Что такое брожение в истории

Брожение

Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию, поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе клеточного дыхания.

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения.

Использование брожения человеком обычно предполагает применение определенных видов и штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.

Содержание

История изучения

Лавуазье в конце XVIII века установил, что в ходе спиртового брожения сахар разлагается на спирт и углекислый газ. Вскоре после этого Гей-Люссак показал, что суммарная масса спирта и углекислого газа равна массе расщепленного сахара.

В 30-е годы XIX века Ш. Каньяр де Латур и Теодор Шванн окончательно установили, что дрожжи (открытые Антони ван Левенгуком) — это живые клетки, и высказали идею о том, что брожение — результат их жизнедеятельности. Эта идея была отвергнута ведущими химиками того времени — Либихом, Берцелиусом и др.

Брожение было подробно изучено во второй половине XIX века Луи Пастером. Пастер убедительно доказал, вопреки господствовавшей тогда точке зрения, что брожение — процесс не чисто химический и происходит только в присутствии живых клеток микроорганизмов.

В 1893—1898 гг. Э. Бухнер показал, что брожение может происходить не только в клетках дрожжей, но и в бесклеточном дрожжевом экстракте (Нобелевская премия по химии 1907 г.). Благодаря его работам стало ясно, что многие биохимические реакции можно осуществить in vitro.

Биохимия

Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования. В ходе брожения, как и в ходе гликолиза, образуется АТФ. Во время брожения пируват преобразуется в различные вещества.

Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной жизнедеятельности клетки, поскольку гликолиз для многих организмов — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.

В ходе брожения происходит частичное окисление субстратов, при котором водород переносится на NAD + (никотинамидадениндинуклеотид). В ходе других этапов брожения его промежуточные продукты служат акцепторами водорода, входящего в состав NADH; в ходе регенерации NAD + они восстанавливаются, а продукты восстановления выводятся из клетки.

Конечные продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других высоко-окисленных акцепторов электронов) и часто выводятся из клетки. Следствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до двуокиси углерода. В ходе разных типов брожения на одну молекулу глюкозы получается от двух до четырех молекул АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако даже у позвоночных брожение (анаэробное окисление глюкозы) используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивной мышечной работы, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Брожение у позвоночных помогает во время коротких периодов интенсивной работы, но не предназначено для длительного использования. Например, у людей гликолиз с образованием молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге ингибируя ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.

Продукты реакции брожения

Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD + в отсутствие кислорода. Стандартные примеры продуктов брожения — этанол (винный спирт), молочная кислота, водород и углекислый газ. Однако продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота, ацетон, пропионовая кислота, 2,3-бутандиол и др.

Основные типы брожения

Молочнокислое брожение происходит также в мышцах животных, когда потребность в энергии выше, чем обеспечиваемая дыханием, и кровь не успевает доставлять кислород.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в диоксид углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.

Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

Использование человеком

Основная польза от брожения — это превращение, например, сока в вино, зерна и других исходных продуктов в пиво, а углеводов в двуокись углерода при приготовлении хлебного теста. Широко используется человеком также молочнокислое брожение для приготовления кисломолочных продуктов, квашения овощей и приготовления силоса.

Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение как процесс изменения пищевых продуктов появилось раньше человеческой истории. Однако люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживании молока в Вавилоне около 3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.

По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:

У брожения есть несколько преимуществ, важных для приготовления или сохранения пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактерии, препятствует росту всех других микроорганизмов.

Источник

Брожение: история, технология, ответы на вопросы

Что такое брожение?

Еще на заре нашей эры человек сделал одно открытие: сок оставленный в сосуде на длительное время, мутнеет, пенится, и приобретает приятные дурманящие свойства. Данный процесс ученые позже назвали брожением.

Говоря проще, брожение — это процесс, протекающий без участия кислорода.При немпроисходит распад молекул любого питательного вещества, в данном случае сахара. Аналогичный термин применятся и для обозначения бурного роста микроорганизмов, в какой либо среде. В наши дни люди часто прибегают к помощи брожения в виноделии, кулинарии, а также для продления свежести продуктов.

