Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι αερόβια ή αναερόβια

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι αερόβια ή αναερόβια;

Τα μυϊκά μας κύτταρα θα πραγματοποιήσουν ζύμωση γαλακτικού οξέος όταν κάνουμε έντονη άσκηση. Παραδοσιακά, η παραγωγή γαλακτικού οξέος θεωρήθηκε ότι είναι αιτία πόνου μετά την άσκηση και η συσσώρευση γαλακτικού στους μύες πιστεύεται επίσης ότι συμβάλλει στον πόνο. Ως αποτέλεσμα, το γαλακτικό οξύ που παράγεται από τα μυϊκά κύτταρα μεταφέρεται από την κυκλοφορία του αίματος στο ήπαρ και υποβάλλεται σε επεξεργασία στις υπόλοιπες αντιδράσεις της κυτταρικής αναπνοής.

YALE

Αυτή η μελέτη διερεύνησε τη διαφορά μεταξύ αναερόβιας και αερόβιας ζύμωσης γαλακτικού οξέος. Η αναερόβια ζύμωση παράγει γαλακτικό οξύ, ενώ η αερόβια ζύμωση παράγει αιθανόλη. Και τα δύο στελέχη μεταβολίζουν τη γλυκόζη και την ξυλόζη. Ήταν σημαντικό να προσδιοριστούν οι βέλτιστες συνθήκες για κάθε τύπο παραγωγής οξέος. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η αερόβια ζύμωση παράγει περισσότερο YLA ενώ η αναερόβια ζύμωση παράγει λιγότερο.

Το αρχικό στάδιο της αερόβιας αναπνοής ονομάζεται γλυκόλυση. Οι υδατάνθρακες διασπώνται για να σχηματίσουν πυροσταφυλικό, το οποίο χάνει ηλεκτρόνια. Το πυροσταφυλικό στη συνέχεια μεταφέρεται στο επόμενο στάδιο της αερόβιας αναπνοής. Αυτό το βήμα παρέχει 2 ATP, ενώ η αναερόβια ζύμωση παράγει μόνο ένα. Οι δύο ζυμώσεις διαφέρουν ως προς τον τρόπο σχηματισμού του πυροσταφυλικού και της αιθανόλης.

Η διαφορά μεταξύ των δύο οδών ζύμωσης YLA είναι ελάχιστη. Η διαδικασία είναι πανομοιότυπη, αν και η ζύμωση είναι πιο πιθανό να συμβεί με άφθονο οξυγόνο. Όταν το οξυγόνο είναι σπάνιο, τα κύτταρα επανέρχονται σε αναερόβια αναπνοή για να παράγουν ενέργεια. Μια διαδικασία γνωστή ως γλυκονεογένεση είναι ο μόνος τρόπος για να γίνει η διαφορά μεταξύ των δύο τύπων ζύμωσης γαλακτικού οξέος.

ναι

Η διαδικασία της ζύμωσης γαλακτικού οξέος YEtOH μπορεί να είναι είτε αερόβια είτε αναερόβια. Η διαδικασία βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στον τύπο των βακτηρίων που χρησιμοποιούνται. Τα πιο κοινά βακτήρια που ζυμώνουν το γαλακτικό οξύ είναι ο γαλακτοβάκιλλος. Ωστόσο, άλλα βακτήρια και ζυμομύκητες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν. Τα κύρια αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας ζύμωσης είναι το γιαούρτι και το ξινολάχανο.

Σε αναερόβιες συνθήκες, η ζύμωση γαλακτικού οξέος συμβαίνει στα μυϊκά κύτταρα. Η αντίδραση ξεκινά τη γλυκόλυση απελευθερώνοντας γαλακτικό, το οποίο στη συνέχεια πρωτονιώνεται. Αυτό μετατρέπει το γαλακτικό σε οξύ και συσσωρεύεται στο μυϊκό κύτταρο έως ότου επανεισαχθεί το οξυγόνο. Στη συνέχεια, η δράση της γαλακτικής αφυδρογονάσης παράγει γαλακτικό οξύ. Η ζύμωση YEtOH είναι μια κοινή μεταβολική οδός στα ζώα.

