- Bacterii cu acid lactic
- Procesul de fermentare lactică (pas cu pas)
- - Calea glicolitică
- Investiții în ATP
- Producție ATP
- - Fermentarea lactică și regenerarea NAD +
- Exemple de procese în care are loc fermentarea lactică
- - În celulele musculare
- - Produse alimentare
- Iaurtul
- Legume fermentate
- Carne fermentate
- Pește fermentat și crustacee
- Leguminoase fermentate
- Semințe fermentate
- Referințe
Fermentare lactică , de asemenea , cunoscut sub numele de fermentare acid lactic este procesul de sinteză a ATP în absența oxigenului , care efectua unele microorganisme, inclusiv un tip de bacterii numite „bacterii ale acidului lactic“, care se termină cu excreție acidă lactic.
Este considerat un tip de „respirație” anaerobă și este efectuat și de unele celule musculare la mamifere atunci când lucrează din greu și cu viteze mari, mai mare decât capacitatea de transport a oxigenului din sistemele pulmonare și cardiovasculare.
Schema de fermentare lactică (Sursa: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prin Wikimedia Commons și modificată de Raquel Parada Puig)
Termenul "fermentație", în termeni generali, se referă la obținerea de energie (sub formă de ATP) în absența oxigenului, adică în anaerobioză, iar fermentația lactică se referă la sinteza ATP și la excreția acidului. acid lactic în anaerobioză, ca produse ale metabolismului glucozei.
Ecuația producției de acid lactic din glucoză.
Bacterii cu acid lactic
Omul exploatează de mult timp beneficiile fermentației lactice pentru producerea și conservarea alimentelor și, fără îndoială, bacteriile cu acid lactic reprezintă un pilon fundamental în acest scop.
Acestea aparțin unui grup destul de eterogen de bacterii care, de obicei, au forma de cocci și bacili; Sunt bacterii gram-pozitive, neproducătoare de catalază, nepulante, imobile și anaerobe, capabile să sintetizeze acidul lactic din piruvat format prin calea glicolitică.
Aparțin diferitelor genuri, printre care Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus și Lactobacillus, în cadrul cărora există specii homofermentative și heterofermentative.
Bacteriile de acid lactic homofermentativ produc, pentru fiecare moleculă de glucoză pe care o consumă, două molecule de acid lactic; Bacteriile lactice heterofermentative, pe de altă parte, produc o moleculă de acid lactic și alta de dioxid de carbon sau etanol, de exemplu.
Procesul de fermentare lactică (pas cu pas)
Fermentarea acidului lactic începe cu o celulă (bacteriană sau musculară) care consumă glucoză sau ceva zahăr sau carbohidrați înrudiți. Acest „consum” apare prin glicoliză.
- Calea glicolitică
Investiții în ATP
Inițial, 2 ATP este investit pentru fiecare moleculă de glucoză consumată, deoarece este fosforilată de enzima hexokinază pentru a produce glucoza 6-fosfat, care este izomerizată în fructoza 6-fosfat (enzima glucoză 6-P izomeraza) și este fosforilată înapoi la fructoza 1 , 6-bisfosfat (enzima fosfofructocinazei).
Ulterior, fructoza 1,6-bisfosfat este "tăiată" în jumătate pentru a elibera două fosfat de trios cunoscute sub denumirea de gliceraldehida 3-fosfat și dihidroxiacetona fosfat, o reacție catalizată de o enzimă aldolază.
Aceste două zaharuri fosforilate cu 3 carbon sunt interconvertibile între ele printr-o enzimă triose fosfat isomeraza, astfel încât se consideră că, până în acest moment, fiecare moleculă de glucoză care este consumată este transformată în două molecule de 3-fosfat gliceraldehidă care sunt fosforilate la 1,3-bisphosphoglycerate.
Reacția de mai sus este catalizată de o enzimă numită gliceraldehidă 3-fosfat dehidrogenază (GAPDH), care necesită prezența „puterii reducătoare” a cofactorului NAD +, fără de care aceasta nu poate funcționa.
Producție ATP
În acest moment al traseului, s-a consumat 2 ATP pentru fiecare moleculă de glucoză, dar aceste două molecule sunt „înlocuite” de reacția catalizată de enzima fosfoglicrat kinază, prin care fiecare 1,3-bisfosfoglicrat este transformat în 3-fosfoglicrat. și 2ATP sunt sintetizate.
Fiecare 3-fosfoglicrat este transformat în 2-fosfoglicrat printr-o enzimă fosfoglicrat muta și acesta, la rândul său, servește ca un substrat pentru enzima enolază, care îl deshidratează și îl transformă în fosfenolpiruvat.
Cu fiecare moleculă de glucoză care se consumă, se produc 2 molecule de piruvat și 2 molecule de ATP, deoarece fosfenolpiruvatul este un substrat al enzimei piruvat kinază, care catalizează transferul unei grupe fosforil din fosfenolpiruvat la o moleculă de ADP, producând ATP .
