Reakcija fermentacije glukoze. Vrste, značenje i proizvod fermentacije

Fermentacija glukoze je jedna od glavnih reakcija pomoću kojih je moguće pripremiti alkoholna pića. Može se provoditi na različite načine, u svakoj od kojih se formiraju pojedini proizvodi. Ovaj proces igra ključnu ulogu u mnogim sektorima našeg života, od kuhanja i kuhanja votke do reakcija koje se odvijaju u našem tijelu.

priča

Proces fermentacije glukoze i drugih šećera koristili su drevni ljudi. Jeli su malo hrane. Ova hrana bila je sigurnija, jer je sadržavala alkohol, u kojemu su ubijene mnoge štetne bakterije. U drevnom Egiptu i Babilonu, ljudi su već znali kako da fermentiraju mnoge piće i mlijeko koje sadrže šećer. Kada su ljudi krajem 18. stoljeća uspjeli bolje proučiti ovaj proces, svoje vrste i mogućnosti za poboljšanje, industrije poput kvasa, piva i vinske votke postale su vrlo kvalitativno.

Vrste fermentacije

Čudno, ali ovaj proces je drugačiji. I razlikovati vrste fermentacije glukoze u konačnim proizvodima. Dakle, tu je mliječna kiselina, alkohol, limunska kiselina, aceton, maslačna kiselina i nekoliko drugih. Razgovarajmo malo o svakoj vrsti odvojeno. Mliječna fermentacija glukoza - esencijalan proces za pripremu proizvoda, kao što su jogurt, kiselo vrhnje, jogurt, sir. Također se koristi za očuvanje povrća i obavlja ključnu ulogu u našem tijelu: u uvjetima nedostatka kisika, glukoze pretvara se u konačni proizvod - mliječne kiseline, što uzrokuje bol u mišićima za vrijeme vježbanja i malo nakon toga.

Alkoholna fermentacija je karakterističan po tome što je etilni alkohol oblikovan kao konačni produkt. To se događa uz pomoć mikroorganizama - kvasca. I igra ključnu ulogu u kuhanju, jer osim glavnog proizvoda tijekom alkoholne fermentacije glukoze pušten ugljičnog dioksida (to objašnjava dizano tijesto fluffiness).

Fermentacija limunske kiseline događa se, kao što nije teško pogoditi, formiranjem limunske kiseline. To se događa pod utjecajem određene vrste gljiva i dio je ciklus Krebs, što osigurava disanje svih stanica našeg tijela.

Fermentacija aceton-butil je vrlo slična butiranoj kiselini. Kao rezultat, ona tvore oleinsku kiselinu, butilne i etilne alkohole, aceton i ugljični dioksid. S fermentacijom nafte kiseline, formira se samo kiselina i ugljični dioksid koji odgovara nazivu.

Sad ćemo detaljnije pogledati sve tipove i početi s najosnovnijom alkoholnom fermentacijom glukoze. Sve reakcije i nijanse njihovog tečaja detaljno će se analizirati.

Alkoholna fermentacija

Recite nam malo više o fermentaciji glukoze, čija je jednadžba: C₆H₁₂oh₆ = 2C₂H₅OH + 2CO₂. Što možete naučiti iz ove reakcije? Imamo dva proizvoda: etilni alkohol i ugljični dioksid. Zbog posljednjeg, promatramo oticanje testa kvasca. I zbog prvog, imamo priliku da dobijemo nezaboravan okus vina i vina. Ali zapravo je to samo pojednostavljena jednadžba. Cjelovita reakcija fermentacije glukoze je teža, pa neka je malo dublje.

Postoji takav proces kao glikoliza. Doslovno naziv je preveden kao "cjepivni šećer". Ona se javlja u tijelu, a nusproizvod je piruvinska kiselina, i glavna adenozin trifosforna kiselina (ATP), koja nastaje tijekom ove reakcije iz drugog spoja. Može se reći da je ATP nositelj energije u tijelu, a zapravo glikoliza služi kako bi naše tijelo pružilo energiju.

