Бродіння - біологія

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

Антибіотики від бактерій

Міграція клітин: нещодавно виявлена ​​функція відомого білка

Молекулярний компас для вирівнювання клітин

Від чого листя старіє восени

Демократичність грифа-цесарки

Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах

| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво

Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав

Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?

бродіння

бродіння

бродіння або Бродіння (Лат fermentum У біології ферментація відноситься до ферментативного перетворення органічних речовин. Ферментація навмисно використовується в біотехнології. Це робиться або шляхом додавання необхідних ферментів, або шляхом додавання бактеріальних, грибкових або інших біологічних культур клітин, які здійснюють ферментацію як частину свого метаболізованого ферментом метаболізму. Деякі з цих мікроорганізмів вже є природним чином у сировині, наприклад, під час спонтанного бродіння. Тим не менше чистокровні культури клітин додають при промисловому бродінні, щоб краще контролювати бродіння і мати можливість виключити небажані побічні продукти.

визначення

Спочатку це було з бродіння позначає біотичну реакцію за відсутності повітря («бродіння, c’est la vie sans l’air» (Пастер)). Сьогодні ферментація включає будь-яку технічну біореакцію. Медичні вироби, наприклад інсулін, гіалуронова кислота, стрептокіназа та велика кількість антибіотиків, наприклад пеніцилін, можуть у промислових масштабах синтезуватися в біореакторах за допомогою мікроорганізмів. Мікроорганізми - за необхідності після генетичної модифікації - здатні утворювати речовини, які важко утворити хімічним шляхом. Пристрої та біореактори для бродіння називають ферментаторами.

Бродіння є частиною бродіння і відбувається виключно анаеробно, тобто безкисневе. Бродіння часто використовують як синонім бродіння. Останній, однак, включає як аеробні процеси, так і абсолютно різні мікробні або автолітичні ферментативні процеси, такі як дозрівання матеса. Аеробні процеси, такі як оцтовокисле бродіння, називаються відповідними окисне бродіння призначений.

Сфери застосування

Бродіння у виробництві продуктів харчування та розкішних продуктів харчування

У виробництві продуктів харчування бродіння відіграє центральну роль у виробництві та збереженні їжі, наприклад, у виробництві квашеної капусти, гімчі, цукемоно, місо чи натто. Крім того, аромати розвиваються, як у соєвому соусі та ферментованих напоях, або дубильні речовини розщеплюються в чаї, какао, каві, марихуані та тютюні. Інші процеси включають виробництво молочних продуктів, таких як сир або йогурт, виробництво тофу або сирої ковбаси (наприклад, салямі) і, зрештою, виробництво алкогольних напоїв, таких як пиво, вино, віскі та текіла.

Виробництво молочних продуктів та лактоферментованих овочів

Ряд продуктів виготовляється безпосередньо шляхом молочнокислого бродіння. Сюди в основному входять кисломолочні продукти, такі як кисле молоко, йогурт, кефір та пахта. Вони виготовляються шляхом посіву пастеризованого молока на закваски молочнокислими бактеріями. Інші продукти включають овочі з лактоферментом, такі як квашена капуста, борщ чи гімчі, а також закваска та відповідні закваски. Силос, свіжий корм, що стає міцним завдяки бродінню, базується на молочнокислому бродінні. [1]

Бродіння чайного листя

У старій чайній мові бродіння чаю означало руйнування та окислення чайного листя у вологому середовищі. Це не справжнє бродіння, оскільки цей процес відбувається без мікроорганізмів. Сучасна технологія чаювання дедалі правильніше говорить про окислення, а також для того, щоб забезпечити відмінність від справжнього мікроферментації в чаях Pu-Erh.

