LAKTISK JÄSNING: STEG FÖR STEG PROCESS OCH EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den mjölksyrajäsning , även känd som mjölksyrafermentering är en process för syntes av ATP i den frånvaro av syre som utför vissa mikroorganismer, inklusive ett slag av bakterier som kallas "mjölksyrabakterier", som avslutas med syra utsöndring mjölk.

Det anses vara en typ av anaerob "andning" och utförs också av vissa muskelceller hos däggdjur när de arbetar hårt och i höga hastigheter, större än syreöverföringskapaciteten för lung- och hjärt-kärlsystemen.

Laktiskt fermenteringsschema (Källa: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons och modifierat av Raquel Parada Puig)

Uttrycket "jäsning", i allmänna termer, avser att erhålla energi (i form av ATP) i frånvaro av syre, det vill säga vid anaerobios, och mjölkfermentering avser syntesen av ATP och utsöndring av syra. mjölksyra i anaerobios, som produkter av glukosmetabolism.

Ekvation av mjölksyraproduktion från glukos.

Mjölksyrabakterier

Människan har utnyttjat fördelarna med mjölkfermentering för produktion och konservering av livsmedel under lång tid och utan tvekan är mjölksyrabakterier en grundpelare för detta ändamål.

Dessa tillhör en ganska heterogen grupp bakterier som vanligtvis har formen av cocci och baciller. De är Gram-positiva, icke-katalasproducerande, icke-sporulerande, orörliga och anaeroba bakterier, som kan syntetisera mjölksyra från pyruvat bildat av den glykolytiska vägen.

De tillhör olika släkten, bland dem Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus och Lactobacillus, inom vilka det finns homofermentativa och heterofermentativa arter.

Homofermentativa mjölksyrabakterier producerar, för varje glukosmolekyl de konsumerar, två mjölksyramolekyler; heterofermentativa mjölksyrabakterier producerar å andra sidan en molekyl mjölksyra och en annan av koldioxid eller etanol, till exempel.

Laktisk jäsningsprocess (steg för steg)

Mjölksyrafermentering börjar med en cell (bakteriell eller muskel) som konsumerar glukos eller något relaterat socker eller kolhydrat. Denna "konsumtion" sker genom glykolys.

- Glykolytisk väg

ATP-investeringar

Inledningsvis investeras 2 ATP för varje konsumerad glukosmolekyl, eftersom den fosforyleras av hexokinas-enzymet för att ge glukos 6-fosfat, som isomeriseras till fruktos 6-fosfat (glukos 6-P isomerasenzym) och fosforyleras tillbaka till fruktos 1 6-bisfosfat (fosfofruktokinasenzym).

Senare "skärs" fruktosen 1,6-bisfosfat i hälften för att frisätta två triosfosfat känt som glyceraldehyd 3-fosfat och dihydroxiacetonfosfat, en reaktion katalyserad av ett aldolasenzym.

Dessa två 3-kolfosforylerade sockerarter är interkonvertibla med varandra av ett enzymtriosfosfatisomeras, så det anses att upp till denna punkt omvandlas varje glukosmolekyl som konsumeras till två glyceraldehyd-3-fosfatmolekyler som fosforyleras till 1,3-bisfosfoglycerat.

Ovanstående reaktion katalyseras av ett enzym som kallas glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenas (GAPDH), vilket kräver närvaron av "reducerande kraft" hos kofaktorn NAD +, utan vilken den inte kan fungera.

ATP-produktion

Vid denna punkt på vägen har 2 ATP konsumerats för varje glukosmolekyl, men dessa två molekyler "ersätts" av reaktionen katalyserad av enzymet fosfoglyceratkinas, varvid varje 1,3-bisfosfoglycerat omvandlas till 3-fosfoglycerat. och 2ATP syntetiseras.

Varje 3-fosfoglycerat omvandlas till 2-fosfoglycerat av ett enzymfosfoglyceratmutas och detta i sin tur tjänar som ett substrat för enzymet enolas, som dehydratiserar det och omvandlar det till fosfoenolpyruvat.

Med varje glukosmolekyl som konsumeras produceras 2 pyruvatmolekyler och 2 ATP-molekyler, eftersom fosfoenolpyruvat är ett substrat för enzymet pyruvat-kinas, som katalyserar överföringen av en fosforylgrupp från fosfoenolpyruvat till en ADP-molekyl, vilket producerar ATP .

