Ogólnie o fermentacji

Drobnoustroje pod względem biotechnologicznym stosowane są w różnych gałęziach przemysłu spożywczego. Są to takie branże jak przemysł mleczarski, piekarniczy czy gorzelniczy. Jednym z procesów wykorzystywanych w przemyśle przy udziale drobnoustrojów jest fermentacja. Proces ten polega na przemianie biochemicznych związków organicznych. Fermentacja jest procesem beztlenowym, prowadzącym do uzyskania energii w postaci ATP. Jednak pod tą nazwą kryją się także tlenowe przemiany. Przykład może stanowić fermentacja octowa.

Zdolność do przeprowadzania procesu fermentacji mają liczne mikroorganizmy m.in.: bakterie z rodzaju Clostridium, Lactococcus, Acetobacter; drożdże Saccharomyces cerevisiae; grzyby strzępkowe z gatunku Aspergillus niger. W procesie fermentacji ważny jest nie tylko jej główny produkt, ale także produkty uboczne, które nadają charakterystyczny smak i zapach żywności fermentowanej. Chcąc osiągnąć pożądany efekt należy stworzyć takie warunki procesu, aby drobnoustroje wytworzyły właściwą ilość produktów, w odpowiednich proporcjach.

Fermentacja alkoholowa

„Piwo jest dowodem na to, że Bóg nas kocha i chce, żebyśmy byli szczęśliwi.”

Benjamin Franklin

Fermentacja alkoholowa jest procesem rozkładu cukrów prostych do alkoholu etylowego i dwutlenku węgla w warunkach beztlenowych. Ma swój początek w procesie glikolizy, w którym pierwsze etapy wyglądają następująco:

1. Przekształcenie glukozy do dwóch cząsteczek aldehydu 3-fosfoglicerynowego z jednoczesnym zużyciem energii w postaci 2 cząsteczek ATP.
2. Przekształcenie 2 cząsteczek aldehydu 3-fosfoglicerynowego do 2 cząsteczek kwasu pirogronowego na drodze dehydrogenacji i fosforylacji substratowej. Jest to etap egzoenergetyczny – uwalniane są 4 cząsteczki ATP. I tutaj zaczyna się fermentacja alkoholowa.
3. 2 cząsteczki kwasu pirogronowego zostają przekształcone do 2 cząsteczek aldehydu octowego i 2 cząsteczek CO₂ .
4. W ostatnim etapie 2 cząsteczki aldehydu octowego redukowane są do 2 cząsteczek alkoholu etylowego.

Fermentacja alkoholowa jest złożonym procesem, przebiegającym przy udziale licznych enzymów. W jej wyniku, oprócz etanolu, drobnoustroje syntetyzują dodatkowo inne produkty m.in.: kwas bursztynowy, glicerynę, kwas octowy, a także wyższe alkohole i estry.

Ryc.1. Schemat fermentacji alkoholowej (Licencja Creative Commons, autor: Krzysztof Pado)

Głównymi mikroorganizmami mającym zdolność do przeprowadzania fermentacji alkoholowej są drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Jako substraty procesu wykorzystują głownie heksozy (przede wszystkim glukozę). Źródło cukrów prostych mogą stanowić moszcze oraz soki owocowe. Właśnie przy udziale wymienionych substratów produkowane są wina. Natomiast w przemyśle piwowarskim i gorzelniczym jako substrat stosuje się głównie zboża oraz ziemniaki, będące źródłem skrobi. Skrobia należy do cukrów złożonych, więc aby mógł zajść proces fermentacji należy ją uprzednio zhydrolizować do cukrów prostych. Taki proces nosi nazwę scukrzania skrobi. Do jego przeprowadzenia stosuje się np. słód, zawierający enzymy amylolityczne. Produkty uzyskiwane w wyniku fermentacji alkoholowej (brzeczki, zaciery) nie zawierają wysokiego stężenia alkoholu etylowego. W celu otrzymania wysokoprocentowych trunków przeprowadza się proces destylacji.

Napoje alkoholowe stanowią niezaprzeczalnie istotny element diety, towarzyszący życiu człowieka od pokoleń. Trunki tego typu nie zawierają zbyt dużej wartości odżywczej, jednak wywierają spory wpływ na centralny układ nerwowy. I właśnie z tego powodu są one tak bardzo popularne. Pomimo niskiej wartości odżywczej napoje alkoholowe są wysokokaloryczne – wartość energetyczna 1g etanolu wynosi 7,1 kcal.

Alkohol etylowy ma zarówno pozytywny jak i negatywny wpływ na funkcjonowanie organizmu człowieka. Do pozytywnych aspektów spożywania alkoholu można zaliczyć korzystny wpływ na układ krążenia, poprawę humoru, ułatwienie kontaktów towarzyskich. Wszystko oczywiście w granicach normy. Uważa się, że ilość alkoholu etylowego korzystna dla zdrowia człowieka wynosi około 10-20 g na dobę. Odpowiada to 200-500 ml piwa, 100-200 ml wina lub 20-50 ml wódki. Negatywów niestety jest znacznie więcej. Nadużywanie alkoholu powoduje m.in.: choroby żołądka, wątroby, miażdżycę tętnic, zaburzenia funkcjonowania układu nerwowego mogące prowadzić do chorób psychicznych, a także wiele innych schorzeń.

Należy jednak zaznaczyć, iż alkohol etylowy wykorzystywany jest nie tylko w przemyśle spożywczym. Znajduje on szerokie zastosowanie w farmacji, będąc rozpuszczalnikiem stosowanym do sporządzania leków. Jako rozpuszczalnik etanol wykorzystywany jest również w przemyśle chemicznym. Może być także stosowany jako paliwo napędowe.

Fermentacja alkoholowa jest niewątpliwie niezwykle ważnym i potrzebnym procesem, dzięki któremu na rynku spożywczym występują takie produkty jak wino, piwo, wódka oraz inne napoje fermentowane. Co więcej etanol znajduje zastosowanie także w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym. Jeden związek, a tyle korzyści.

Justyna Barys

Źródła:

http://www.nutrivitality.pl/przemys-fermentacyjny.html

http://www.microbiologybytes.com/video/Scerevisiae.html

http://pl.wikipedia.org/wiki/Fermentacja_alkoholowa