Reakcija fermentacije glukoze. Vrste, pomen in produkt fermentacije

Glukozna fermentacija je ena od glavnih reakcij, s katerimi je mogoče pripraviti alkoholne pijače. Izvaja se lahko na različne načine, pri čemer se oblikujejo posamezni izdelki. Ta proces igra ključno vlogo v številnih sektorjih našega življenja, od kuhanja in kuhanja vodke do reakcij, ki potekajo v našem telesu.

Zgodovina

Proces fermentacije glukoze in drugih sladkorjev so uporabljali starodavni ljudje. Pojedli so malo hrane. Ta hrana je bila varnejša, ker je vsebovala alkohol, v središču katerega so bile uničene številne škodljive bakterije. V starodavnem Egiptu in Babilonu so ljudje že vedeli, kako fermentirati mnoge pijače in mleko, ki vsebujejo sladkor. Ko so ljudje konec 18. stoletja uspeli bolje proučiti ta proces, njene vrste in možnosti za izboljšanje, so se kakovostne kulture, kot so kvass, pivovarstvo in vinska vodka, zelo povečale.

Vrste fermentacije

Čudno, vendar je ta proces drugačen. In razlikovati med vrstami fermentacije glukoze v končnih izdelkih. Tako obstaja mlečna kislina, alkohol, citronska kislina, aceton, maslena kislina in še več. Govorimo o vsaki vrsti posebej. Mlečna fermentacija glukoza - bistveno Postopek za pripravo izdelkov, kot so jogurt, kislo smetano, jogurt, skuta. Prav tako se uporablja za konzerviranje zelenjave in opravlja pomembno vlogo v našem telesu: v pogojih pomanjkanja kisika, se glukoza pretvori v končni izdelek - mlečna kislina, ki povzroča bolečine v mišicah v času vadbe in malo kasneje.

Alkoholna fermentacija je označen s tem, da je etilni alkohol oblikovan kot končni izdelek. Pojavlja se s pomočjo mikroorganizmov - kvasa. In igra ključno vlogo pri kuhanju, saj poleg alkohola v glavnem proizvaja alkoholno vrenje glukoze sprošča ogljikov dioksid (to pojasnjuje navarnost testa kvasovk).

Fermentacija limone-kisline se pojavi, kot ni težko uganiti, s tvorbo citronske kisline. Pojavlja se pod vplivom določene vrste gliv in je del cikel Krebs, ki zagotavlja dihanje vseh celic našega telesa.

Fermentacija acetona in butila je zelo podobna masleni kislini. Kot rezultat, tvori oleinske kisline, butilne in etil alkohole, acetona in ogljikovega dioksida. Pri fermentaciji oljne kisline se tvori samo kislina in ogljikov dioksid, ki ustreza imenu.

Zdaj bomo podrobneje preučili vse vrste in začeli z najbolj osnovnimi - alkoholno fermentacijo glukoze. Vse reakcije in odtenki njihovega poteka bodo podrobno analizirani.

Alkoholna fermentacija

Povejmo malo več o fermentaciji glukoze, katere enačba je: C₆H_{12. mesto}O podjetju₆ = 2C₂H₅OH + 2CO₂. Kaj se lahko naučiš od te reakcije? Imamo dva produkta: etilni alkohol in ogljikov dioksid. Zaradi slednjega opazujemo otekanje testa kvasovk. In zaradi prvega imamo priložnost, da dobimo nepozaben okus vina in vinskih pijač. Toda v resnici je to samo poenostavljena enačba. Celotna reakcija fermentacije glukoze je težja, zato jo vzemimo nekoliko globlje.

Obstaja tak postopek kot glikoliza. Njegovo ime je dobesedno prevedeno kot "razdeljevalni sladkor". Pojavijo se v telesu in njegov stranski proizvod je piruvična kislina, in glavno eno - adenozin trifosforna kislina (ATP), ki se pri tej reakciji tvori iz druge spojine. Lahko rečemo, da je ATP nosilec energije v telesu, v resnici pa glikoliza služi telesu z energijo.

