Fermentimi i glukozës është një nga reaksionet kryesore me të cilin bëhet i mundur përgatitja e pijeve alkoolike. Mund të kryhet në mënyra të ndryshme, në secilën prej të cilave formohen produkte individuale. Ky proces luan një rol kyç në shumë fusha të jetës sonë, nga gatimi dhe prodhimi i produkteve të verës dhe vodkës deri te reagimet që ndodhin në trupin tonë.
Histori
Procesi i fermentimit të glukozës dhe sheqernave të tjera përdorej nga njerëzit e lashtë. Ata hëngrën ushqim pak të fermentuar. Një ushqim i tillë ishte më i sigurt, pasi përmbante alkool, në të cilin vdiqën shumë baktere të dëmshme. Në Egjiptin e lashtë dhe në Babiloni, njerëzit tashmë dinin të fermentonin shumë pije dhe qumësht me sheqer. Kur njerëzit në fund të shekullit të 18-të arritën të studionin më mirë këtë proces, llojet dhe mundësitë e tij për përmirësim, industri të tilla si kvass, birrës dhe verë-vodka u rritën në mënyrë shumë cilësore.
Llojet e fermentimit
Mjaft e çuditshme, por ky proces është i ndryshëm. Dhe ka lloje të fermentimit të glukozës nga produktet përfundimtare. Kështu, ka acid laktik, alkool, acid citrik, aceton, butirik dhe disa të tjerë. Le të flasim pak për secilin llojveçmas. Fermentimi i glukozës me acid laktik është procesi kryesor në përgatitjen e produkteve të tilla si kosi, kosi, kefiri, gjiza. Përdoret gjithashtu për të ruajtur perimet dhe kryen një funksion kyç në trupin tonë: në kushtet e mungesës së oksigjenit, glukoza shndërrohet në produktin përfundimtar - acid laktik, i cili shkakton dhimbje muskulore gjatë dhe pas stërvitjes.
Fermentimi alkoolik është i ndryshëm në atë që alkooli etilik formohet si produkt përfundimtar. Ndodh me ndihmën e mikroorganizmave - maja. Dhe luan një rol kyç në gatim, pasi përveç produktit kryesor, dioksidi i karbonit lirohet gjatë fermentimit alkoolik të glukozës (kjo shpjegon shkëlqimin e brumit të majave).
Fermentimi i acidit citrik ndodh, siç mund ta merrni me mend, me formimin e acidit citrik. Ndodh nën ndikimin e një lloji të caktuar myku dhe është pjesë e ciklit të Krebsit, i cili siguron frymëmarrjen e të gjitha qelizave në trupin tonë.
Fermentimi aceton-butil është shumë i ngjashëm me fermentimin butirik. Si rezultat, formohen acid butirik, butil dhe alkool etilik, aceton dhe dioksid karboni. Fermentimi butirik prodhon vetëm acidin që mban emrin dhe dioksidin e karbonit.
Tani do t'i shikojmë të gjitha llojet në më shumë detaje, por le të fillojmë me më themelorin - fermentimin alkoolik të glukozës. Të gjitha reagimet dhe nuancat e rrjedhës së tyre do të analizohen në detaje.
fermentimi i alkoolit
Le të tregojmë pak më shumë për fermentimin e glukozës, ekuacioni i të cilit është:S6N12O6 =2S2N 5OH + 2CO2. Çfarë mund të mësohet nga ky reagim? Ne kemi dy produkte: alkool etilik dhe dioksid karboni. Për shkak të kësaj të fundit vëzhgojmë fryrjen e brumit të tharmit. Dhe për shkak të së parës, ne kemi mundësinë të marrim një shije të paharrueshme të verës dhe pijeve të verës. Por në fakt, ky është vetëm një ekuacion i thjeshtuar. Reaksioni i plotë i fermentimit të glukozës është më i ndërlikuar, ndaj le ta zbërthejmë pak.
Ekziston një proces i tillë si glikoliza. Fjalë për fjalë, emri i tij përkthehet si "ndarje e sheqerit". Ndodh në trup, dhe nënprodukti i tij është acidi piruvik, dhe kryesori është adenozinatrifosfati (ATP), i cili formohet gjatë këtij reaksioni nga një përbërës tjetër. Mund të themi se ATP është bartësi i energjisë në trup dhe në fakt, glikoliza shërben për të siguruar energjinë e trupit tonë.
