Adwaith eplesu glwcos. Mathau, arwyddocâd a chynnyrch eplesu

Mae eplesu glwcos yn un o'r prif adweithiau gan ei bod yn bosibl paratoi ysbrydion. Gellir ei wneud mewn gwahanol ffyrdd, ym mhob un ohonynt yn cael eu ffurfio ar gyfer pob un. Mae'r broses hon yn chwarae rôl allweddol mewn sawl rhan o'n bywyd, o goginio a choginio fodca i'r adweithiau sy'n digwydd yn ein corff.

Hanes

Defnyddiwyd y broses o eplesu glwcos a siwgrau eraill gan bobl hynafol. Maent yn bwyta bwyd wedi'i ffrio ychydig. Roedd y bwyd hwn yn fwy diogel, oherwydd ei fod yn cynnwys alcohol, a laddwyd llawer o facteria niweidiol yn ei le. Yn yr Aifft hynafol a Babilon, roedd pobl eisoes yn gwybod sut i eplesu llawer o'r diodydd a'r llaeth sy'n cynnwys siwgr. Pan lwyddodd pobl ar ddiwedd y 18fed ganrif i astudio'r broses hon yn well, ei fathau a'i bosibiliadau ar gyfer gwelliant, tyfodd diwydiannau fel kvas, bregu a gwin-fodca yn ansoddol iawn.

Mathau o eplesu

Yn rhyfedd ddigon, mae'r broses hon yn wahanol. A gwahaniaethu rhwng y mathau o eplesu glwcos yn y cynhyrchion terfynol. Felly, mae asid lactig, alcohol, asid citrig, aseton, asid oleig a sawl un arall. Gadewch i ni siarad ychydig am bob math ar wahân. Mae eplesu asid lactig o glwcos yn brif broses wrth baratoi cynhyrchion megis llaeth coch, hufen sur, caffi, caws bwthyn. Fe'i defnyddir hefyd i warchod llysiau a pherfformio swyddogaeth allweddol yn ein corff: yn nhermau diffyg ocsigen, mae glwcos yn troi i'r cynnyrch terfynol - asid lactig, sy'n achosi poen yn y cyhyrau adeg hyfforddi ac ychydig ar ôl hynny.

Mae eplesu alcohol yn cael ei nodweddu gan y ffaith bod alcohol ethyl yn cael ei ffurfio fel y cynnyrch terfynol. Mae'n digwydd gyda chymorth micro-organebau - burum. Ac mae'n chwarae rhan allweddol wrth goginio, oherwydd ar wahân i'r prif gynnyrch, mae eplesiad alcohol o glwcos yn rhyddhau carbon deuocsid (mae hyn yn esbonio ffugrwydd y prawf burum).

Mae eplesiad asid lemwn yn digwydd, fel nad yw'n anodd dyfalu, gyda ffurfio asid citrig. Mae'n digwydd o dan ddylanwad math penodol o ffyngau ac mae'n rhan o gylch Krebs, sy'n sicrhau anadlu holl gelloedd ein corff.

Mae eplesu asetone-butyl yn debyg iawn i asid butyrig. O ganlyniad, mae'n ffurfio asid oleig, butyl a alcoholau ethyl, aseton a charbon deuocsid. Gyda eplesiad asid olew, dim ond yr asid a charbon deuocsid sy'n cyfateb i'r enw sy'n cael eu ffurfio.

Nawr, byddwn yn edrych ar bob math yn fwy manwl, ac yn dechrau gyda'r epwliad mwyaf sylfaenol o alcohol mewn glwcos. Caiff yr holl adweithiau a naws eu cwrs eu dadansoddi'n fanwl.

