei este o continuare a glicolizei. Formată în cursul ultimului piruvat (ionul acidului piruvic) este transformată în acetaldehidă (CH₃-C (O) H), cu eliberarea dioxidului de carbon ca produs secundar. După aceasta, produsul rezultat este redus de coenzima NADH conținută în bacterii. Reducerea duce la formarea de alcool etilic.

Astfel, reacția de fermentare a glucozei la etanol este după cum urmează:

1) C₆H₁₂O₆ = 2 С₃H₄O₃ + 4 H⁺

2) C₃H₄O₃ = CH₃-COH + CO₂

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

NADH servește drept catalizator de reacție și ionul NAD⁺ joacă un rol-cheie în stadiul incipient al glicolizei și, formând la sfârșitul fermentării alcoolice, revine la proces.

Să trecem la următoarea varietate a tipului de reacții investigate.

Acid lactic de fermentare a glucozei

Din alcool, acest tip diferă prin faptul că nu apare sub influența drojdiei, ci cu ajutorul bacteriilor din acidul lactic. Prin urmare, avem produse complet diferite. Fermentația cu acid lactic are loc și în mușchii noștri la încărcături mari și lipsa de oxigen.

Există două tipuri de acest proces. Prima este fermentarea homofermentativă. Dacă ați auzit vreodată prefixul "homo", atunci cu siguranță înțelegeți ce înseamnă. Fermentarea fertilă este un proces care implică o enzimă. În prima etapă are loc glicoliza și se formează acid piruvic. Apoi, piruvatul rezultat (în soluție, acest acid poate exista numai ca ioni) este hidrogenat cu NADH⁺H și lactat dehidrogenază. Ca rezultat, produsul reducerii este acidul lactic, care reprezintă aproximativ 90% din toate produsele obținute în timpul reacției. Acest compus poate fi, de asemenea, format sub forma a doi izomeri diferiți: D și L. Aceste tipuri se deosebesc prin faptul că ele sunt reflectări ale oglinzilor reciproce și, prin urmare, influențează în mod diferit corpul nostru. Ce izomer se va forma într-o măsură mai mare determină structura lactatului dehidrogenazei.

Să trecem la cel de-al doilea tip de fermentație lactică - heterofermentativ. Mai multe enzime participă la acest proces și se îndreaptă spre o cale mai complexă. Din acest motiv, în timpul reacției se formează mai multe produse diferite: pe lângă acidul lactic, găsim acid acetic și alcool etilic.

Așa că am examinat fermentația lactică. Acesta este procesul prin care ne putem bucura de gustul de brânză de vaci, iaurt, ryazhenka și kefir. Să rezumăm și să notăm în general reacția fermentației lactice a glucozei: C₆H₁₂O₆ = 2 C₃H₆O₃ . Desigur, aceasta este o schemă simplificată a procesului de fermentare homofermentativă, deoarece chiar schema procesului heteroenzimatic va fi foarte complicată. Chimiștii studiază încă fermentarea în lapte a glucozei și își găsesc mecanismele complete, așa că avem încă multe de făcut.

Fermentația fermentată cu lămâie

Reacțiile acestui tip de fermentație apar, ca și în alcool, sub influența ciupercilor unei anumite tulpini. Mecanismul complet al acestei reacții nu a fost încă pe deplin înțeles și ne putem baza doar pe unele simplificări. Cu toate acestea, există sugestii că etapa inițială a procesului este glicoliza. Apoi, acidul piruvic se transformă în diferite acizi și vine la lămâie. Datorită unui astfel de mecanism, se acumulează și alți acizi în mediul de reacție - produse incomplete oxidarea glucozei.

Acest proces are loc sub influența oxigenului și, în general, poate fi scris ca următoarea ecuație: 2C₆H₁₂O₆ +3O₂ = 2C₆H₈oh₇ + 4H₂A. Înainte ca acest tip de fermentație să fie descoperită, oamenii extrag acidul citric numai prin stoarcerea fructelor copacului corespunzător. Cu toate acestea, în lamaie de acest acid nu este mai mult de 15%, astfel încât această metodă sa dovedit a fi inexpediente, și după descoperirea acestei reacții, tot acidul a început să fie obținut prin fermentare.