Tega postopka nismo zaman. Dejansko je fermentacija zelo podobna glikolizi, saj je prva faza za njih enaka. Lahko rečemo, da je reakcija alkoholne fermentacije glukoze nadaljevanje glikolize. Nastane v zadnjem piruvatu (ion piruve kisline) pretvorimo v acetaldehid (CH₃-C (0) H), s sproščanjem ogljikovega dioksida kot stranskega produkta. Po tem dobljen izdelek zmanjša koencim NADH, ki ga vsebujejo bakterije. Zmanjšanje povzroči nastanek etilnega alkohola.

Tako je reakcija fermentacije glukoze v etanol naslednja:

1) C₆H_{12. mesto}O₆ = 2 С₃H₄O₃ + 4 H⁺

2) C₃H₄O₃ = CH₃-COH + CO₂

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

NADH služi kot reakcijski katalizator in ionski NAD⁺ igra ključno vlogo v zgodnji fazi glikolize in se ob koncu alkoholne fermentacije vrne v proces.

Prehodimo na naslednjo vrsto reakcij, ki jih preiskujemo.

Fermentacija glukoze mlečne kisline

Od alkohola se ta vrsta razlikuje po tem, da se pojavi ne pod vplivom kvasa, ampak s pomočjo mlečnokislinskih bakterij. Zato imamo popolnoma drugačne izdelke. Fermentacija mlečne kisline se pojavi tudi v naših mišicah ob visokih obremenitvah in pomanjkanju kisika.

Obstajata dve vrsti tega procesa. Prva je homofermentativna fermentacija. Če ste kdaj slišali predpono "homo", potem zagotovo razumete, kaj to pomeni. Homofermentativna fermentacija je proces, ki vključuje en encim. V prvi fazi poteka glikoliza in nastane piruvična kislina. Potem dobljeni piruvat (v raztopini, ta kislina lahko obstaja le kot ioni) hidrogeniziramo z NADH⁺H in laktat dehidrogenaze. Redukcija produkta je mlečna kislina, ki predstavlja okoli 90% nastalega produkta med reakcijo. Ta spojina, pa se lahko oblikuje tudi kot dve različni izomeri: D in L. Te vrste se razlikujejo po tem, da so zrcalni sliki drug drugega, zato imajo različne učinke na naš organizem. Kakšen izomer bo v večji meri določal strukturo laktat dehidrogenaze.

Prehodimo na drugo vrsto mlečne fermentacije - heterofermentativno. V tem procesu sodeluje več encimov in gre za bolj zapleteno pot. Zaradi tega v reakcijsko proizvede več različnih izdelkov: poleg mlečne kisline, lahko pa našli ocetne kisline in etanola.

Zato smo pregledali mlečno fermentacijo. To je proces, s katerim lahko uživamo v okusu skute, jogurta, ryazhenke in kefirja. Povzemimo in opiramo na splošno reakcijo mlečne fermentacije glukoze: C₆H_{12. mesto}O₆ = 2 ° C₃H₆O₃ . Seveda je to poenostavljena shema procesa homofermentativne fermentacije, saj bo celo shema heteroenzimskega procesa zelo zapletena. Kemiki še vedno preučujejo mlečno fermentacijo glukoze in odkrivajo svoje popolne mehanizme, zato moramo še vedno veliko prizadevati.

Fermentirana fermentacija s limonom

Reakcije te vrste fermentacije se pojavijo, tako kot pri alkoholu, pod vplivom gliv določenega seva. Celoten mehanizem te reakcije še ni bil popolnoma razumljen in se lahko zanesemo samo na nekatere poenostavitve. Vendar pa obstajajo predlogi, da je začetna stopnja postopka glikoliza. Nato se piruva kislina obrne v različne kisline in prihaja do limone. Zaradi takšnega mehanizma se v reakcijskem mediju akumulirajo druge kisline - proizvodi nepopolnih oksidacija glukoze.

Ta proces se pojavi pod vplivom kisika, na splošno pa ga lahko zapišemo kot naslednjo enačbo: 2C₆H_{12. mesto}O₆ +3O₂ = 2C₆H_{8. mesto}O podjetju₇ + 4H₂A. Preden smo odkrili to vrsto fermentacije, so ljudje citronsko kislino ekstrahirali izključno s stiskanjem plodov ustreznega drevesa. Vendar pa v tem limone kisline ne presega 15%, vendar je ta metoda izkazala za nepraktično in po začetku reakcije začela prejemati vse metode kisline fermentacije.

