Gliukozės fermentacijos reakcija. Fermentacijos rūšys, reikšmė ir produktas

Gliukozės fermentacija yra viena iš pagrindinių reakcijų, kuriomis galima paruošti dvasios. Tai gali būti atliekama įvairiais būdais, kiekviename iš kurių atsiranda atskirų produktų. Šis procesas atlieka pagrindinį vaidmenį daugelyje mūsų gyvenimo sričių, nuo virimo ir virimo degtinės iki reakcijų, kurios vyksta mūsų organizme.

Istorija

Gliukozės ir kitų cukrų fermentacijos procesą naudojo senovės žmonės. Jie valgė šiek tiek kepto maisto. Šis maistas buvo saugesnis, nes jame buvo alkoholio, kurio terpėje buvo nužudyta daug kenksmingų bakterijų. Senovės Egipte ir Babilone žmonės jau žinojo, kaip fermentuoti daugybę cukraus turinčių gėrimų ir pieno. Kai žmonės 18 amžiaus pabaigoje sugebėjo geriau ištirti šį procesą, jo rūšis ir tobulinimo galimybes, tokios pramonės šakos kaip kvass, alaus ir vyno degtinės augo labai kokybiškai.

Fermentacijos rūšys

Keista, šis procesas yra kitoks. Ir skiriasi gliukozės fermentacijos tipai galutiniuose produktuose. Taigi, yra pieno rūgšties, alkoholio, citrinų rūgšties, acetono, oleino rūgšties ir keleto kitų. Pakalbėkime šiek tiek apie kiekvieną tipą atskirai. Pieno rūgšties gliukozės fermentacija yra pagrindinis produktų, tokių kaip rūgpienis, grietinė, kefyras, varškė, paruošimo procesas. Jis taip pat naudojamas daržovių konservavimui ir pagrindinei funkcijai mūsų organizme: deguonies trūkumo sąlygomis gliukozė virsta galutiniu produktu - pieno rūgštimi, kuri treniruočių metu sukelia skausmą raumenyse ir truputį po jo.

Alkoholinė fermentacija būdinga tai, kad etilo alkoholis suformuojamas kaip galutinis produktas. Tai atsitinka su mikroorganizmų pagalba - mielėmis. Ir vaidina svarbų vaidmenį ruošiant maistą, nes be pagrindinio produkto alkoholinis gliukozės fermentas atpalaiduoja anglies dioksidą (tai paaiškina mielių tyrimo išdulkumą).

Citrinų rūgšties fermentacija, kaip sunku atsitikti, atsiranda citrinų rūgšties susidarymui. Tai atsiranda veikiant tam tikros rūšies grybams ir yra Krebso ciklo dalis, kuri užtikrina visų mūsų kūno ląstelių kvėpavimą.

Acetono-butilo fermentacija labai panaši į sviesto rūgšties. Dėl to susidaro oleino rūgštis, butilo ir etilo alkoholiai, acetonas ir anglies dioksidas. Su aliejinių rūgščių fermentacija susidaro tik rūgštis ir anglies dioksidas, atitinkantys pavadinimą.

Dabar mes daugiau pažvelgsime į visas rūšis ir pradėsime nuo pagrindinių gliukozės fermentacijos alkoholiu. Visi jų kursų reakcijos ir niuansai bus išsamiai išnagrinėti.

Alkoholinė fermentacija

Dar pasakysime apie gliukozės fermentaciją, kurios lygtis yra: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2. Ką jūs galite išmokti iš šios reakcijos? Turime du produktus: etilo alkoholį ir anglies dioksidą. Dėl pastarųjų pastebime mielių tyrimo patinimą. Ir dėl pirmojo, mes turime galimybę gauti nepamirštamą skonį vyno ir vyno. Bet iš tikrųjų tai tik supaprastinta lygtis. Gliukozės fermentacijos reakcija yra sudėtingesnė, todėl paimkime šiek tiek giliau.

Yra toks glikolizės procesas. Žodžiai jo pavadinimas pavartojamas kaip "skaldantis cukrus". Jis atsiranda kūne, jo šalutinis produktas yra piruvinės rūgštis, pagrindinis - adenozino trifosforo rūgštis (ATP), kuri susidaro per šią reakciją iš kito junginio. Galima sakyti, kad ATP yra kūno energijos nešiklis, o iš tikrųjų glikolizė padeda mūsų organizmui aprūpinti energija.