История исследования процедуры брожения.

Рассказ об открытии спиртового брожения стоит начать с основателя современной химии, французского ученого Антуана Лавуазье. Он был одним из первых, кто заинтересовался этим вопросом. В конце XVIII века ученый установил, что в процессе брожения сахар разделяется на спирт и углекислый газ.

Позднее другой француз Жозеф Гей-Люссак выявил, что масса расщепленного сахара равна суммарной массе спирта и углекислого газа.

Одновременно исследованием брожения началось изучение дрожжей. Первооткрыватель одноклеточных организмов нидерландец Антони ван Левенгук кроме инфузорий описал и эти мельчайшие грибочки. Затем, примерно в тридцатые годы XIX века французский барон Шарль Каньяр де Ла-Тур и немец Теодор Шванн научно доказали тот факт, что дрожжи действительно являются живыми клетками, а брожение – это результат их жизнедеятельности. Однако другие ведущие химики того времени отнеслись к данному заявлению с недоверием и отказались принять его.

Сложно не заметить, что история брожения полна французских имен. И это еще не все. Во второй половине XIX века плотным изучением данного вопроса занялся микробиолог Луи Пастер. Ему удалось переубедить современников, что брожение это не чисто химический процесс. Он может происходить исключительно при наличии в среде живых микроорганизмов.

Немецкий биохимик Эдуард Бухнер опубликовал в 1897 году работу «О спиртовом брожении без участия дрожжевых клеток». Труд ученого вызвал жаркие споры в академической среде, из-за этого ему пришлось потратить много времени и сил на подтверждение своей теории. Химику удалось доказать свою правоту: в 1902 году была опубликована статья объемом 15 страницах, в которой он подтвердил совершенные ранее открытия. За него немецкий ученый получил нобелевскую премию.

Какие бывают виды брожения

Молочнокислое – основной процесс в производстве кисломолочных продуктов: сыра, кефира, йогурта и так далее.

Спиртовое брожение – реакция, в результате которой глюкоза расщепляется на составляющие (спирт и углекислый газ). Широко применяется в самогоноварении и виноделии. Хотя во фруктовом соке помимо спиртового может возникнуть и уксусное брожение. Это происходит, если в напиток попадают необходимые бактерии и грибки. Как понятно из названия, данное брожение применяется при производстве уксуса.

Единственно нужное брожение в виноделии – спиртовое. Остальные виды при производстве алкоголя нежелательны, так как приводят к порче напитка

Емкость, в которой происходит брожение, одновременно наполняется суслом и дрожжами.

На первый-второй день часто бывает самопроизвольный подъем температуры до 8-9°С, который нужно поддерживать в течение суток, после чего постепенно охладите сусло.

К концу процедуры брожения температура в емкости должна снизиться до 4-5 °С. Она регулируется путем подачи воды в змеевик. Процесс можно считать законченным, если за сутки сбраживается от 0,15 до 2% экстракта.

На многих мировых заводах до сих пор применяется данный способ брожения.

На скорость брожения сусла влияют:
— количество дрожжей;
— степень насыщения сусла кислородом;
— температура;
— давление.

Часто технологи повышают скорость за счет использования ускоряющих процесс факторов. Например, брожение с повышенной нормой введения дрожжей сочетают с высокой температурой. Однако при данной операции образуются диацетил и сероводород, которые потом приходится удалять.

Наличие взвесей тормозит процесс, а перемешивание – ускоряет, но снова увеличивается количество диацетила и сероводорода.

Как ускорить процесс брожения?

Любители алкоголя высокого качества, собственного производства часто задаются вопросом, как ускорить процесс брожения?

Иногда для ускорения применяются активаторы или как их еще называют «факторы роста». Это активное вещество, которое обеспечивает более интенсивное брожение. Создает оптимальные условия для размножения дрожжей, поэтому процесс максимально ускоряется. Главное, что этот порошок безвреден для людей, он извлечен из натурального солода, полон микроэлементами и витаминами.

