Fermentacijos biochemija
5 (100%) 1 vote

Fermentacijos biochemija

KAUNO KOLEGIJA

TECHNOLOGIJŲ FAKULTETAS

MAISTO PRAMONĖS TECHNOLOGIJŲ IR ĮRENGINIŲ KATEDRA

Technologinių procesų chemijos kursinis darbas

RŪGIMO BIOCHEMIJA

Darbą atliko: 2TF gr studentas

T.Orlauskas

Priėmė:

A.Sugintienė

KAUNAS

2004

Fermentacijos biochemija

Medžiagų apykaitos įvairovė mielėse

Mielės gali augti aerobiškai arba anaerobiškai. Pradinėje padėtyje ląstelės

kvėpuoja o vėliau rūgsta. Vien tik rūgimo mielės naudojamos alaus gamyboje.

Pasteras apibūdino rūgimą kaip “gyvenimą be oro” ir mielių augimui alaus

rūgimo procese yra geras apibūdinimas.

Rūgimas iš vis negali būti atskiriamas nuo mielių augimo proceso kuris

padidina ląstelių kiekį ir jų dydį (dėl mielių pumpuravimosi). Augimui

sukelti reikia maistinės terpės. Maistinių medžiagų trūkumas paskatina

neužbaigtą ir nepakankamą rūgimą

Mielių maistinės medžiagos

Alaus mielėms nuolat reikia anglies šaltinio, azoto, kai kurių vitaminų,

mikroelementų ir prie normalių sąlygų nedidelio kiekio molekulinio

deguonies. Tai yra tiekiama iš rūgstančio cukraus (dažniausiai maltozė),

amino rūgščių, B vitaminų iš salyklo, mikroelementai iš salyklo ir vandens

(dažniausiai tai yra kalcio, magnio, cinko, fosfatų ir sulfatų jonai).

Molekulinis deguonis aprūpinamas tiesiogiai aludario baigiantis rūgimui.

Mielėm maistą naudojant papildomai rauginama misa kai kuriose daryklose

naudojamas mielių ekstraktas(vitaminams), amonio vandeniliniam fosfatui ir

cinko sulfatui. Paveiksliukas parodo supaprastintą rauginimo vaizdą.

Sudėtos į misą mielės naudoja maisto medžiagas kad suteiktų energijos (ATP)

ir darytų alkoholį ir anglies dvideginį (CO2). Tai gaminama paverčiant

galią (nikotinamido adenin dinukleotid fosfatas, NADPH ) naujų mielių

kiekio sintezėje. Maistas taip pat tiesiogiai įsisavinamas į naujų ląstelių

sudedamąją dalį arba naudojamas gaminant tarpinius šio proceso junginius.

Energijos gaminimasis ir energijos panaudojimas yra glaudžiai susiję. Be to

šie procesai paskatina sintezę ir didelį kiekį šalutinių medžiagų apykaitos

produktų išsiskyrimą į misą, daugelis jų gamina charakteringas skonines ir

aromatines medžiagas.

Medžiagų apykaitos procesas pagrindinė charakteristika

Teisingiausia apibūdinti metabolizmą kaip grandinę (grupę) biocheminių

reakcijų kurios užsibaigia pačios savaime. Kaip bebūtų (ryšių) be reakcijų

taip pat nebus. Kai kurios reakcijos vyksta atskirai nuo kitų.

Biocheminės reakcijos atpažįstamos kaip grandinė reakcijų kurios veikiant

fermentams vienas reakcijos produktas pereina į kitos reakcijos substratą.

