Qlükoza fermentasiyası spirtli içkilərin hazırlanmasının mümkün olduğu əsas reaksiyalardan biridir. Bu, müxtəlif yollarla həyata keçirilə bilər, hər birində fərdi məhsullar əmələ gəlir. Bu proses yemək bişirməkdən, şərab və araq məhsulları hazırlamaqdan tutmuş bədənimizdə baş verən reaksiyalara qədər həyatımızın bir çox sahələrində əsas rol oynayır.
Tarix
Qlükoza və digər şəkərlərin fermentasiyası prosesindən qədim insanlar istifadə edirdilər. Bir az fermentləşdirilmiş yemək yeyirlər. Bu cür qida daha təhlükəsiz idi, çünki tərkibində çoxlu zərərli bakteriyaların öldüyü spirt var idi. Qədim Misirdə və Babildə insanlar çoxlu şəkərli içkilər və südü fermentləşdirməyi artıq bilirdilər. 18-ci əsrin sonunda insanlar bu prosesi, onun növlərini və təkmilləşdirmə imkanlarını daha yaxşı öyrənəndə kvas, pivəbişirmə və şərab-araq kimi sənayelər çox keyfiyyətcə inkişaf etdi.
Fermentasiya növləri
Qəribədir, lakin bu proses fərqlidir. Və son məhsullar tərəfindən qlükoza fermentasiya növləri var. Beləliklə, laktik turşu, spirt, limon turşusu, aseton, butirik və bir neçə başqaları var. Hər bir növ haqqında bir az danışaqayrıca. Qatıq, xama, kefir, kəsmik kimi məhsulların hazırlanmasında qlükozanın laktik turşu fermentasiyası əsas prosesdir. O, həmçinin tərəvəzləri qorumaq üçün istifadə olunur və bədənimizdə əsas funksiyanı yerinə yetirir: oksigen çatışmazlığı şəraitində qlükoza son məhsula - məşq zamanı və sonra əzələ ağrılarına səbəb olan laktik turşuya çevrilir.
Spirtli fermentasiya son məhsul kimi etil spirtinin əmələ gəlməsi ilə fərqlənir. Mikroorqanizmlərin - mayaların köməyi ilə baş verir. Və o, yeməklərin hazırlanmasında əsas rol oynayır, çünki əsas məhsula əlavə olaraq, qlükozanın spirtli fermentasiyası zamanı karbon qazı ayrılır (bu, maya xəmirinin əzəmətini izah edir).
Sitrik turşusunun fermentasiyası, ehtimal etdiyiniz kimi, limon turşusunun əmələ gəlməsi ilə baş verir. O, müəyyən növ göbələklərin təsiri altında baş verir və bədənimizdəki bütün hüceyrələrin tənəffüsünü təmin edən Krebs dövrünün bir hissəsidir.
Aseton-butil fermentasiyası butirik fermentasiyaya çox oxşardır. Nəticədə butir turşusu, butil və etil spirtləri, aseton və karbon qazı əmələ gəlir. Butirik fermentasiya yalnız adı daşıyan turşu və karbon qazı istehsal edir.
İndi biz bütün növlərə daha ətraflı baxacağıq, lakin gəlin ən əsas - qlükozanın spirtli fermentasiyası ilə başlayaq. Bütün reaksiyalar və onların gedişatının nüansları ətraflı təhlil ediləcək.
Alkoqol fermentasiyası
Qlükozanın fermentasiyası haqqında bir az daha danışaq, onun tənliyi:S6N12O6 =2S2N 5OH + 2CO2. Bu reaksiyadan nə öyrənmək olar? Bizim iki məhsulumuz var: etil spirti və karbon qazı. Sonuncuya görə maya xəmirinin şişməsini müşahidə edirik. Və birincinin sayəsində şərab və şərab içkilərinin unudulmaz dadını əldə etmək imkanımız var. Amma əslində bu sadəcə sadələşdirilmiş tənlikdir. Tam qlükoza fermentasiya reaksiyası daha mürəkkəbdir, ona görə də gəlin onu bir az parçalayaq.
Qlikoliz kimi bir proses var. Hərfi mənada onun adı "şəkərin parçalanması" kimi tərcümə olunur. Orqanizmdə olur və onun əlavə məhsulu piruvik turşudur, əsası isə bu reaksiya zamanı başqa birləşmədən əmələ gələn adenozin trifosfatdır (ATP). ATP-nin orqanizmdə enerji daşıyıcısı olduğunu deyə bilərik və əslində qlikoliz bədənimizi enerji ilə təmin etməyə xidmət edir.
