Contoh Fermentasi Makanan

Standard

Dalam pengertian umum, fermentasi adalah konversi karbohidrat seperti gula menjadi asam atau alkohol. Lebih khusus lagi, dapat mengacu pada penggunaan ragi untuk mengubah gula menjadi alkohol atau penggunaan bakteri untuk membuat asam laktat dalam makanan tertentu. Proses fermentasi terjadi secara alami di banyak makanan yang berbeda dengan pemberian kondisi yang tepat, dan manusia telah sengaja memanfaatkan fermentasi selama ribuan tahun.

fermentasi alkohol

Penggunaan awal fermentasi yang paling mungkin untuk membuat minuman beralkohol seperti mead, wine, dan bir. Minuman ini mungkin telah dibuat 7.000 SM di bagian Timur Tengah. Fermentasi makanan seperti susu dan berbagai sayuran mungkin terjadi kadang-kadang beberapa ribu tahun kemudian, baik di Timur Tengah dan China. Sementara prinsip umum adalah sama di semua tempat pada semua minuman dan makanan, metode yang tepat untuk mencapainya, dan hasil akhir, berbeda.

makanan fermentasi

Bir dibuat dengan mengambil biji-bijian, seperti jelai, gandum, atau gandum hitam, dibiarkan berkecambah dan mengeringkannya, dan Melumat menjadi bubur. Bubur ini kemudian dicampur dengan air panas, dan sebagian fermentasi dimulai. Setelah dirawat lebih lanjut, cairan dipindahkan ke wadah, di mana ragi ditambahkan ke campuran. Ragi ini “makan” gula yang hadir dalam bubur dan mengubahnya menjadi karbon dioksida dan alkohol. Setelah beberapa minggu fermentasi dan jangka waktu pengkondisian, bir siap untuk disaring dan dikonsumsi.

Anggur dibuat menggunakan metode yang sama yang juga melibatkan fermentasi. Anggur dihancurkan untuk melepaskan jus kaya gula, yang kemudian dipisahkan dari kulit atau dibiarkan untuk beristirahat beberapa waktu untuk menyerap sebagian dari rasa, tanin, dan warna kulit. Ragi kemudian ditambahkan, dan jus anggur dibiarkan untuk fermentasi selama beberapa minggu, pada saat itu akan dipindahkan ke wadah yang berbeda dan diproses pada tingkat lebih lambat, dan akhirnya dimasukan kedalam botol.

Pengawetan makanan, seperti mentimun, dapat dilakukan dengan merendam sayuran yang mau menjadi asinan dalam suatu larutan air asin dengan penambahan cuka. Seiring waktu, bakteri membuat asam laktat yang memberikan makanan rasa yang khas dan membantu untuk mempertahankannya. Makanan asinan lain hanya dengan mengemas mereka dalam garam kering dan memungkinkan proses fermentasi alami terjadi.

Susu juga dapat dikultur, dan orang-orang telah menggunakan proses ini dengan produk susu selama hampir 5.000 tahun. Hal ini berspekulasi bahwa produk susu awal, seperti yoghurt, adalah hasil dari sebuah proses alami yang terjadi ketika susu dikultur oleh bakteri yang berdiam di dalam karung kulit digunakan untuk menyimpan susu. Yogurt hari ini dibuat dengan menambahkan sejumlah bakteri khusus, seperti L. acidophilus dan L. bulgaricus susu dan menjaganya agar tetap pada suhu yang tepat. Bakteri mulai mengubah gula dalam susu menjadi asam laktat, akhirnya menciptakan apa yang kita kenal sebagai yoghurt.

Mikroorganisme dan Fermentasi

Standard

Meskipun membuat roti, pembuatan bir bir dan membuat keju dan pembuatan keju telah berlangsung selama berabad-abad, studi ilmiah tentang proses-proses biokimia berusia kurang dari 200 tahun. Petunjuk untuk pemahaman fermentasi muncul pada abad ketujuh belas ketika pencoba Belanda Anton Van Leeuwenhoek menemukan mikroorganisme menggunakan mikroskop nya. Dia membongkar proses fermentasi kimia dasar menggunakan teknik analitis untuk estimasi karbon dioksida. Dua abad kemudian, pada tahun 1857, seorang ilmuwan Perancis Louis Pasteur menerbitkan laporan pertama pada pembentukan asam laktat dari gula melalui fermentasi. Ia menerbitkan laporan rinci tentang fermentasi alkohol kemudian pada tahun 1860. Dalam laporan ini, ia mengungkapkan beberapa proses fisiologis kompleks yang terjadi selama fermentasi. Ia membuktikan bahwa fermentasi merupakan konsekuensi dari kehidupan anaerob dan mengidentifikasi tiga jenis fermentasi.

