TEJSAVAS ERJESZTÉS: LÉPÉSRŐL LÉPÉSRE ÉS PÉLDÁK - BIOLÓGIA - 2026

A tejsavas fermentáció, más néven tejsav fermentációs az a folyamat, szintézisét ATP az oxigén távollétében, hogy végre néhány mikroorganizmus, beleértve egy baktérium típus az úgynevezett „tejsavbaktériumok”, amelyek végei a savkiválasztó tejsav.

Az anaerob "légzés" típusának tekintik, és emlősök néhány izomsejtje is végzi azokat, amikor keményen és nagy sebességgel dolgoznak, nagyobb, mint a tüdő- és a szív-érrendszer oxigénszállító képessége.

Tejsavas erjesztési rendszer (Forrás: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) a Wikimedia Commonson keresztül, módosította: Raquel Parada Puig)

A "fermentáció" kifejezés általánosságban arra utal, hogy energiát nyernek (ATP formájában) oxigén hiányában, vagyis anaerobiosisban, és a tejsavas erjesztés az ATP szintézisére és a sav kiválasztására utal. tejsav anaerobiosisban, mint a glükóz metabolizmusának termékei.

A tejsav termelés egyenlete a glükózból.

Tejsav baktérium

Az ember hosszú ideig kihasználta a tejsavas erjesztés előnyeit az élelmiszerek előállításához és megőrzéséhez, és kétségtelenül a tejsavbaktériumok e cél alapvető pillérei.

Ezek a baktériumok meglehetősen heterogén csoportjába tartoznak, amelyek általában cocci és bacilli alakúak; Gram-pozitív, nem kataláz-termelő, nem-sporuláló, mozdulatlan és anaerob baktériumok, amelyek képesek a tejsav szintetizálására a glikolitikus úton képződött piruvátból.

Különböző nemzetségekbe tartoznak, köztük a Pediococcus, a Leuconostoc, az Oenococcus és a Lactobacillus, amelyek homofermentatív és heterofermentációs fajai vannak.

A homofermentatív tejsavbaktériumok minden fogyasztott glükózmolekuláért két tejsavmolekulát termelnek; a heterofermentáló tejsavbaktériumok viszont előállítanak egy molekulát tejsavat, egy másik szén-dioxidot vagy etanolt.

Tejsavas erjesztési folyamat (lépésről lépésre)

A tejsav erjedése egy sejttel (baktérium vagy izom) kezdődik, amely glükózt vagy valamilyen rokon cukorot vagy szénhidrátot fogyaszt. Ez a "fogyasztás" glikolízissel történik.

- Glikolitikus út

ATP befektetés

Kezdetben minden fogyasztott glükózmolekulara 2 ATP-t fektetnek be, mivel a hexokináz enzim foszforilálja, így glükóz-6-foszfátot kap, amelyet fruktóz-6-foszfáttal izomerizálnak (glükóz 6-P izomeráz enzim), és foszforilálják vissza a fruktózhoz 1., 6-biszfoszfát (foszfofruktokináz enzim).

Később a fruktóz-1,6-biszfoszfátot felére vágják, hogy felszabadítsanak két trióz-foszfátot, az úgynevezett gliceráldehid-3-foszfátot és a dihidroxi-aceton-foszfátot, amelyet egy aldoláz enzim katalizál.

Ez a két 3 széntartalmú foszforilált cukor egymással konvertálható egy trióz-foszfát-izomeráz enzim segítségével, tehát úgy ítélik meg, hogy addig minden egyes elfogyasztott glükóz-molekula két gliceráldehid-3-foszfát molekulává alakul, amelyek foszforilálódnak 1,3-biszfoszfoglicerát.

A fenti reakciót egy gliceráldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH) nevű enzim katalizálja, amely megköveteli a NAD + kofaktor "redukáló erejének" jelenlétét, amely nélkül nem képes működni.

ATP előállítás

Az út ezen pontján 2 ATP-t fogyasztottak minden glükóz-molekula számára, de ezt a két molekulát „helyettesíti” a foszfo-glicerát-kináz enzim által katalizált reakció, amely által mindegyik 1,3-bisz-foszfo-glicerát 3-foszfo-gliceráttá alakul. és 2ATP szintetizálva.

Mindegyik 3-foszfo-glicerátot foszfo-glicerát mutáció enzimmel 2-foszfo-gliceráttá alakítják, és ez viszont az enoláz enzim szubsztrátjává szolgál, amely azt dehidrálja és foszfoenolpiruváttá alakítja.

Minden elfogyasztott glükózmolekulánál 2 molekulát piruvátot és 2 molekulát ATP-t állítanak elő, mivel a foszfoenolpiruvát a piruvát kináz enzim szubsztrátja, amely katalizálja egy foszforilcsoport átvitelét a foszfoenolpiruvátumból az ADP molekulájába, és így termelődik az ATP..

- A tejsavas erjesztés és a NAD + regenerálása

A piruvát, egy 3 szénatomszámú molekula, redukciós reakció révén tejsavvá és egy másik 3-szénatomszámú molekulává alakul át, amelyben a piruvát minden egyes molekulája számára egy NADH-molekulát fogyaszt, regenerálva a "fordított" NAD + -ot a glikolitikus reakcióban. a GAPDH által katalizált.