Nismo uzalud dotakli taj proces. Zapravo, fermentacija je vrlo slična glikolizi, budući da je prva faza točno za njih. Može se čak reći da je reakcija alkoholne fermentacije glukoze nastavak glikolize. Stvoren tijekom posljednjeg piruvata (ionska piruvatna kiselina) pretvara se u acetaldehid (CH₃-C (O) H), uz ispuštanje ugljičnog dioksida kao nusprodukt. Nakon toga, dobiveni produkt se smanjuje koenzimom NADH koji se nalazi u bakterijama. Smanjenje dovodi do stvaranja etilnog alkohola.

Dakle, reakcija fermentacije glukoze u etanol je kako slijedi:

1) C₆H₁₂O₆ = 2₃H₄O₃ + 4 H⁺

2) C₃H₄O₃ = CH₃-COH + CO₂

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

NADH služi kao katalizator reakcije i NAD ion⁺ igra ključnu ulogu u ranoj fazi glikolize, a formiranje na kraju alkoholne fermentacije vraća se u proces.

Prođimo na sljedeći niz vrsta reakcija koje se istražuju.

Fermentacija glukoze mliječne kiseline

Od alkohola ova vrsta se razlikuje po tome što se ne pojavljuje pod utjecajem kvasca, već uz pomoć bakterija mliječne kiseline. Zato imamo posve različite proizvode. Fermentacija mliječne kiseline također se javlja u našim mišićima pri velikim opterećenjima i manjku kisika.

Postoje dvije vrste ovog procesa. Prva je homofermentativna fermentacija. Ako ste ikad čuli prefiks "homo", onda sigurno znate što to znači. Homofermentativna fermentacija je proces koji uključuje jedan enzim. U prvoj fazi se odvija glikoliza i nastaje piruvatna kiselina. Zatim nastali piruvat (u otopini, ova kiselina može postojati samo kao ion) hidrogenira se s NADH⁺H i laktat dehidrogenaze. Kao rezultat toga, produkt redukcije je mliječna kiselina, koja je oko 90% svih proizvoda dobivenih tijekom reakcije. Taj spoj, međutim, može biti formirana kao dva različita izomera: D i L. Ove vrste se razlikuju po tome što su zrcalne slike jedan drugoga i, prema tome, imaju različite učinke na naš organizam. Koji izomer će se formirati u većoj mjeri određuje strukturu laktat dehidrogenaze.

Prolazimo do drugog tipa fermentacije mliječne kiseline - heterofermentativno. Nekoliko enzima sudjeluje u ovom procesu i ide na složeniji put. Zbog toga se tijekom reakcije formiraju različiti proizvodi: pored mliječne kiseline možemo naći i octenu kiselinu i etilni alkohol.

Tako smo ispitivali laktičku fermentaciju. Ovo je proces kojim možemo uživati ​​u okusu svježeg sira, jogurta, ryazhenke i kefira. Ukratko opišemo i zapisujemo reakciju mliječne fermentacije glukoze: C₆H₁₂O₆ = 2C₃H₆O₃ . Naravno, to je pojednostavljena shema procesa homofermentacijske fermentacije, budući da će i shema heteroenzimatskog procesa biti vrlo komplicirana. Kemičari još uvijek proučavaju mliječnu fermentaciju glukoze i otkrivaju svoje pune mehanizme, tako da imamo još puno za nastojati.

Fermentirana fermentirana limuna

Reakcije ove vrste fermentacije pojavljuju se, kao u alkoholu, pod utjecajem gljiva određenog soja. Cjeloviti mehanizam ove reakcije još nije u potpunosti shvaćen i možemo se osloniti samo na pojednostavljenja. Međutim, postoje prijedlozi da je početna faza procesa glikoliza. Zatim se piruvinska kiselina zauzvrat pretvara u razne kiseline i dolazi do limuna. Zbog takvog mehanizma, u reakcijskom mediju akumuliraju se druge kiseline - proizvodi nepotpunih oksidacija glukoze.

Taj se proces događa pod utjecajem kisika, i općenito se može napisati kao sljedeća jednadžba: 2C₆H₁₂O₆ +3O₂ = 2C₆H₈oh₇ + 4H₂A. Prije nego što je otkriveno ovu vrstu fermentacije, ljudi su izdvajali limunsku kiselinu samo cijeđenjem plodova odgovarajućeg stabla. Međutim, u limunu ove kiseline nije više od 15%, pa se ova metoda pokazala nepristupačnima, a nakon otkrića ove reakcije sve se kiseline počele dobivati ​​fermentacijom.