- Fermentarea lactică și regenerarea NAD +
Piruvatul, o moleculă de 3 carbon, este transformat în acid lactic, o altă moleculă de 3 carbon, printr-o reacție de reducere care consumă o moleculă de NADH pentru fiecare moleculă de piruvat, regenerând NAD + inversat în reacția glicolitică. catalizat de GAPDH.
Înlocuirea moleculelor NAD + utilizate nu conduce la o producție suplimentară de molecule ATP, dar permite repetarea ciclului glicolitic (atâta timp cât există carbohidrați disponibili) și se produce 2 ATP pentru fiecare glucoză consumată.
Reacția este catalizată de o enzimă numită lactat dehidrogenază și are loc așa:
2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (acid lactic) + 2 NAD +
Exemple de procese în care are loc fermentarea lactică
- În celulele musculare
Fermentarea acidului lactic în celulele musculare este frecventă după un antrenament după câteva zile de inactivitate. Acest lucru este evident, deoarece oboseala musculară și durerea experimentată de atlet sunt asociate cu prezența acidului lactic în celule.
Imagine de 5132824 pe www.pixabay.com
Pe măsură ce celulele musculare exercită și depozitele de oxigen sunt epuizate (sistemele cardiovasculare și respiratorii nu pot face față transportului necesar de oxigen), acestea încep să fermenteze (respiră fără oxigen), eliberând acidul lactic care se poate acumula.
- Produse alimentare
Fermentarea acidului lactic efectuată de diferite specii de bacterii și ciuperci este utilizată de om la nivel mondial pentru producerea diferitelor tipuri de alimente.
Acest metabolism prin care sunt caracterizate diferite microorganisme este esențial pentru conservarea și producerea economică a unor cantități mari de alimente, întrucât pH-ul acid obținut de acestea inhibă, în general, creșterea altor microorganisme potențial dăunătoare sau patogene.
Aceste alimente includ iaurt, varză murată (varză fermentată), murături, măsline, diferite legume murate, diferite tipuri de brânză și lapte fermentat, apă de chefir, unele carne fermentate și cereale, printre altele.
Iaurtul
Iaurtul este un produs fermentat derivat din lapte și este produs datorită fermentației acestui lichid de origine animală de un tip de bacterii cu acid lactic, în general din speciile Lactobacillus bulgaricus sau Lactobacillus acidophilus.
Iaurt (Imagine de kamila211 pe www.pixabay.com)
Aceste microorganisme transformă zaharurile prezente în lapte (inclusiv lactoza) în acid lactic, astfel că pH-ul scade (devine acid) în acest lichid, modificându-și aroma și textura. Textura mai fermă sau lichidă a diferitelor tipuri de iaurt depinde de două aspecte:
- Din producția concomitentă de exopolizaharide de bacterii fermentative, care acționează ca agenți de îngroșare
- Din coagularea care rezultă din neutralizarea încărcărilor negative asupra proteinelor din lapte, ca efect al modificării pH-ului generat de producția de acid lactic, ceea ce le face complet insolubile
Legume fermentate
În acest grup putem găsi produse precum măsline conservate în saramură. De asemenea, sunt incluse preparate pe bază de varză, cum ar fi usturoiul sau kimchi-ul coreean, precum sunt ardeii murați și jalapeno mexican.
Carne fermentate
Carnati precum chorizo, fuet, salam si sopressatta sunt incluse in aceasta categorie. Produse care se caracterizează prin aromele lor particulare, pe lângă capacitatea lor mare de conservare.
Pește fermentat și crustacee
Acesta include diferite tipuri de pește și crustacee, care sunt de obicei fermentate amestecate cu paste sau orez, cum este cazul Pla raa din Thailanda.
Leguminoase fermentate
Fermentarea lactică aplicată pe leguminoase este o practică tradițională în unele țări asiatice. Miso, de exemplu, este o pastă făcută din soia fermentată.
Semințe fermentate
În bucătăria tradițională africană, există o mare varietate de produse obținute din semințe fermentate precum sumbala sau kenkei. Aceste produse includ unele condimente și chiar iaurturi făcute din cereale.
Referințe
- Beijerinck, MW, Pe fermentația acidului lactic în lapte., În: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, p. 17-34.
- Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Bacterii cu acid lactic. Microbiologia vinului molecular, ediția I; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
- Consiliul national de cercetare. (1992). Aplicații ale biotehnologiei în alimentele fermentate tradiționale. Presa Academiilor Naționale.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Principiile biochimiei Lehninger. Macmillan.
- Soult, A. (2019). Chimie LibreTexturi. Preluat 24 aprilie 2020, de la chem.libretexts.org
- Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Rolul bacteriilor cu acid lactic în fermentarea laptelui. Științe alimentare și nutriție. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.