Глюкозаны ачытуу – бул алкоголдук ичимдиктерди даярдоого мүмкүн болгон негизги реакциялардын бири. Бул ар кандай жолдор менен ишке ашырылышы мүмкүн, алардын ар биринде жеке буюмдар түзүлөт. Бул процесс жашообуздун көптөгөн тармактарында негизги ролду ойнойт, тамак бышыруудан, шарап жана арак азыктарын жасоодон тартып денебизде болгон реакцияларга чейин.
Тарых
Глюкозаны жана башка канттарды ачытуу процессин байыркы адамдар колдонушкан. Алар бир аз ачытылган тамактарды жешчү. Мындай тамак-аш коопсуз болгон, анткени анын курамында көптөгөн зыяндуу бактериялар өлүп калган спирт бар. Байыркы Египетте жана Вавилондо адамдар канттуу суусундуктарды жана сүттү ачытууну билишкен. 18-кылымдын аягында адамдар бул процессти, анын түрлөрүн жана өркүндөтүү мүмкүнчүлүктөрүн жакшыраак изилдөөгө жетишкенде, квас, пиво кайнатуу жана шарап арак сыяктуу тармактар абдан сапаттуу өскөн.
Ачытуу түрлөрү
Кызык, бирок бул процесс башкача. Ал эми акыркы азыктары менен глюкоза ачытуунун түрлөрү бар. Ошентип, сүт кислотасы, спирт, лимон кислотасы, ацетон, бутирик жана башка бир нече бар. Келгиле, ар бир түрү жөнүндө бир аз сүйлөшөлүөзүнчө. Глюкозанын сүт кислотасын ачытуусу йогурт, каймак, айран, быштак сыяктуу азыктарды даярдоодо негизги процесс болуп саналат. Ал ошондой эле жашылчаларды сактоо үчүн колдонулат жана биздин организмдеги негизги функцияны аткарат: кычкылтектин жетишсиздигинен глюкоза акыркы продуктуга - сүт кислотасына айланат, бул машыгуу учурунда жана андан кийин булчуңдардын оорушуна алып келет.
Алкоголдук ачытуу акыркы продукт катары этил спиртинин түзүлүшү менен айырмаланат. Бул микроорганизмдердин - ачыткылардын жардамы менен пайда болот. Ал эми тамак жасоодо негизги ролду ойнойт, анткени глюкозаны спирттик ачытуу учурунда негизги продуктыдан тышкары көмүр кычкыл газы бөлүнүп чыгат (бул ачыткы камырынын көркүн түшүндүрөт).
Лимон кислотасынын ачытуусу, сиз ойлогондой, лимон кислотасынын пайда болушу менен болот. Ал грибоктун белгилүү бир түрүнүн таасири астында пайда болуп, денебиздеги бардык клеткалардын дем алышын камсыз кылган Кребс циклинин бир бөлүгү болуп саналат.
Ацетон-бутил ачытуусу бутирик ачытууга абдан окшош. Натыйжада бутил кислотасы, бутил жана этил спирттери, ацетон жана көмүр кычкыл газы пайда болот. Бутирдик ачытуу аты бар кислотаны жана көмүр кычкыл газын гана чыгарат.
Эми биз бардык түрлөрүн кененирээк карап чыгабыз, бирок эң негизгиси – глюкозанын спирттик ачытуусу менен баштайлы. Бардык реакциялар жана алардын жүрүшүнүн нюанстары кылдат талданат.
Алкоголь ачытуу
Глюкозанын ачытуусу жөнүндө бир аз көбүрөөк айтып берели, анын теңдемеси:S6N12O6 =2S2N 5OH + 2CO2. Бул реакциядан эмнеге үйрөнсө болот? Бизде эки продукт бар: этил спирти жана көмүр кычкыл газы. Акыркысынан улам ачыткы камырдын шишип кеткенин байкайбыз. Ал эми биринчиден улам биз шараптын жана шарап суусундуктарынын унутулгус даамын алуу мүмкүнчүлүгүнө ээбиз. Бирок, чындыгында, бул жөн гана жөнөкөйлөштүрүлгөн теңдеме. Глюкозанын толук ачытуу реакциясы татаалыраак, андыктан аны бир аз бөлүп алалы.
Гликолиз сыяктуу процесс бар. Сөзмө-сөз, анын аты "кантты бөлүү" деп которулат. Ал организмде пайда болот жана анын кошумча продуктусу пирожүздүү кислота, ал эми негизгиси бул реакция учурунда башка кошулмадан пайда болгон аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ денедеги энергия алып жүрүүчү деп айта алабыз жана чындыгында гликолиз денебизди энергия менен камсыз кылуу үчүн кызмат кылат.