Mastna fermentacija

Pojdite na naslednji tip. Ta vrsta fermentacije poteka pod vplivom bakterij maslene kisline. So razširjeni in proces, ki ga povzročajo, igrajo ključno vlogo pri biološko pomembnih ciklih. S pomočjo teh bakterij poteka razgradnja mrtvih organizmov. Mastna kislina, ki se tvori med reakcijami, privlači vonj čistilcev.

Ta vrsta fermentacije se uporablja v industriji. Kot lahko uganite, dobijo oljno kislino. Njeni estri se pogosto uporabljajo v parfumeriji in imajo prijeten vonj, za razliko od samega sebe. Vendar fermentacija nafte ni vedno koristna. Lahko povzroči škodo na zelenjavi, konzervah, mleku in drugih izdelkih. Toda to se lahko zgodi, če pridejo v stik samo oljne bakterije.

Analiziramo mehanizem fermentacije glukoznega olja. Njegov odziv je takšen: C₆H_{12. mesto}O₆ → CH₃CH₂CH₂COOH + 2CO₂uarr- + 2H₂. Kot rezultat, nastane tudi energija, ki zagotavlja življenjsko aktivnost oljnih bakterij.

Aceton-butilna fermentacija

Ta vrsta je zelo podobna masleni kislini. Tako lahko tavajo le glukoza, pa tudi glicerol in piruvična kislina. Ta postopek lahko razdelimo na dve stopnji: prvi (včasih imenovan kisel) je pravzaprav fermentacija oleinske kisline. Vendar pa se poleg olja sprošča tudi ocetna kislina. Na ta način smo dobili proizvode iz fermentacije glukoze, ki gredo v drugi fazi (atsetonobutilovuyu). Ker ta celoten proces poteka tudi pod vplivom bakterij, nato nakisanje medija (povečanje koncentracije kislin) je razporeditev specifičnih encimov bakterij. Sprožijo reakcijo za pretvorbo produktov fermentacije glukoze v n-butanol (butil alkohol) in aceton. Poleg tega se lahko tvori določena količina etanola.

Druge vrste fermentacije

Poleg teh petih vrst tega postopka je še nekaj več. To je na primer ocetna fermentacija. Pojavlja se tudi pod vplivom številnih bakterij. Ta vrsta fermentacije se lahko uporablja za uporabne namene pri dekapiranju. Ščiti hrano pred patogeni in nevarnimi bakterijami. Razlikuje se tudi fermentacija alkana ali metana. Za razliko od prejšnjih vrst se ta vrsta fermentacije lahko izvede za večino organskih spojin. Zaradi velikega števila kompleksnih reakcij se organske snovi delijo na metan, vodik in ogljikov dioksid.

Biološka vloga

Fermentacija je najstarejša metoda pridobivanja energije živih organizmov. Nekatera bitja proizvajajo organske snovi, ki mimogrede sprejemajo energijo, medtem ko druge uničijo te snovi, hkrati pa dobivajo energijo. Naše celotno življenje temelji na tem. In v vsakem od nas fermentacija v eni ali drugi obliki nadaljuje. Kot smo že omenili, pride do mlečne fermentacije v mišicah z intenzivnim treningom.

Kaj naj še preberem?

Če vas zanima biokemija tega zelo zanimivega procesa, je vredno začeti s šolskimi učbeniki o kemiji in biologiji. V mnogih univerzitetnih učbenikih je tako predstavljeno podrobno gradivo, da lahko po branju postaneš le strokovnjak na tem področju.

Zaključek

Torej smo prišli do konca. Razvili smo vse vrste fermentacije glukoze in splošna načela teh procesov, ki imajo zelo pomembno vlogo pri delovanju živih organizmov in v naši industriji. Možno je, da bomo v prihodnosti odprli še več vrst tega starodavnega procesa in se naučili, kako jih uporabiti v korist samih, kot tudi s tistimi, ki so nam že znani.