Τι μετατρέπει η ζύμωση γαλακτικού οξέος σε γαλακτικό οξύ

Ζύμωση γαλακτικού οξέος – Τι μετατρέπει η ζύμωση γαλακτικού οξέος σε γαλακτικό οξύ;

Δεν είστε μόνοι αν είστε περίεργοι για το τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ζύμωσης γαλακτικού οξέος. Υπάρχουν πολλά άλλα οφέλη αυτής της διαδικασίας, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής ATP και πυροσταφυλικού. Μπορεί επίσης να θέλετε να μάθετε πώς λειτουργεί για τη ζάχαρη και άλλα οργανικά οξέα. Αυτό το άρθρο θα σας παρέχει μια βασική κατανόηση του πώς λειτουργεί η ζύμωση γαλακτικού οξέος και πώς σας ωφελεί. Και θα καλύψουμε τον ρόλο του γαλακτικού οξέος στην παραγωγή του ATP.

πυροσταφυλικό

Η γλυκονεογένεση και η γλυκόλυση είναι αντίθετες οδοί στον κυτταρικό μεταβολισμό. Θα ήταν περιττές εάν επρόκειτο να συμβούν ταυτόχρονα, καθώς το ένα είναι απαραίτητο για το άλλο. Από την άλλη πλευρά, η ζύμωση με γαλακτικό οξύ παρέχει κυτταρικό ΝΑ για την αντίδραση αφυδρογονάσης της γλυκεραλδεΰδης-3-φωσφορικής, η οποία προηγείται των σταδίων παραγωγής ΑΤΡ. Διαφορετικά, τα επίπεδα ΝΑ θα ήταν πολύ χαμηλά για να πραγματοποιηθούν αυτές οι αντιδράσεις.

Το ήπαρ χρησιμοποιεί πυροσταφυλικό ως δέκτη ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος. Το ήπαρ λαμβάνει περίπου το 25% της καρδιακής παροχής στο ανθρώπινο σώμα και μεταξύ 50-60% του οξυγόνου που εισέρχεται στο αίμα. Επομένως, απαιτεί τη βοήθεια γαλακτικού οξέος κατά τη διάρκεια της άσκησης. Η ζύμωση γαλακτικού οξέος συμβαίνει σε πολλούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των πολύπλοκων φυτών και μικροοργανισμών. Στα ασπόνδυλα, αυτή η διαδικασία είναι κρίσιμη για τη συστολή των μυών. Χωρίς πυροσταφυλικό, το σώμα δεν μπορεί να λάβει αρκετό οξυγόνο για να διατηρήσει τη μυϊκή σύσπαση.

Τα βακτήρια και οι ζύμες χρησιμοποιούν πυροσταφυλικό ως πηγή ενέργειας. Αυτή η διαδικασία είναι αναστρέψιμη, επιτρέποντας τη συνέχιση της γλυκόλυσης. Τα βακτήρια χρησιμοποιούν πυροσταφυλικό για να παράγουν μικρές ποσότητες ATP μέσω φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Ωστόσο, η καθαρή απόδοση δύο ΑΤΡ ανά μόριο γλυκόζης είναι χαμηλότερη από αυτή της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Τα βακτήρια που βασίζονται στη ζύμωση είναι μικρά, αργά αναπτυσσόμενα και ανίκανα να λειτουργήσουν υπό κανονικές συνθήκες.

Παρά την ευρεία χρήση του στην επεξεργασία τροφίμων, τα βακτήρια γαλακτικού οξέος εξακολουθούν να μην θεωρούνται ισχυροί αποικοδομητές. Ο προσδιορισμός του συγκεκριμένου μηχανισμού αποδόμησης των επιβλαβών ουσιών που υπάρχουν στα τρόφιμα απαιτεί εκτεταμένη έρευνα και εκτεταμένες δοκιμές. Όπως με κάθε διαδικασία, εξακολουθούν να υπάρχουν περιορισμοί στα βακτήρια γαλακτικού οξέος, συμπεριλαμβανομένης της αποτελεσματικότητάς τους, της αποτελεσματικότητάς τους και των περιβαλλοντικών συνθηκών. Η βακτηριακή ζύμωση δεν είναι εγγενώς σταθερή, οδηγώντας σε διακύμανση των ουσιών γεύσης μεταξύ των παρτίδων.

