Fermentace Rozklad organických látek ( hlavně cukrů) za účasti mikrobiálních enzymů za vzniku metabolických produktů, které člověk cíleně využívá ke svému prospěchu - výroba, konzervace potravin. Fermentace (latinsky) - kvasit Na fermentaci je založena řada potravinářských výrob mlékárenství vinařství pekařská výroba výroba kysaného zelí lihovarnictvní pivovarnictví výroba octa
Rozdělení fermentačních procesů Podle původce kvasinkové bakteriální plísňové Podle vztahu k O 2 aerobní Produkt je energeticky chudý, obsahuje více O 2 než zkvašovaný materiál Octové, citrónové kvašení anaerobní Produkt je ještě energeticky bohatý (hromadí se v prostředí), mik. už jej nemohou enzymaticky dále rozkládat Mléčné, etanolové kvašení,
Historie Podstatu fermentace ( kvašení ) objasnil v 19. století Louis Pasteur na žádost francouzské armády hledal příčinu kažení vína. Význam Č.1 Louis Pasteur - Produkce technicky a potravinářsky významných látek organických kyselin, vitamínů, aminokyselin, nukleotidů, insekticidů, herbicidů, léčiv, antibiotik Nežádoucí rozklad organického materiálu
Ethanolové kvašení Průběh kvašení Kvasinky, důležitý rod Saccharomyces Fakultativně anaerobní Nejznámější fermentační proces glykolýza glukóza pyruvát Glukóza 2ADP 2P 2 CO 2 2 C 2 H 5 OH 2ATP Vlivem vnějších podmínek vzniká malé 2NAD množství jiných produktů (glycerol, buketové látky důležité ve vinařství, NADH H vyšší jednosytné alkoholy) CH 3 COH CH 3 CH 2 OH CO 2
Využití Drožďárenství Saccharomyces cerevisiae hansen kvašení za aerobních podmínek v melasové zápaře potlačení produkce etanolu Pekařské odvětví kynutí těst Saccharomyces cerevisiae hansen pšeničná těsta, žitná těsta Torulopsis holmi žitná těsta Mlékárenské odvětví Torulopsis candida máslo, rokfór Candida utilis sýr zrající pod mazem Candida kefyr - kefír Modelový organismus v genetice Syntéza vitamínu B 1,enzymů
Mléčné kvašení Vyvolávají jej bakterie rodu Lactococcus, Lactobacillus Nesporulující, nepohyblivé bakterie Fakultativně anaerobní Optimální teplota 40 50 C Malý energetický zisk 1 2 ATP Rozeznáváme Homofermentativní mléčné kvašení Heterofermentativní mléčné kvašení
Homofermentativní mléčné kvašení Produktem je poze kyselina mléčná Energetický zisk 2 ATP Průběh kvašení hexóza glykolýza Glukóza 2 ADP 2 P 2 laktát 2 ATP pyruvát Lactococcus lactis Lactobacillus plantárum, casei, thermophylus, lactis, delbrϋeckii, acidophilus, helveticus Laktát (k. mléčná) NADH H NAD
Heterofermentativní mléčné kvašení Kromě k. mléčné vznikají další produkty ( k. octová, etanol, glycerol, CO 2 ) Energetický zisk 1 ATP Průběh kvašení hexóza pentóza glykolýza CO 2 Glukóza ADP P laktát C 2 H 5 OH ATP ethanol Lactobacillus brevis pyruvát laktát
Význam mléčného kvašení - Součást střevní mikroflóry, Lactobacillus acidophilus - k. mléčná zabraňuje rozvoji hnilobných bakterií, podporuje vstřebávání živin Výroba siláže Lactobacillus plantárum, brevis Konzervace zeleniny (zelí, okurky) Laktobacillus plantárum Fermentace masa parmská šunka zástupci rodu Laktobacillus Výroba zakysaných mléčných produktů Kysnutí piva, mléka, vína Tvorba zubního kazu Lactobacillus bulgaricus jogurty Lb. acidophilus acidofilní mléko Lb. casei jogurty, nápoje, sýry Lb. lactis kysané nápoje, jogurty Zelenání uzeného masa mléčné bakterie tvoří peroxidy reagují s růžovým pigmentem masa.
Octové kvašení Bakterie rodu Acetobacter Striktně aerobní, snadno adaptují v novém prostředí Nesporulující tyčinky Oxidují dvoustupňově etanol přes acetaldehyd na k octovou 2 C 2 H 5 OH O 2 2 CH 3 CHO 2 H 2 O E Význam 2 CH 3 CHO O 2 2 CH 3 COOH E - Výroba octa Acetobacter aceti Častá vzdušná kontaminace kysnutí piva, vína tvoří zákal stoupající k povrchu povlak.
Propionové kvašení Propionové bakterie rodu Propionibacterium Anaerobní fak. anaerobní, silně pleomorfní tvar Velmi pomalý metabolismus, rozmnožování Častý výskyt v mléce, mléčných výrobcích, půdě Zkvašují cukr za vzniku kys. propionové, kys. octové, CO 2, H 2 O 3 glukóza 8ADP 4 propionát 2 acetát 8 ATP 2 CO 2 využití o Součástí střevní mikroflóry o Sýrařské odvětví výroba ementálu Propionibacterium freudenrechii o Syntéza vitamínu B 12.
Máselné kvašení Různé druhy bakterií hlavně rod Clostridium Anaerobní, po 5 10 minutách v kyslíkatém prostředí odumírá Sporulující rod spora způsobuje vydutí buňky Častý výskyt v půdě, v odpadních vodách, v trávícím traktu přežvýkavců, chlévské mrvě Zkvašují sacharidy, celulózu, bílkoviny, pektiny, organické kyseliny, podle podmínek se mění výsledné produkty, kromě k. máselné vzniká butanol, 2- propanol, etanol, k. octová..
Význam Napomáhá trávení celulózy bachor přežvýkavců Podílí se na čištění odpadních vod v počátku, v anaerobních podmínkách Průmyslová výroba k. máselné Výroba rozpouštědel výroba voňavek - Kyselina máselná nepříjemně zapáchá i ve velmi malé koncentraci nebezpečná při konzervaci potravin a krmiv znehodnocuje smyslové vlastnosti výrobku ( chuť, vůni)
Citrónové kvašení Plísně Aspergillus niger Fermentace probíhá 6 8 dnů na povrchu melasového média ( 15% sacharózy) za aerobních podmínek vznik kys. citrónové využití Průmyslová výroba k. citrónové velké využití v potravinářském průmyslu ( cukrovinky, nápoje, konzervační látka).