Ne e prekëm këtë proces për një arsye. Në fakt, fermentimi është shumë i ngjashëm me glikolizën, pasi faza e parë është saktësisht e njëjtë për ta. Madje mund të thuhet se fermentimi alkoolik i glukozës është vazhdimësi e glikolizës. Piruvati (jon acidi piruvik) i formuar në rrjedhën e këtij të fundit shndërrohet në acetaldehid (CH3-C(O)H) me çlirimin e dioksidit të karbonit si nënprodukt. Pas kësaj, produkti që rezulton reduktohet nga koenzima NADH që përmbahet në baktere. Reduktimi çon në formimin e alkoolit etilik.
Kështu, reagimi i fermentimit të glukozës ndaj alkoolit etilik duket kështu:
1)C6H12O6=2 C3H4O3 + 4 H+
2) C3H4O3=CH3 -COH + CO2
3) CH3-COH + NADH + H+=C2H 5OH + NAD+
NADH shërben si katalizator për reaksionin dhe joni NAD+luan një rol kyç në fazën e hershme të glikolizës dhe, i formuar në fund të fermentimit alkoolik, kthehet në proces.
Le të kalojmë te lloji tjetër i reagimit në studim.
Fermentimi acid laktik i glukozës
Kjo specie ndryshon nga alkooli në atë që nuk shfaqet nën ndikimin e majave, por me ndihmën e baktereve të acidit laktik. Prandaj, ne kemi produkte krejtësisht të ndryshme. Fermentimi i acidit laktik ndodh gjithashtu në muskujt tanë kur punojmë shumë dhe na mungon oksigjeni.
Ka dy lloje të këtij procesi. E para është fermentimi homofermentues. Nëse e keni dëgjuar ndonjëherë parashtesën "homo", atëherë me siguri e kuptoni se çfarë do të thotë. Fermentimi homofermentues është një proces që përfshin një enzimë të vetme. Në fazën e parë, ndodh glikoliza dhe formohet acidi piruvik. Pastaj piruvati që rezulton (në tretësirë ky acid mund të ekzistojë vetëm në formën e joneve) i nënshtrohet hidrogjenizimit duke përdorur NADH+H dhe laktat dehidrogjenazë. Si rezultat, produkti i reduktimit është acidi laktik, i cili përbën rreth 90% të të gjitha produkteve të marra gjatë reaksionit. Kjo përbërje, megjithatë, mund të formohet edhe në formën e dyizomerë të ndryshëm: D dhe L. Këto lloje ndryshojnë në atë që janë imazhe pasqyruese të njëri-tjetrit dhe, si rezultat, ndikojnë në trupin tonë në mënyra të ndryshme. Cili izomer do të formohet në një masë më të madhe përcakton strukturën e laktat dehidrogjenazës.
Le të kalojmë në llojin e dytë të fermentimit të acidit laktik - heterofermentativ. Ky proces përfshin disa enzima dhe ndjek një rrugë më komplekse. Për shkak të kësaj, gjatë reaksionit formohen më shumë produkte të ndryshme: përveç acidit laktik, aty mund të gjejmë acid acetik dhe alkool etilik.
Pra, ne kemi konsideruar fermentimin e acidit laktik. Ky është procesi me të cilin mund të shijojmë shijen e gjizës, qumështit të thartuar, qumështit të pjekur të fermentuar dhe kefirit. Le të përmbledhim dhe të shkruajmë reagimin e përgjithshëm të fermentimit të acidit laktik të glukozës: C6H12O6=2 C 3H6O3. Sigurisht, ky është një diagram i thjeshtuar i procesit të fermentimit homofermentues, pasi edhe diagrami i një procesi fermentimi heterofermentues do të jetë shumë kompleks. Kimistët ende po studiojnë fermentimin laktik të glukozës dhe po sqarojnë mekanizmat e tij të plotë, kështu që ka ende vend për përmirësim.
Fermentimi i acidit citrik
Reagimet e këtij lloji fermentimi ndodhin, si me alkoolin, nën veprimin e kërpudhave të një lloji të caktuar. Mekanizmi i plotë i këtij reagimi ende nuk është kuptuar plotësisht, dhe ne mund të mbështetemi vetëm në disa thjeshtime. Megjithatë, ka sugjerime se faza fillestare e procesit është glikoliza. Pastaj acidi piruvik konvertohet nëshndërrohet në acide të ndryshme dhe vjen në limoni. Për shkak të këtij mekanizmi, acidet e tjera grumbullohen në mjedisin e reagimit - produkte të oksidimit jo të plotë të glukozës.
Ky proces ndodh nën ndikimin e oksigjenit dhe në terma të përgjithshëm mund të shkruhet si ekuacioni i mëposhtëm: 6 +3O2=2C 6N8O 7 + 4H2O. Para se të zbulohej ky lloj fermentimi, njerëzit nxirrnin acidin citrik ekskluzivisht duke shtypur frutin e pemës përkatëse. Megjithatë, ky acid nuk është më shumë se 15% në limon, kështu që kjo metodë doli të jetë jopraktike dhe pas zbulimit të këtij reagimi, i gjithë acidi filloi të përftohej me fermentim.
