MLIJEČNA FERMENTACIJA: KORAK PO KORAK POSTUPAK I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

Mliječne fermentacije, također poznat kao mliječna kiselina fermentacije je postupak sinteze u ATP u odsutnosti kisika koji obavljaju neke mikroorganizme, uključujući vrste bakterija mliječne kiseline nazivom „bakterija” koji završava s izlučivanje kiseline mliječna.

Smatra se vrstom anaerobnog "disanja", a provode ga i neke mišićne stanice kod sisavaca kada naporno rade i pri velikim brzinama, većim od kapaciteta transporta kisika u plućnom i kardiovaskularnom sustavu.

Shema mliječne fermentacije (Izvor: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commonsa i modificirao Raquel Parada Puig)

Izraz "fermentacija", općenito se odnosi na dobivanje energije (u obliku ATP-a) u nedostatku kisika, odnosno u anaerobiozi, a mliječna fermentacija odnosi se na sintezu ATP-a i izlučivanje kiseline. mliječna kiselina u anaerobiozi, kao proizvodi metabolizma glukoze.

Jednadžba proizvodnje mliječne kiseline iz glukoze.

Mliječne kiseline

Čovjek već duže vrijeme koristi blagodati mliječne fermentacije za proizvodnju i očuvanje hrane, a bez sumnje su bakterije mliječne kiseline temeljni stup ove svrhe.

One spadaju u prilično heterogenu skupinu bakterija koje, obično, imaju oblik kakija i bacila; Oni su gram-pozitivne, ne katalazne bakterije, ne-sporulirajuće, nepokretne i anaerobne bakterije, sposobne sintetizirati mliječnu kiselinu iz piruvata koja nastaje glikolitičkim putem.

Pripadaju različitim rodovima, među kojima su Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus i Lactobacillus, unutar kojih postoje homofermentativne i heterofermentativne vrste.

Homofermentativne bakterije mliječne kiseline proizvode za svaku molekulu glukoze dvije molekule mliječne kiseline; heterofermentativne bakterije mliječne kiseline, s druge strane, proizvode, na primjer, jednu molekulu mliječne kiseline, a drugu ugljični dioksid ili etanol.

Proces mliječne fermentacije (korak po korak)

Fermentacija mliječne kiseline započinje stanicom (bakterijskom ili mišićnom) koja konzumira glukozu ili neki srodni šećer ili ugljikohidrate. To „konzumiranje“ nastaje glikolizom.

- Glikolitički put

ATP ulaganja

U početku se ulaže 2 ATP-a za svaku potrošenu molekulu glukoze, jer se fosforilira enzimom heksokinaza da bi se dobio 6-fosfat glukoze, koji je izomeriziran na fruktozu 6-fosfat (enzim glukoza 6-P izomeraza), a fosforiliran je nazad u fruktozu 1, 6-bisfosfat (enzim foshofruktokinaza).

Kasnije se fruktozni 1,6-bisfosfat "prereže" na pola da se oslobode dva trioza fosfata poznata kao gliceraldehid 3-fosfat i dihidroksiaceton fosfat, reakcija katalizirana enzimom aldolaze.

Ta dva 3-ugljikova fosforilirana šećera međusobno se međusobno konvertiraju enzim trioznom fosfatnom izomerazom, pa se smatra da se do ovog trenutka svaka molekula glukoze koja se troši pretvara u dvije molekule gliceraldehid-3-fosfata koje fosforiliraju u 1,3 bisphosphoglycerate.

Gornja reakcija katalizira enzim nazvan gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaza (GAPDH), koji zahtijeva prisustvo "smanjujuće snage" kofaktora NAD +, a bez kojeg on ne može funkcionirati.

ATP proizvodnja

U ovom trenutku na putu utrošena su 2 ATP-a za svaku molekulu glukoze, ali te dvije molekule su "zamijenjene" reakcijom kataliziranom enzimom fosfoglicerat kinazom, kojom se svaki 1,3-bisfosfoglicerat pretvara u 3-fosfoglicerat. i 2ATP se sintetiziraju.

Svaki 3-fosfoglicerat pretvara se u 2-fosfoglicerat enzimom fosfogliceratnom mutazom, a on zauzvrat služi kao supstrat enzimu enolaze, koji ga dehidrira i pretvara u fosfoenolpiruvat.

Sa svakom potrošenom molekulom glukoze stvaraju se 2 molekule piruvata i 2 ATP molekule, jer je fosfoenolpiruvat supstrat enzimu piruvat kinaza, koji katalizira prijenos fosforilne skupine iz fosfoenolpiruvata u molekulu ADP, stvarajući ATP,

- Mliječna fermentacija i regeneracija NAD +

Piruvat, molekula 3 ugljika, pretvara se u mliječnu kiselinu, drugu molekulu 3 ugljika, putem reakcije redukcije koja troši jednu molekulu NADH za svaku molekulu piruvata, regenerirajući "obrnuti" NAD + u glikolitičkoj reakciji. katalizirao GAPDH.

