miércoles, 30 de junio de 2021

Fermentación alcohólica

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Otras dos reacciones relacionadas con la vía glucolítica conducen a la producción de etanol por fermentación alcohólica. Este proceso es uno de los destinos alternativos del piruvato. En la primera de las dos reacciones que conducen a la producción de etanol, el piruvato se descarboxila (pierde dióxido de carbono) para producir acetaldehído (30). La enzima que cataliza esta reacción es la piruvato descarboxilasa.

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El CO2 producido es responsable de las burbujas en la cerveza y en los vinos espumosos. El acetaldehído se reduce para producir etanol, y, al mismo tiempo, una molécula de NADH se oxida a NAD+ por cada molécula de etanol producido

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La reacción de reducción de la fermentación alcohólica es similar a la reducción del piruvato a lactato, en el sentido de que proporciona el reciclaje de NAD+ y, por lo tanto, permite reacciones adicionales de oxidación anaeróbica (fermentación), así como la conversión del piruvato a una sustancia menos tóxica que se exportará fuera de la célula.

La reacción neta para la fermentación alcohólica es

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NAD+ y NADH no aparecen explícitamente en la ecuación neta. Es esencial que el reciclaje de NADH a NAD+  tenga lugar aquí, tal como ocurre cuando se produce lactato, para que pueda haber más oxidación anaeróbica. Alcohol deshidrogenasa, la enzima que cataliza la conversión de acetaldehído a etanol, es similar a la lactato deshidrogenasa en muchos sentidos. La similitud más sorprendente es que ambas son deshidrogenasas ligadas a NADH, y ambas son tetrámeros.

La fermentación no requiere oxígeno. Si hay oxígeno presente, algunas especies de levadura (por ejemplo, Kluyveromyces lactis o Kluyveromyces lipolytica) oxidarán el piruvato completamente a dióxido de carbono y agua en un proceso llamado respiración celular, por lo tanto, estas especies de levadura producirán etanol solo en un ambiente anaeróbico (no celular respiración). Este fenómeno se conoce como el efecto Pasteur.

Sin embargo, muchas levaduras, como la levadura de panadería comúnmente utilizada Saccharomyces cerevisiae o la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe bajo ciertas condiciones, fermentan en lugar de respirar incluso en presencia de oxígeno. En la elaboración del vino, esto se conoce como el efecto contrapasteur. Estas levaduras producirán etanol incluso en condiciones aeróbicas, si se les proporciona el tipo adecuado de nutrición. Durante la fermentación discontinua, la tasa de producción de etanol por miligramo de proteína celular es máxima durante un breve período temprano en este proceso y disminuye progresivamente a medida que el etanol se acumula en el caldo circundante. Los estudios demuestran que la eliminación de este etanol acumulado no restablece inmediatamente la actividad fermentativa, y proporcionan evidencia de que la disminución de la tasa metabólica se debe a cambios fisiológicos (incluido el posible daño por etanol) más que a la presencia de etanol. Se han investigado varias causas potenciales para la disminución de la actividad fermentativa. La viabilidad permaneció igual o superior al 90%, el pH interno permaneció cerca de la neutralidad y las actividades específicas de las enzimas glucolíticas y alcohólicas (medidas in vitro) se mantuvieron altas durante la fermentación discontinua. Ninguno de estos factores parece estar relacionado causalmente con la caída de la actividad fermentativa durante la fermentación discontinua.

Todo el etanol contenido en las bebidas alcohólicas (incluido el etanol producido por maceración carbónica) se produce mediante fermentación inducida por la levadura.

El vino se produce por fermentación de los azúcares naturales presentes en las uvas; la sidra y la perada se producen por fermentación similar de azúcar natural en manzanas y peras, respectivamente; y otros vinos de frutas se producen a partir de la fermentación de los azúcares en cualquier otro tipo de fruta. El brandy y el eaux de vie (por ejemplo, slivovitz) se producen por destilación de estas bebidas fermentadas con frutas.

El hidromiel se produce por fermentación de los azúcares naturales presentes en la miel.

La cerveza, el whisky y el vodka se producen por fermentación de almidones de grano que la enzima amilasa ha convertido en azúcar, que está presente en los granos de grano que han sido malteados (es decir, germinados). Se pueden agregar a la mezcla otras fuentes de almidón (por ejemplo, papas y granos no malteados), ya que la amilasa también actuará sobre esos almidones. También puede ser inducida por amilasa fermentada con saliva en algunos países. Whisky y vodka también se destilan; La ginebra y las bebidas relacionadas se producen mediante la adición de agentes aromatizantes a una materia prima tipo vodka durante la destilación.

Los vinos de arroz (incluido el sake) se producen por la fermentación de almidones de granos convertidos en azúcar por el moho Aspergillus oryzae. Baijiu, soju y shōchū se destilan del producto de dicha fermentación.

El ron y algunas otras bebidas se producen por fermentación y destilación de la caña de azúcar. El ron generalmente se produce a partir de la melaza del producto de la caña de azúcar.

En todos los casos, la fermentación debe llevarse a cabo en un recipiente que permita que escape el dióxido de carbono pero que evite la entrada de aire exterior. Esto es para reducir el riesgo de contaminación de la infusión por bacterias o mohos no deseados y porque la acumulación de dióxido de carbono crea un riesgo la vasija se romperá o fallará, posiblemente causando lesiones o daños a la propiedad.

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