26. Спиртовое брожение. Химизм. Значение в народном хозяйстве.

Спиртовое брожение — химическая реакция брожения, осуществляемая дрожжами, в результате которой одна молекула глюкозы преобразуется в 2 молекулы этанола и в 2 молекулы углекислого газа.

Реакция спиртового брожения подобна гликолизу. Расхождение начинается только после образования пирувата.Конечный этап гликолиза заменяется двумя ферментативными реакциями. Сначала пируват подвергается декарбоксилированию, продуктом которого является ацетальдегид. Данная реакция происходит при участии пируватдекарбоксилазы, ТПФ и ионов магния.

CH₃-CO-COOH  CH₃-COH+CO₂

После ацетальдегид восстанавливается водородом, который отщепляется от кофермента НАД+Н. При этом ацетальдегид восстанавливается до этанола. Собственно, цель спиртового брожения — это окисление NADH, чтобы он мог снова принять участие в гликолизе. Катализатором является алкогольдегидрогеназа.

CH₃-COH+NADH+H⁺  CH₃-CH₂OH+NAD⁺

Таким образом, продуктами спиртового брожения являются этанол и CO₂, а не молочная кислота, как в молочнокислом брожении.

В результате получается реакция: C₆H₁₂O₆  2CH₃-CH₂OH+2CO₂+2АТФ

Применение спиртового брожения сходно с применением дрожжей: пивоварение, квасоварение, приготовление дрожжевого теста, виноделие и производство других алкогольных напитков.

Saccharomyces cerevisiae

Sarcina ventriculi

Zymomonas mobilis

Saccharomyces vini

Saccharomices shampani

Shizocaccharomyces pombe – найден в негритянском пиве.

Saccharomycodes ludvigii – гриб образующий аксомицетные сумки.

Aspergillus anyzae – гриб образующий этанол. Производство сакэ.

27. Типичное маслянокислое брожение.

Маслянокислое брожение — брожение, в ходе которого образуется масляная кислота C₃H₇COOH. При этом водород и углекислота являются побочными продуктами. Маслянокислое брожение — результат деятельности анаэробных бактерий, в том числе рода Клостридиум. Как следует из названия, такое брожение связано с прогорканием жиров.

Важная сфера возникновения такого брожения — разложение мертвых тел живых организмов. Масляная кислота обладает специфическим запахом, привлекающим детритофагов.

Маслянокислое брожение может быть 3 форм: Собственно маслянокислое брожение, пектиновое брожение и ацетонбутиловое брожение.

Пектиновое брожение – разложение пектиновых веществ микроорганизмами в анаэробных условиях с образованием газов и органических кислот. Пектиновые бактерии с помощью фермента пектиназы разрушают пектин с образованием пектиновой кислоты, превращающейся далее в галактуроновую кислоту. Образующиеся одновременно углеводы (арабиноза, галактоза и др.) сбраживаются пектиноразлагающими бактериями с образованием уксусной, муравьиной, масляной кислот, водорода и углекислоты. Пектиновые бактерии играют существенную роль в разложении растительных остатков в п. и в мацерации растительного материала при мочке прядильных волокон.

Ацетонбутиловое брожение – тип брожения, осуществляемый некоторыми клостридиями. Отличается от маслянокислого брожения субстратом и конечными продуктами. В качестве субстрата используется глюкоза, глицерин, пируват, причем глюкоза расщепляется по гликолитическому пути.Процесс имеет двухфазный характер. Вначале при сбраживании глюкозы выделяются масляная и уксусная кислоты, по мере подкисления среды начинается синтез ацетона и бутанола, что и обусловило название данного типа брожения. Также образуется некоторое количествоэтанола, СОо и Б. а. используется для пром. получения органических растворителей ацетона и бутанола.

Возбудители брожения- маслянокислые бактерии относятся к роду Clostridium (C. Butilicum, C. pasteurianum) семейству Bacillaceae . Крупные, подвижные палочки, которые образуют споры, грамположительные. Споры термоустойчивы. Бактерии строго анаэробны. Оптимальная температура развития бактерий 30-40С. Очень чувствительны к кислотности среды, оптимум рН 6,9-7,3. При рН ниже 4,9 прекращают развиваться. Многие маслянокислые бактерии способны сбраживать не только простые сахара, но и более сложные углеводы. Постоянным местообитанием их является почва, илистые отложения на дне водоемов.

В народном хозяйстве маслянокислое брожение часто приносит значительный ущерб, вызывая массовую гибель овощей, вспучивание сыра, порчу консервов, прогоркание молока.

Маслянокислое брожение применяют для производства масляной кислоты. При биохимическом производстве масляной кислоты сырьем служат дешевые сахаро или хроммолокосодержащие вещества. Брожение ведут при 40 С в присутствии мела для нейтрализации.

Масляная кислота- бесцветная жидкость, с неприятным резким запахом. В слабых растворах обладает спец. сырным запахом.

Маслянокислые бактерии способны сбраживать как простые сахара, так и более сложные углеводы - крахмал, пектиновые вещества и другие, а также глицерин. Эти бактерии широко распространены в природе, находясь в почве, в иле озер, прудов и болот, в скоплениях различных остатков и отбросов, навозе, загрязненной воде, молоке, сыре и т. д. Вызываемое этими бактериями брожение имеет важное значение в превращениях веществ в природе.

В народном хозяйстве маслянокислое брожение может принести большой вред, так как маслянокислые бактерии способны вызывать массовую гибель картофеля и овощей, прогоркание молока и вспучивание сыров, порчу консервов и т. д.

На маслянокислые бактерии подавляюще действует кислая реакция среды, поэтому там, где развиваются молочнокислые бактерии, выделяющие молочную кислоту, жизнедеятельность маслянокислых бактерий приостанавливается. Если же в заквашенных овощах медленно накапливается молочная кислота, то они могут быть испорчены в результате размножения в них маслянокислых бактерий. Эти бактерии вызывают порчу пастеризованного молока, в котором исключено молочнокислое брожение, а также сырого молока при длительном хранении его на холоде, когда деятельность молочнокислых бактерий ослаблена.

Развиваясь во влажной муке, маслянокислые бактерии придают ей прогорклый вкус. Маслянокислое брожение находит практическое применение в производстве масляной кислоты, которая широко используется в технике.