Mes veltu nekreipėme dėmesio į šį procesą. Iš tikrųjų, fermentacija labai panaši į glikolizę, nes pirmasis etapas jiems yra vienodas. Galima sakyti, kad alkoholio fermentacijos reakcija yra glikolizės tęsinys. Pastaruoju metu susidaręs piruvatas (piruvo rūgšties jonas) paverčiamas acetaldehidu (CH3-C (O) H), o šalutinis produktas - anglies dioksidas. Po to gautą produktą sumažina kofermentas NADH, esantis bakterijose. Sumažėjimas sukelia etilo alkoholio susidarymą.

Taigi gliukozės fermentacijos reakcija į etanolį yra tokia:

1) C6H12O6 = 2C3H4O3 + 4H ⁺

2) C3H4O3 = CH3-COH + CO2

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

NADH veikia kaip reakcijos katalizatorius, o NAD ⁺ jonas atlieka pagrindinį vaidmenį ankstyvojoje glikolizės stadijoje, o alkoholio fermentacijos pabaigoje - grįžta į procesą.

Leisk mums pereiti prie kito tyrimo tipo reakcijų tipo.

Pieno rūgšties gliukozės fermentacija

Iš alkoholio šios rūšies skiriasi tuo, kad tai įvyksta ne pagal mielių poveikį, bet su pieno rūgšties bakterijų pagalba. Todėl turime visiškai skirtingus produktus. Pieno rūgšties fermentacija taip pat pasireiškia mūsų raumenyse esant dideliam kiekiui ir deguonies trūkumui.

Yra du šio proceso tipai. Pirmasis yra homofermentacinis fermentacija. Jei kada nors girdėjote prefiksą "homo", tu tikrai būtinai suprasi, ką tai reiškia. Homofermentacinė fermentacija yra procesas, apimantis vieną fermentą. Pirmajame etape atsiranda glikolizė ir susidaro pirovės rūgštis. Tada gautas piruvatas (tirpale, ši rūgštis gali egzistuoti tik kaip jonai) hidrinama su NADH ⁺ H ir laktatdehidrogenaze. Dėl to, sumažinimo produktas yra pieno rūgštis, kuri yra apie 90% visų reakcijos metu gautų produktų. Tačiau šis junginys taip pat gali būti suformuotas dviejų skirtingų izomerų: D ir L. pavidalu. Šie tipai skiriasi tuo, kad jie yra veidrodiniai atspindžiai vienas kito ir todėl turi skirtingą poveikį mūsų kūnui. Kuris izomeras bus suformuotas, kad labiau atitiktų laktatdehidrogenazės struktūrą.

Perleisime į antrą pieno fermentacijos tipą - hetero fermentacinį. Šiame procese dalyvauja keli fermentai, ir jis vyksta sudėtingiau. Dėl to reakcijos metu susidaro daugiau skirtingų produktų: be pieno rūgšties, mes galime rasti acto rūgštį ir etilo alkoholį.

Taigi mes pažvelgėme į pieno rūgšties fermentaciją. Tai yra procesas, kuriuo galime pasimėgauti varškės, jogurto, riagenkos ir kefyro skoniu. Apibendrinkite ir užrašykite bendrą pieno rūgšties gliukozės fermentacijos reakciją: C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2 C ₃ H ₆ O ₃ . Žinoma, tai yra supaprastinta homofermentinės fermentacijos proceso schema, nes netgi heterogenizmo proceso schema bus labai sudėtinga. Chemikai vis dar tiria pieno fermentaciją gliukozės ir išsiaiškinti jos visiškai mechanizmus, todėl mes vis dar turime daug stengtis.

Citrinų fermentacija

Tokio fermentavimo reakcijos pasireiškia, kaip ir su alkoholiu, priklausomai nuo tam tikros rūšies grybelių. Visiškas šios reakcijos mechanizmas dar nėra visiškai suprastas, ir mes galime pasikliauti tik tam tikrais supaprastinimais. Tačiau yra pasiūlymų, kad pradinis proceso etapas yra glikolizė. Tada piruvinės rūgštis pavirsta į skirtingas rūgštis ir patenka į citrinos. Dėl tokio mechanizmo reakcijos terpėje kaupiasi kitos rūgštys, neužbaigtos gliukozės oksidacijos produktai.

Šis procesas vyksta deguonies įtaka, ir apskritai jis gali būti parašytas pagal šią lygtį: 2C ₆ H ₁₂ O ₆ + 3 O ₂ = ₂ C ₆ H ₈ O ₇ + 4 H ₂ O. Prieš tokį fermentacijos būdą žmonės ištraukė citrinų rūgštį Vien tik nuspaudžiant atitinkamo medžio vaisius. Tačiau šios rūgšties citrinose ne daugiau kaip 15%, todėl šis metodas pasirodė esąs netinkamas, o po šios reakcijos atskleidimo pradėta fermentacijai gaminti visas rūgštis.

