Reagiranje fermentacije glukoze. Vrste, značenje i proizvod fermentacije

Fermentacija glukoze je jedna od glavnih reakcija pomoću koje je moguće pripremiti alkoholna pića. Može se provoditi na različite načine, u svakoj od kojih se formiraju pojedini proizvodi. Ovaj proces igra ključnu ulogu u mnogim područjima našeg života, od kuhanja i kuhanja votke do reakcija koje se odvijaju u našem tijelu.

priča

Proces fermentacije glukoze i drugih šećera koristili su drevni ljudi. Jeli su malo pržene hrane. Ova hrana bila je sigurnija, jer je sadržavala alkohol, u mediju u kojem su ubijene mnoge štetne bakterije. U drevnom Egiptu i Babilonu, ljudi su već znali kako prenijeti mnoge piće i mlijeko koje sadrže šećer. Kada su ljudi krajem 18. stoljeća uspjeli bolje proučiti ovaj proces, njegove vrste i mogućnosti za poboljšanje, industrije poput kvasa, pivarstva i vinske votke postale su vrlo kvalitativno.

Vrste fermentacije

Čudno, ovaj proces je drugačiji. I razlikovati vrste fermentacije glukoze u konačnim proizvodima. Dakle, tu je mliječna kiselina, alkohol, limunska kiselina, aceton, oleinska kiselina i nekoliko drugih. Razgovarajmo o pojedinim vrstama zasebno. Fermentacija mliječne kiseline glukoze je glavni proces u pripremi proizvoda kao što su zakiseljeno mlijeko, kiselo vrhnje, kefir, sir. Također se koristi za konzerviranje povrća i obavlja ključnu funkciju u našem tijelu: u uvjetima nedostatka kisika, glukoza se pretvara u konačni proizvod - mliječnu kiselinu koja uzrokuje bol u mišićima u vrijeme treninga i malo nakon njega.

Alkoholna fermentacija karakterizira činjenica da je etilni alkohol oblikovan kao krajnji proizvod. To se događa uz pomoć mikroorganizama - kvasca. I igra ključnu ulogu u kuhanju, jer uz glavni proizvod, alkoholna fermentacija glukoze oslobađa ugljični dioksid (to objašnjava fluffiness testa kvasca).

Fermentacija limunske kiseline događa se, kao što nije teško pogoditi, formiranjem limunske kiseline. To se događa pod utjecajem određene vrste gljiva i dio je ciklusa Krebs, koji osigurava disanje svih stanica našeg tijela.

Fermentacija aceton-butil vrlo je slična butirnoj kiselini. Kao rezultat toga, ona tvore oleinsku kiselinu, butilne i etilne alkohole, aceton i ugljični dioksid. S fermentacijom nafte kiseline nastaju samo kiselina i ugljični dioksid koji odgovara nazivu.

Sad ćemo detaljnije pogledati sve tipove i započeti s najosnovnijom alkoholnom fermentacijom glukoze. Sve reakcije i nijanse njihovog tečaja detaljno će se analizirati.

Alkoholna fermentacija

Reći ćemo malo više o fermentaciji glukoze, čija je jednadžba: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2. Što možete naučiti iz ove reakcije? Imamo dva proizvoda: etilni alkohol i ugljični dioksid. Zbog posljednjeg, promatramo oticanje testa kvasca. I zbog prve, imamo priliku da dobijemo nezaboravan okus vina i vina. Ali zapravo je to samo pojednostavljena jednadžba. Kompletna reakcija fermentacije glukoze je složenija, stoga neka je malo dublje.

Postoji proces poput glikolize. Doslovno, njegovo ime prevodi kao "cjepivni šećer". Pojavljuje se u tijelu, a nusproizvod je piruvatna kiselina, a glavni je adenozin trifosforna kiselina (ATP), koja se stvara tijekom ove reakcije iz drugog spoja. Može se reći da je ATP nositelj energije u tijelu, a zapravo glikoliza služi kako bi naše tijelo pružilo energiju.

