2012. október 13., szombat

Fermentáció - (erjedés, alkoholos erjedés, tejsavas erjedés, ecetsavas erjedés, vajsavas erjedés, butilalkoholos erjedés)

Fermentáció - (erjedés, alkoholos erjedés, tejsavas erjedés, ecetsavas erjedés, vajsavas erjedés, butilalkoholos erjedés)

Fermentáció - (erjedés, alkoholos erjedés, tejsavas erjedés, ecetsavas erjedés, vajsavas erjedés, butilalkoholos erjedés)

Kémiai folyamat, amelynek során valamely szerves anyagot enzim hatásának kitéve bontanak le.
E folyamatot jellemzően baktériumok vagy élesztőgombák használatával végzik, és pl. cukrokat bontanak le oxigén kizárásával.
Tipikus fermentációs termék a sör a bor és egyes antibiotikumok (pl. penicillin).
A leggyakoribb:
  • az alkoholos erjedés,
  • a tejsavas erjedés, illetve
  • az ecetes erjedés. Ismeretes azonban
  • vajsavas,
  • acetonos, stb. erjedés is.
Az alkoholos erjedés tüneményeinek ismerete és az alkoholos erjedés gyakorlati felhasználása ősrégi. Bort már 5000 éve készítenek.
A holland Leeuwenhoek a saját találmányú mikroszkópjával már 1680-ban észrevette, hogy a szeszes erjedésben lévő folyadékban apró, kerek szemcsék (élesztősejtek) vannak.
Buchner 1897-ben nevezetes kísérletével bebizonyította, hogy az elölt sörélesztő "sejtleve" is erjesztő hatású, vagyis az élesztőgombák által termelt enzim végzi az erjesztést.
Legelőször Gay-Lussac állította fel az alkoholos erjedés vegyi egyenletét:
C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2
vagyis 180 g szőlőcukorból 92 g etilalkohol és 88 g (44,8 normál liter) szén-dioxidgáz keletkezik.
A folyamat az elméletinél lényegesen bonyolultabb, több lépésben megy végbe. A közbenső termékek között szerepel az acetaldehid nevű vegyület is. Ha az erjedő folyadékba nátrium-szulfitot tesznek, az acetaldehidet leköti, minek következménye, hogy lényegesen több glicerin keletkezik az erjedésnél, mint közönségesen. A világháború folyamán ezt az elvet a gyakorlatban is használták glicerintermelésre, nitro-glicerin gyártáshoz.
Az erjedés melléktermékei között megtalálhatók a szén-dioxidon és glicerinen kívül az úgynevezett kozmaolajokat is, melyek lényegileg magasabb rendű alkoholok (propil-alkohol, izobutil-alkohol és főleg amil-alkohol).
Az erjedés egy további mellékterméke, a borostyánkősav bizonyára nem a cukorból, hanem egy aminosavból, a glutaminsavból jön létre az erjedés folyamán.
A tejsavas erjedést a tejsavbaktériumok okozzák. Legismertebb esete a tej megsavanyodása. Itt a tejben foglalt tejcukor tejsavvá alakul át. Tejsavas erjedéssel van dolgunk a "kovászos uborka" megsavanyodásánál, amihez a tejsavbaktériumokat közismerten egy szelet kenyérrel visszük uborkás üvegünkbe. Lényeges szerep jut ennek az erjedésfajtának a téli káposzta besavanyításánál és egyes takarmányok (pl. répafej- és levél, avagy kilúgozott répaszeletek) besavanyításánál is. Ezeknél a folyamatoknál tejsavbaktériumokon kívül egyéb mikroorganizmusok is szerepelhetnek.
A tejsavbaktériumok munkájának bruttó-folyamata:
C6H12O6 = 2C3H6O3
vagyis a hat szénatomos cukorból tejsav keletkezik.
Tejsavon kívül sokszor más termékeket is találunk az ilyen erjedés termékei között, köztük illó savakat, pl. ecetsavat és szénsavat is.
Az ecetsavas erjedés kevésbé hasznos, mint a tejsavas. Ha pl. a boroshordó nincs tele borral, tartalma az ecetsav-baktériumok hatására megecetesedik. A borban mindig vannak ecetsav-baktériumok, és csak a kedvező alkalmat várják, hogy elszaporodva működésbe lépjenek.
Működésük bruttó-egyenlete:
CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
vagyis 46 g etilalkoholból a levegő oxigénjével (és az ecetsav-baktériumok enzimjeivel), aerob folyamatban, 60 g ecetsav és 18 g víz keletkezik.
Az egyenlet szerint 1kg etilalkoholból 1,3 kg ecetsav képződik. A valóságban azonban - az úgynevezett gyors ecetgyártásnál - alig kapnak többet 0,75-0,9 kg-nál.
A vajsavas erjedés során a vajsavtermelő baktériumok erjesztik a cukrokat, keményítőt, tejsavat és fehérjéket. Az erjedés termékei vajsav, szén-dioxid, hidrogén és kevés butilalkohol. Az erjedés egyenlete:
C6H12O6 = C3H7COOH + 2CO2 + 2H2
A vajsavbaktériumok anaerobok, vagyis az oxigén gátolja fejlődésüket. Nagyon savérzékenyek, ezért az erjedés a képződött vajsav hatására önmagától hamarosan megszűnik, és csak akkor folytatódik, ha pl. szénsavas mész adagolásával lekötjük a termelt savat.
A butilalkoholos erjedés okozói a vajsav-erjesztőkhöz nagyon hasonló savérzékeny baktériumok (pl. Bacillus butilicus), melyek kevés sav mellett főleg butilalkoholt, szén-dioxidot és hidrogént termelnek.
forrás: http://www.freeweb.hu/hmika/Lexikon/Html/Fermenta.htm