Riebios fermentacijos

Pereikite prie kito tipo. Šis fermentacijos būdas vyksta veikiant putotarūgščių bakterijų. Jie yra plačiai paplitę, o procesas, kurį jie sukelia, vaidina svarbų vaidmenį biologiškai svarbiuose cikliuose. Naudojant šias bakterijas, vyksta negyvų organizmų skilimas. Riebiosios rūgšties, susidariusios reakcijų metu, pritraukia girliandų kvapą.

Šis fermentacijos būdas naudojamas pramonėje. Kaip jūs galite atspėti, jie gauti oleino rūgštis. Jos esteriai yra plačiai naudojami parfumerijoje ir turi malonią kvapą, skirtingai nuo savo paties. Tačiau aliejaus fermentacija ne visada yra naudinga. Tai gali pakenkti daržovėms, konservams, pienui ir kitiems produktams. Bet taip gali atsitikti, jei produkte pateks tik naftos bakterijos.

Išnagrinėsime gliukozės aliejaus fermentacijos mechanizmą. Jo reakcija yra tokia: C ₆ H ₁₂ O ₆ → CH ₃ CH ₂ CH ₂ COOH + 2CO ₂ ↑ + 2H ₂ . Taip pat gaminama energija, kuri užtikrina butyro rūgšties bakterijų gyvybingumą.

Acetono-butilo fermentacija

Šis tipas yra labai panašus į sviesto rūgšties. Tokiu būdu kyla ne tik gliukozė, bet ir glicerinas ir piruvinės rūgštis. Šis procesas gali būti suskirstytas į du etapus: pirmasis (kartais vadinamas rūgščiuoju) iš tikrųjų yra oleino rūgšties fermentacija. Tačiau, be alyvos, taip pat išleidžiama acto rūgštis. Tokiu būdu fermentuojant gliukozę mes gauname produktus, kurie eina į antrąjį etapą (acetonobutil). Kadangi visas procesas taip pat vyksta veikiant bakterijoms, tada terpės rūgštinimas (rūgščių koncentracijos padidėjimas) sukelia bakterijų išskirtinius fermentus. Jie sukelia gliukozės fermentacijos produktų konversijos reakciją į n-butanolį (butilo alkoholį) ir acetoną. Be to, gali susidaryti tam tikras etanolis.

Kitos fermentacijos rūšys

Be šių penkių šio proceso tipų, yra keletas kitų. Pvz., Tai yra acto fermentacija. Tai taip pat pasireiškia veikiant daugybei bakterijų. Šis fermentacijos būdas gali būti naudojamas naudingais būdais, kai jis yra maišomas. Jis saugo maistą nuo patogenų ir pavojingų bakterijų. Taip pat išskiriamas šarminis arba metano fermentas. Skirtingai nuo ankstesnių tipų, šis fermentacijos būdas gali būti atliekamas daugeliui organinių junginių. Dėl daugybės sudėtingų reakcijų organinės medžiagos skirstomos į metaną, vandenilį ir anglies dioksidą.

Biologinis vaidmuo

Fermentacija yra seniausias būdas gauti energiją gyvais organizmais. Kai kurios būtybės gamina organines medžiagas, be to, gauna energiją, o kitos jas sunaikina, taip pat gauna energiją. Visas mūsų gyvenimas pastatytas ant jo. Ir kiekvienas iš mūsų fermentacijos vienoje ar kitoje formoje. Kaip jau minėta, pieno fermentacija vyksta intensyvaus treniruotų raumenų.

Ką dar skaityti?

Jei jus domina šios labai įdomios proceso biochemija, verta pradėti nuo mokyklos vadovėlių apie chemiją ir biologiją. Daugelyje universitetų vadovėlių pateikiama išsami medžiaga, kad po jų skaitymo jūs galite tapti tik ekspertu šioje srityje.

Išvada

Taigi mes pasibaigėme. Mes apžvelgėme visų rūšių gliukozės fermentaciją ir šiuos procesus, kurie atlieka labai svarbų vaidmenį tiek gyvų organizmų veikloje, tiek mūsų pramonėje. Gali būti, kad ateityje mes atsidarysime dar keletą šio senovės proceso tipų ir išmokysime juos panaudoti savo naudai, kaip ir su jais jau žinomais.