¿Qué es la fermentación?
La respiración anaeróbica de los microorganismos se denomina colectivamente fermentación.
En bioquímica, se refiere al proceso en el que la glucosa produce piruvato a través de la vía de la glucólisis. Si el piruvato reacciona aún más para formar ácido láctico, se llama glucólisis, y la producción de dióxido de carbono y etanol se llama fermentación. .
En la industria, el proceso de utilización de microorganismos para producir productos se llama fermentación.
La levadura es un microorganismo comúnmente utilizado para la fermentación. Puede producir pan, cerveza, etc., pero existen muchos tipos de bacterias utilizadas para la fermentación y no se limita a la levadura.
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 200 años. La palabra fermentación en inglés se deriva del latín fervere, que originalmente significa "batido". Describe el fenómeno en el que la levadura actúa sobre el jugo o el extracto de malta. El fenómeno de ebullición es causado por el dióxido de carbono producido por la degradación de los azúcares en la solución de lixiviación en condiciones anaeróbicas. En bioquímica, el proceso de respiración anaeróbica de la levadura se llama fermentación. Lo que ahora llamamos fermentación ha tenido durante mucho tiempo un significado diferente. La fermentación es una reacción química y un cambio fisiológico llevado a cabo por los organismos vivos. Es un proceso en el que diversas reacciones bioquímicas se descomponen y sintetizan continuamente de acuerdo con la información genética del propio cuerpo vivo para obtener energía para mantener las actividades vitales. Los productos de fermentación se refieren a sustancias producidas durante el proceso de reacción o cuando la reacción alcanza el punto final, que pueden regular el metabolismo y lograr el equilibrio. De hecho, la fermentación también es un tipo de respiración, excepto que la respiración finalmente produce CO2 y agua, mientras que la fermentación finalmente obtiene varios metabolitos. Por lo tanto, la definición moderna de fermentación debería ser: un proceso de reacción en el que se producen y acumulan metabolitos especializados en grandes cantidades mediante el crecimiento, el cultivo y los cambios químicos de microorganismos (o células animales y vegetales).
Definición de fermentación
La palabra china "fermentación" como sustantivo significa un proceso, y como verbo significa una acción.
(1) "Fermentación" estrictamente definida por la fisiología microbiana:
El proceso en el que los organismos oxidan y degradan la materia orgánica en productos de oxidación y libera energía se denomina colectivamente oxidación biológica.
La fisiología microbiana divide la oxidación biológica en respiración y fermentación, y la respiración se puede dividir a su vez en respiración aeróbica y respiración anaeróbica. Por tanto, la fermentación es una forma de oxidación biológica.
La fermentación es un método de oxidación biológica: en ausencia de aceptores externos de electrones finales, las células microbianas quimioheterótrofas oxidan compuestos orgánicos energéticos y endógenos (han pasado a través de la célula). El metabolismo, unido a la reducción de compuestos orgánicos, generalmente lo hace. no se produce mediante transferencia de electrones ni fosforilación por transferencia de electrones en la cadena de transporte de electrones, incluidos los citocromos, etc., sino que se obtiene mediante la fosforilación del nivel de sustrato (sustrato de la quinasa) Energía NAD, el principal portador de electrones liberados de la energía. compuestos orgánicos, transfiere directamente electrones al aceptor de electrones orgánico endógeno en forma de NADH para regenerar NAD, y al mismo tiempo reduce este último a productos de fermentación (producto de oxidación incompleta).
Si el NAD en las células es limitado, si la coenzima NAD, que es el principal portador de electrones, no se puede regenerar y reutilizar, cada vez habrá menos portadores de electrones efectivos y la reacción de deshidrogenación no será posible. Continuó. Por tanto, la regeneración de la coenzima NAD es una condición necesaria para la continuación de la oxidación biológica (incluida la fermentación).
(2) Fermentación definida en la producción industrial - "fermentación industrial"
En la producción industrial, toda la producción industrial que depende de las actividades vitales de los microorganismos generalmente se denomina "fermentación industrial". ”. La fermentación así definida es "fermentación industrial". La fermentación industrial se basa en las actividades vitales de los microorganismos, que se sustentan en la energía metabólica proporcionada por la oxidación biológica. Por lo tanto, la fermentación industrial debe abarcar todos los métodos de oxidación biológica en la fisiología microbiana: respiración aeróbica, respiración anaeróbica y fermentación.
