Fermentacja — rodzaje i zastosowania

Fermentacja to sposób uzyskiwania energii bez udziału tlenu. Zachodzi u drobnoustrojów, ale także w naszych mięśniach, gdy tlenu zaczyna brakować.

Dlaczego organizmy fermentują

Rozkład glukozy z udziałem tlenu daje kilkanaście razy więcej energii niż fermentacja. Mimo to fermentacja ma jedną przewagę: działa natychmiast i nie wymaga dostawy tlenu.

To rozwiązanie awaryjne, opłacalne wtedy, gdy tlenu nie ma albo gdy zapotrzebowanie rośnie szybciej, niż układ krwionośny zdąży go dostarczyć.

Fermentacja mlekowa

Produktem jest kwas mlekowy. Prowadzą ją bakterie mlekowe, a także komórki mięśniowe człowieka przy intensywnym wysiłku.

Wykorzystanie w produkcji żywności obejmuje kiszonki, jogurt, kefir i sery. Powstający kwas obniża pH, co hamuje rozwój bakterii gnilnych — na tym polega konserwujące działanie kiszenia, znane na długo przed odkryciem drobnoustrojów.

Fermentacja alkoholowa

Produktami są etanol i dwutlenek węgla. Prowadzą ją drożdże, a proces wykorzystuje się w piekarnictwie oraz przy produkcji napojów alkoholowych.

W cieście liczy się nie alkohol, lecz dwutlenek węgla: pęcherzyki gazu rozpulchniają ciasto, a alkohol odparowuje podczas pieczenia. To ten sam proces, ale wykorzystywany dla innego produktu ubocznego.

Zakwasy to nie kwas mlekowy

Powszechne przekonanie wiąże ból mięśni dzień po treningu z kwasem mlekowym. Tymczasem kwas mlekowy zostaje usunięty z mięśni w ciągu godziny po wysiłku.

Ból pojawiający się po dobie ma inną przyczynę: to mikrouszkodzenia włókien i towarzyszący im stan zapalny. Kwas mlekowy odpowiada za pieczenie odczuwane w trakcie wysiłku, a nie za bolesność następnego dnia.

Fermentacja w przemyśle

Poza żywnością wykorzystuje się ją do produkcji kwasu cytrynowego, witamin, antybiotyków i etanolu jako paliwa. Hodowle prowadzi się w zbiornikach o kontrolowanej temperaturze i składzie pożywki.

Zaletą metody jest to, że drobnoustroje wytwarzają związki, których synteza chemiczna byłaby kosztowna albo niewykonalna. Insulina produkowana przez zmodyfikowane bakterie jest tego najbardziej znanym przykładem — choć w tym przypadku mówimy już o biotechnologii szerszej niż sama fermentacja.

Fermentacja a gnicie

Oba procesy to beztlenowy rozkład materii przez drobnoustroje, ale różnią się surowcem i produktami. Fermentacja przetwarza cukry i daje związki nietoksyczne, jak kwas mlekowy czy etanol. Gnicie dotyczy białek i prowadzi do powstania związków siarki oraz amin o nieprzyjemnym zapachu.

Różnica jest praktyczna: kiszonka jest jadalna, a mięso pozostawione bez dostępu tlenu — nie. Dlatego kiszenie działa tylko przy surowcach bogatych w cukry, jak kapusta czy ogórki, i wymaga soli, która na początku hamuje bakterie gnilne, dopóki bakterie mlekowe nie zakwaszą środowiska.