Eplesu alcoholig

Byddwn yn dweud ychydig mwy am eplesu glwcos, a'i hafaliad yw: C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2C ₂ H ₅ OH + 2CO ₂ . Beth allwch chi ei ddysgu o'r adwaith hwn? Mae gennym ddau gynhyrchion: alcohol ethyl a charbon deuocsid. Oherwydd yr olaf, rydym yn arsylwi cwymp y prawf burum. Ac oherwydd y cyntaf, mae gennym gyfle i gael blas bythgofiadwy o win a gwin. Ond mewn gwirionedd, dim ond hafaliad symlach yw hwn. Mae adwaith cyflawn epwliad glwcos yn fwy cymhleth, felly gadewch i ni ei gymryd ychydig yn ddyfnach.

Mae yna broses fel glycolysis. Yn llythrennol mae ei enw yn cyfieithu fel "rhannu siwgr." Mae'n digwydd yn y corff, a'i is-gynnyrch yw asid pyruvic, a'r prif un yw asid triphosfforig adenosine (ATP), a ffurfiwyd yn ystod yr adwaith hwn o gyfansoddyn arall. Gellir dweud bod ATP yn gludydd o ynni yn y corff, ac mewn gwirionedd mae glycolysis yn darparu ynni i'n corff.

Nid ydym o gwbl wedi cyffwrdd â'r broses hon. Mewn gwirionedd, mae eplesu yn debyg iawn i glycolysis, gan fod y cam cyntaf yn union yr un fath iddyn nhw. Gellir dweud hyd yn oed mai adwaith o eplesu alcohol o glwcos yw parhad o glycolysis. Mae'r pyruvate (ïon asid pyruvic) a ffurfiwyd yn ystod yr olaf yn cael ei drawsnewid i asetaldehyde (CH ₃ -C (O) H), gyda rhyddhau carbon deuocsid fel is-gynnyrch. Ar ôl hyn, mae'r cynnyrch sy'n deillio yn cael ei leihau gan y NADH coenzyme a gynhwysir yn y bacteria. Mae'r gostyngiad yn arwain at ffurfio alcohol ethyl.

Felly, mae ymateb epwliad glwcos i ethanol fel a ganlyn:

1) C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2 C ₃ H ₄ O ₃ + 4 H ⁺

2) C ₃ H ₄ O ₃ = CH ₃ -COH + CO ₂

3) CH ₃ -COH + NADH + H ⁺ = C ₂ H ₅ OH + NAD ⁺

Mae NADH yn gweithredu fel catalydd adwaith, ac mae ïon NAD ^{+ yn} chwarae rhan allweddol yn y cyfnod cynnar o glycolysis, ac, sy'n ffurfio ar ddiwedd eplesu alcohol, mae'n dychwelyd i'r broses.

Gadewch inni basio i'r amrywiaeth nesaf o'r math o adweithiau sy'n cael eu hymchwilio.

Gludo Glwcos Asid Lactig

O alcohol mae'r rhywogaeth hon yn wahanol oherwydd nad yw'n digwydd o dan ddylanwad burum, ond gyda chymorth bacteria asid lactig. Felly, mae gennym gynhyrchion hollol wahanol. Mae eplesu asid lactig hefyd yn digwydd yn ein cyhyrau ar lwythi uchel a diffyg ocsigen.

Mae dau fath o'r broses hon. Y cyntaf yw eplesiad homofermentative. Os ydych chi erioed wedi clywed y rhagddodiad "homo", yna yn sicr eich bod yn deall beth mae'n ei olygu. Mae eplesu homofermentative yn broses sy'n cynnwys un ensym. Yn y cam cyntaf, mae glycolysis yn digwydd ac mae asid pyruvic yn cael ei ffurfio. Yna, gall y pyruvate (yn yr ateb, gall yr asid hwn fod yn bodoli yn unig fel ïonau) yn cael ei hidrogenio â NADH ⁺ H a lactad dehydrogenase. O ganlyniad, mae'r cynnyrch lleihad yn asid lactig, sef tua 90% o'r holl gynhyrchion a gafwyd yn ystod yr adwaith. Fodd bynnag, gellir ffurfio'r cyfansawdd hwn hefyd ar ffurf dau isomers gwahanol: D a L. Mae'r mathau hyn yn wahanol gan eu bod yn adlewyrchu adlewyrchiadau ei gilydd ac, felly, yn cael effeithiau gwahanol ar ein corff. Bydd pa isomer yn cael ei ffurfio i raddau helaeth yn pennu strwythur lactad dehydrogenase.