Еще один способ приготовить быструю брагу – использовать ферменты. В этом случае в качестве сырья применяетсякакой либо крахмалосодержащий продукт, например, кукуруза или картофель, рожь или пшеница. Крахмал быстро превращается в спирт при помощи ферментов, поэтому брага получается за 5-7 дней, а не за 2-3 недели. Такой продукт не только быстрее бродит, но и получается дешевле по затратам, чем приготовленный на сахаре.

Брага за сутки – выдумка. Опытные виноделы знают, что тот кто спешит никогда не получит качественный продукт. Человечеству пока не известен способ, как ускорить брожение, настолько, что бы конечный продукт был высокого качества уже через сутки. Никакая быстрая брага, взболтанная в стиральной машине, не поможет сделать достойный напиток с приятным вкусом.

Как остановить процесс брожения?

Существуют ряднародных советов, как остановить брожение: нужно добавить растительное масло, печенье или растопленное сало.

Но самый простой способ, заключается в понижении температуры брожения. Благоприятная температура для винного сусла – 21-24оС. Поэтому остановить процесс можно, просто поставив емкость в помещение, где температура 10оС или ниже. Через два-три дня, когда пик брожения спадет, сосуд нужно вернуть на старое место.

Что такое брага?

Бражка, – это алкогольный напиток, получаемый в результате брожения и выдержки. Обычно получается крепостью 3-8 оборотов. Также этот термин используется для обозначения жидкости, которую получают с помощью процесса брожения и в дальнейшем используют для приготовления различных напитков, например, самогона.

Рецепт быстрой браги?

Ингредиенты:

2 кг лущеного гороха;

300 г прессованных дрожжей;

В качестве емкости для браги бидон с крышкой, наполняем его до «плечиков» теплой водой. Добавляем горох, дрожжи и чуть позже сахар. Вливаем сметану и плотно закрываем емкость.

Максимум через 3 дня быстрая брага для самогона полностью готова к перегонке.

Источник

Брожение

Полезное

Смотреть что такое «Брожение» в других словарях:

Брожение — пива в пивоварне Брожение (тж. сбраживание, ферментация) «это такой метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а … Википедия

БРОЖЕНИЕ — БРОЖЕНИЕ, бурно идущее разложение органического вещества, вызываемое микроорганизмами, к рым этот процесс служит источником кинетич. энергии. Настоящие Б., в тесном смысле слова, не связаны с окислительными процессами за счет 02 атмосферы и… … Большая медицинская энциклопедия

брожение — См … Словарь синонимов

БРОЖЕНИЕ — БРОЖЕНИЕ, брожения, ср. (книжн.). 1. Биохимический процесс, вызываемый микроорганизмами и приводящий к распадению органических веществ (биол.). Молочнокислое брожение. Спиртовое брожение. 2. перен. Недовольство, волнение умов, начинающееся… … Толковый словарь Ушакова

БРОЖЕНИЕ — анаэробный ферментативный окислительно восстановит. процесс превращения органич. веществ, посредством к рого организмы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности. По сравнению с процессами, идущими в присутствии О2, Б. эволюционно более… … Биологический энциклопедический словарь

Брожение — представляет особый химический процесс, вызываемый так наз.ферментами. При процессе брожения сложная частица органического веществараспадается на более простые, т.е. заключающие меньшее число атомов.Среди громадного числа брожений, как… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Брожение — процесс анаэробного ферментативного расщепления органических веществ, осуществляемый различными микроорганизмами, растениями, при котором выделенная энергия используется для биосинтеза различных жизненно важных белков, аминокислот. Участвуя в… … Экологический словарь

брожение — Является основным этапом технологического процесса приготовления спирта. От того, как происходит сбраживание, зависит и выход готового продукта и его качество. Брожение это сложная химическая реакция, требующая строгого температурного режима … Кулинарный словарь

брожение — анаэробный метаболический процесс превращения органических веществ, при котором АТФ образуется за счет субстратного фосфорилирования, а продукты расщепления субстрата могут одновременно служить как донорами, так и акцепторами водорода. К Б.… … Словарь микробиологии

БРОЖЕНИЕ — процесс ферментативного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, протекающий без использования кислорода. Служит источником энергии для жизнедеятельности организма и играет большую роль в круговороте веществ в природе.… … Большой Энциклопедический словарь

Источник

Сбраживание

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения. Наука о ферментации называется энзимологией.

