Procédé et types de fermentation

Le la fermentation C'est un processus métabolique que certains organismes utilisent pour obtenir de l'énergie et des nutriments à partir de certains composés organiques. Une caractéristique importante de la fermentation est qu’il s’agit d’une réaction anaérobie, c’est-à-dire qu’elle se produit en l’absence d’oxygène.

De nombreux micro-organismes utilisent la fermentation comme mécanisme de production d'énergie sous forme d'ATP. L'énergie est obtenue par la dégradation de molécules organiques, telles que l'amidon ou le sucre, par fermentation.

Les levures effectuent la fermentation des sucres et les convertissent en alcools, tandis que les bactéries transforment certains glucides en acide lactique. La fermentation se produit également dans les muscles des fruits, des champignons et des mammifères.

Ce processus naturel de fermentation a été largement utilisé par l'homme moderne pour obtenir des produits intéressants, tels que la bière, le vin, le yaourt et les fromages, entre autres. L'étude de la fermentation s'appelle la cimologie.

Index

• 1 processus de fermentation
• 2 types de fermentation
  • 2.1 Fermentation alcoolique
  • 2.2 Fermentation lactique
• 3 microorganismes impliqués dans la fermentation des aliments
  • 3.1 bactéries
  • 3.2 Levures
  • 3.3 Moules
• 4 références

Procédé de fermentation

Comme d'autres processus métaboliques permettant d'obtenir de l'énergie, la fermentation commence par la glycolyse. Cette réaction métabolique repose sur la dégradation des molécules de glucose pour obtenir des molécules d'énergie importantes. Au cours de ce processus, le glucose est dégradé par oxydation et des molécules de NADH et de pyruvate sont générées.

Dans les réactions aérobies (utilisant de l'oxygène), NADH et du pyruvate impliqué dans un mécanisme appelé phosphorylation oxydative, un processus qui a lieu dans la membrane mitochondriale et est hautement efficace pour produire de l'énergie sous la forme de molécules d'ATP.

A l'inverse, la fermentation ne conduit pas à la production aussi efficace de l'énergie parce que certaines molécules telles que NADH, ne peuvent pas libérer leurs électrons pour devenir à nouveau en NAD +, qui est la forme oxydée de la molécule et est nécessaire pour aider à générer plus Molécules d'ATP.

En conséquence, d'autres réactions métaboliques qui assurent des molécules de NADH donnent des électrons à une autre molécule organique, comme la glycolyse pyruvate se produire. Cette oxydation du NADH en NAD + permet à la glycolyse de continuer à fonctionner.

Types de fermentation

Fermentation alcoolique

Dans la fermentation alcoolique, les molécules de NADH transmettent leurs électrons à d'autres molécules dérivées du pyruvate et produisent ainsi un alcool. L'alcool produit est spécifiquement de l'éthanol ou de l'alcool éthylique, et ce processus se déroule en deux étapes.

Dans la première étape, un groupe carboxyle du pyruvate, qui est libéré sous forme de dioxyde de carbone, ce qui laisse une molécule appelée alcetaldehído deux atomes de carbone est libéré.

Dans la seconde étape, le NADH passer ses électrons à l'acétaldéhyde produit ci-dessus, l'éthanol est produit et le NAD +, qui est nécessaire pour maintenir la glycolyse et, par conséquent, l'alimentation en pyruvate est régénéré.

L'équation chimique nette pour la production d'éthanol à partir du glucose est:

C6H12O6 (glucose) → 2 C2H5OH (éthanol) + 2 CO2 (dioxyde de carbone)

Les levures effectuent la fermentation alcoolique utilisée dans la production de boissons alcoolisées courantes, telles que la bière et le vin, ainsi que dans la production de pains.

Il est important de noter que l'alcool est toxique en grande quantité, tant pour les levures que pour les humains, ce qui a établi des niveaux de tolérance compris entre 5 et 21% environ.

Fermentation lactique

Dans la fermentation de l'acide lactique, le NADH transfère ses électrons directement au pyruvate, générant ainsi une molécule de lactate. Les bactéries qui produisent du yaourt le font par fermentation lactique, ainsi que par les globules rouges dans le corps humain.