- Laktisk jäsning och regenerering av NAD +

Pyruvat, en 3-kolmolekyl, omvandlas till mjölksyra, en annan 3-kolmolekyl, genom en reduktionsreaktion som förbrukar en molekyl NADH för varje molekyl pyruvat, och regenererar den "inverterade" NAD + i den glykolytiska reaktionen. katalyserad av GAPDH.

Ersättningen av de använda NAD + -molekylerna leder inte till en ytterligare produktion av ATP-molekyler, utan tillåter den glykolytiska cykeln att upprepa sig själv (så länge det finns kolhydrater tillgängliga) och 2 ATP produceras för varje konsumerat glukos.

Reaktionen katalyseras av ett enzym som kallas laktatdehydrogenas och går något så här:

2C3H3O3 (pyruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (mjölksyra) + 2 NAD +

Exempel på processer där mjölkfermentering sker

- I muskelceller

Mjölksyrafermentering i muskelceller är vanligt efter träning efter flera dagars inaktivitet. Detta är uppenbart eftersom muskeltrötthet och smärta som idrottaren upplever är förknippade med närvaron av mjölksyra i cellerna.

Bild av 5132824 på www.pixabay.com

När muskelceller utövar och syreförråd tappas (hjärt- och andningsorganen kan inte klara den nödvändiga syretransporten), börjar de jäsas (andas utan syre) och släpper ut mjölksyra som kan ackumuleras.

- Mat produkter

Mjölksyrafermentering som utförs av olika arter av bakterier och svampar används av människor världen över för produktion av olika typer av livsmedel.

Denna metabolism genom vilken olika mikroorganismer kännetecknas är väsentlig för ekonomisk bevarande och produktion av stora mängder mat, eftersom det sura pH som uppnås av dem generellt hämmar tillväxten av andra potentiellt skadliga eller patogena mikroorganismer.

Dessa livsmedel inkluderar yoghurt, surkål (jästkål), pickles, oliver, olika inlagda grönsaker, olika typer av ost och jäsad mjölk, kefirvatten, vissa jästkött och spannmål, bland andra.

Yoghurten

Yoghurt är en jäsad produkt härrörande från mjölk och produceras tack vare jäsningen av denna vätska av animaliskt ursprung av en typ av mjölksyrabakterier, vanligtvis av Lactobacillus bulgaricus eller Lactobacillus acidophilus.

Yoghurt (Bild av kamila211 på www.pixabay.com)

Dessa mikroorganismer omvandlar sockerarter som finns i mjölk (inklusive laktos) till mjölksyra, så att pH sjunker (blir surt) i denna vätska och ändrar dess smak och struktur. Den fastare eller flytande strukturen för olika typer av yoghurt beror på två saker:

1. Från samtidig produktion av exopolysackarider av fermentativa bakterier, som fungerar som förtjockningsmedel
2. Från koagulering som är resultatet av neutralisering av negativa laddningar på mjölkproteiner, som en effekt av förändringen i pH som alstras genom produktion av mjölksyra, vilket gör dem helt olösliga

Fermenterade grönsaker

I denna grupp kan vi hitta produkter som oliver konserverade i saltlake. Dessutom ingår kålbaserade beredningar som surkål eller koreansk kimchi, liksom inlagda gurkor och mexikansk jalapeno.

Fermenterat kött

Korvar som chorizo, fuet, salami och sopressatta ingår i denna kategori. Produkter som kännetecknas av deras speciella smaker utöver deras höga konserveringsförmåga.

Fermenterad fisk och skaldjur

Det inkluderar olika typer av fisk och skaldjur som vanligtvis är jäst blandade med pasta eller ris, som är fallet med Pla raa i Thailand.

Fermenterade baljväxter

Laktisk jäsning applicerad på baljväxter är en traditionell praxis i vissa asiatiska länder. Miso är till exempel en pasta tillverkad av jäsade sojabönor.

Fermenterade frön

I traditionell afrikansk mat finns det ett brett utbud av produkter gjorda av jäsade frön som sumbala eller kenkei. Dessa produkter inkluderar vissa kryddor och till och med yoghurt från spannmål.

referenser

1. Beijerinck, MW, Om mjölksyrafermentering i mjölk., I: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Mjölksyrabakterier. Molecular Wine Microbiology, 1: a upplagan; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Nationella forskningsrådet. (1992). Tillämpningar av bioteknik i traditionella jäsade livsmedel. National Academies Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger-principerna för biokemi. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kemi LibreTexts. Hämtad 24 april 2020 från chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Rollen av mjölksyrabakterier vid mjölkfermentering. Mat- och näringsvetenskap. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.