Šios reakcijos kurių pagrindinė paskirtis yra gaminti energiją vykstant

oksidacijai substrate. Oksidacija paprastai pasiekiama (užbaigiama)

persikeliant hidrido jonui fermento kofaktorių (nikotinamid adenin

nukleotidą NAD+). Taigi NAD+, oksiduota kofaktorio forma paverčiama į NADH

redukuotą formą. Šios oksidacijos- redukcijos reakcijos yra veikiamos

dehidrinančių fermentų. Oksidacijos išlaisvina (išskiria) energiją

(dažniausiai stebimi ne fermentiniai pavyzdžiai yra šilumą išskiriantys iš

degančio suakmenėjusio kuro (anglis). Metabolizmo procese oksidacija yra

atsargiai kontroliuojama, taigi kai kuri energija išsiskiria ir yra

išsaugoma ląstelėse adenozin trifosfato ATP forma reakcia

ADP+ neorganinis fosfatas(Fn) ATP

Suvartojama energija ir atsiranda didesnis jos kiekis dėl metabolizmo.

Atvirkštinėje reakcijoje (ATP hidrolizėje) išsiskiria energija kuri gali

būti panaudojama susintetinant naujus produktus.

Energijos pernešimo reakcijos nėra 100% veiksmingos, rūgimo energija (

šilumos forma) dažniausiai išsisklaido. Tai šilumos išsiskyrimo šaltinis

dėl rūgimo misoje. Tipinėje misoje, pakanka rūgimo šilumos gaminamos

keliant temperatūrą pakankamai įšildomas ir indas kartais iki 17(. Alaus

virino fermentacijoje nėra gerai izoliuota šiluma; dėl to rūgimo metu

metabolitinė šiluma turi(privalo) būti pakeičiama atšaldant,jei rūgimas

kontroliuojamas. Didesni indai mažesnis paviršius palyginus su tūriu tai

padeda sumažinti šilumą. Taigi didesniems indams reikia daugiau veiksmingos

šaldymo sistemos nei mažesniems. Katabolitiniai procesai naudojami

energijos gamybai ir tarpinių produktų gamyboje biosintezėj. Anabolitiniai

procesai sunaudoja redukuotą jėgą ir energiją,tarpinius junginius susiejus

šie procesai dar vadinami anaplerotinėmis reakcijomis,kurie papildomi

biosintezės tarpiniais junginiais. Kai kurie procesai(glikolizė žiūrėti

žemiau) turi centrinę (pagrindinę) padėtį ir sukelia abi funkcijas vadinami

amfiboliniais.

Sekantis skyrius ir apibūdina metabolitinį procesą naudojant alaus

rauginimo mieles
alaus gamyboje. Kai kurie skyriai bus skirti paaiškinimui

pagrindinių procesų. Ši daugiau detalizuota informacija apie pagrindinius

medžiagų apykaitos(metabolizmo) procesus turėtų būti kiekvienoje modernioje

biochemijos knygoje.

MISOS CUKRŲ METABOLIZMAS

ATP gamyba ir alkoholio bei CO2 formavimasis

Fermentuojami cukrųs alaus misoje yra maltozė(salyklo cukrus), maltotriozė,

mažesni kiekiai sacharozės, gliukozės ir fruktozės. Trisacharidas

maltotriozė ir disacharidas maltozė transportuojami į ląstelę ir

hidrolizinami įgliukozę. Sacharozė hidrolizinama ląstelės išorėje į jos

sudedamąsias dalis gliukozę ir fruktozę. Gliukozė ir fruktozė

transportuojamos į ląstelės vidų (pav 2). Fermentas invertazė atsakingas už

sacharozės hidrolizę,yra išoriniame ląstelės sienelės sluoksnyje. Kartais

fermentai patenka į alų. Kaip ir kiti fermentai, taip ir šis yra

inaktyvuojamas šilumos.

Verdant tiriame ar veiksmingas buvo paterizavimas, bet koks invertazės

aktyvumas % po pasterizacijos parodo kad nepakankamas šilumos kiekis buvo

duotas. Testas kuris parodo fermento aktyvumą užima tik kelias minutes.