Fermentasi yang menghasilkan gas.
Fermentasi yang menghasilkan alkohol.
Fermentasi yang menghasilkan asam.

makanan fermentasiPada akhir abad kesembilan belas, Eduard Buchner mengamati pembentukan etanol dan karbon dioksida ketika ekstrak bebas sel ragi ditambahkan ke larutan gula. Dengan demikian, ia membuktikan bahwa sel-sel tidak penting untuk proses fermentasi dan komponen yang bertanggung jawab untuk proses tersebut dilarutkan dalam ekstrak. Dia memberi nama zat tersebut ‘zymase’. Proses fermentasi telah dimodifikasi di Jerman selama Perang Dunia I untuk menghasilkan gliserin untuk membuat peledak nitrogliserin. Demikian pula, program persenjataan militer menemukan teknologi baru dalam industri makanan dan kimia yang membantu mereka memenangkan pertempuran dalam Perang Dunia Pertama. Misalnya, mereka menggunakan bakteri yang mengubah jagung atau molasses menjadi aseton untuk membuat mesiu peledak. Sementara bioteknologi membantu membunuh tentara, juga menyembuhkan mereka. Penemuan Sir Alexander Fleming penisilin antibiotik pertama, terbukti sangat sukses dalam mengobati tentara yang terluka.

Proses Fermentasi asam laktat

Standard

Otot-otot kita kadang-kadang menangis ingin keluar dari ketegangan yang kita lakukan pada mereka, berusaha bekerja keras untuk memenuhi kebutuhan tubuh kita. Ketika kita berlomba terlalu cepat atau bekerja terlalu keras, suplai oksigen tidak dapat bersaing dengan kebutuhan. Itu adalah saat ketika otot-otot kita beralih dari respirasi aerobik untuk fermentasi asam laktat.

Pengertian

Fermentasi asam laktat merupakan proses dimana sel-sel otot kita berhubungan dengan piruvat selama respirasi anaerobik. Sel-sel mengubah piruvat, produk glikolisis menjadi asam laktat.

Ketika sel-sel kita membutuhkan energi, mereka memecah molekul sederhana seperti glukosa. Proses untuk memecah glukosa secara anaerobik disebut glikolisis. Glikolisis terjadi dalam sitosol sel dan tidak melibatkan oksigen.

Ketika glikolisis selesai, dua molekul piruvat yang tersisa. Biasanya, mereka piruvat akan berubah dan akan memasuki mitokondria. Setelah di mitokondria, respirasi aerobik akan istirahat mereka pecah lebih lanjut, melepaskan lebih banyak energi.

Namun, ada kalanya sel otot kita tidak menerima oksigen yang mereka butuhkan untuk melakukan respirasi aerobik. Hal ini terjadi ketika kita mempekerjakan mereka terlalu keras. Mereka masih membutuhkan energi, sehingga mereka melakukan glikolisis, tetapi mereka tidak dapat kemudian melakukan respirasi aerobik. Ini adalah ketika mereka beralih ke fermentasi asam laktat.

Produk dan Persamaan

Persamaan sederhana untuk fermentasi asam laktat Glukosa –> glikolisis –> 2 Pirivat –> fermentasi -> 2 Asam laktat. Artinya glukosa yang dipecah oleh glikolisis menjadi 2 piruvat, dan kemudian mereka piruvat difermentasi untuk menghasilkan 2 molekul asam laktat. Hal ini ditunjukkan dalam diagram di bawah ini.

Rumus untuk asam laktat (juga disebut laktat) adalah C3H6O3. Molekul tampak seperti diagram di bawah ini.

asam laktat
Asam laktat, juga disebut laktat. Ini adalah produk akhir dari fermentasi asam laktat.

Kesimpulan

Asam laktat yang ditemukan dalam produk komersial seperti yogurt dan asinan kubis. Keasaman yang tinggi dari makanan ini mencegah bakteri berbahaya tidak tumbuh di dalamnya. Proses fermentasi yang sama yang menghasilkan asam laktat dalam produk ini juga memproduksi makanan dalam sel otot kita. Fermentasi asam laktat selalu mengikuti glikolisis.