Masnu fermentaciju

Prijeđite na sljedeću vrstu. Ova vrsta fermentacije događa se pod djelovanjem bakterijskih masnih kiselina. Oni su rasprostranjeni, a proces koji oni uzrokuju, igra ključnu ulogu u biološki važnim ciklusima. Uz pomoć tih bakterija odvija se raspad mrtvih organizama. Masnu kiselinu, nastala tijekom reakcije, privlači miris sakupljača.

Ova vrsta fermentacije se koristi u industriji. Kao što možda pogodite, dobiju masnu kiselinu. Njegovi esteri se široko koriste u parfumeriji i imaju ugodan miris, za razliku od samog. Međutim, fermentacija ulja nije uvijek korisna. Može uzrokovati oštećenje povrća, konzervirane robe, mlijeka i drugih proizvoda. Ali to se može dogoditi, ako samo uljne bakterije ulaze u proizvod.

Analizirati mehanizam fermentacije ulja glukoze. Njegova reakcija izgleda ovako: C₆H₁₂O₆ → CH₃CH₂CH₂COOH + 2CO₂uarr- + 2H₂. Kao rezultat toga, generira se i energija koja osigurava životnu aktivnost uljnih bakterija.

Fermentacija aceton-butilom

Ova vrsta je vrlo slična butiričnoj kiselini. Ovako lutanje ne samo glukoze nego i glicerol i piruvinska kiselina. Ovaj proces se može podijeliti u dvije faze: prvi (koji se ponekad naziva kiselinski) zapravo je fermentacija oleinske kiseline. Međutim, osim ulja, otpušta se i octena kiselina. Kao rezultat fermentacije glukoze na ovaj način, dobivamo proizvode koji idu u drugu fazu (acetonobutil). Budući da se cijeli proces pojavljuje i pod djelovanjem bakterija, a zatim zakiseljavanje medija (povećanje koncentracije kiselina) dovodi do oslobađanja posebnih enzima bakterijama. Oni izazivaju reakciju za konverziju produkata fermentacije glukoze u n-butanol (butil alkohol) i aceton. Osim toga, može se formirati određena količina etanola.

Ostale vrste fermentacije

Pored ovih pet vrsta ovog procesa, postoji još nekoliko. Na primjer, ovo je octena fermentacija. Također se javlja pod djelovanjem mnogih bakterija. Ova vrsta fermentacije može se koristiti u korisne svrhe kod pečenja. Ona štiti hranu od patogena i opasnih bakterija. Također se razlikuje alkalna ili metanska fermentacija. Za razliku od prethodnih vrsta, ova vrsta fermentacije može se provesti za većinu organskih spojeva. Kao rezultat velikog broja složenih reakcija, organske tvari se dijele u metan, vodik i ugljični dioksid.

Biološka uloga

Fermentacija je najstariji način dobivanja energije živim organizmima. Neki stvorovi proizvode organske tvari, usput primaju energiju, dok drugi uništavaju ove tvari, a također primaju energiju. Naš je cijeli život izgrađen na tome. I u svakoj od nas fermentacija u jednom ili drugom obliku. Kao što smo već spomenuli, mliječna fermentacija se javlja u mišićima s intenzivnim treningom.

Što još čitati?

Ako ste zainteresirani za biokemiju ovog vrlo zanimljivog procesa, vrijedi početi sa školskim udžbenicima o kemiji i biologiji. U mnogim je sveučilišnim udžbenicima prikazan detaljni materijal koji nakon čitanja možete postati samo stručnjak u ovom području.

zaključak

Tako smo došli do kraja. Raspodijelili smo sve vrste fermentacije glukoze i opća načela tih procesa, koji imaju vrlo važnu ulogu u funkcioniranju živih organizama iu našoj industriji. Moguće je da ćemo u budućnosti otvoriti još nekoliko tipova ovog drevnog procesa i naučiti kako ih koristiti za dobrobit sebe, kao i kod onih koji su nam već poznati.