Maya fermantasyon süreci

Enzimler Maya Fermantasyon Sürecinde Nasıl Çalışır?

Enzimler katalitik fonksiyonları olan proteinlerdir. Maya dahil hemen hemen tüm canlı organizmalar tarafından yaratılırlar. Enzimler, canlı organizmalardaki biyokimyasal süreçleri hızlandıran doğal elementlerdir. Bu proteinler, diğer proteinlerden farklı işlev gören amino asitler içerir. Katalitik kapasiteleri nedeniyle diğer proteinlerden de farklıdırlar. İşte enzimlerin maya fermantasyon sürecinde nasıl çalıştığına bir bakış. Yiyecek ve içeceklerde kullanılan farklı enzim türleri hakkında bilgi edinin.

Maya yaşayan bir organizmadır

Maya mikroskobik tek hücreli bir organizmadır. İnsanlar gibi, çoğalmak ve hayatta kalmak için oksijene ihtiyaç duyar. Her hücre bir hücre duvarı, sitoplazma, çekirdek, ribozomlar ve mitokondriden oluşur. İkincisi, hücrenin gerçek güç merkezi olarak hizmet eder ve organizmanın büyümesi için enerji sağlar. Maya hücreleri alkol üretir ve fermantasyon işlemi sırasında yiyeceği fermente eder.

Mayalar sadece alkol üretiminden sorumlu değildir; kahve, çikolata, kefir, soda ve sirke gibi alkolsüz ürünlerin fermantasyonunda da görev alabilirler. Mayalar tarafından fermente edilen diğer alkolsüz ürünler arasında biyoyakıtlar, kimyasallar ve hatta etanol bulunur. Mayalar, karbonhidratları alkole dönüştürmek için eşsiz bir yeteneğe sahiptir. Bu bileşikler, biyoyakıt endüstrisi ve kimya endüstrisi için hayati öneme sahiptir.

Mayalar normalde anaerobik bir ortamda yaşarken, anaerobik ortamlara uyum sağlayabilirler. Metabolizmaları glikoz ile sınırlı değildir. Maltoz dahil olmak üzere çeşitli karbon substratları kullanabilir, ancak glikoz tercih edilir. Öte yandan Maltoz, Fransız ekmeği fermantasyonunda endojen karbon kaynağıdır. Maltaz olarak bilinen spesifik bir permeaz, maya hücresine girer. Maltoz, maltaz adı verilen bir enzim tarafından glikoz ve fruktoza dönüştürülür. Karbondioksit ve suya ek olarak, mayalar çok büyük miktarda enerji üretir.

Anaerobiktir

Alkol fermantasyon süreci, karmaşık ve ekzotermik bir kimyasal reaksiyondur. Bir maya hücresi, bir derece alkol üretebilmek için bir litre fermente şeker çözeltisi başına 15,7-18 g şekere ihtiyaç duyar. Şeker çözeltisi maya hücre zarına nüfuz eder ve karbondioksit ve alkol salar. Bu karışım daha sonra çevreye yayılır. Ortaya çıkan ürünler, ekmeğin kabarmasından ve şarapta alkolün fermantasyonundan sorumludur.

Mayalar mikroskobik tek hücreli organizmalardır. Çevremizde her yerde yaşarlar. Suda, toprakta, hayvanlarda ve havada bulunurlar. Doğru ortam büyümelerini teşvik eder. Maya bu koşullara eriştiğinde şekerleri fermente etmeye başlar. Mayalar oksijen olmadan büyümezler. Çok fazla oksijen içeren suda fermente olmazlar. Bu nedenle soğuk suda büyümezler.

Anaerobik koşullarda gıdanın fermantasyonu da fakültatif anaerobik olarak adlandırılır. Anaerobik fermantasyon, oksijenin havadan çıkarıldığı ve yan ürünlerle değiştirildiği fermantasyon kaplarında meydana gelir. Bu süreç, aerobik fermantasyondan çok daha yavaştır ve özel ortam gerektirebilir. Louis Pasteur anaerobiyozu ilk olarak 1850’lerin ortalarında keşfetti. Oksijeni dışarı atmak için kaynatmayı kullandı ve bütirik asit fermantasyonundan sorumlu Clostridium butyricum’u yetiştirmek için inert gaz verdi. Perkins ve Weizmann ayrıca aseton bütanol-etanolün fermantasyonu için anaerobik odalar geliştirdi.