En los últimos cien años, con el avance de la ciencia y la tecnología, la tecnología de fermentación ha experimentado cambios trascendentales y ha entrado en la etapa de producción de fermentación utilizando microorganismos originales en la naturaleza para transformarlos en productos de fermentación especiales. según los deseos humanos. Una nueva etapa del desempeño microbiano para producir productos de fermentación necesarios para los humanos.
(3) Vocabulario profesional "fermentación"
La palabra "fermentación" en la vida diaria a menudo se asocia con hacer masa para hacer panes planos, palitos de masa fritos, bollos al vapor y bollos al vapor. O piense en alimentos rancios y artículos con moho.
Como término profesional, "fermentación" no solo cubre la producción de panes planos, palitos de masa fritos, bollos al vapor y bollos al vapor, sino que también se refiere, de manera más importante, a la producción industrial de vino y bebidas alcohólicas, alimentos. y aditivos alimentarios, piensos y aditivos para piensos, productos farmacéuticos, materiales químicos, etc.
Características de la fermentación
La mayor diferencia entre la fermentación y otras industrias químicas es que se trata de una reacción química llevada a cabo por organismos. Sus principales características son las siguientes:
1. El proceso de fermentación es generalmente una reacción bioquímica que se lleva a cabo a temperatura y presión normales. La reacción es segura y las condiciones requeridas son relativamente simples.
2. Las materias primas utilizadas para la fermentación suelen ser almidón, melaza u otros productos agrícolas y secundarios. La reacción se puede realizar añadiendo una pequeña cantidad de fuentes de nitrógeno orgánicas e inorgánicas. Diferentes tipos de microorganismos pueden utilizar selectivamente los nutrientes que necesitan. En base a esta característica, las aguas residuales y los desechos pueden utilizarse como materias primas de fermentación para transformar y renovar los recursos biológicos.
3. El proceso de fermentación se completa mediante la regulación automática de los organismos. La reacción es muy específica, por lo que se pueden obtener metabolitos relativamente simples.
4. Debido al mecanismo de reacción del propio organismo, puede llevar a cabo de forma específica y altamente selectiva reacciones de transformación química como oxidación y reducción en partes específicas de algunos compuestos más complejos, y también puede producir más. compuestos poliméricos complejos.
5. La prevención y control de la contaminación bacteriana durante el proceso de fermentación es crucial. Además de una estricta esterilización del equipo y la filtración del aire, las reacciones deben realizarse en condiciones estériles. Si se contaminan diversas bacterias, la producción sufrirá enormes pérdidas económicas. Si se infecta con bacteriófagos, causará un mayor daño a la fermentación. Por tanto, mantener condiciones estériles es la clave para el éxito de la fermentación.
6. Las cepas microbianas son el factor fundamental en la fermentación. A través de la mutación y el cribado de cepas, se pueden obtener cepas excelentes de alto rendimiento y se pueden utilizar al máximo los equipos de producción. Producto difícil de producir mediante métodos convencionales.
7. En comparación con otras industrias, la fermentación industrial tiene menos inversión y resultados rápidos, y puede lograr importantes beneficios económicos.
A partir de las características anteriores, la fermentación industrial ha atraído cada vez más atención. En comparación con la tecnología de fermentación tradicional, la tecnología de fermentación moderna tiene sus ventajas además de las características de fermentación mencionadas anteriormente. Además de utilizar microorganismos, también se pueden utilizar células y enzimas animales y vegetales, y también se pueden utilizar "bacterias de ingeniería" construidas artificialmente para llevar a cabo reacciones. El equipo de reacción no es sólo un tanque de fermentación convencional, sino una variedad de biorreactores. En cambio, el grado de automatización y continuidad es alto, lo que mejora e innova el nivel de fermentación sobre la base original
Tipos de fermentación
Según las características de la fermentación y los diferentes oxígenos. Si es necesario, la fermentación se puede dividir en varios tipos:
1, según las materias primas de fermentación: fermentación de azúcar, fermentación de petróleo y fermentación de aguas residuales, etc.
2. , según los productos de fermentación, distinguiendo: como fermentación de aminoácidos, fermentación de ácidos orgánicos, fermentación de antibióticos, fermentación de alcohol, fermentación de vitaminas, etc.
3. Según la forma de fermentación, existen: fermentación en estado sólido y fermentación líquida profunda.
4. Según el proceso de fermentación, existen: fermentación discontinua, fermentación continua y fermentación feed-batch.
5. Según las diferentes demandas de oxígeno durante el proceso de fermentación, generalmente se puede dividir en dos tipos: fermentación anaeróbica y fermentación ventilada.
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