LÊN MEN LÀ GÌ?

Định nghĩa, lịch sử, và ví dụ về quá trình lên men

 
Quá trình lên men là một quá trình được sử dụng để sản xuất rượu, bia, sữa chua và các sản phẩm khác. Dưới đây là một quá trình hóa học xảy ra trong quá trình lên men.
 
 
 

Định nghĩa lên men

 
Quá trình lên men là một quá trình trao đổi chất trong đó một sinh vật chuyển đổi một carbohydrate, chẳng hạn như tinh bột hoặc đường, thành rượu hoặc axit. Ví dụ, nấm men thực hiện quá trình lên men để lấy năng lượng bằng cách chuyển đường thành rượu.
 
 
Vi khuẩn thực hiện quá trình lên men, chuyển carbohydrate thành axit lactic. Nghiên cứu quá trình lên men được gọi là zymology .
 
 

Lịch sử lên men

 
 
Từ "ferment " có nguồn gốc từ tiếng Latin fervere , có nghĩa là "đun sôi". Quá trình lên men được các nhà giả kim cuối thế kỷ 14 mô tả, nhưng không theo nghĩa hiện đại. Quá trình lên men hóa học đã trở thành chủ đề nghiên cứu khoa học vào năm 1600.
 
 
Quá trình lên men là một quá trình tự nhiên. Người ta sử dụng lên men để tạo ra các sản phẩm như rượu, pho mát và bia trước khi quá trình sinh hóa được hiểu rõ. Trong những năm 1850 và thập niên 1860, Louis Pasteur đã trở thành người đầu tiên khám phá hoặc nhà khoa học nghiên cứu quá trình lên men khi ông đã chứng minh quá trình lên men được gây ra bởi các tế bào sống. Tuy nhiên, Pasteur đã không thành công trong nỗ lực của ông để trích xuất các enzyme chịu trách nhiệm lên men từ các tế bào nấm men. Vào năm 1897, nhà hóa học người Đức Eduard Buechner đã chiết xuất chất lỏng từ chúng, và thấy chất lỏng có thể lên men dung dịch đường.
 
 
Thí nghiệm của Buechner được coi là khởi đầu của khoa học sinh hóa, thu được giải Nobel năm 1907 về hóa học .
 
 

Các ví dụ về các sản phẩm hình thành bằng quá trình lên men

 
 
Hầu hết mọi người đều biết thức ăn và đồ uống là sản phẩm lên men, nhưng có thể không nhận ra nhiều sản phẩm công nghiệp quan trọng là từ quá trình lên men.
 
  • Bia
  • Rượu nho
  • Sữa chua
  • Phô mai
  • Một số loại thực phẩm chua có chứa axit lactic, như kimchi
  • Xử lý nước thải
  • Một số sản phẩm cồn công nghiệp, như nhiên liệu sinh học
  • Khí hydro
 

Lên men Ethanol

 
 
Nấm men và một số vi khuẩn thực hiện quá trình lên men ethanol nơi pyruvate (từ quá trình trao đổi chất glucose) bị phá vỡ thành ethanol và carbon dioxide . Các phương trình hóa học net để sản xuất ethanol từ glucose là:
 
 
C6H12O6 (glucose) → 2 C2H5OH (ethanol) + 2 CO2 (carbon dioxide)
 
 
Quá trình lên men ethanol đã sử dụng sản xuất bia, rượu, và bánh mì. Cần lưu ý rằng quá trình lên men khi có hàm lượng pectin cao sẽ tạo ra một lượng nhỏ methanol độc hại khi tiêu thụ.
 
 

Lên men axit lactic

 
Các phân tử pyruvate từ chuyển hóa glucose (glycolysis) có thể được lên men thành acid lactic. Quá trình lên men axit lactic được sử dụng để chuyển đổi lactose thành axit lactic trong sản xuất sữa chua. Nó cũng xuất hiện trong cơ động vật khi mô đòi hỏi năng lượng với tốc độ nhanh hơn so với oxy có thể được cung cấp. Phương trình tiếp theo cho sản xuất axit lactic từ glucose là:
 
 
C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (lactic acid)
 
 
Việc sản xuất axit lactic từ lactose và nước có thể được tóm tắt như sau:
 
 
C12H22O11 (lactose) + H2O (water) → 4 CH3CHOHCOOH (lactic acid)
 
 

Sản xuất khí hydro và mêtan

 
 
Quá trình lên men có thể tạo ra khí hydro và khí mê-tan.
 
 
Vi sinh methanogenic trải qua một phản ứng disproportionation trong đó một điện tử được chuyển từ một carbonyl của một nhóm axit cacboxylic với một nhóm methyl axetic axetic để tạo ra khí mê-tan và khí carbon dioxide.
 
 
Nhiều loại lên men tạo ra khí hydro. Sản phẩm có thể được sử dụng bởi cơ thể để tái tạo NAD + từ NADH. Khí hiđrô có thể được sử dụng làm chất nền bằng các chất khử sulfat và các chất siêu trường. Con người gặp khí hydro sản xuất từ ​​vi khuẩn đường ruột.
 
 

Sự thật lên men

 
Quá trình lên men là một quá trình kỵ khí, nghĩa là nó không cần oxy để xảy ra. Tuy nhiên, ngay cả khi lượng oxy phong phú, các tế bào nấm men thích lên men hô hấp hiếu khí, nếu cung cấp đủ lượng đường.
 
 
Quá trình lên men diễn ra trong hệ thống tiêu hóa của người và các động vật khác.
 
 
Trong một tình trạng sức khoẻ hiếm gặp gọi là hội chứng lên men ruột hoặc hội chứng tự động, Quá trình lên men trong đường tiêu hoá của con người dẫn đến sự say xỉn do sản xuất ethanol.
 
 
Quá trình lên men xảy ra trong tế bào cơ người. Cơ bắp có thể tăng ATP nhanh hơn oxy có thể được cung cấp. Trong tình huống này, ATP được sản xuất bằng cách glycolysis, không sử dụng oxy.
 
 
Mặc dù quá trình lên men là một con đường chung, nhưng nó không phải là phương pháp duy nhất được các sinh vật sử dụng để thu năng lượng không khí. Một số hệ thống sử dụng sulfate như là chất chấp nhận electron cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử.