gæring
Betydningen af udtrykket gæring er ændret med den videnskabelige udvikling.
Forælder |
Energiproduktion gennem oxidation af organiske stoffer |
Underordnet |
Mælkesyrefermentering Alkoholisk fermentering Propionsyrefermentering Smørsyrefermentering Myresyrefermentering 2,3-butandiolfermentering Aceton-butanol-ethanolfermentering Malolactic fermentation Ikke-glycolytisk fermentering Fermentering af nitrogenholdige forbindelser |
Genontologi |
---|
QuickGO |
- Ældre definition: genkendelig ændring i biotiske stoffer (dannet af levende væsener) uden udvikling af putrefaktive lugte (med eller uden adgang til luft ).
- Nyere definition: mikrobiel nedbrydning af organiske stoffer med henblik på at generere energi uden inddragelse af eksterne elektronacceptorer såsom ilt (O 2 ) eller nitrat (NO 3 - ).
Ældre definition
Udtrykket gæring blev oprindeligt anvendt på genkendelige ændringer i biotiske stoffer - ændringer i masse, for eksempel forbundet med udbulning, gasdannelse, opvarmning og nedbrydning, men uden udvikling af en forrådnende lugt. Luftens indflydelse blev ikke taget i betragtning, selv når der blev opdaget ilt. Følgelig blev processerne involveret i omdannelse af most til vin , urt til øl og vin til eddike kaldet gæring . Dette er stadig almindeligt i teknologien i dag.
Forskningshistorie
Den tyske læge og kemiker Johann Joachim Becher lærte forskellen mellem forrådnelse og gæring så tidligt som i 1650. Han adskilte også alkohol ("åndelig") fra sur fermentering (forbundet med dannelsen af eddikesyre og mælkesyre). Omkring 1815 blev den kemiske ligning af alkoholisk gæring etableret af Joseph Louis Gay-Lussac . Eilhard Mitscherlich mistænkte biologiske katalysatorer (gæringer), der kun kommer i kontakt med sukker og ikke ændrer sig selv.
Baseret på Mitscherlichs ideer var Charles Cagniard de la Tour i stand til at opdage levende organismer gennem mikroskopiske undersøgelser. Theodor Schwann fandt ud af, at et kødekstrakt forbliver udråbt i lang tid efter opvarmning til 100 ° C i lufttætte beholdere. Han gentog disse forsøg med en sukkeropløsning og var i stand til også at undgå gæring. Friedrich Traugott Kützing fandt ud af, at gæringen af sukkerholdige væsker kombineret med dannelsen af ethanol og kuldioxid ( alkoholisk gæring ) er en biotisk proces, og at ølgær består af mikroorganismer .
Louis Pasteur undersøgte mælkesyregæring i 1857 og smørsyrefermentering i 1861 . Han opdagede, at mikroorganismerne i smørsyrefermentering kan leve, metabolisere og vokse uden ilt, og at ilt har en hæmmende virkning på dem, hvilket var overraskende på det tidspunkt. Også i andre former for gæring har det vist sig, at gæringsorganismer kan leve uden ilt.
Viden om, at de undersøgte fermenteringer (alkoholfermentering, mælkesyrefermentering og smørsyrefermentering) finder sted uden ilt, blev oprindeligt antaget at være anvendelig til alle typer fermentering. Imidlertid blev det senere erkendt, at ikke alle gæringer finder sted uden inklusion af ilt, for eksempel eddikesyrefermentering . Derfor nye, lidt forskellige definitioner for har fermentering blevet formuleret, men som alle udelukke oxygen (O 2 ) som elektronacceptor.
Nyere definition
Den nye definition for gæring er: "Mikrobiel nedbrydning af organiske stoffer uden inddragelse af eksterne elektronacceptorer såsom ilt (O 2 ) med henblik på energiproduktion."
I princippet kan organiske stoffer nedbrydes under anaerobe eller aerobe forhold. For eksempel forbruges ilt i såkaldt eddikesyrefermentering. Dette svarer imidlertid ikke til den nye definition. Eddikesyrefermentering er derfor ikke gæring i den nye ( videnskabelige ) forstand.
En yderligere usikkerhed forårsaget af det faktum, at der refereres til gæring på engelsk som gæring . På tysk bruges udtrykket fermentering dog i mindst tre forskellige betydninger:
- Fermentering i den nyere betydning: biotisk energimetabolisme uden inklusion af ilt.