Η διαδικασία της ζύμωσης γαλακτικού οξέος YEtOH είναι κυρίως αναερόβια. Είναι δυνατό να αναπτυχθούν τα βακτήρια σε αναερόβιες συνθήκες, αλλά πρέπει να θυμάστε ότι η διαδικασία δεν συμβαίνει παρουσία οξυγόνου. Οι οργανισμοί υφίστανται γλυκόλυση (η διαδικασία που παράγει 2 ATP από ένα μόριο υδατάνθρακα) και η ζύμωση συνεχίζεται χωρίς οξυγόνο.

Q

Για να προσδιορίσουμε εάν το QLA είναι αερόβιο ή αναερόβιο, δοκιμάσαμε τη ζύμωση καφέ χρησιμοποιώντας δεξαμενές από ανοξείδωτο χάλυβα που εισάγονται από τη Νότια Κορέα. Μετρήσαμε την τιμή Brix του καφέ σε όλη τη διαδικασία ζύμωσης και σταματήσαμε τη διαδικασία ζύμωσης όταν το Brix έπεσε κάτω από τους 16 degBx. Μετρήσαμε επίσης τη θερμοκρασία του μέσου ζύμωσης μέσα στις δεξαμενές και παρατηρήσαμε μια αξιοσημείωτη αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτό είναι ενδεικτικό της αερόβιας ζύμωσης.

Για αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε βιομάζα από καλαμπόκι, το οποίο περιέχει υψηλή περιεκτικότητα σε γλυκάνη και ξυλάνη. Στη συνέχεια προσθέσαμε πεπτόνη και KH2PO4. Οι καλλιέργειες πραγματοποιήθηκαν σε φιάλη πείρου των 500 ml χωρίς αφαίρεση του υπολειπόμενου οξυγόνου για υποστήριξη της αρχικής κυτταρικής ανάπτυξης. Μετά την επώαση, οι καλλιέργειες διατηρήθηκαν στους 35°C σε τροχιακό αναδευτήρα στις 100 rpm για 48 ώρες.

Όπως αναφέραμε, το QLA είναι αερόβιο. Ο όρος «αερόβια ζύμωση» είναι πιο ακριβής και αναφέρεται σε χημικές αντιδράσεις που παράγουν ενέργεια με την οξείδωση των τροφίμων και την απελευθέρωση νερού και διοξειδίου του άνθρακα. Αυτή η διαδικασία είναι πιο κοινή σε φυτά και ανώτερα ζώα. Είναι η πιο αποδοτική διαδικασία παραγωγής ενέργειας. Πρώτον, πραγματοποιείται γλυκόλυση. Αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα μόρια πυροσταφυλικού που υφίστανται οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση, η οποία οδηγεί σε ακετυλο-CoA.

  1. thermoaceticum

Το πρώτο ερώτημα είναι εάν το C. thermoaceticum είναι αερόβιο ή αναερόβιο στη ζύμωση γαλακτικού οξέος. Η αναερόβια ζύμωση χαρακτηρίζεται από την απουσία οξυγόνου στο μέσο ζύμωσης. Ωστόσο, οι προαιρετικοί αναερόβιοι οργανισμοί μπορεί να είναι αναερόβιοι απουσία οξυγόνου. Μπορούν επίσης να ζυμωθούν ενώ αναπνέουν, αλλά βασίζονται στην παρουσία του NADH για τη διεξαγωγή της διαδικασίας ζύμωσης.

Κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης, το M. thermoacetica μετέτρεψε το χυμό nipa σε οξικό οξύ. Αν και η ζύμωση πραγματοποιήθηκε υπό ελεγχόμενες συνθήκες, το οξικό οξύ προστέθηκε στο μίγμα ως καταλύτης. Οι ερευνητές απέφυγαν να προσθέσουν μια διαφορετική χημική ουσία στη διαδικασία ζύμωσης και να την αφαιρέσουν από το προϊόν. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτή τη διαδικασία για να παράγουν ένα σιρόπι από χυμό nipa.