Gadewch i ni basio'r ail fath o fermentiad lactig - heterofermentative. Yn y broses hon, mae nifer o ensymau'n cymryd rhan, ac mae'n mynd ar hyd llwybr mwy cymhleth. Oherwydd hyn, mae cynhyrchion mwy gwahanol yn cael eu ffurfio yn ystod yr adwaith: yn ychwanegol at asid lactig, gallwn ddod o hyd i asid asetig ac alcohol ethyl.

Felly, edrychom ar y eplesiad asid lactig. Dyma'r broses y gallwn ni fwynhau blas caws bwthyn, iogwrt, ryazhenka a kefir. Gadewch i ni grynhoi ac ysgrifennu yn gyffredinol yr adwaith o eplesu glwcos asid lactig: C ₆ H ₁₂ O ₆ = 2 C ₃ H ₆ O ₃ . Wrth gwrs, mae hwn yn gynllun symlach o'r broses o eplesu homofermentative, gan fod hyd yn oed cynllun y broses heteroenzymatig yn gymhleth iawn. Mae cemegwyr yn dal i astudio llaethiad llaeth glwcos a darganfod ei fecanweithiau llawn, felly mae gennym lawer i'w ymdrechu o hyd.

Llediad ferment wedi'i fermentu

Mae ymatebion o'r math hwn o eplesiad yn digwydd, fel ag alcohol, o dan ddylanwad ffyngau rhywfaint o straen. Nid yw mecanwaith cyflawn yr adwaith hwn wedi'i deall yn llawn eto, ac ni allwn ddibynnu ar symleiddiadau penodol yn unig. Fodd bynnag, mae awgrymiadau mai cam glycolysis yw cam cychwynnol y broses. Yna mae'r asid pyruvic yn troi yn ei dro i mewn i wahanol asidau ac yn dod i lemwn. Oherwydd mecanwaith o'r fath, mae asidau eraill yn cronni yn y cyfrwng ymateb, cynhyrchion o ocsidiad anghyflawn glwcos.

Mae'r broses hon yn digwydd o dan ddylanwad ocsigen, ac yn gyffredinol gellir ei ysgrifennu fel yr hafaliad canlynol: 2C ₆ H ₁₂ O ₆ + 3 O ₂ = 2C ₆ H ₈ O ₇ + 4H ₂ O. Cyn darganfod y math hwn o eplesiad, roedd pobl yn tynnu asid citrig Yn unig gwasgu ffrwythau'r goeden gyfatebol. Fodd bynnag, yn lemwn yr asid hwn nid oedd yn fwy na 15%, felly roedd y dull hwn yn anghyfreithlon, ac ar ôl darganfod yr adwaith hwn, dechreuodd yr holl asid gael ei gynhyrchu trwy eplesu.

Eplesiad olewog

Ewch ymlaen i'r math nesaf. Mae'r math hwn o eplesiad yn digwydd o dan weithred bacteria asid butyrig. Maent yn eang, ac mae'r broses y maent yn ei achosi, yn chwarae rhan allweddol mewn cylchoedd biolegol bwysig. Gyda chymorth y bacteria hyn, mae dadansoddiad o organebau marw yn digwydd. Mae asid olewog, a ffurfiwyd yn ystod yr adweithiau, yn denu'r arogl o fagwyr.

Defnyddir y math hwn o eplesiad yn y diwydiant. Fel y gellid dyfalu, maen nhw'n cael asid oleig. Mae ei esters yn cael eu defnyddio'n eang mewn perfumery ac mae ganddynt aroglau dymunol, yn wahanol i'w phen ei hun. Fodd bynnag, nid yw eplesu olew bob amser yn fuddiol. Gall achosi niwed i lysiau, nwyddau tun, llaeth a chynhyrchion eraill. Ond gall hyn ddigwydd, os mai dim ond y bacteria olew sy'n mynd i mewn i'r cynnyrch.