Etil alkol üretir

Bira, şarap ve alkollü içkilerin fermantasyon işlemlerinde kullanılan maya, etil alkol üretebilir. Bu kimyasal, maya şekeri tüketip etanole dönüştürdüğünde üretilir. Bu içeceklerin ana maddesidir ve tatlarına ve aromalarına katkıda bulunur. Fermantasyonun üç temel aşaması vardır: fermantasyon sürecinin ilk aşaması, ikincil aşama ve son aşama olan üçüncü aşama.

Maya ve bakteriler, prebiyotik üreten fermantasyon işlemi için gereklidir. Fermente gıdalar birkaç yararlı mikroorganizma ve besin içerir. Bu mikroorganizmalar alkol, gliserol ve karbondioksit üretebilir. Bakteriler ayrıca bütil alkol, laktik asit ve sitrik asit oluşturmak için belirli şekerleri fermente edebilir. Maya ve bakteriler de asetik asit üretir.

Doğal mayalar, gıda fermantasyonu için önemliyken, bilim adamları hacimce yüzde 25’e kadar alkolü tolere edebilen maya türleri de geliştirdiler. Bu suşlar biyoyakıt üretiminde, tarım ve alkollü ürünlerde gübre olarak kullanılmaktadır. İşlem hızlı ve verimlidir ve son üründe etil alkol üretilir. Bir maya fermantasyon işlemine genellikle şarap yapımı fermantasyonu denir.

Karbondioksit üretir

Şeker ve maya, maya fermantasyon işlemi sırasında karbondioksit üretmek için birleşir. Bu gaz, mayanın gidecek başka yeri olmadığı için üretilir. Bu karbondioksit hamura girdiğinde baloncukları balon gibi doldurur. Gaz, ekmeğe havadar dokusunu vermekten sorumludur. Deneylerde araştırmacılar, maya fermantasyon işlemi sırasında üretilen CO2 miktarını ölçmek için bir balon kullandılar. İşte deneyciler için bazı yararlı ipuçları.

Alkol fermantasyonu, öncelikle maya fermantasyon işlemi sırasında gerçekleşir. Bu, demleme sırasındaki ana metabolik yoldur. Maya bu süreç için çok önemlidir. Maya şarap yapımında da kullanılır. Bu organizmalar yüksek miktarda alkol ve karbondioksit üretebilir. Sonuç olarak, şarap yapımı için çok önemlidirler. Fermantasyonda kullanıldığında, maya %8’e kadar alkol yapabilir. Özel bir maya kültürü kullanmak, fermantasyon sırasında 80 mg SO2/L üretmesini sağlayabilir.

Bu yöntem çok zor değil. İşlemi hızlandırmak için basit bir mikrodalga kullanılır. Şeker çözeltisi oda sıcaklığında olmalı ve ardından maya eklenmelidir. Ardından, işlemi hızlandırmak için çözelti 15 saniye mikrodalgada tutulmalıdır. Bu yöntemin oksijeni uzaklaştırmadığını hatırlamak önemlidir. Ayrıca şekerin erime sürecini hızlandıracaktır. Maya daha sonra oksijen varlığında büyüyecektir.

Laktik asit üretir Laktik asit

üretmenin iki yaygın yolu vardır. Klasik yol, karbon adsorpsiyonu, buharlaştırma ve çökeltme gibi bir dizi aşağı akış işlemlerini içerir. Bu işlemle üretilen yan ürünler arasında asetik asit, formik asit, karbon dioksit ve etanol bulunur. Kullanılan adımların sayısı nihai ürünün kalitesini ve maliyetini belirleyecektir. İşte laktik asit üretmenin klasik yolunda yer alan adımlar.

Fermantasyon sürecindeki ilk adım, bakterilerin tanıtılmasıdır. Fermantasyon işlemi için en yaygın bakteriler Leuconostoc türleri, Lactobacilli ve Carnobacterium’dur. Bu bakteriler fakültatif olarak anaerobik, katalaz negatif ve hareketsizdir. Aside dayanıklıdırlar ve 18 ile 22oC arasındaki bir sıcaklığı tercih ederler. Bu bakteriler ayrıca birçok istenmeyen mikroorganizmanın büyümesini de engeller.