- Ændringer i biotiske råmaterialer, der er indledt til fremstilling af visse produkter, f.eks. Gæring af tobaksblade til fremstilling af rygetobak og gæring af indholdet af kakaopuds (inklusive deres frø) under fremstillingen af kakaopulver og chokolade . Oxygen er ikke udelukket eller kun delvist udelukket.
- Inden for bioteknologi kontrolleres produktionen af biotiske metaboliske produkter med eller uden inklusion af ilt.
Typer af gæring
- 2,3-butandiol fermentering
- Alkoholisk gæring
- Myresyre gæring
- Butyrisk gæring
- Blandet syrefermentering
- Homoacetat gæring
- Mælkesyrefermentering
- Propionsyre gæring
- Fermentering af acetone-butanol-ethanol
betydning
Biologisk betydning
Sammenlignet med respiration genererer fermentering kun en lille mængde energi, da der i stedet for citronsyrecyklus og den efterfølgende respirationskæde kun er substratkædefosforylering . Fermentering er imidlertid en måde til hurtigt at danne adenosintriphosphat (ATP) gennem substratkædefosforylering . Dette er også fordelagtigt for anaerobt voksende organismer, da de ikke er afhængige af den eksterne elektronacceptor-ilt.
I nogle tilfælde er levestederne for mere højt udviklede, aerobe organismer også iltfattige. Selacacider og andre hvirveldyr i havene fermenterer for at imødekomme deres energibehov, da de lever i dybder, hvor koncentrationen af opløst ilt er lav. Også blæksprutter relaterer noget af deres energi fra gæring af pyruvat og forårsager både blæksprutte .
Organismer, der udfører gæring, kaldes også (primære) fermentorer. Nogle mikroorganismer, på den anden side er såkaldte sekundære fermentorer : De fylder fermenteringsprodukterne af primære fermentorer og fermentere dem yderligere til carbondioxid (CO 2 ), acetat eller hydrogen (H 2 ).
Teknisk betydning
Fermenteringer anvendes på en række forskellige måder til produktion, forfining og konservering af mad og foder (især alkoholfermentering og mælkesyrefermentering).
Se også
litteratur
- Katharina Munk (red.): Pocket textbook Biology: Microbiology. Thieme, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-13-144861-3 .
- Reinhard Renneberg: Bioteknologi for begyndere. 2. udgave. Elsevier Spektrum Akademischer Verlag, München 2007, ISBN 3-827-41847-X .
Weblinks
Individuelle beviser
- ↑ Otto Westphal , Theodor Wieland , Heinrich Huebschmann: livsregulator . Af hormoner, vitaminer, enzymer og andre aktive ingredienser. Societäts-Verlag, Frankfurt am Main 1941 (= Frankfurter Bücher. Research and Life. Bind 1), s. 58 f.
- ↑ Comptes rendus de l'Academie des Sciences, 4 , 903 (1837).
- ^ Charles Cagniard-Latour: Mémoire sur la gæringsvin. I: Annales de chimie et de physique . Bind 68, 1838, s. 206-222.
- ↑ Pogg. Ann. d. Ph., 41 , 184 (1837).
- ^ Theodor Schwann: Foreløbig kommunikation vedrørende eksperimenter med gæring og forrådnelse. I: Annaler for fysik og kemi . Bind 41, 1837, s. 184-193.
- ↑ Kützing, FT (1837): Mikroskopiske undersøgelser af gær og mor eddike, sammen med flere andre associerede vegetabilske strukturer . I: Journ. Praktisk kem . 11, s. 385-409.
- ↑ Louis Pasteur: Mémoire sur la fermentation appelée lactique. (Extrait des l'auteur). I: Comptes rendus de l'Académie des Sciences . Bind 45, 1857, s. 913-916.
- ↑ Louis Pasteur: Animalcules infusoires vivant sans gaz oxygène libre et déterminant des fermentation. I: Comptes rendus de l'Académie des Sciences. Bind 52, 1861, s. 344-347.
- ↑ Franz Lafar : Fermenteringen af eddikesyre . I: Franz Lafar (hr.): Handbuch der Technischen Mykologie , bind V, Kap. 19, Gustav Fischer, Jena 1913.
- ^ Alfred Pühler, Manfred Regitz og Rolf D. Schmid: Römpp Compact Lexicon Biochemistry and Molecular Biology . Thieme, Stuttgart 2000; ISBN 3-13-116681-9 ; S. 200.
- Arina Katharina Munk (red.): Lommebogbiologi: Mikrobiologi . Thieme Verlag Stuttgart, New York 2008, ISBN 978-3-13-144861-3 , s. 376.