Бул процесске кандайдыр бир себеп менен токтолдук. Чынында, ачытуу гликолизге абдан окшош, анткени алар үчүн биринчи этап так ошондой. Ал тургай, глюкозанын алкоголдук ачытуусу гликолиздин уландысы деп айтууга болот. Анын жүрүшүндө пайда болгон пируват (пирув кислотасы иону) кошумча продукт катары көмүр кычкыл газын бөлүп чыгаруу менен ацетальдегидге (CH3-C(O)H) айланат. Андан кийин, натыйжада продукт бактериялар камтылган NADH коэнзими менен азайтылат. Азайтуу этил спиртинин пайда болушуна алып келет.
Ошентип, глюкозанын этил спиртине ачытуу реакциясы төмөнкүдөй болот:
1)C6H12O6=2 C3H4O3 + 4 H+
2) C3H4O3=CH3 -COH + CO2
3) CH3-COH + NADH + H+=C2H 5OH + NAD+
NADH реакциянын катализатору болуп кызмат кылат, ал эми NAD иону+гликолиздин алгачкы этабында негизги ролду ойнойт жана спирттик ачытуунун аягында пайда болот, процесске кайтып келет.
Изилдеп жаткан реакциянын кийинки түрүнө өтөлү.
Глюкозанын сүт кислотасы ачытуусу
Бул түр алкоголдон ачыткылардын таасири астында эмес, сүт кислотасынын бактерияларынын жардамы менен пайда болгондугу менен айырмаланат. Ошондуктан, бизде таптакыр башка буюмдар бар. Сүт кислотасынын ачытуусу биз катуу иштегенде жана кычкылтек жетишсиз болгондо булчуңдарыбызда да пайда болот.
Бул процесстин эки түрү бар. Биринчиси - гомоферментативдик ачытуу. Эгер сиз "хомо" префиксин уккан болсоңуз, анда анын маанисин түшүнгөн чыгарсыз. Гомоферментативдик ачытуу – бул бир ферментти камтыган процесс. Биринчи этапта гликолиз жүрүп, пирожүздүү кислота пайда болот. Андан кийин пайда болгон пируват (эритмеде бул кислота иондор түрүндө гана болушу мүмкүн) NADH+H жана лактатдегидрогеназанын жардамы менен гидрогенизацияга дуушар болот. Натыйжада, калыбына келтирүү продуктусу сүт кислотасы болуп саналат, ал реакция учурунда алынган бардык продукциянын 90%ке жакынын түзөт. Бул кошулма, бирок, эки түрүндө да түзүлүшү мүмкүнар кандай изомерлер: D жана L. Бул типтер бири-биринин күзгүсү болгондугу менен айырмаланат жана натыйжада биздин денебизге ар кандай таасир этет. Кайсы изомер көбүрөөк деңгээлде түзүлөөрү лактатдегидрогеназанын түзүлүшүн аныктайт.
Келгиле, сүт кычкыл ачытуунун экинчи түрүнө - гетероферментативге өтөбүз. Бул процесс бир нече ферментти камтыйт жана татаалыраак жолду камтыйт. Ушундан улам реакция учурунда дагы ар түрдүү продуктулар пайда болот: сүт кислотасынан тышкары ал жерден уксус кислотасын жана этил спиртин таба алабыз.
Ошондуктан биз сүт кислотасын ачытууну карап чыктык. Бул быштак, быштак, ачытылган бышырылган сүт жана айрандын даамын татып көрүү процесси. Глюкозанын сүт кислотасынын ачытылышынын жалпы реакциясын жыйынтыктап, жазалы: C6H12O6=2 C 3H6O3. Албетте, бул гомоферментативдик ачытуу процессинин жөнөкөйлөштүрүлгөн диаграммасы, анткени гетероферменттүү ачытуу процессинин диаграммасы да абдан татаал болот. Химиктер глюкозанын сүт ферментациясын дагы эле изилдеп, анын толук механизмдерин түшүндүрүп жатышат, андыктан дагы деле жакшыртууга мүмкүнчүлүк бар.
Лимон кислотасын ачытуу
Ачытуунун бул түрүнүн реакциялары, спиртте болгон сыяктуу, белгилүү бир штаммдагы козу карындардын таасири астында болот. Бул реакциянын толук механизми али толук түшүнүлө элек жана биз кээ бир жөнөкөйлөтүүлөргө гана таяна алабыз. Бирок, процесстин баштапкы этабы гликолиз деген сунуштар бар. Андан кийин пирожүздүү кислотага айланатар кандай кислоталарга айланып, лимонго келет. Бул механизмдин аркасында реакция чөйрөсүндө башка кислоталар топтолот - глюкозанын толук эмес кычкылдануу продуктулары.
Бул процесс кычкылтектин таасири астында ишке ашат жана жалпысынан аны төмөнкү теңдеме катары жазса болот: 6 +3O2=2C 6N8O 7 + 4H2O. Ачытуунун бул түрү ачылганга чейин адамдар лимон кислотасын тиешелүү дарактын мөмөсүн басуу аркылуу гана чыгарышкан. Бирок бул кислота лимондо 15% дан ашпайт, ошондуктан бул ыкма ишке ашпай калды жана бул реакция ачылгандан кийин бардык кислота ачытуу жолу менен алына баштады.