Reaksi Biokimia Dalam Respirasi Sel

Standard

Respirasi selular menghasilkan energi yang diciptakan selama fotosintesis melalui serangkaian reaksi biokimia:

  • Glikolisis
  • Siklus Kreb
  • rantai transpor Elektron
  • Fermentasi
  • Glikolisis

Sel memanen energi yang terkandung dalam ikatan kimia glukosa yang sangat terkontrol, langkah-demi-langkah serangkaian reaksi yang melepaskan sejumlah kecil energi selama setiap reaksi biokimia. Glikolisis adalah langkah pertama dari respirasi selular, di mana sebuah molekul glukosa dipecah untuk melepaskan energi.
Proses glikolisis adalah terkontrol enzim, reaksi empat langkah yang terjadi dalam sitoplasma sel:

  1. Energi yang dibutuhkan untuk memulai proses, sehingga molekul glukosa menerima dua gugus fosfat berenergi tinggi dari dua molekul ATP.
  2. Dihasilkan molekul intermediasi segera terbagi menjadi dua, tiga molekul karbon yang disebut PGAL, masing-masing berisi gugus fosfat berenergi tinggi.
  3. Sebuah gugus fosfat berenergi tinggi kedua ditambahkan ke molekul PGAL tiga karbon dan dua molekul NADH yang dihasilkan.
  4. Akhirnya, molekul PGAL tiga karbon menyumbangkan fosfat berenergi tinggi untuk membuat ATP dan bentuk piruvat tiga karbon sebagai produk akhir.
Glikolisis
Glikolisis

Merujuk kepada ilustrasi glikolisis untuk melihat aksi dari senyawa intermediasi dan molekul energi.
Kelompok fosfat berenergi tinggi ditambahkan dalam Langkah 1 dan 3 akan dihapus pada Langkah 4 untuk membuat empat ATP (dua dari Langkah 1 dan dua dari Langkah 3) dari empat ADP. Karena dua molekul ATP yang diperlukan untuk memulai glikolisis dan empat diproduksi di langkah terakhir, keuntungan bersih dua molekul ATP. Meskipun ATP diproduksi, glikolisis tidak menghasilkan energi yang cukup untuk mempertahankan siklus hidup mereka untuk bentuk kehidupan yang kompleks. Oleh karena itu, tujuan utama dari glikolisis adalah untuk menghasilkan elektron energi tinggi untuk digunakan dalam rantai transpor elektron. Produk akhir, asam piruvat atau piruvat, masih mengandung energi yang dapat dipanen dalam dua cara tergantung pada ketersediaan oksigen.

Siklus Kreb

Jika oksigen, piruvat mengalami respirasi aerobik, yang terdiri dari dua bagian: siklus Kreb (juga dikenal sebagai siklus asam sitrat), dan rantai transpor elektron. Setelah glikolisis, piruvat bergerak dari sitoplasma ke dalam mitokondria dan bereaksi dengan koenzim untuk menciptakan molekul dua-karbon, asetil koenzim A (asetil CoA) dengan kehilangan satu molekul karbon dioksida. Sembilan reaksi terkontrol-enzim dipadatkan dan disajikan dalam lima langkah-langkah berikut:

  1. Asetil KoA menyumbangkan gugus asetil dua karbon senyawa intermediasi empat karbon, asam oksaloasetat, untuk menciptakan molekul asam sitrat enam karbon.
  2. Elektron energi tinggi yang teroksidasi untuk menciptakan molekul NADH kaya energi bila senyawa enam karbon kehilangan molekul karbon dioksida menjadi molekul lima karbon.
  3. Sebuah molekul kedua NADH dan molekul ATP yang diproduksi ketika molekul karbon dioksida lain dilepaskan dari molekul lima karbon, yang kemudian degradasi ke molekul empat karbon baru.
  4. Molekul empat karbon selanjutnya teroksidasi untuk mentransfer elektron energi tinggi untuk menciptakan senyawa energi tinggi, FADH2, dan banyak lagi NADH.
  5. Enzim mengatur ulang ikatan dalam molekul empat karbon menjadi asam oksaloasetat, yang menggabungkan dengan asetil KoA untuk memulai siklus Kreb.
siklus Kreb
siklus Kreb

Mengacu pada siklus Kreb ilustrasi untuk melihat rincian dari molekul yang mengandung energi.