Bu prosesə bir səbəbə görə toxunduq. Əslində, fermentasiya qlikolizə çox bənzəyir, çünki birinci mərhələ onlar üçün tamamilə eynidir. Hətta demək olar ki, qlükozanın spirtli fermentasiyası qlikolizin davamıdır. Sonuncunun gedişində əmələ gələn piruvat (piruvik turşu ionu) əlavə məhsul kimi karbon qazının ayrılması ilə asetaldehidə (CH3-C(O)H) çevrilir. Bundan sonra, yaranan məhsul bakteriyaların tərkibində olan NADH koenzimi tərəfindən azaldılır. Azaldılması etil spirtinin əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Beləliklə, qlükozanın etil spirtinə fermentasiya reaksiyası belə görünür:
1)C6H12O6=2 C3H4O3 + 4 H+
2) C3H4O3=CH3 -COH + CO2
3) CH3-COH + NADH + H+=C2H 5OH + NAD+
NADH reaksiya üçün katalizator kimi xidmət edir və NAD ionu+qlikolizin erkən mərhələsində əsas rol oynayır və spirtli fermentasiyanın sonunda əmələ gəlir, prosesə qayıdır.
Növbəti tədqiq olunan reaksiya növünə keçək.
Qlükozanın laktik turşu fermentasiyası
Bu növ spirtdən mayanın təsiri altında deyil, laktik turşu bakteriyalarının köməyi ilə meydana çıxması ilə fərqlənir. Ona görə də bizdə tamamilə fərqli məhsullar var. Süd turşusu fermentasiyası çox işlədiyimiz və oksigen çatışmazlığı zamanı əzələlərimizdə də baş verir.
Bu prosesin iki növü var. Birincisi homofermentativ fermentasiyadır. Əgər siz əvvəllər "homo" prefiksini eşitmisinizsə, yəqin ki, bunun nə demək olduğunu başa düşürsünüz. Homofermentativ fermentasiya tək bir fermentin iştirak etdiyi bir prosesdir. Birinci mərhələdə qlikoliz baş verir və piruvik turşu əmələ gəlir. Sonra yaranan piruvat (məhlulda bu turşu yalnız ionlar şəklində mövcud ola bilər) NADH+H və laktat dehidrogenazdan istifadə etməklə hidrogenləşdirməyə məruz qalır. Nəticədə reduksiya məhsulu laktik turşudur ki, bu da reaksiya zamanı alınan bütün məhsulların təxminən 90%-ni təşkil edir. Lakin bu birləşmə iki formada da əmələ gələ bilərmüxtəlif izomerlər: D və L. Bu tiplər bir-birinin güzgü şəkilləri olması və nəticədə bədənimizə müxtəlif yollarla təsir etməsi ilə fərqlənir. Hansı izomerin daha çox əmələ gəlməsi laktat dehidrogenazanın strukturunu müəyyən edir.
Gəlin ikinci növ laktik turşu fermentasiyasına - heterofermentativə keçək. Bu proses bir neçə fermenti əhatə edir və daha mürəkkəb bir yol izləyir. Bu səbəbdən reaksiya zamanı daha müxtəlif məhsullar əmələ gəlir: orada süd turşusu ilə yanaşı, sirkə turşusu və etil spirti də tapa bilərik.
Beləliklə, biz laktik turşu fermentasiyasını nəzərdən keçirdik. Bu, kəsmik, kəsmik, fermentləşdirilmiş bişmiş süd və kefirin dadından ləzzət ala biləcəyimiz prosesdir. Qlükozanın laktik turşu fermentasiyasının ümumi reaksiyasını yekunlaşdıraq və yazaq: C6H12O6=2 C 3H6O3. Əlbəttə ki, bu homofermentativ fermentasiya prosesinin sadələşdirilmiş diaqramıdır, çünki hətta heterofermentativ fermentasiya prosesinin diaqramı çox mürəkkəb olacaqdır. Kimyaçılar hələ də qlükozanın laktik fermentasiyasını öyrənirlər və onun tam mexanizmlərini aydınlaşdırırlar, buna görə də təkmilləşdirmə üçün hələ də yer var.
Sitrik turşusu fermentasiyası
Bu cür fermentasiya reaksiyaları, spirtdə olduğu kimi, müəyyən bir ştamın göbələklərinin təsiri altında baş verir. Bu reaksiyanın tam mexanizmi hələ tam başa düşülməyib və biz yalnız bəzi sadələşdirmələrə etibar edə bilərik. Bununla belə, prosesin ilkin mərhələsinin qlikoliz olduğuna dair təkliflər var. Sonra piruvik turşuya çevrilirmüxtəlif turşulara çevrilir və limona gəlir. Bu mexanizm sayəsində digər turşular reaksiya mühitində toplanır - qlükozanın natamam oksidləşməsinin məhsulları.