Fermentim butirik
Le të kalojmë te lloji tjetër. Ky lloj fermentimi ndodh nën veprimin e baktereve të acidit butirik. Ato janë të përhapura dhe procesi që shkaktojnë luan një rol kyç në cikle të rëndësishme biologjikisht. Me ndihmën e këtyre baktereve, ndodh dekompozimi i organizmave të vdekur. Acidi butirik i formuar gjatë reaksioneve tërheq pastruesit me erën e tij.
Ky lloj fermentimi përdoret në industri. Siç mund ta merrni me mend, ata marrin acid butirik. Esteret e tij përdoren gjerësisht në parfumeri dhe kanë një erë të këndshme, ndryshe nga ajo vetë. Megjithatë, fermentimi butirik nuk është gjithmonë i dobishëm. Mund të prishë perimet, ushqimin e konservuar, qumështin dhe produkte të tjera. Por kjo mund të ndodhë vetëm nëse bakteret e acidit butirik kanë hyrë në produkt.
Le të analizojmë mekanizmin e butiritfermentimi i glukozës. Reagimi i tij duket si ky: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2↑ + 2H 2 . Si rezultat, gjenerohet edhe energji, e cila siguron aktivitetin jetësor të baktereve butirik.
fermentimi aceton-butil
Ky lloj është shumë i ngjashëm me butirik. Jo vetëm glukoza, por edhe glicerina dhe acidi piruvik mund të fermentohen në këtë mënyrë. Ky proces mund të ndahet në dy faza: e para (nganjëherë quhet acid) është në fakt fermentimi butirik. Megjithatë, përveç acidit butirik, lirohet edhe acidi acetik. Si rezultat i fermentimit të glukozës në këtë mënyrë, marrim produkte që kalojnë në fazën e dytë (acetonobutil). Duke qenë se i gjithë ky proces ndodh edhe nën veprimin e baktereve, kur mediumi acidifikohet (rritja e përqendrimit të acideve), nga bakteret çlirohen enzima të veçanta. Ato nxisin shndërrimin e produkteve të fermentimit të glukozës në n-butanol (alkool butil) dhe aceton. Përveç kësaj, mund të prodhohet pak etanol.
Lloje të tjera fermentimi
Përveç pesë llojeve të këtij procesi të listuar, ka edhe disa të tjerë. Për shembull, ky është fermentimi acetik. Gjithashtu ndodh nën veprimin e shumë baktereve. Ky lloj fermentimi mund të përdoret për qëllime të dobishme gjatë turshive. Ai mbron ushqimin nga bakteret patogjene dhe të rrezikshme. Ka edhe fermentim alkalik ose metan. Ndryshe nga llojet e mëparshme, ky llojfermentimi mund të kryhet për shumicën e përbërjeve organike. Si rezultat i një numri të madh reaksionesh komplekse, substancat organike ndahen në metan, hidrogjen dhe dioksid karboni.
Roli biologjik
Fermentimi është mënyra më e lashtë e marrjes së energjisë nga organizmat e gjallë. Disa krijesa prodhojnë substanca organike, duke marrë energji gjatë rrugës, ndërsa të tjera i shkatërrojnë këto substanca, duke marrë gjithashtu energji. E gjithë jeta jonë është ndërtuar mbi këtë. Dhe në secilin prej nesh, fermentimi ndodh në një formë ose në një tjetër. Siç thamë më lart, fermentimi i acidit laktik ndodh në muskuj gjatë stërvitjes intensive.
Çfarë tjetër për të lexuar?
Nëse jeni të interesuar për biokiminë e këtij procesi shumë interesant, duhet të filloni me tekstet shkollore të kimisë dhe biologjisë. Shumë tekste universitare janë aq të detajuara sa që pasi t'i lexoni mund të bëheni thjesht një ekspert në këtë fushë.
Përfundim
Këtu kemi ardhur në fund. Ne analizuam të gjitha llojet e fermentimit të glukozës dhe parimet e përgjithshme të këtyre proceseve, të cilat luajnë një rol shumë të rëndësishëm si në funksionimin e organizmave të gjallë ashtu edhe në industrinë tonë. Është e mundur që në të ardhmen të zbulojmë disa lloje të tjera të këtij procesi të lashtë dhe të mësojmë se si t'i përdorim ato në avantazhin tonë, siç bëmë me ato që tashmë kemi njohur.