Для цього чайне листя видавлюється валиками, а клітини рослин частково руйнуються. Ферменти (особливо фенолоксидази) та інші інгредієнти чайної рослини (особливо поліфеноли), які відокремлюються в інтактній клітині, з’єднуються, і поліфеноли темного кольору та ароматичні речовини реагують з киснем. Процес займає близько трьох годин. На відміну від чорного чаю, чай улун ферментується лише короткочасно, а зелений чай взагалі не ферментується. [2]

Ферментація сирого тютюну

Ферментація тютюну - це процес бродіння, за допомогою якого із сушеного сирого тютюну виробляють готовий до вживання тютюн. Вміст нікотину знижується, і власні білкові сполуки листя, які при копченні маскують характерний аромат окремих сортів, розщеплюються.

Після того, як відповідна партія тютюну була зібрана (принаймні 1000 кілограмів), процес бродіння починається сам по собі або приводиться в рух за рахунок подачі тепла. Ідеальна температура процесу - від 50 ° C до 60 ° C, більш високі температури погіршують якість тютюну. При природному бродінні стеки тютюну переставляють чотири-п’ять разів, від краю стопки до середини стопки і навпаки. Потрібно чотири-шість місяців, щоб усі листки рівномірно броділи.

Технічне бродіння

Основною галуззю застосування ферментації є технічна біотехнологія для виробництва різних бродінняпродуктів. Продукція варіюється від біоетанолу до амінокислот, органічних кислот, таких як молочна кислота, лимонна кислота та оцтова кислота, ферментів, таких як фітаза, антибіотики та інші фармацевтичні продукти, до біомономерів та полімерів, таких як полігідроксиалканоати. Такими технічними продуктами є PHA або полігідроксимасляна кислота, PHB. Технічний біоетанол, що використовується як біопаливо, в даний час є основним продуктом ферментаційної промисловості поряд із виробництвом пива та дріжджів та біогазу.

Сировиною є в основному крохмаль та сахароза для виробництва бактеріями або грибами. У Бразилії біоетанол отримують переважно з цукрового очерету, тоді як кукурудза є основною сировиною в США.За даними німецької біоетанольної промисловості, майже дві третини біоетанолу в Німеччині отримують із крохмалистих рослин, особливо пшениці. [3] Виробництво зазвичай відбувається незалежно від субстрату, тому майже у всіх процесах бродіння можна використовувати як крохмаль, так і сахарозу, а також різні інші цукристі продукти, особливо сироп та патоку). Целюлоза як основний компонент деревини - це також цукровий полімер, який обговорюється як альтернативний субстрат для подальшого застосування, особливо для целюлозного етанолу та для використання на біопереробних заводах.

Виробництво біогазу

Виробництво біогазу шляхом ферментації біомаси на біогазових установках також є процесом бродіння. Цей продукт використовується для отримання біоенергії. За допомогою бактерій у процесі анаеробного бродіння утворюється газова суміш з основними компонентами метану (СН4) та вуглекислого газу (СО2), а також сліди азоту (N2), кисню (O2), сірководню (H2S), водню (H2) та аміаку (NH3). виробляється. Здебільшого він очищається за допомогою очищення біогазу. Частка метану, що виробляється під час бродіння, важлива для біогазу, оскільки при його згорянні виділяється більша частина енергії.

Сміттєвий газ та стічні гази також виробляються під час анаеробного розкладання органічного матеріалу, відомого як бродіння або перетравлення. Ці гази іноді групуються під назвами газ, що перетворює газ або біогаз.

Біореактори

Мікроорганізми, зокрема, можна культивувати у так званих біореакторах або ферментаторах. Це контейнери, в яких умови реакції контролюються та оптимізуються. Таким чином, культивовані організми виробляють бажані речовини в оптимальних умовах або у більших концентраціях. Різні параметри, такі як значення pH, температура, подача кисню, подача азоту, вміст глюкози або налаштування мішалки, можуть регулюватися в реакторах.

Оскільки організми, які можна використовувати, мають дуже різні вимоги, доступний широкий спектр типів ферментерів:

  • Реактори з перемішуванням
  • Петлеві реактори
  • Ерліфтні реактори
  • Фотобіореактори для вирощування водоростей та рослин