ФЭНДОМ


Броже́ние (тж. сбра́живание, фермента́ция) — это, в наиболее строгом смысле, анаэробный метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы, без окисления в чистом виде. Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию; оно просто позволяет продолжаться гликолизу (процесс, выходом которого на одну молекулу глюкозы являются две молекулы АТФ), восполняя восстановленные коферменты. Результатом брожения являются этанол, углекислый газ, другие продукты, а далее - молочная кислота, уксусная кислота, этилен и другие восстановленные метаболиты.

  • Термин брожение также используется более широко для обозначения бурного роста микроорганизмов в соответствующей среде. При использовании в этом смысле не делается различия между аэробным и анаэробным метаболизмом.

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения. Наука о ферментации называется энзимологией.

Брожение обычно предполагает желательную реакцию со стороны микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.

История Править

Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение появилось раньше человеческой истории. Однако, люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживания молока в Вавилоне около 3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.

Биохимия Править

Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования, способного поддерживать генерацию АТФ в процессе гликолиза. Во время брожения пируват преобразуется в различные структуры. Стандартные примеры продуктов брожения: этанол (питьевой спирт), молочная кислота и водород. Однако, продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота и ацетон.

Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамид аденин динуклеотид (NAD+), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной клеточной деятельности, поскольку гликолиз — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.

Продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других более высоко-окисленных приемников электронов). Последствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полносью окисляется до двуокиси углерода. В ходе брожения на одну молекулу глюкозы получается две молекулы АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако, даже у позвоночных ферментация используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивного напряжения, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Тогда как ферментация помогает во время коротких периодов интенсивного напряжения, она не предназначена для длительного использования. Например, у людей ферментация молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге сдерживая ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.

Продукты реакции броженияПравить

Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD+ в отсутствие кислорода.

  • Этаноловая ферментация (осуществляется дрожжами и некоторыми типами бактерий) разбивает пируват на этанол и двуокись углерода. Из одной молекулы глюкозы в результате получается две молекулы пищевого спирта и две молекулы углекислого газа. Этот вид брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении и винокурении. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается при выпечке, а в производстве алкоголя двуокись углерода обычно уходит в атмосферу, хотя в последнее время её стараются утилизировать.
  • Ферментация молочной кислоты разбивает пируват на молекулы молочной кислоты. Это происходит в мышцах животных, когда им нужна энергия быстрее, чем кровь может доставить кислород. Также такая ферментация происходит в некоторых бактериях и грибах. Это такие бактерии, которые преобразуют лактозу в молочную кислоту в йогурте, сообщая ему кисловатый вкус.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в двуокись углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Считается, что это был первый источник энергии в ранних организмах до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.

  • Аэробный гликолиз — это метод, используемый мышечными клетками для производства менее интенсивной энергии за более долгий промежуток времени.
  • Бактерии обычно производят кислоту. Уксус (уксусная кислота) — прямой результат бактериальной ферментации. В молоке кислота сворачивает казеин, превращая молоко в творог. При мариновании продуктов, кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.

Использование Править

Основная польза от брожения — это превращение, например, превращение сока в вино, зерна в пиво, а углеводов в двуокись углерода при брожении хлебного теста.

По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:

  1. Обогащение видов пищи разнообразием вкусов, ароматов и текстуры
  2. Сохранение существенного количества пищи с помощью молочной кислоты, алкоголя, уксусной кислоты и щелочного брожения
  3. Биологическое обогащение пищи протеинами, важными аминокислотами, важными жирными кислотами и витаминами
  4. Детоксификация в процессе брожения пищи
  5. Уменьшение времени и затрат на приготовление пищи

У брожения есть несколько преимуществ, исключительных для пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение использует энергию пищи и может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактериеи, препятствует росту всех других микроорганизмов.

Пищевые продукты, получаемые с использованием брожения (по регионам) Править

См. также Править


Ссылки Править

  • Steinkraus, K. H., Ed. (1995). Handbook of Indigenous Fermented Foods. New York, Marcel Dekker, Inc.
  • The 1811 Household Cyclopedia+



Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Брожение. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на ФЭНДОМЕ

Случайная вики