Αυτή η μελέτη προτείνει ότι το C. thermoaceticum είναι αναερόβιο στη ζύμωση γαλακτικού οξέος. Το αερόβιο στέλεχος χαρακτηρίζεται από την παραγωγή άνω του εννέα τοις εκατό του γαλακτικού οξέος. Σε αυτή τη διαδικασία, το C. thermoaceticum μπορεί να καταναλώσει μεγάλη ποσότητα άνθρακα. Αντίθετα, οι αναερόβιες καλλιέργειες απαιτούν υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου για την παραγωγή γαλακτικού οξέος.

Μιτοφαγία Η

ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι μια μεταβολική διαδικασία που επιτρέπει στα κύτταρα να παράγουν τρόφιμα που δεν μπορούν να παρασκευαστούν διαφορετικά. Αν και ο Lactobacillus είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο γένος, άλλα βακτήρια και ζυμομύκητες είναι επίσης ικανά για ζύμωση γαλακτικού οξέος. Συνηθισμένα παραδείγματα τροφίμων που παράγονται μέσω αυτής της διαδικασίας περιλαμβάνουν το γιαούρτι και το ξινολάχανο. Εδώ είναι μερικοί τρόποι με τους οποίους αυτή η μεταβολική διαδικασία ωφελεί το σώμα σας. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα των πλεονεκτημάτων της ζύμωσης γαλακτικού οξέος.

Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι η διαδικασία ενός βακτηρίου που παράγει αιθανόλη ή διοξείδιο του άνθρακα μετατρέποντας το πυροσταφυλικό σε γαλακτικό. Τα ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία είναι η πυροσταφυλική αποκαρβοξυλάση και η γαλακτική αφυδρογονάση. Αυτό το ένζυμο είναι απαραίτητο για τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος και παράγεται από βακτήρια που ονομάζονται Leuconostoc mesenteroides. Άλλα βακτήρια, όπως οι ζυμωτές Lactobacillus, εκτελούν επίσης αυτή τη διαδικασία.

Ο μεταβολισμός της ζύμωσης γαλακτικού οξέος στο σώμα συμβαίνει όταν οι μύες εκτελούν επίπονες ασκήσεις. Η διαδικασία απαιτεί οξυγόνο για την παραγωγή ATP, αλλά τα κύτταρα πρέπει να χρησιμοποιήσουν διαφορετική μέθοδο για να παράγουν ενέργεια χωρίς οξυγόνο. Το αποτέλεσμα είναι η παραγωγή γαλακτικού οξέος (L-γαλακτικό οξύ) στα μυϊκά κύτταρα. Αυτή η ξινή ουσία παράγεται για να δώσει στα τρόφιμα μια ξινή γεύση. Είναι επίσης φυσικό συστατικό του γιαουρτιού, του τυριού, του ξινολάχανου, του κεφίρ και άλλων τροφών που έχουν υποστεί ζύμωση.

Εναλλακτική της αερόβιας αναπνοής

Όταν ασκούμαστε, οι μύες μας δουλεύουν πολύ πιο σκληρά από το κανονικό. Αναπνέουμε βαριά για να παρέχουμε οξυγόνο στα μυϊκά μας κύτταρα, αλλά η παρατεταμένη άσκηση μειώνει τα επίπεδα οξυγόνου στο σώμα μας. Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ αντικαθιστά αυτή την κυτταρική αναπνοή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να μειώσει την παραγωγή ATP των μυών σας, αλλά είναι πολύ πιο γρήγορη από την αναερόβια αναπνοή. Είναι επίσης καλύτερο για την υγεία μας, καθώς είναι ένα αποδεδειγμένο μέσο για την ενίσχυση της αθλητικής απόδοσης.