Singkatnya, siklus Kreb menghilangkan molekul karbon dioksida dari glukosa secara bertahap untuk melepaskan energi, tapi seperti glikolisis, tujuan utama adalah untuk menciptakan energi tinggi elektron pembawa NADH dan FADH2. Karbon dioksida dikeluarkan dalam proses ini adalah produk limbah dan harus dihilangkan dari sistem. Sebagai contoh, ini adalah mengapa Anda mengeluarkan napas.
Siklus Kreb menghasilkan 10 molekul ATP dan menghasilkan molekul energi NADH dan FADH2, yang merupakan dipanen kemudian dalam rantai transpor elektron.

Pada akhir siklus Kreb, molekul glukosa asli sepenuhnya teroksidasi, sehingga sebagian besar energi kini berada dalam energi tinggi elektron dihilangkan dari ikatan karbon-karbon dan karbon-hidrogen yang menciptakan pembawa elektron NADH dan FADH2. Elektron energi tinggi yang terkandung dalam NADH dan FADH2 yang disumbangkan untuk molekul akseptor elektron yang terletak di lipatan panjang krista pada membran bagian dalam mitokondria. Mereka memulai proses pembentukan ATP dalam rantai transpor elektron.

Rantai Transportasi Elektron

Rantai transpor elektron adalah di mana sebagian besar energi dilepaskan dalam respirasi selular. Mekanisme rantai transpor elektron dapat digambarkan dalam lima langkah:

  1. Elektron energi tinggi dari NADH dan FADH2 memasuki rantai transpor elektron dan ditularkan dari molekul ke molekul, kehilangan energi secara bertahap terkendali.
  2. Hilangnya energi dari elektron ini digunakan untuk memompa ion hidrogen dari kompartemen dalam mitokondria ke kompartemen luar mitokondria melintasi membran mitokondria. Hal ini menciptakan daerah konsentrasi ion hidrogen yang tinggi pada satu sisi membran mitokondria dan konsentrasi ion hidrogen rendah di sisi lain dari membran. Hasilnya adalah gradien konsentrasi melintasi membran dalam menciptakan sumber energi potensial, yang lagi sebanding dengan energi potensial air tertahan oleh bendungan raksasa.
  3. Gradien konsentrasi digunakan sebagai sumber energi potensial untuk mendorong sintesis kemiosmotik ATP.
  4. Sebuah protein pembawa membantu ion hidrogen berdifusi melalui lubang saluran protein dalam membran. Karena ion hidrogen berdifusi dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah, protein pembawa memanfaatkan energi kinetik dari ion hidrogen untuk menambahkan gugus fosfat berenergi tinggi ke ADP membentuk ATP, dengan bantuan enzim ATP sintetase.
  5. Ini-energi tinggi elektron melewati sepanjang rantai transpor elektron sampai kelebihan energi akan dihapus dan kemudian dikombinasikan dengan ion hidrogen berlebih dan oksigen untuk membentuk air, yang kemudian menjadi sia-sia dan harus dihilangkan dari sistem. Sebagai contoh, ini adalah mengapa Anda buang air kecil.

Singkatnya, oksidasi glukosa adalah sekitar 37 persen efisien dan menghasilkan semua energi yang dibutuhkan untuk hampir setiap jenis sel. Respirasi aerobik lengkap 1 molekul glukosa menciptakan hasil maksimum 36 molekul ATP, sebagai berikut:

Glikolisis = 4 ATP molekul
Siklus Kreb = 10 ATP
Rantai transpor Elektron = 22 ATP

Fermentasi

Jika oksigen tidak hadir setelah glikolisis, rantai transpor elektron tidak dapat beroperasi karena tidak ada oksigen hadir untuk melayani sebagai akseptor elektron terakhir. Jadi piruvat diubah oleh sel-sel khusus tertentu menjadi senyawa lain dalam proses yang disebut fermentasi. Fermentasi tidak menghasilkan ATP tambahan, tetapi tidak meregenerasi NAD +, yang kemudian dapat berpartisipasi dalam glikolisis untuk membuat lebih ATP. NADH akan diubah menjadi NAD + dengan menambahkan elektron energi tinggi ekstra dalam NADH pada molekul organik menengah. Gabungan total glikolisis dan fermentasi menghasilkan 2 ATP molekul untuk setiap glukosa, dibandingkan dengan 36 ATP melalui respirasi aerobik. Meskipun ada beberapa jalur fermentasi, dua yang paling umum menghasilkan asam laktat dan etanol.
Dalam fermentasi asam laktat katalis-enzim, piruvat tiga karbon disusun kembali ke dalam molekul laktat tiga karbon, alias asam laktat. Dalam prosesnya, NADH dioksidasi menjadi NAD +, yang kemudian tersedia untuk digunakan dalam glikolisis, sedangkan piruvat direduksi menjadi laktat. Proses ini akrab bagi atlet karena kelebihan penumpukan asam laktat karena latihan anaerobik (tidak menerima cukup oksigen), menyebabkan daerah menyakitkan di otot yang terkena.