Bu proses oksigenin təsiri altında baş verir və ümumi mənada onu aşağıdakı tənlik kimi yazmaq olar: 6 +3O2=2C 6N8O 7 + 4H2O. Bu fermentasiya növü kəşf edilməzdən əvvəl insanlar limon turşusunu yalnız müvafiq ağacın meyvəsini sıxaraq çıxarırdılar. Lakin bu turşu limonda 15%-dən çox olmadığı üçün bu üsul praktiki olmadığı üzə çıxdı və bu reaksiya aşkar edildikdən sonra bütün turşu fermentasiya yolu ilə alınmağa başlandı.
Butirik fermentasiya
Növbəti növə keçək. Bu növ fermentasiya butirik turşu bakteriyalarının təsiri altında baş verir. Onlar geniş yayılmışdır və onların yaratdığı proses bioloji əhəmiyyətli dövrlərdə əsas rol oynayır. Bu bakteriyaların köməyi ilə ölü orqanizmlərin parçalanması baş verir. Reaksiyalar zamanı əmələ gələn butir turşusu qoxusu ilə zibilçiləri cəlb edir.
Bu növ fermentasiya sənayedə istifadə olunur. Təxmin etdiyiniz kimi, butir turşusu alırlar. Onun efirləri parfümeriyada geniş istifadə olunur və özündən fərqli olaraq xoş qoxuya malikdir. Bununla belə, butirik fermentasiya həmişə faydalı deyil. Tərəvəzləri, konservləri, süd və digər məhsulları xarab edə bilər. Lakin bu, yalnız butir turşusu bakteriyaları məhsula daxil olduqda baş verə bilər.
Butirik mexanizmini təhlil edəkqlükoza fermentasiyası. Onun reaksiyası belə görünür: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2↑ + 2H 2 . Nəticədə, butirik bakteriyaların həyati fəaliyyətini təmin edən enerji də yaranır.
Aseton-butil fermentasiyası
Bu növ butirikə çox bənzəyir. Bu şəkildə təkcə qlükoza deyil, həm də qliserin və piruvik turşu fermentasiya edə bilir. Bu prosesi iki mərhələyə bölmək olar: birincisi (bəzən asidik adlanır) əslində butirik fermentasiyadır. Bununla belə, butir turşusu ilə yanaşı, sirkə turşusu da buraxılır. Bu şəkildə qlükoza fermentasiyası nəticəsində ikinci mərhələyə (asetonobutil) keçən məhsullar alırıq. Bütün bu proses bakteriyaların təsiri altında da baş verdiyindən, mühit turşulaşdıqda (turşuların konsentrasiyasının artması) bakteriyalar tərəfindən xüsusi fermentlər ayrılır. Onlar qlükoza fermentasiya məhsullarının n-butanola (butil spirti) və asetona çevrilməsinə səbəb olurlar. Bundan əlavə, bəzi etanol istehsal oluna bilər.
Digər fermentasiya növləri
Sadalanan bu prosesin beş növünə əlavə olaraq daha bir neçəsi var. Məsələn, bu sirkə fermentasiyasıdır. Bir çox bakteriyanın təsiri altında da baş verir. Bu cür fermentasiya turşu zamanı faydalı məqsədlər üçün istifadə edilə bilər. Qidaları patogen və təhlükəli bakteriyalardan qoruyur. Qələvi və ya metan fermentasiyası da var. Əvvəlki növlərdən fərqli olaraq bu tipfermentasiya əksər üzvi birləşmələr üçün həyata keçirilə bilər. Çoxlu sayda mürəkkəb reaksiyalar nəticəsində üzvi maddələr metan, hidrogen və karbon qazına parçalanır.
Bioloji rol
Fermentasiya canlı orqanizmlər tərəfindən enerji əldə etməyin ən qədim yoludur. Bəzi canlılar yol boyu enerji alaraq üzvi maddələr istehsal edir, bəziləri isə bu maddələri məhv edir, eyni zamanda enerji alır. Bütün həyatımız bunun üzərində qurulub. Və hər birimizdə fermentasiya bu və ya digər formada baş verir. Yuxarıda dediyimiz kimi, intensiv məşq zamanı əzələlərdə laktik turşu fermentasiyası baş verir.
Başqa nə oxumalı?
Bu çox maraqlı prosesin biokimyası ilə maraqlanırsınızsa, kimya və biologiya üzrə məktəb dərsliklərindən başlamalısınız. Bir çox universitet dərslikləri o qədər təfərrüatlıdır ki, onları oxuduqdan sonra sadəcə bu sahədə mütəxəssis ola bilərsiniz.
Nəticə
Budur, sona gəldik. Həm canlı orqanizmlərin fəaliyyətində, həm də sənayemizdə çox mühüm rol oynayan qlükoza fermentasiyasının bütün növlərini və bu proseslərin ümumi prinsiplərini təhlil etdik. Ola bilsin ki, gələcəkdə biz bu qədim prosesin daha bir neçə növünü kəşf edəcəyik və artıq bizə məlum olanlarla etdiyimiz kimi onlardan öz xeyrimizə istifadə etməyi öyrənəcəyik.