Ζάχαρη

Η διαδικασία της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος παράγει μεγάλη ποσότητα γλυκερίνης, ένα υποπροϊόν της παραγωγής βιοντίζελ. Αυτό το μόριο μετατρέπεται υδροθερμικά σε γαλακτικό οξύ μέσω ετερογενούς κατάλυσης. Η ζάχαρη μπορεί επίσης να παραχθεί κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ζύμωσης με ζύμωση μικροφυκών, φυτών μη λιγνίνης που αναπτύσσονται σχεδόν οπουδήποτε και έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε ζυμώσιμα σάκχαρα.

Τα βακτήρια που ευδοκιμούν στη ζύμωση του γαλακτικού οξέος παράγουν διάφορα αντιοξειδωτικά. Αυτές οι ουσίες έχουν αρκετές ευεργετικές επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Αρκετές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στη σύνθεση γαλακτικού οξέος από βακτήρια γαλακτικού οξέος. Αυτές οι ουσίες σχετίζονται στενά με την ανθρώπινη υγεία. Επειδή τα βακτήρια γαλακτικού οξέος μπορούν να παράγουν μια μεγάλη ποικιλία ουσιών, η σύνθεσή τους μπορεί να είναι μια άμεση αντανάκλαση της αντιοξειδωτικής τους ικανότητας.

Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης του γαλακτικού οξέος, τα βακτήρια χρησιμοποιούν σάκχαρα για να παράγουν γαλακτικά οξέα. Η διαδικασία είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στην παραγωγή αλκοόλ. Η γλυκόζη που χρησιμοποιείται μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ και στη συνέχεια απελευθερώνεται ως ενέργεια. Το γαλακτικό οξύ που παράγεται χρησιμοποιείται από τον μυϊκό ιστό. Υπάρχουν δύο κύριες οδοί αυτής της ζύμωσης: η ομοζυμωτική και η ετεροζυμωτική. Η ομοζυμωτική οδός είναι ο ευκολότερος και πιο δημοφιλής τρόπος μετατροπής της ζάχαρης σε γαλακτικό οξύ. Η ετεροζυμωτική οδός απαιτεί περισσότερη ενέργεια και παράγει αιθανόλη, ενώ η τελευταία έχει ως αποτέλεσμα τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος.

Εκτός από τις υψηλής ποιότητας χημικές του ιδιότητες, το γαλακτικό οξύ έχει πολλές εφαρμογές. Είναι σημαντικός πρόδρομος αρκετών προϊόντων και είναι από καιρό διαθέσιμο στο εμπόριο. Η ευρεία χρήση του έχει αυξήσει τη ζήτησή του καθώς ανακαλύπτονται νέες εφαρμογές. Η υψηλή του συγγένεια για το νερό σημαίνει επίσης ότι το γαλακτικό οξύ μπορεί να σχηματίσει ένα διμερές γαλακτικού σε υψηλές συγκεντρώσεις. Αυτό το χαρακτηριστικό το έχει κάνει μια δημοφιλή και φιλική προς το περιβάλλον διαδικασία.

Άλλα οργανικά οξέα

Άλλα οργανικά οξέα στα οποία μετατρέπεται η ζύμωση του γαλακτικού οξέος παράγονται ανάλογα με το εμβόλιο και τη μεταβολική οδό που χρησιμοποιείται. Οι κατάλληλες συνθήκες διεργασίας θα πρέπει επίσης να αποτρέπουν την εξωτερική μόλυνση. Τα υποπροϊόντα μπορεί να περιλαμβάνουν οξικό οξύ, διοξείδιο του άνθρακα και αιθανόλη. Ο σχηματισμός παραπροϊόντων θα πρέπει να αποφεύγεται για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας παραγωγής γαλακτικού οξέος. Ακολουθούν μερικά σημαντικά βήματα που πρέπει να ακολουθήσετε κατά την παραγωγή γαλακτικού οξέος.