Fermentasi alkohol menghasilkan etanol, juga dikenal sebagai etil alkohol, komponen beralkohol minuman beralkohol dewasa. Proses ini dua tahap dimulai ketika piruvat kehilangan sebuah molekul karbon dioksida menjadi perantara molekul dua-karbon. Pada Langkah 2, ion hidrogen dari NADH ditambahkan untuk membuat etil alkohol dan regenerasi NAD +.

Apa Pengertian fermentasi Aerobik

Standard

Istilah “aerobik” berarti dengan adanya oksigen, misalnya, digunakan dalam latihan aerobik untuk menunjukkan tubuh menggunakan oksigen untuk membakar gula untuk energi. Proses pembakaran gula sederhana untuk menghasilkan energi dalam sel disebut respirasi aerobik. Sel manusia dan tumbuhan dapat membuat beberapa energi tanpa oksigen hadir, proses yang disebut fermentasi aerobik. Istilah ini mungkin salah diberi nama, karena fermentasi biasanya proses anaerobik, atau diproduksi tanpa oksigen.

Fermentasi etanol

Fermentasi etanol

Manusia telah menggunakan fermentasi selama ribuan tahun untuk menghasilkan alkohol dari berbagai tanaman dan biji-bijian. Proses ini menggunakan reaksi antara ragi dan gula tanaman untuk menghasilkan alkohol dan dengan produk gas, biasanya karbon dioksida. Pembusukan tanaman dan hewan materi di rawa-rawa, rawa-rawa dan tempat pembuangan sampah sampah juga merupakan proses fermentasi anaerob, yang menghasilkan karbon dioksida, metana dan gas lainnya.

Pada manusia dan hewan, energi diciptakan oleh reaksi kompleks dalam sel menggunakan oksigen, gula glukosa, dan berbagai jejak bahan kimia yang ditemukan dalam tubuh. Karbon dioksida terbentuk dari reaksi ini, dan dikeluarkan dari tubuh dengan menghembuskan napas itu dari paru-paru saat bernafas. Proses sel normal adalah aerobik, dan istilah yang digunakan untuk proses ini respirasi aerobik. Sebuah kimia kunci yang digunakan untuk menyediakan energi dalam sel yang disebut adenosin trifosfat (ATP), yang dihasilkan dari reaksi glukosa oksigen.

Fermentasi aerobik terjadi ketika sel-sel menuntut lebih banyak energi daripada yang dapat dihasilkan dari reaksi oksigen. Bagian dari reaksi seluler masih terjadi, dan beberapa ATP terbentuk. Kurang efisien daripada proses oksigen, fermentasi aerobik menciptakan asam dalam sel-sel yang menyebabkan kelelahan otot dan akhirnya gagal. Hal ini juga menggunakan glukosa kurang efisien, yang mengapa aktivitas energi tinggi dengan lama fermentasi aerobik akan menyebabkan kehilangan energi yang cepat.

Nyeri otot dan hilangnya energi dirasakan oleh manusia selama periode aktivitas energi tinggi merupakan akibat langsung dari proses fermentasi aerobik. Asam laktat menumpuk di otot, dan jika tidak dihapus akhirnya menyebabkan kram otot dan nyeri. Tubuh akhirnya menghilangkan kelebihan asam ini setelah kebutuhan energi berhenti, itulah sebabnya manusia dan hewan terus bernapas berat setelah aktivitas energi tinggi.

Produksi Memahami energi dalam sel berguna untuk atlet dan proses memakan energi lain, karena penggunaan terbaik dari glukosa dan gula lain dalam memproduksi energi untuk mempertahankan tingkat aktivitas aerobik. Tingkat pendek produksi energi anaerobik dapat meningkatkan kinerja, tetapi terus akan menghasilkan produksi energi yang lebih sedikit. Memungkinkan tubuh untuk mengejar dan menghilangkan asam laktat dari otot dapat memberikan manfaat energi berkelanjutan.