Nismo uzalud dotakli taj proces. Zapravo, fermentacija je vrlo slična glikolizi, budući da je prva faza točno za njih. Može se čak reći da je reakcija alkoholne fermentacije glukoze nastavak glikolize. Piruvat (sintezu piruvinske kiseline) formiran tijekom potonjeg pretvori se u acetaldehid (CH3-C (O) H), uz otpuštanje ugljičnog dioksida kao nusproizvod. Nakon toga, dobiveni produkt se smanjuje koenzimom NADH koji se nalazi u bakterijama. Smanjenje dovodi do stvaranja etilnog alkohola.

Dakle, reakcija fermentacije glukoze u etanol je kako slijedi:

1) C6H12O6 = 2C3H403 + 4H ⁺

2) C3H4O3 = CH3-COH + CO2

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

NADH služi kao katalizator reakcije, a NAD ⁺ ion igra ključnu ulogu u ranoj fazi glikolize, a formiranje na kraju fermentacije alkohola vraća se u proces.

Prođimo na sljedeći niz vrsta reakcija koje se ispituju.

Fermentacija glukoze u mlijeku

Od alkohola ova se vrsta razlikuje po tome što se ne pojavljuje pod utjecajem kvasca, već uz pomoć bakterija mliječne kiseline. Stoga, imamo posve različite proizvode. Fermentacija mliječne kiseline također se javlja u našim mišićima pri velikim opterećenjima i manjku kisika.

Postoje dvije vrste ovog procesa. Prva je homofermentativna fermentacija. Ako ste ikad čuli prefiks "homo", onda sigurno znate što to znači. Homofermentativna fermentacija je proces koji uključuje jedan enzim. U prvoj fazi dolazi do glikolize i nastaje piruvatna kiselina. Zatim nastali piruvat (u otopini, ova kiselina može postojati samo kao ion) podvrgava se hidrogenizaciji s NADH ⁺ H i laktat dehidrogenazom. Kao rezultat toga, produkt redukcije je mliječna kiselina, koja je oko 90% svih proizvoda dobivenih tijekom reakcije. Ovaj se spoj, međutim, također može formirati u obliku dva različita izomera: D i L. Ove se vrste razlikuju po tome što su refleksije zrcala jedna drugoj i stoga različito utječu na naše tijelo. Koji će izomer biti formiran u većoj mjeri određuje strukturu laktat dehidrogenaze.

Prolazimo do drugog tipa fermentacije mliječne kiseline - heterofermentacijom. U tom procesu sudjeluje nekoliko enzima, i ide na složeniji put. Zbog toga se tijekom reakcije formiraju više različitih produkata: pored mliječne kiseline možemo naći i octenu kiselinu i etilni alkohol.

Tako smo pogledali fermentaciju mliječne kiseline. Ovo je proces kojim možemo uživati u ukusu svježeg sira, jogurta, ryazhenke i kefira. Ukratko opišemo i zapisujemo reakciju fermentacije mliječne kiseline glukoze: C6H12O6 = 2C3H6O3. Naravno, ovo je pojednostavljena shema procesa homofermentacijske fermentacije, budući da će i shema heteroenzimskog procesa biti vrlo komplicirana. Kemičari još uvijek proučavaju mliječnu fermentaciju glukoze i otkrivaju svoje pune mehanizme, tako da imamo još mnogo za nastojati.

Fermentirana fermentirana limuna

Reakcije ove vrste fermentacije pojavljuju se, kao kod alkohola, pod utjecajem gljivica određenog soja. Cjeloviti mehanizam ove reakcije još nije u potpunosti shvaćen i možemo se osloniti samo na pojedinačne pojednostavljenje. Međutim, postoje prijedlozi da je početna faza procesa glikoliza. Zatim se piruvinska kiselina zauzvrat pretvara u razne kiseline i dolazi do limuna. Zbog takvog mehanizma, u reakcijskom mediju akumuliraju se druge kiseline, proizvodi nepotpune oksidacije glukoze.

Taj se proces odvija pod utjecajem kisika i općenito se može napisati kao sljedeća jednadžba: 2C6H12O6 + 3O2 = 2C6H8O7 + 4H2O. Prije nego što je otkriveno ovaj tip fermentacije, ljudi su ekstrahirali limunsku kiselinu Samo stiskanje plodova odgovarajućeg stabla. Međutim, u limunovoj kiselini ne više od 15%, pa se ova metoda pokazala nepristupačnima, a nakon otkrića ove reakcije sve se kiseline počele proizvoditi fermentacijom.