Fermentarea uleioasă

Treceți la tipul următor. Acest tip de fermentație are loc sub acțiunea bacteriilor din acidul butiric. Ele sunt larg răspândite, iar procesul pe care îl produc, joacă un rol-cheie în ciclurile biologic importante. Cu ajutorul acestor bacterii are loc descompunerea organismelor moarte. Acidul uleios, format în timpul reacțiilor, atrage mirosul de scupitori.

Acest tip de fermentare este utilizat în industrie. Așa cum ați putea ghici, ei devin acid grași. Esterii ei sunt utilizați pe scară largă în parfumerie și au un miros plăcut, spre deosebire de el însuși. Cu toate acestea, fermentarea cu ulei nu este întotdeauna benefică. Poate provoca daune legumelor, conservelor, laptelui și altor produse. Dar acest lucru se poate întâmpla, dacă numai bacteriile de ulei intră în produs.

Să analizăm mecanismul de fermentare a uleiului de glucoză. Reacția lui arată astfel: C₆H₁₂O₆ → CH₃CH₂CH₂COOH + 2CO₂uarr- + 2H₂. Ca rezultat, se generează și energie, care asigură activitatea de viață a bacteriilor oleaginoase.

Fermentarea cu acetonă-butil

Acest tip este foarte similar cu acidul butiric. Rătăcirea în acest mod nu se poate face numai cu glucoză, ci și cu glicerol și acid piruvic. Acest proces poate fi împărțit în două etape: prima (uneori numită acidă) este de fapt o fermentație cu acid oleic. Totuși, pe lângă ulei, se eliberează și acid acetic. Ca urmare a fermentării glucozei în acest fel, obținem produse care trec la a doua etapă (acetonobutil). Deoarece întregul proces apare și sub acțiunea bacteriilor, acidificarea mediului (creșterea concentrației de acizi) dă naștere la eliberarea de enzime speciale de către bacterii. Acestea induc o reacție pentru conversia produselor de fermentație a glucozei în n-butanol (alcool butilic) și acetonă. În plus, se poate forma o anumită cantitate de etanol.

Alte tipuri de fermentare

În plus față de aceste cinci tipuri de acest proces, există mai multe. De exemplu, aceasta este fermentația acetică. De asemenea, apare sub acțiunea a numeroase bacterii. Acest tip de fermentație poate fi utilizată în scopuri utile la decapare. Protejează alimentele de agenți patogeni și de bacterii periculoase. De asemenea, se distinge fermentarea alcalină sau metan. Spre deosebire de tipurile anterioare, acest tip de fermentare poate fi efectuat pentru majoritatea compușilor organici. Ca urmare a unui număr mare de reacții complexe, substanțele organice sunt împărțite în metan, hidrogen și dioxid de carbon.

Rolul biologic

Fermentația este cea mai veche metodă de obținere a energiei de către organismele vii. Unele creaturi produc substanțe organice, în mod obișnuit primesc energie, în timp ce altele distrug aceste substanțe, primind în același timp și energie. Toată viața noastră este construită pe acest lucru. Și în fiecare dintre noi procesul de fermentare într-o formă sau alta. Așa cum am menționat mai sus, fermentația lactică are loc în mușchi cu antrenament intensiv.

Ce altceva să citești?

Dacă sunteți interesat de biochimia acestui proces foarte interesant, merită să începeți cu manualele școlare privind chimia și biologia. În multe manuale universitare, este prezentat un material atât de detaliat care, după ce le citiți, poate deveni doar un expert în acest domeniu.

concluzie

Așa că am ajuns până la capăt. Am dezasamblat toate tipurile de fermentare a glucozei și principiile generale ale acestor procese, care joacă un rol foarte important atât în ​​funcționarea organismelor vii, cât și în industria noastră. Este posibil ca în viitor să deschidem mai multe tipuri din acest vechi proces și să învățăm cum să le folosim în folosul nostru, la fel ca și cu cei deja cunoscuți.