Бутирдик ачытуу
Келгиле, кийинки түргө өтөбүз. Ачытуунун бул түрү май кислотасынын бактерияларынын таасири астында ишке ашат. Алар кеңири таралган жана алар пайда кылган процесс биологиялык маанилүү циклдерде негизги ролду ойнойт. Бул бактериялардын жардамы менен өлүк организмдердин ыдырашы ишке ашат. Реакциялар учурунда пайда болгон май кислотасы жыты менен тазалоочуларды өзүнө тартат.
Ачытуунун бул түрү өнөр жайда колдонулат. Сиз ойлогондой, алар май кислотасын алышат. Анын эфирлери парфюмерияда кеңири колдонулат жана өзүнөн айырмаланып жагымдуу жыты бар. Бирок, бутирикалык ачытуу дайыма эле пайдалуу боло бербейт. Ал жашылчаларды, консерваларды, сүттү жана башка азыктарды бузушу мүмкүн. Бирок бул май кислотасынын бактериялары продуктуга киргенде гана болушу мүмкүн.
Бутирдин механизмин талдап көрөлүглюкозаны ачытуу. Анын реакциясы мындай: C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + 2CO2↑ + 2H 2 . Натыйжада бутирикалык бактериялардын жашоо активдүүлүгүн камсыз кылган энергия да пайда болот.
Ацетон-бутил ачытуу
Бул түрү бутирикке абдан окшош. Ушундай жол менен глюкоза гана эмес, глицерин жана пирувус кислотасы да ачыта алат. Бул процессти эки этапка бөлүүгө болот: биринчиси (кээде кислота деп аталат) чындыгында бутирдик ачытуу. Бирок май кислотасынан тышкары уксус кислотасы да бөлүнүп чыгат. Глюкозаны ушундай жол менен ачытуунун натыйжасында биз экинчи баскычка (ацетонобутил) өтүүчү продукцияларды алабыз. Бул процесс бактериялардын таасири астында да жүргөндүктөн, чөйрө кислоталанганда (кислоталардын концентрациясынын жогорулашы) бактериялар тарабынан атайын ферменттер бөлүнүп чыгат. Алар глюкозаны ачытуу продуктуларынын n-бутанолго (бутил спиртине) жана ацетонго айланышын шарттайт. Мындан тышкары, бир аз этанол пайда болушу мүмкүн.
Ачытуунун башка түрлөрү
Бул процесстин тизмеленген беш түрүнөн тышкары дагы бир нечеси бар. Мисалы, бул уксус ачытуу. Ошондой эле көптөгөн бактериялардын аракети астында пайда болот. Ачытуунун бул түрүн туздоодо пайдалуу максаттарда колдонсо болот. Ал тамакты патогендик жана коркунучтуу бактериялардан коргойт. щелочтуу же метан ачытуу да бар. Мурунку түрлөрүнөн айырмаланып, бул түрүачытуу көпчүлүк органикалык кошулмалар үчүн жүргүзүлүшү мүмкүн. Көп сандаган татаал реакциялардын натыйжасында органикалык заттар метан, суутек жана көмүр кычкыл газына бөлүнөт.
Биологиялык ролу
Ферментация тирүү организмдердин энергия алуусунун эң байыркы жолу. Кээ бир жандыктар жолдо энергия алып, органикалык заттарды өндүрсө, кээ бирлери бул заттарды жок кылып, ошол эле учурда энергия алышат. Биздин бүткүл жашообуз ушуга курулган. Ал эми ар бирибизде ачытуу тигил же бул формада ишке ашат. Жогоруда айткандай, интенсивдүү машыгуу учурунда булчуңдарда сүт кислотасынын ачытышы пайда болот.
Дагы эмнени окуу керек?
Эгер сизди бул абдан кызыктуу процесстин биохимиясы кызыктырса, анда химия жана биология боюнча мектеп окуу китептеринен башташыңыз керек. Көптөгөн университет окуу китептери ушунчалык майда-чүйдөсүнө чейин жазылгандыктан, аларды окугандан кийин бул тармакта жөн гана адис боло аласыз.
Тыянак
Мына биз аягына чыктык. Биз глюкоза ферментациясынын бардык түрлөрүн жана бул процесстердин жалпы принциптерин талдап чыктык, алар тирүү организмдердин иштешинде да, биздин өнөр жайыбызда да абдан маанилүү роль ойнойт. Келечекте биз бул байыркы процесстин дагы бир нече түрүн таап, аларды өзүбүзгө белгилүү болгон сыяктуу өз пайдабызга колдонууну үйрөнүшүбүз мүмкүн.