Μια κοινή εναλλακτική λύση στην αερόβια αναπνοή είναι μια διαδικασία που ονομάζεται παραγωγή πυροσταφυλικού. Αυτή η διαδικασία διασπά τη γλυκόζη σε δύο μόρια πυροσταφυλικού και απελευθερώνει ηλεκτρόνια. Και οι δύο διαδικασίες παράγουν ATP, αλλά η κυτταρική αναπνοή είναι πιο αποτελεσματική. Η κυτταρική αναπνοή παράγει 38 ATP, ενώ η ζύμωση παράγει μόνο δύο. Η διαφορά είναι στην ποσότητα της παραγόμενης ενέργειας. Στη ζύμωση, η ενέργεια μετατρέπεται σε πιο χρησιμοποιήσιμο καύσιμο.

Τα βακτήρια και οι μύκητες που πραγματοποιούν τη διαδικασία της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος χρησιμοποιούν επίσης αναερόβια αναπνοή. Αυτοί οι οργανισμοί χρησιμοποιούν το οξυγόνο του αέρα για να παράγουν σάκχαρα. Ωστόσο, η αναερόβια αναπνοή παράγει διοξείδιο του άνθρακα στη διαδικασία. Αυτό το διοξείδιο του άνθρακα υπάρχει ως υποπροϊόν της μεθόδου ζύμωσης και δεν είναι απαραίτητο για την παραγωγή γαλακτικού οξέος. Αυτά τα βακτήρια μπορούν επίσης να βρεθούν στους μύες των θηλαστικών, ακόμη και κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης.

Επιδράσεις των μικροαερόφιλων συνθηκών στη ζύμωση του γαλακτικού οξέος Οι

μικροαερόφιλες συνθήκες επιτρέπουν την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε περιβάλλον χωρίς οξυγόνο. Οι εν λόγω οργανισμοί αναφέρονται συνήθως ως αναερόβιοι και απαιτούν οξυγόνο για να πραγματοποιήσουν τις μεταβολικές τους δραστηριότητες. Οι γαλακτοβάκιλλοι, για παράδειγμα, είναι μικροαερόβια προσαρμοσμένοι, που σημαίνει ότι αναπτύσσονται σε συνθήκες χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο. Η συγκέντρωση οξυγόνου σε ένα σωλήνα ζύμωσης επηρεάζει τον τύπο του βιολογικού προϊόντος που παράγεται από τα βακτήρια και την ποσότητα του υποστρώματος που καταναλώνεται. Συγκεκριμένα, το acetobacter χρειάζεται οξυγόνο για να παράγει οξικό οξύ, έτσι ώστε ένα μικροαερόφιλο περιβάλλον να μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη των βακτηρίων.

Η βέλτιστη θερμοκρασία για τα περισσότερα βακτήρια είναι περίπου 20 έως 30oC. Οι θερμόφιλοι, ωστόσο, προτιμούν θερμοκρασίες πάνω από 50οC και χαμηλότερες από 15οC. Τα περισσότερα βακτήρια γαλακτικού οξέος αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες μεταξύ δεκαοκτώ και είκοσι δύο βαθμών Κελσίου. Τα περισσότερα βακτήρια γαλακτικού οξέος ξεκινούν τη ζύμωση σε αυτές τις θερμοκρασίες, αλλά ορισμένα στελέχη προτιμούν θερμοκρασίες πάνω από αυτό το εύρος. Ωστόσο, το επίπεδο pH πρέπει να είναι πάνω από την ελάχιστη ρύθμιση για καλύτερα αποτελέσματα.

Τα βακτήρια μπορούν να εκτελέσουν τόσο αερόβια όσο και αναερόβια αναπνοή. Η αναερόβια αναπνοή είναι μια κοινή διαδικασία στη ζύμωση, αλλά η ζύμωση με γαλακτικό οξύ δεν το κάνει. Κατά τη διαδικασία της ζύμωσης, τα ένζυμα καταλύουν τη μετατροπή των σακχάρων σε οξικό οξύ και αλκοόλη – και οι δύο τύποι ζύμωσης διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι επίσης προϊόν της αντίδρασης.

Leave a Reply

Your email address will not be published.