Inhalt
- Die Rolle von Hefen und Bakterien bei der Fermentation
- Alkoholische versus Milchsäuregärung
- Auswirkungen von Milchsäure auf den Körper
Die beiden häufigsten Arten der Fermentation sind alkoholisch und Milchsäuregärung.
Während die alkoholische Gärung die bekannteste ist (und in vielen Nahrungsmitteln und Getränken wie Wein, Bier, fermentierten Tees, Brot und Würstchen zu finden ist), wird die Milchsäuregärung als die älteste angesehen. Fermentierte Lebensmittel wie Käse, Joghurt, Kefir, Sauerkraut und eingelegte Lebensmittel sind seit Tausenden von Jahren in fast allen Kulturen der Welt bekannt.
Um Milchsäurefermentation und alkoholische Fermentation zu vergleichen und gegenüberzustellen, handelt es sich bei beiden um Oxidations-Reduktions-Reaktionen und um Glykolyse.
Alkoholgärung kommt in Mikroorganismen wie Hefe vor und wandelt Glucose in Energie um, die als Kohlendioxid freigesetzt wird. Das resultierende Nebenprodukt heißt Ethanol (auch bekannt als Ethylalkohol oder einfach Alkohol). Milchsäuregärung kommt in bestimmten Bakterien, Hefen und Muskelzellen vor und wandelt Glukose in Energie um. Sein Nebenprodukt ist Laktat. Milchsäuregärung wird auch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, in der Milchsäurebakterien verwendet werden.
Die Rolle von Hefen und Bakterien bei der Fermentation
Alkoholfermentation beinhaltet oft Saccharomyces cerevisiae, (allgemein als Bäckerhefe bekannt), dessen Name von Zucker (Saccharo), Pilz (Myces) und Bier (Cerevisiae) abgeleitet ist. Die Hefefermentation stammt aus der Jungsteinzeit und ist für die Herstellung von Bier, Wein, Brot und Biokraftstoff von entscheidender Bedeutung.
Die Fermentation beinhaltet die Einführung einer Reihe von Mikroben, die den Säuregehalt oder den Alkoholgehalt erhöhen. S. cerevisiae Die Fermentation wandelt Stärke in einfachen Zucker um, den die Hefe dann verbraucht, um Kohlendioxid und Alkohol zu erzeugen.
Einfach ausgedrückt, die Hefe füllt sich mit Zucker, während sich die Zellen vermehren. Die Zellen vermehren sich weiter, bis der gesamte Zucker verbraucht und die Hefe verbraucht ist. Die Hefe setzt sich dann am Boden des Behälters ab. Dieser Prozess ist der gleiche, unabhängig davon, ob das Endergebnis Alkohol oder Biokraftstoff ist.
Lactobacillus ist das am häufigsten verwendete Bakterium bei der Milchsäuregärung. Der in Obstproben enthaltene Zucker produziert auf natürliche Weise Milchsäure, die den pH-Wert senkt und die Anzahl der Mikroorganismen verringert, die wachsen können. Dies konserviert effektiv Lebensmittel. Dies wird häufig beim Beizen sowie bei der Herstellung von Joghurt und fermentierten Lebensmitteln wie Sauerkraut und Kimchi verwendet.
Milchsäurebakterien kommen in einigen Lebensmitteln auf natürliche Weise vor und werden hauptsächlich als „Starter“ verwendet, was bedeutet, dass sie den Fermentationsprozess in Gang setzen. Die bereits in der Nahrung enthaltenen Kohlenhydrate halten die Reaktion am Laufen. Dies ist der Grund, warum Käse, die für unterschiedliche Zeiträume „gealtert“ sind, unterschiedliche Geschmacksrichtungen haben.
Alkoholische versus Milchsäuregärung
Die Alkoholgärung ist eine chemische Reaktion, bei der Hefe und Zucker zur Erzeugung von Energie verwendet werden. Es kann aerob oder anaerob sein (Arbeiten in Gegenwart oder Abwesenheit von Sauerstoff). Nachdem das Kohlendioxid entfernt wurde, wird der resultierende Acetaldehyd reduziert, um Ethanol zu bilden. Hefe kann Ethanol nicht metabolisieren. Für die Elternzellen ist es ein Abfallprodukt.
Sie können die Milchsäurefermentation als den Prozess definieren, der nach der Glykolyse bei anaerober Atmung stattfindet. Ein Enzym namens Lactatdehydrogenase veranlasst eine Reaktion, die Glykolyse zu starten, wobei Lactat gebildet wird.
Dieses Laktat protoniert zu Milchsäure und reichert sich in den Muskelzellen weiter an, bis der Sauerstoff wieder eingeführt wird und die aerobe Atmung zurückkehrt. ("Protonat" bedeutet das Hinzufügen eines Protons zu einem anderen Atom oder Molekül, wodurch eine Bindung hergestellt und das Lactat in eine Säure umgewandelt wird.) Die Milchsäuregärung erfolgt durch anaerobe Atmung, die bei Sauerstoffmangel in einem Organismus auftritt. Dies verhindert, dass die Muskeln Energie aus der Zellatmung beziehen.
In erster Linie unterscheidet sich die Milchsäurefermentation von der Ethylalkoholfermentation darin, dass Milchsäure anstelle von Ethanol das resultierende Nebenprodukt ist. Milchsäuremoleküle zerfallen bei Sauerstoffeinwirkung in Kohlendioxid und Wasser. Bei der Verwendung in der Lebensmittelherstellung baut diese Milchsäure Zucker ab und verhindert, dass Lebensmittel verderben.
Die Alkoholgärung kann in Umgebungen mit und ohne Sauerstoff mit unterschiedlichen Ergebnissen stattfinden.
Auswirkungen von Milchsäure auf den Körper
Muskelkater nach dem Training wird durch den Aufbau von Milchsäure verursacht. Bei regelmäßiger Aktivität kann die Lunge den Sauerstoffbedarf des Körpers decken, während des Trainings wird jedoch mehr Energie benötigt. Dies führt zu Sauerstoffmangel, sodass die anaerobe Atmung einsetzt. Dies ist nicht so effizient wie die aerobe Atmung und der Prozess führt zur Produktion von Milchsäure.
Obwohl Milchsäure oft als Abfall betrachtet wird, wird sie durch die Leber recycelt und dort wieder in Glucose umgewandelt. In einigen Fällen kann eine Ansammlung von Milchsäure Übelkeit, Atembeschwerden und Schwäche verursachen. Wenn der Körper keine Zeit hat, sich zu erholen, können sich Harnsäurekristalle an den Gelenken ansammeln und Schmerzen verursachen, die als Gicht bekannt sind.