Η αποδόμηση της βιομάζας και του υποστρώματος χαρακτηρίζει τη διαδικασία της ζύμωσης. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το γαλακτικό οξύ μετατρέπεται στα καθαρά του ισομερή. Η βιομάζα, μια άφθονη πηγή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υπόστρωμα. Τα απόβλητα βιομάζας μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως υποστρώματα ζύμωσης. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι ιδιαίτερα οικονομική, καθώς απαιτεί ελάχιστη ενέργεια και είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί.

Το L-γαλακτικό οξύ μπορεί να μετατραπεί σε άλλα οργανικά οξέα, όπως η γλυκερίνη, χρησιμοποιώντας υδροθερμική ή ετερογενή κατάλυση. Μια πιθανή πρώτη ύλη για τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος είναι τα μικροφύκη, τα οποία δεν περιέχουν λιγνίνη και είναι ευρέως διαθέσιμα. Επίσης παράγονται ευρέως. Έχουν σύντομο κύκλο συγκομιδής και υψηλή περιεκτικότητα σε ζυμώσιμα σάκχαρα.

Η χρήση διαλύματος γαλακτικού οξέος που έχει υποστεί ζύμωση κατά παρτίδες είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για την αύξηση της παραγωγής. Βελτιώνει επίσης την παραγωγικότητα και την απόδοση. Έχει αποδειχθεί ότι λειτουργεί με διαφορετικά στελέχη LAB. Ορισμένα στελέχη είναι ιδιαίτερα καλά στο να ευδοκιμούν σε χαμηλά pH. Για καλύτερα αποτελέσματα, χρησιμοποιήστε ένα μείγμα καλλιεργειών. Ίσως χρειαστεί να πειραματιστείτε με διαφορετικές συνθήκες ζύμωσης. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να προσαρμόσετε το pH σύμφωνα με τις προτιμήσεις σας.

Παραγωγή ATP

Σε αερόβιες συνθήκες, το οξυγόνο είναι ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων στον κύκλο του κιτρικού οξέος και στην οξειδωτική φωσφορυλίωση. Αυτές οι οδοί σταματούν και η κυτταρική διαδικασία παραγωγής ATP σταματά χωρίς οξυγόνο. Από την άλλη πλευρά, η ζύμωση γαλακτικού οξέος χρησιμοποιεί τα ηλεκτρόνια από το NADH για την παραγωγή γαλακτικού οξέος από το πυροσταφυλικό. Επειδή η ζύμωση λαμβάνει χώρα χωρίς οξυγόνο, παράγεται χαμηλότερο επίπεδο ATP.

Σε αναερόβιες συνθήκες, η ζύμωση γαλακτικού οξέος είναι όταν τα μυϊκά κύτταρα παράγουν ATP χωρίς οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία παράγει μια πηγή ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι μύες για να συντηρηθούν κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής δραστηριότητας. Εκτός από το ATP, το γαλακτικό οξύ βοηθά επίσης το σώμα να παράγει ενέργεια, επιτρέποντάς του να λειτουργεί ακόμα και όταν του λείπει οξυγόνο. Το αποτέλεσμα είναι μια έκρηξη ενέργειας και μια αίσθηση καψίματος. Ωστόσο, η παραγωγή γαλακτικού οξέος μπορεί να οδηγήσει σε μυϊκές κράμπες κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής δραστηριότητας.

Όταν εισάγονται συνθήκες περίσσειας γλυκόζης σε μια καλλιέργεια, τα επίπεδα ATP μειώνονται δραματικά. Τα επίπεδα ATP εκτινάχθηκαν στα 3,6 mmol g-1 βιομάζας στο στέλεχος αναφοράς, ενώ το στέλεχος που παράγει γαλακτικό οξύ μειώθηκε στα 2,4 mmol g-1. Αλλά και τα δύο στελέχη επανήλθαν σε ψευδο-σταθερές καταστάσεις. Ωστόσο, η συγκέντρωση ATP του στελέχους RWB 850-2 παρέμεινε χαμηλή για περίπου 30 λεπτά και στη συνέχεια ισοπεδώθηκε σε πολύ χαμηλό επίπεδο βιομάζας 1,0 mmol g-1.

