We leggen uit wat fermentatie is, welke soorten fermentatie kunnen worden gebruikt en welke verschillende toepassingen het heeft.
Wat is fermentatie?
Fermentatie is een proces van oxidatie incompleet, waarbij geen zuurstof nodig is, met als resultaat een organische stof. Het is een katabool proces, dat wil zeggen de transformatie van moleculen complexe tot eenvoudige moleculen en generatie van chemische energie in de vorm van ATP (Adenosine trifosfaat).
Fermentatie bestaat uit een proces van: glycolyse (afbraak van het glucosemolecuul) dat pyruvaat (pyrodruivenzuur) produceert en dat zuurstof mist als receptor voor de elektronen overgebleven NADH geproduceerd (nicotin adenine dinucleotide), gebruikt een organische stof die moet worden gereduceerd om de NADH opnieuw te oxideren tot NAD+, om uiteindelijk een derivaat te verkrijgen van het oorspronkelijke substraat dat is geoxideerd. Afhankelijk van de uiteindelijke stof zullen er verschillende soorten fermentatie zijn.
Dit proces werd ontdekt door de Franse chemicus Louis Pasteur, die het beschreef als "Leven zonder lucht" (La vie sans l'air), omdat het kan worden uitgevoerd in de afwezigheid van zuurstof door: micro-organismen zoals de bacteriën, gist, of sommige metazoans en protisten. In dit proces, dus noch de mitochondriën noch de structuren die verband houden met het proces van cellulaire ademhaling.
Vergeleken met de aërobe ademhaling, fermentatie is niet a methode zeer efficiënte energiebron: er worden slechts 2 ATP-moleculen geproduceerd per verbruikt glucosemolecuul, terwijl de ademhaling wordt verkregen van 36 tot 38.
Dit proces wordt echter uitgevoerd door verschillende cellen van ons lichaam om de momenten van afwezigheid van zuurstof te dekken, zoals gebeurt in de spiercellen die glucose fermenteren wanneer de zuurstoftoevoer niet voldoende is om te blijven ademen.
Soorten fermentatie
Volgens de stof die aan het einde van het fermentatieproces wordt verkregen, kunnen we deze indelen in:
- Alcoholische fermentatie. Het is een proces dat voornamelijk wordt uitgevoerd door gisten, waarbij een hoeveelheid alcohol-ethanol wordt geproduceerd uit bepaalde suikers, kooldioxide en ATP. Dit is het proces dat wordt gebruikt om alcoholische dranken te produceren.
- Azijn fermentatie. Eigen van de bacteriën van het geslacht Acetobacter, zet ethylalcohol om in azijnzuur, dat wil zeggen, de alcohol in azijn. Het is echter een aëroob proces, dus het kan voorkomen in wijnen die worden blootgesteld aan de lucht.
- Melkzuurfermentatie. Het bestaat uit een gedeeltelijke oxidatie van glucose, uitgevoerd door melkzuurbacteriën of door dierlijke spiercellen (wanneer ze geen zuurstof meer hebben om te ademen). Dit proces genereert ATP maar produceert melkzuur als bijproduct, dat het pijnlijke gevoel van spiervermoeidheid veroorzaakt wanneer het zich ophoopt.
- Boterzuur fermentatie. Het bestaat uit de omzetting van glucose in boterzuur en gas, waardoor het een typisch onaangename geur krijgt. Het wordt typisch uitgevoerd door bacteriën van het geslacht Clostridium en vereist de aanwezigheid van lactose.
- Butaandiol fermentatie. Het is een variant van melkzuurgisting, uitgevoerd door Enterobacteriaceae die vrijkomt kooldioxide en ze genereren butaandiol, een kleurloze en stroperige alcohol.
- Propionische fermentatie. In deze werkwijze tussenbeide komen azijnzuur, kooldioxide en barnsteenzuur. Het wordt verkregen uit allemaal propionzuur, a substantie bijtend met een penetrante geur.
Gebruik van fermentatie
De wijnen vereisen een productieproces waarbij gebruik wordt gemaakt van alcoholische gisting.
Veel door de mens gemaakte industrieën maken gebruik van fermentatie om bepaalde stoffen te verkrijgen. Bijvoorbeeld, in voedselindustrieën van kaas, worden propionische fermentatieprocessen uitgevoerd, of bij de conservering van vele soorten eetwaren wordt de aanwezigheid van melkzuur gebruikt, dat als conserveermiddel fungeert vanwege melkzuurfermentatie.
Iets soortgelijks gebeurt met de alcoholindustrie, zowel voor wijnen, bieren of andere soorten likeuren, die een productieproces vereisen waarin alcoholische gisting ingrijpt. Aan de andere kant, als sommige likeuren, zoals wijn, lange tijd onafgedekt blijven, zal de toegevoegde zuurstof de azijnfermentatie starten en zal de drank azijnachtig worden.