Что такое брожение в химии?

Ферментация это процесс, используемый для производства вина, пива, йогурт и другие продукты. Вот посмотрите на химический процесс, который происходит во время ферментации.

Ферментация - это метаболический процесс, при котором организм преобразует углеводтакой как крахмал или сахарв алкоголь или кислота. Например, дрожжи выполняют ферментацию для получения энергии путем преобразования сахара в спирт. Бактерии выполняют ферментацию, превращая углеводы в молочную кислоту. Исследование брожения называется зимология.

Термин «закваска» происходит от латинского слова fervere, что означает «варить». Ферментация была описана алхимиками конца 14 века, но не в современном смысле. Химический процесс брожения стал предметом научных исследований около 1600 года.

Ферментация - это естественный процесс. Люди применяли ферментацию для производства таких продуктов, как вино, мед, сыр и пиво задолго до того, как был изучен биохимический процесс. В 1850-х и 1860-х годах

Большинство людей знают о продуктах питания и напитках, которые являются продуктами брожения, но могут не осознавать, что многие важные промышленные продукты являются результатом брожения.

• Пиво
• Вино
• Йогурт
• Сыр
• Некоторые кислые продукты, содержащие молочную кислоту, включая квашеную капусту, кимчи и пепперони
• Хлебные дрожжи дрожжами
• Очистка сточных вод
• Некоторое промышленное производство алкоголя, например, для биотоплива
• Газообразный водород

Дрожжи и некоторые бактерии выполняют ферментацию этанола, где пируват (из метаболизма глюкозы) расщепляется на этанол и углекислый газ. Чистое химическое уравнение для производства этанола из глюкозы:

С₆ЧАС₁₂О₆ (глюкоза) → 2 C₂ЧАС₅ОН (этанол) + 2 СО₂ (углекислый газ)

Этаноловая ферментация использовала производство пива, вина и хлеба. Стоит отметить, что ферментация в присутствии высоких уровней пектина приводит к образованию небольших количеств метанола, который токсичен при употреблении.

Молекулы пирувата в результате метаболизма глюкозы (гликолиза) могут сбраживаться в молочную кислоту. Ферментация молочной кислоты используется для превращения лактозы в молочную кислоту при производстве йогурта. Это также происходит в мышцах животных, когда ткани требуется энергия с большей скоростью, чем кислород. Следующее уравнение для производства молочной кислоты из глюкозы:

С₆ЧАС₁₂О₆ (глюкоза) → 2 CH₃CHOHCOOH (молочная кислота)

Производство молочной кислоты из лактозы и воды может быть суммировано как:

С₁₂ЧАС₂₂О₁₁ (лактоза) + H₂O (вода) → 4 CH₃CHOHCOOH (молочная кислота)

Процесс ферментации может дать газообразный водород и газообразный метан.

Метаногенные археи подвергаются реакции диспропорционирования, в которой один электрон переносится из карбонил группы карбоновой кислоты до метильной группы уксусной кислоты с образованием метана и диоксида углерода газ.

Многие виды брожения дают газообразный водород. Продукт может быть использован организмом для регенерации НАД⁺ из НАДХ. Газообразный водород может быть использован в качестве субстрата сульфатредукторами и метаногенами. Люди испытывают газообразный водород из кишечных бактерий, производство газов.

• Ферментация - это анаэробный процесс, то есть для его получения не требуется кислорода. Тем не менее, даже когда кислорода в избытке, дрожжевые клетки предпочитают ферментацию аэробному дыханию при условии достаточного запаса сахара.
• Ферментация происходит в пищеварительной системе человека и других животных.
• В редком медицинском состоянии, называемом синдромом ферментации кишечника или синдромом автопивоварения, ферментация в пищеварительном тракте человека приводит к интоксикации продукцией этанола.
• Ферментация происходит в мышечных клетках человека. Мышцы могут потратить ATP быстрее, чем кислород может быть подан. В этой ситуации АТФ производится путем гликолиза, который не использует кислород.
• Хотя ферментация является распространенным путем, это не единственный метод, используемый организмами для получения энергии анаэробно. Некоторые системы используют сульфат в качестве конечного акцептора электронов в цепь переноса электронов.

• Хуэй, Ю. ЧАС. (2004). Справочник по хранению и переработке овощей. Нью-Йорк: М. Деккер. п. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• Klein, Donald W.; Лансинг М.; Harley, John (2006). микробиология (6-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-255678-0.
• Purves, William K.; Садава, Давид Е.; Orians, Gordon H.; Хеллер Х. Крейг (2003). Жизнь, наука о биологии (7-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. стр. 139–140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• Steinkraus, Keith (2018). Справочник коренных ферментированных продуктов (2-е изд.). CRC Press. ISBN 9781351442510.