Εκτός από την παραγωγή ATP κατά τη ζύμωση του γαλακτικού οξέος, τα βακτήρια το παράγουν επίσης σε αναερόβιες συνθήκες. Το ATP είναι απαραίτητο για την επιβίωση του σώματός μας και τα βακτήρια και τα ανθρώπινα κύτταρα χρησιμοποιούν αυτή τη διαδικασία για να παράγουν ενέργεια όταν δεν υπάρχει διαθέσιμο οξυγόνο. Ωστόσο, το γαλακτικό οξύ στα κύτταρά μας μπορεί να συσσωρευτεί και να προκαλέσει δυσφορία αργότερα στη ζωή. Η συσσώρευση γαλακτικού οξέος στους μυς μπορεί να οδηγήσει σε επώδυνη αίσθηση κράμπες και κόπωση.

Αντιοξειδωτικοί μεταβολίτες

Διάφορες φυτικές μήτρες ζυμώθηκαν για να μελετηθούν οι επιδράσεις διαφορετικών βακτηρίων γαλακτικού οξέος στις φαινόλες, τα φλαβονοειδή και τις ανθοκυανίνες. Το LAB επηρέασε επίσης τον βιομετασχηματισμό των φαινολικών ενώσεων. Αξιολογήσαμε την αντιοξειδωτική ικανότητα και την επιβίωση LAB με ανάλυση HPLC. Επιπλέον, εντοπίσαμε δύο νέα φαινολικά παράγωγα που σχηματίστηκαν αποκλειστικά από το LAB κατά τη διάρκεια της SGD. Αυτές οι ενώσεις παρήχθησαν λόγω του βακτηριακού μεταβολισμού των ελλαγιταννινών και της επικατεχίνης. Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η αντιοξειδωτική ικανότητα αυξήθηκε με τη συγκέντρωση αυτών των ενώσεων κατά τη διάρκεια της SGD.

Η σύνθεση αντιοξειδωτικών μεταβολιτών από βακτήρια γαλακτικού οξέος έχει πολλές ευεργετικές επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Έχουν δημοσιευτεί αρκετές αναφορές για τη σύνθεση αντιοξειδωτικών μεταβολιτών από αυτά τα βακτήρια. Αυτές οι ενώσεις έχουν την εξαιρετική αντιοξειδωτική ικανότητα και η παραγωγή τους σε περιβάλλον ζύμωσης προάγει την ανθρώπινη υγεία. Επιπλέον, η σύνθεση αντιοξειδωτικών μεταβολιτών από βακτήρια γαλακτικού οξέος μπορεί επίσης να συμβάλει στην αξιοποίηση των απορριμμάτων τροφίμων.

Οι αντιοξειδωτικοί μεταβολίτες που παράγονται από βακτήρια γαλακτικού οξέος μπορούν να ενισχύσουν τη γεύση και τη διατροφή των τροφίμων που έχουν υποστεί ζύμωση. Μπορούν επίσης να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής και να μειώσουν τις επιβλαβείς ουσίες στα τρόφιμα. Επιπλέον, αυτά τα βακτήρια θεωρούνται ως πηγή προβιοτικών, ενισχύοντας την υγεία των καταναλωτών. Εδώ, εξετάζουμε τους πιο σημαντικούς μεταβολίτες που παράγονται από τη ζύμωση γαλακτικού οξέος και τον ρόλο τους στη βιομηχανία τροφίμων.

Δοκιμές in vitro και in vivo ομογενοποιημάτων μούρων που παράγονται με ζύμωση γαλακτικού οξέος αποκάλυψαν ότι τα μούρα αύξησαν την αντιοξειδωτική τους δράση. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν μια αξιοσημείωτη αύξηση στη δραστηριότητα δέσμευσης ριζών και αυξημένη βιωσιμότητα των κυττάρων. Η αντιοξειδωτική δράση επιβεβαιώθηκε επίσης χρησιμοποιώντας ινοβλάστες ποντικού Balb 3 T3. Συμπεραίνουμε ότι η ζύμωση με γαλακτικό οξύ ενισχύει την αντιοξειδωτική δράση στα μούρα μυρτιάς.

Leave a Reply

Your email address will not be published.