İşlemdeki ikinci adım polimerizasyondur. Bu süreç, biyolojik olarak parçalanabilen bir termoplastik olan PLA üretir. PLA türevleri, petrokimyasallar da dahil olmak üzere geleneksel plastiklerin yerine geçen malzemeler olarak büyük talep görmektedir. Laktik asit ayrıca antifrizdeki etilen glikolün yerini alarak daha iyi verimlilik ve maliyet sağlayabilir. Ayrıca etanol ve propilen glikol, etilen oksit ve akrilik asit gibi diğer hidrokarbonlara dönüştürülebilir.

Biyoteknolojik işlemlerde kullanılır

Enzimatik işlemler, belirli endüstrilerde faydalı olan çeşitli kimyasallar üretir. Mezofil adı verilen mikroorganizmalar tarafından üretilirler. Bu organizmalar, insan hücrelerine benzer ortamlarda büyür ve gelişir: orta sıcaklıklar, nötre yakın pH, yüksek oksijen ve düşük tuz konsantrasyonları. Bu özellikler mezofilleri biyoteknolojik süreçler için ideal adaylar yapar. Bu enzimler, geleneksel kimyasal işlemlere kıyasla, maliyet etkinlikleri ve özelliklerini belirli uygulamalara uyarlama potansiyeli dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahiptir.

Kurak iklimler için yeni ilaçların ve mahsullerin geliştirilmesi de dahil olmak üzere çeşitli biyoteknolojik süreçler insan sağlığını iyileştirmiştir. Hücresel yapıların üretiminden biyolojik elementlere kadar, endüstriyel biyoteknoloji işlemlerinin birden fazla kullanımı vardır. Örneğin, biyoteknolojik süreçler, inşaat endüstrisi ve alkol, bira, şarap ve hatta yıkama deterjanlarının üretimi için yeni malzemeler yaratılmasına yardımcı olmuştur. Yirminci yüzyılın başlarında, bilim adamları mikroorganizmaları yeni amaçlar için incelemeye ve kullanmaya başladılar. Bu çabalar sonunda penisilin ve sitrik asidin biyosentezine yol açtı.

Endüstriyel biyoteknoloji ve tarım, biyoteknolojinin başlıca kullanım alanları arasındadır. Yeşil biyoteknoloji, sürdürülebilir tarım uygulamalarına ve haşere ve hastalıklara dayanıklı mahsul ve hayvanların geliştirilmesine odaklanır. Genomik bilgi teknolojisi olarak da bilinen biyoinformatik, biyolojik sistemlerde veri analizine odaklanan bir biyoteknoloji dalıdır. Mavi biyoteknoloji, deniz veya su ortamlarında meydana gelen süreçleri içerir; sarı biyoteknoloji, yiyecek ve içecek üretiminin yanı sıra peynir veya alkolün fermantasyonu ile ilgilenir. Menekşe biyoteknolojisi, çevresel sorunlar ve etik sorunlarla ilgilenir.

kullanır

Enzimler, nişastanın fermente edilebilir şekerlere dönüşümünü katalize eden proteinlerdir. Bu enzimler maya, malt ve unda bulunur. Her biri bir parmak izi kadar benzersizdir. Enzimler, besinlerin parçalanmasını hızlandırdıkları için sindirim sürecinde önemlidir. Bu enzimler, nişastayı mayadaki glikoz ve dekstrin adı verilen basit şekerlere ayırır. Maya daha sonra bu şekerleri fermente eder.

Enzimlerin fermantasyon işlemindeki etkisi, şırada bulunan şeker türlerine bağlıdır. Bu enzim kompleksi, şıradaki şekerleri hücreler tarafından emilen fosfogliserat aldehite dönüştürür. Bu enzim daha sonra iki mol ATP ve bir şeker türü olan bir mol trioz üretir. Ayrıca fermantasyon işlemin ana ürünleri olan etil alkol ve CO2 üretir. Bunlara ek olarak asetik aldehit de üretilir ve bu enzim bu kimyasalın uzaklaştırılmasından sorumludur.

Maya, maltaz ve invertaz adı verilen doğal olarak oluşan enzimler yoluyla alkol üretir. Bu enzimler, bir protein-karbonhidrat adlandırma kuralını kullanarak şeker zincirlerini glikoz ve Maltoza ayırır. Bu enzimler, fermantasyon süreci için gereklidir ve ilk olarak 1897’de Eduard Buchner tarafından keşfedilmiştir. Zymase enzim kompleksini keşfi, mayanın canlı organizmaların dışında nasıl fermente edildiğinin anlaşılmasına yol açmıştır.