Gadewch inni ddadansoddi mecanwaith eplesu olew glwcos. Mae ei adwaith fel a ganlyn: C ₆ H ₁₂ O ₆ → CH ₃ CH ₂ CH ₂ COOH + 2CO ₂ ↑ + 2H ₂ . O ganlyniad, mae ynni hefyd yn cael ei gynhyrchu, sy'n sicrhau gweithgaredd bywyd y bacteria asid butyrig.

Golmentiad asetone-butyl

Mae'r math hwn yn debyg iawn i asid butyrig. Nid yn unig y gall glwcos, ond hefyd glycerin, ac asid pyruvic chwythu fel hyn. Gellir rhannu'r broses hon yn ddau gam: y cyntaf (a elwir weithiau asidig) mewn gwirionedd yw eplesiad asid oleig. Fodd bynnag, yn ogystal â'r olew, mae asid asetig hefyd yn cael ei ryddhau. O ganlyniad i eplesu glwcos fel hyn, rydym yn cael cynhyrchion sy'n mynd i'r ail gam (acetonobutyl). Gan fod y broses gyfan hefyd yn digwydd o dan weithred bacteria, yna mae asidiad y cyfrwng (cynnydd yn y crynodiad o asidau) yn arwain at ryddhau ensymau arbennig gan facteria. Maent yn ysgogi adwaith ar gyfer trosi cynhyrchion eplesu glwcos i n-butanol (alcohol butyl) ac aseton. Yn ogystal, gellir ffurfio rhyw ethanol.

Mathau eraill o eplesu

Yn ychwanegol at y pum math hwn o'r broses hon, mae yna lawer mwy. Er enghraifft, mae hwn yn eplesiad asetig. Mae hefyd yn digwydd o dan weithred llawer o facteria. Gellir defnyddio'r math hwn o eplesiad at ddibenion defnyddiol wrth biclo. Mae'n amddiffyn bwyd rhag pathogenau a facteria peryglus. Mae eplesu alcalïaidd neu fethan hefyd yn wahanol. Yn wahanol i fathau blaenorol, gellir cynnal y math hwn o eplesiad ar gyfer y rhan fwyaf o gyfansoddion organig. O ganlyniad i nifer fawr o adweithiau cymhleth, mae sylweddau organig wedi'u rhannu'n fethan, hydrogen a charbon deuocsid.

Rôl biolegol

Fermentation yw'r dull hynaf o gael ynni trwy organebau byw. Mae rhai creaduriaid yn cynhyrchu sylweddau organig, gan dderbyn ynni yn achlysurol, tra bod eraill yn dinistrio'r sylweddau hyn, tra'n cael ynni hefyd. Mae ein bywyd cyfan wedi'i adeiladu ar hyn. Ac ym mhob un ohonom yn eplesu mewn un ffurf neu enillion arall. Fel y soniwyd uchod, mae eplesiad lactig yn digwydd mewn cyhyrau gyda hyfforddiant dwys.

Beth arall i'w ddarllen?

Os oes gennych ddiddordeb mewn biocemeg y broses ddiddorol iawn hon, mae'n werth cychwyn gyda gwerslyfrau ysgol ar gemeg a bioleg. Mewn llawer o werslyfrau prifysgol felly cynhwysir deunydd manwl y gall ddod yn arbenigwr yn y maes hwn ar ôl eu darllen.

Casgliad

Felly daethom i'r diwedd. Rydym wedi adolygu pob math o eplesu glwcos ac egwyddorion cyffredinol y prosesau hyn, sy'n chwarae rhan bwysig iawn o ran gweithrediad organebau byw ac yn ein diwydiant. Mae'n bosib y byddwn yn agor sawl math mwy o'r broses hynafol hon yn y dyfodol a dysgu sut i'w defnyddio er budd ein hunain, fel y gwnaethom â'r rhai sydd eisoes yn hysbys i ni.