Ląstelių vidaus gliukozė fosforilinama naudojant ATP ir fermentą

heksokinazę į gliukozės-6-fosfatą. Ši fosforilizacija labai svarbi,nes vien

fosforilinti mišiniai gali būti veikiami vėlesnių fermentų. Gliukozės

metabolizmas tęsiasi glikolizės keitimosi proceso metu (embdeno-majerhofo-

parnaso arba EMP proceso metu). Yra 10 fermentų kurie dalyvauja šio proceso

metu,kurie oksiduoja 6anglies cukrus I 2 piruvato molekules. Proceso

pabaigoje gaunama nauda- 2 molekulės ATP ir 2 NADH molekulės.

Procesas pavaizduotas žemiau. Gliukozės-6-fosfatas, pagamintas heksokinazės

iš misos gliukozės, fermento fosfogliukoizomerazės veikiamas paverčiamas į

jos izomerą fruktozės-6-fosfatą.

Fruktozės-6-fosfatas( susiformavęs dėl heksokinazės iš misos fruktozės)

fosforilinamas kad gautume fruktozės 1,6-difosfatą. Hidrolizinama fermentu

aldolaze ir gauname trikarbon fosfatus (gliceraldehid-3-fosfatą ir 3-

fosfogliceroną dar žinomą kaip dihidroaceton fosfatas). Reakcijos

privalumai-vėlesnė produkcija ,bet tai yra izomerizuojamas dėl triozėfosfat

izomerazės.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

glicerolio aldehido 3- fosfatas oksiduojamas reakcijoje tarpininkaujant

dehidrogenazei su NAD+-kofaktorius ir sukelia fosfato prisijungimą

substrate. 1,3 difosfogliceratas (3-fosfogliceroilfosfatas)yra šios

reakcijos produktas.fosfoesterio jungčių hidrolizė C-1 atomo,sudaroma dėl

fosfogliceratkinazės kad gautume 3-fosfogliceratą išskiriantį didelį kiekį

energijos. Ši energija naudojama ATP sintezėje. Dabar jau 2 gliceraldehid 3-

fosfato molekulės gautos iš kiekvienos gliukozės molekulės metabolizmo

metu, 2 ATP sunaudotos pačioje proceso pradžioje dabar efektyviai

susigrąžinama. Fermentas fosfogliceromutazė pakeičia 3-fosfogliceratą į 2-

fosfogliceratą ir išskiriamas vanduo dėl fermento enolazės, gauname

fosfoenolpiruvatą. Anglies į fosforą (A-F) hidrolizė atliekama

piruvatkinazės, išsiskiria pakankamas kiekis energijos ATP sintezei. Viso

proceso metu gauname papildomas 2 ATP molekules. Tai ir yra glikolizės

proceso pabaiga. Kaip bebūtų ląstelė išeikvoja(suvartoja) NAD+ tačiau

pagamino NADH. Kofaktoriauis oksiduotos formos tiekimas yra ribotas ir turi

būti regeneruojamas iš redukuotų formų. Jei tai nepadaroma tada energijos

gavimo reakcijos baigiasi. Alaus mielėse NADH oksidacija pasiekiama kai

kuriais kitais piruvato metabolizmo procesais. Naudojami 2 fermentai

piruvatdekarboksilazė ir alkoholdehidrogenazė. Pirmasis iš substrato

atskiria CO2 ir duoda etanalį (acetaldehidą) ;antrasis naudodamas etanalio

substratą, NADH kaip kofaktorių padaro etanolį (alkoholį) regeneruojantis

NAD+. šie svarbūs katabolizmo produktai taip pat yra svarbiausios alaus

sudėtinės dalys. Etanolis pagamintas bedeguonėje terpėje duoda mielėms

apsaugą ir tuo skiriasi mielės iš natūralios aplinkos, nes alkoholis yra

daugelio mikrobų inhibitorius.

Glikolitinis procesas aptinkamas daugelyje gyvųjų organizmų. Kai kurios

pieno rūgšties bakterijos naudoja šį proces regeneruojsi NAD+ redukuojant

piruvatą į pieno rūgštį. Fermentas naudojamas šiame procese –

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1226 žodžiai iš 4061 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.