Masnu fermentaciju

Prijeđite na sljedeću vrstu. Ova vrsta fermentacije događa se pod djelovanjem bakterijskih masnih kiselina. Oni su široko rasprostranjeni, a proces koji oni uzrokuju, igra ključnu ulogu u biološki važnim ciklusima. Uz pomoć ovih bakterija odvija se raspad mrtvih organizama. Masnu kiselinu, nastala tijekom reakcije, privlači miris sakupljača.

Ova vrsta fermentacije koristi se u industriji. Kao što možda pogodite, dobivaju se oleinska kiselina. Njezini esteri se široko koriste u parfemima i imaju ugodan miris, za razliku od njezinih. Međutim, fermentacija nafte nije uvijek korisna. Može uzrokovati oštećenje povrća, konzervirane robe, mlijeka i drugih proizvoda. Ali to se može dogoditi, ako samo uljne bakterije ulaze u proizvod.

Analizirati mehanizam fermentacije ulja glukoze. Reakcija je sljedeća: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2 ↑ + 2H2. Kao rezultat toga, proizvodi se i energija koja osigurava životnu aktivnost bakterijskih masnih kiselina.

Fermentacija aceton-butilom

Ova vrsta je vrlo slična butiričnoj kiselini. Ne samo glukoza, već i glicerin i piruvatna kiselina mogu lutati na ovaj način. Ovaj proces se može podijeliti u dvije faze: prvi (koji se ponekad naziva kiselinski) zapravo je fermentacija oleinske kiseline. Međutim, osim ulja, otpušta se i octena kiselina. Kao rezultat fermentacije glukoze na ovaj način, dobivamo proizvode koji idu u drugu fazu (acetonobutil). Budući da se cijeli proces pojavljuje i pod djelovanjem bakterija, tada se zakiseljavanje medija (povećanje koncentracije kiselina) dovodi do oslobađanja posebnih enzima bakterijama. Oni izazivaju reakciju za konverziju produkata fermentacije glukoze u n-butanol (butil alkohol) i aceton. Osim toga, može se formirati i neki etanol.

Ostale vrste fermentacije

Pored ovih pet vrsta ovog procesa, postoji još nekoliko. Na primjer, to je octena fermentacija. Također se javlja pod djelovanjem mnogih bakterija. Ova vrsta fermentacije može se koristiti u korisne svrhe kod pečenja. Ona štiti hranu od patogena i opasnih bakterija. Također se razlikuje alkalna ili metanska fermentacija. Za razliku od prethodnih vrsta, ova vrsta fermentacije može se provesti za većinu organskih spojeva. Kao rezultat velikog broja složenih reakcija, organske tvari se dijele u metan, vodik i ugljični dioksid.

Biološka uloga

Fermentacija je najstariji način dobivanja energije živim organizmima. Neki stvorovi proizvode organske tvari, usput pribavljaju energiju, dok drugi uništavaju ove tvari, a također dobivaju energiju. Naš je cijeli život izgrađen na tome. I u svakoj od nas fermentacija u jednom ili drugom obliku. Kao što smo već spomenuli, mliječna se fermentacija javlja u mišićima s intenzivnim treningom.

Što još čitati?

Ako ste zainteresirani za biokemiju ovog vrlo zanimljivog procesa, vrijedi početi sa školskim udžbenicima o kemiji i biologiji. U mnogim je sveučilišnim udžbenicima postavljen tako detaljni materijal da ih nakon čitanja možete postati samo stručnjak u ovom području.

zaključak

Tako smo došli do kraja. Pregledali smo sve vrste fermentacije glukoze i opća načela tih procesa, koji imaju vrlo važnu ulogu u funkcioniranju živih organizama iu našoj industriji. Moguće je da ćemo u budućnosti otvoriti još nekoliko tipova ovog drevnog procesa i naučiti kako ih koristiti za dobrobit sebe, kao i kod onih koji su nam već poznati.