Az alkalmazott NAD + molekulák cseréje nem vezet további ATP molekulák előállításához, de lehetővé teszi a glikolitikus ciklus megismétlését (mindaddig, amíg rendelkezésre állnak szénhidrátok), és minden fogyasztott glükóz esetén 2 ATP képződik.

A reakciót egy laktátdehidrogenáz nevű enzim katalizálja, és így jár:

2C3H3O3 (piruvát) + 2 NADH → 2C3H6O3 (tejsav) + 2 NAD +

Példák olyan folyamatokra, amelyekben a tejsavas erjedés zajlik

- Az izomsejtekben

Az izomsejtekben a tejsav erjedése gyakori edzés után, néhány napos tétlenség után. Ez nyilvánvaló, mivel az atléta izomfáradtsága és fájdalma a tejsav jelenlétével jár a sejtekben.

Kép: 5132824, a www.pixabay.com oldalon

Mivel az izomsejtek gyakorlása és az oxigénkészletek kimerülnek (a szív- és érrendszer és a légzőrendszer nem képes megbirkózni a szükséges oxigénszállításkal), elkezdenek erjedni (oxigén nélkül lélegezni), felszabadítva a felhalmozódó tejsavat.

- Élelmiszer termékek

A baktériumok és gombák különböző fajtáinak által végzett tejsav-erjesztést az ember világszerte különféle típusú élelmiszerek előállításához használja.

Ez a metabolizmus, amellyel a különböző mikroorganizmusokat jellemzik, nélkülözhetetlen a nagy mennyiségű élelmiszer gazdasági megőrzéséhez és előállításához, mivel az általuk elért sav-pH általában gátolja más potenciálisan káros vagy patogén mikroorganizmusok szaporodását.

Ezek az ételek magukban foglalják a joghurtot, a káposztát (erjesztett káposztát), savanyúságokat, olajbogyót, különféle savanyúságot, különféle sajtot és erjesztett tejet, kefir-vizet, néhány erjesztett húst és gabonafélét.

A joghurtot

A joghurt egy tejből származó erjesztett termék, amelyet az állati eredetű folyadék erõs tejsavbaktériumok általi erjesztésével állítanak elõ, általában a Lactobacillus bulgaricus vagy a Lactobacillus acidophilus fajba.

Joghurt (kamila211 képe a www.pixabay.com oldalon)

Ezek a mikroorganizmusok a tejben levő cukrokat (beleértve a laktózt) tejsavvá alakítják, tehát a folyadék pH-ja csökken (savassá válik), megváltoztatva ízét és textúráját. A különféle joghurtok keményebb vagy folyékony textúrája két dologtól függ:

1. Az exopoliszacharidok egyidejű előállítása során fermentációs baktériumok által, amelyek sűrítőként hatnak
2. A tejfehérjék negatív töltéseinek semlegesítéséből származó koaguláció eredményeként, a tejsav előállítása során bekövetkező pH-változás hatására, amely ezeket teljesen oldhatatlanná teszi

Erjesztett zöldségek

Ebben a csoportban olyan termékeket találhatunk, mint például sós lében tartósított olajbogyó. Ide tartoznak a káposzta alapú készítmények, például a káposzta vagy a koreai kimchi, a pácolt uborka és a mexikói jalapeno.

Erjesztett húsok

A kolbászok, mint például a chorizo, a fuet, a szalámi és a sopressatta ebbe a kategóriába tartoznak. Olyan termékek, amelyek jellegzetes ízüket jellemzik a magas tartósítóképességük mellett.

Erjesztett hal és kagyló

Ez magában foglalja a különféle halakat és kagylókat, amelyeket általában tésztával vagy rizzsel keverve erjesztnek, mint például a thaiföldi Pla raa esetében.

Erjesztett hüvelyesek

A hüvelyeseknél alkalmazott tejsavas erjesztés néhány ázsiai országban a hagyományos gyakorlat. A Miso például egy erjesztett szójababból készült paszta.

Erjesztett magok

A hagyományos afrikai konyhában erjesztett magvakból, például sumbalaból vagy kenkeiből készült termékek széles választéka áll rendelkezésre. Ezek a termékek tartalmaznak néhány fűszert és még gabonafélékből készült joghurtot is.

Irodalom

1. Beijerinck, MW, Tejsav erjesztésről a tejben., In: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amszterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., és de las Rivas, B. (2011). Tejsav baktérium. Molecular Wine Microbiology, 1. kiadás; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Nemzeti Kutatási Tanács. (1992). A biotechnológia alkalmazása a hagyományos erjesztett élelmiszerekben. National Academies Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, és Cox, MM (2008). A biokémia Lehninger alapelvei. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kémia LibreTexts. Beolvasva 2020. április 24-én, a chem.libretexts.org webhelyről
6. Widyastuti, Yantyati és Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). A tejsavbaktériumok szerepe a tej fermentációjában. Élelmezési és táplálkozási tudományok. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.