Брожение обычно предполагает желательную реакцию со стороны микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.

Содержание

История

Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение появилось раньше человеческой истории. Однако, люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживания молока в Вавилоне около 3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.

Биохимия

Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования, способного поддерживать генерацию АТФ в процессе гликолиза. Во время брожения пируват преобразуется в различные структуры. Стандартные примеры продуктов брожения: этанол (питьевой спирт), молочная кислота и водород. Однако, продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота и ацетон.

Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамид аденин динуклеотид (NAD + ), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной клеточной деятельности, поскольку гликолиз — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.

Продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других более высоко-окисленных приемников электронов). Последствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до двуокиси углерода. В ходе брожения на одну молекулу глюкозы получается две молекулы АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако, даже у позвоночных ферментация используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивного напряжения, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Тогда как ферментация помогает во время коротких периодов интенсивного напряжения, она не предназначена для длительного использования. Например, у людей ферментация молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге сдерживая ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.

Продукты реакции брожения

Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD + в отсутствие кислорода.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в двуокись углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Считается, что это был первый источник энергии в ранних организмах до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.

Использование

Основная польза от брожения — это превращение, например, сока в вино, зерна в пиво, а углеводов в двуокись углерода при брожении хлебного теста.

По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:

У брожения есть несколько преимуществ, исключительных для пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение использует энергию пищи и может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактериеи, препятствует росту всех других микроорганизмов.

Источник

Брожение

18.05.2021, 16:07 Бактерии
Автор: Дарья Куликова

Содержание статьи:

Признаки брожения

брожение Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. характеризуются следующими параметрами:

Стадии брожения

Схематично брожение Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. представляется в двух стадиях.

Первая стадия – это превращение глюкозы в пируват (пировиноградную кислоту). Эта стадия включает разрыв углеродной цепи глюкозы с одновременным отщеплением двух пар атомов водорода. Она составляет окислительную часть брожения Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. и может быть схематично изображена следующим образом:

[4H] – водород, принимаемый акцептором.

Вторая стадия брожения Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. – восстановительная. В процессе данной стадии атомы водорода используются для восстановления пировиноградной кислоты или образованных из нее соединений. При различных типах брожений Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. вторая стадия протекает специфическим для данного типа образом.

Пути образования пирувата из углеводорода

У микробов известно три пути образования пирувата из углеводородов:

Типы брожения

Молочно-кислое брожение Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. – превращение молочно-кислыми бактериями Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. сахара в молочную кислоту. Наряду основным продуктом в большем или меньшем количестве есть и побочные продукты.

Пропионово-кислое брожение Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. – процесс превращения сахара или молочной кислоты и ее солей в пропионовую и уксусную кислоты с выделением воды и углекислого газа. Некоторые пропионово-кислые бактерии способны образовывать и другие кислоты (муравьиную, янтарную). Данный тип брожения Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. является одним из важных процессов при созревании сычужных сыров. Кроме того, пропионовая кислота и ее соли являются ингибиторами мицелиальных грибов и используются для предотвращения плесневения семян и других продуктов.

Масляно-кислое брожение Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. – сложный процесс превращения сахара в анаэробных условиях масляно-кислыми бактериями с образованием масляной кислоты, углекислоты и водорода. Побочные продукты масляно-кислого брожения Брожение – одна из основных форм катаболизма, представляющая собой окислитель. : бутиловый спирт, ацетон, этиловый спирт, уксусная кислота. Масляно-кислые бактерии широко распространены в природе. Встречаются они в илистых отложениях водоемов, в скоплениях разлагающихся растительных остатков, в различных пищевых продуктах.

Источник