Zamjena korištenih NAD + molekula ne dovodi do dodatne proizvodnje ATP molekula, ali omogućava glikolitički ciklus da se ponovi (sve dok su na raspolaganju ugljikohidrati) i proizvede se 2 ATP za svaku konzumiranu glukozu.

Reakciju katalizira enzim koji se zove laktat dehidrogenaza i odvija se ovako:

2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (mliječna kiselina) + 2 NAD +

Primjeri procesa u kojima dolazi do mliječne fermentacije

- U mišićnim stanicama

Fermentacija mliječne kiseline u mišićnim stanicama uobičajena je nakon vježbanja nakon višednevnog neaktivnosti. To je očito jer su mišićni umor i bol koji sportaš doživljava povezani s prisutnošću mliječne kiseline u stanicama.

Slika 5132824 na www.pixabay.com

Kako se mišićne stanice vježbaju i zalihe kisika se iscrpljuju (kardiovaskularni i dišni sustav ne mogu se nositi s potrebnim transportom kisika) počinju fermentirati (disati bez kisika), oslobađajući mliječnu kiselinu koja se može akumulirati.

- Prehrambeni proizvodi

Fermentacija mliječne kiseline koju provode različite vrste bakterija i gljivica koristi čovjek širom svijeta za proizvodnju različitih vrsta hrane.

Taj metabolizam kojim se karakteriziraju različiti mikroorganizmi ključan je za ekonomsko očuvanje i proizvodnju velikih količina hrane, budući da pH kiselina postignuta njima općenito inhibira rast drugih potencijalno štetnih ili patogenih mikroorganizama.

Ove namirnice uključuju jogurt, kiseli kupus (fermentirani kupus), kiseli krastavci, masline, različito kiselo povrće, različite vrste sira i fermentiranog mlijeka, kefirnu vodu, neko fermentirano meso i žitarice.

Jogurt

Jogurt je fermentirani proizvod dobiven iz mlijeka, a proizvodi se fermentacijom ove tekućine životinjskog podrijetla od vrste bakterija mliječne kiseline, uglavnom vrste Lactobacillus bulgaricus ili Lactobacillus acidophilus.

Jogurt (Slika kamila211 na www.pixabay.com)

Ti mikroorganizmi pretvaraju šećere u mlijeku (uključujući laktozu) u mliječnu kiselinu, pa pH u ovoj tekućini opada (postaje kiseli), mijenjajući njegov okus i teksturu. Čvršća ili tekuća tekstura različitih vrsta jogurta ovisi o dvije stvari:

1. Od istodobne proizvodnje egzopolisaharida fermentativnim bakterijama, koje djeluju kao sredstva za zgušnjavanje
2. Iz koagulacije koja proizlazi iz neutralizacije negativnih naboja na mliječnim proteinima, kao efekta promjene pH nastale proizvodnjom mliječne kiseline, koja ih čini potpuno nerastvorljivim

Fermentirano povrće

U ovoj skupini možemo pronaći proizvode poput maslina sačuvanih u salamuri. Uključeni su i pripravci na bazi kupusa poput kiselog kupusa ili korejskog kimčija, kao što su kiseli krastavci i meksička jalapeno.

Fermentirano meso

Kobasice kao što su chorizo, fuet, salame i sopressatta spadaju u ovu kategoriju. Proizvodi koje karakteriziraju njihovi posebni okusi uz visoku sposobnost čuvanja.

Fermentirane ribe i školjke

Uključuje različite vrste riba i školjki koje su obično fermentirane pomiješane s tjesteninom ili rižom, kao što je slučaj s Pla raa na Tajlandu.

Fermentirane mahunarke

Mliječna fermentacija koja se primjenjuje na mahunarke je tradicionalna praksa u nekim azijskim zemljama. Miso je, na primjer, pasta napravljena od fermentirane soje.

Fermentirano sjeme

U tradicionalnoj afričkoj kuhinji postoji širok izbor proizvoda od fermentiranih sjemenki kao što su sumbala ili kenkei. Ovi proizvodi uključuju neke začine, pa čak i jogurte od žitarica.

Reference

1. Beijerinck, MW, O fermentaciji mliječne kiseline u mlijeku., U: KNAW, Zbornik radova, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, str. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., i de las Rivas, B. (2011). Mliječne kiseline. Mikrobiologija molekularnog vina, 1. izd.; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Nacionalno vijeće za istraživanje. (1992). Primjena biotehnologije u tradicionalnim fermentiranim namirnicama. Nacionalne akademije Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehningerovi principi biokemije. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kemija LibreTexts. Preuzeto 24. travnja 2020. s chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Uloga bakterija mliječne kiseline u fermentaciji mlijeka. Znanost o hrani i prehrani. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.