L'équation suivante décrit la production d'acide lactique à partir du glucose:

C6H12O6 (glucose) → 2 CH3CHOHCOOH (acide lactique)

La production d'acide lactique peut également provenir du lactose et de l'eau, comme indiqué dans l'équation suivante:

C12H22O11 (lactose) + H2O (eau) → 4 CH3CHOHCOOH (acide lactique)

La fermentation lactique peut également se produire dans les cellules musculaires, mais seulement dans certaines conditions; Par exemple, lorsque l'exercice physique est très intense et que l'apport d'oxygène est faible.

L'acide lactique produit dans les muscles est transporté par la circulation sanguine vers le foie, où il est reconverti en pyruvate pour être réutilisé dans d'autres réactions de production d'énergie.

Microorganismes impliqués dans les fermentations alimentaires

Les groupes de micro-organismes les plus communs impliqués dans la fermentation des aliments sont les suivants:

Les bactéries

Les bactéries lactiques des genres Lactobacillus, Pediococcus, Streptocoque etOenococcus, sont les bactéries les plus importantes dans les aliments fermentés, suivies par les espèces de Acetobacter, qui oxydent l'alcool dans l'acide acétique.

La fermentation de l'acide acétique a été largement utilisée pour produire des vinaigres de fruits, y compris du vinaigre de cidre. Un troisième groupe de bactéries importantes dans la fermentation sont les espèces de Bacillus subtilis, B. licheniformis et B. pumilus, ce qui augmente le pH du milieu.

Bacillus subtilis est l'espèce dominante dans la production de molécules qui augmentent l'alcalinité du milieu, comme l'ammoniac. Cela rend l'environnement inadapté à la croissance des organismes décomposeurs, ce qui aide à préserver les aliments.

Les fermentations alcalines sont plus fréquentes dans les aliments riches en protéines, tels que le soja et d'autres légumineuses, bien qu'elles aient également été réalisées avec des graines de plantes. Par exemple, les graines de pastèque et les graines de sésame.

Levures

Comme les bactéries et les moisissures, les levures peuvent avoir des effets bénéfiques et non bénéfiques sur la fermentation des aliments. Certaines des levures aiment Pichia détériorer la nourriture, tandis que le Candida Il est utilisé pour la production de protéines d'intérêt.

La famille la plus bénéfique en termes de fermentations souhaitables est la famille Saccharomyces. Il s'agit de laS. cerevisiae impliqué dans la fabrication du pain et de l'alcool dans les fermentations de vin. La variété carlbergenisis de la familleSaccharomyces cerevisiae C'est la levure impliquée dans la production de bière.

La variété ellipsoidée de la famille Saccharomyces cerevisiae Il est largement utilisé dans la vinification. Pour sa part, Schizosaccharomyces pombe et S. boulderi ce sont les levures dominantes dans la production de boissons fermentées traditionnelles, en particulier celles à base de maïs et de mil.

Il a été constaté que l'espèce Schizosaccharomyces pombe Il a la capacité de dégrader l'acide malique dans l'éthanol et le dioxyde de carbone et a été utilisé avec succès pour réduire l'acidité des moûts de raisin et de prune.

Moule

Les moisissures sont également des organismes importants dans la transformation des aliments, à la fois en termes de dégradation et de conservation. De nombreuses moisissures ont la capacité de produire des enzymes d’importance commerciale, telles que la pectinase de Aspergillus niger.

L'espèce de Aspergillus ils participent à la production d'acide citrique à partir des restes de pulpe de pomme. L'espèce de Aspergillus Ils sont souvent responsables de changements indésirables dans les aliments qui causent la détérioration.

Par contre, les espèces de Penicillium sont associés au développement de la maturation et du goût dans les fromages, tandis que les espèces de Ceratocystis ils participent à la production de la saveur du fruit. Dans le même temps, Penicillium est l'agent responsable de la production de toxines telles que la patuline.

Références

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5. Solomon, E., Berg, L. et Martin, D. (2004). Biologie (7ème éd.) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. et Pratt, C. (2016).Principes fondamentaux de la biochimie: la vie au niveau moléculaire(5ème éd.). Wiley