- Els bacteris àcid-làctics
- Procés de fermentació làctica (pas a pas)
- - Via glucolítica
- Inversió d'ATP
- Producció d'ATP
- - Fermentació làctica i regeneració de NAD +
- Exemples de processos en els quals es dóna la fermentació làctica
- - En les cèl·lules musculars
- - Productes alimentaris
- el iogurt
- verdures fermentades
- carns fermentades
- Peix i marisc fermentats
- llegums fermentades
- llavors fermentades
- referències
La fermentació làctica, també coneguda com fermentació àcid-làctica, és el procés de síntesi d'ATP en absència d'oxigen que realitzen alguns microorganismes, entre ells un tipus de bacteris anomenades "bacteris àcid-làctics", el qual acaba amb l'excreció d'àcid làctic.
Es considera un tipus de "respiració" anaeròbica i també és dut a terme per algunes cèl·lules musculars en els mamífers quan les mateixes treballen fortament ia grans velocitats, superiors a la capacitat de transport d'oxigen de sistema pulmonar i cardiovascular.
Esquema de la fermentació làctica (Font: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons i modificat per Raquel Parada Puig)
El terme "fermentació", en línies generals, fa referència a l'obtenció d'energia (en forma d'ATP) en absència d'oxigen, és a dir, en anaerobiosi, i la fermentació làctica es refereix a la síntesi d'ATP ia la excreció d'àcid làctic en anaerobiosi, com a productes de el metabolisme de la glucosa.
Equació de la producció d'àcid làctic a partir de glucosa.
Els bacteris àcid-làctics
L'home explota les bondats de la fermentació làctica per a la producció i preservació d'aliments des de fa ja moltíssim temps i, sens dubte, els bacteris àcid-làctics són un pilar fonamental per a tal fi.
Aquestes pertanyen a un grup bastant heterogeni de bacteris que, usualment, tenen forma de cocos i bacils; són bacteris grampositius, no productores de catalasa, no esporuladoras, immòbils i anaeròbiques, capaços de sintetitzar àcid làctic a partir de l'piruvat format per via glucolítica.
Pertanyen a diferents gèneres, entre ells Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus i Lactobacillus, dins dels quals hi ha espècies homofermentativas i heterofermentativas.
Els bacteris àcid-làctics homofermentativas produeixen, per cada molècula de glucosa que consumeixen, dues molècules d'àcid làctic; els bacteris àcid-làctics heterofermentativas, en canvi, produeixen una molècula d'àcid làctic i una altra de diòxid de carboni o etanol, per exemple.
Procés de fermentació làctica (pas a pas)
La fermentació àcid-làctica comença amb una cèl·lula (bacteriana o muscular) consumint glucosa o d'algun tipus de sucre o carbohidrat relacionat. Aquest "consum" es dóna a través de la glucòlisi.
- Via glucolítica
Inversió d'ATP
Inicialment s'inverteixen 2 ATP per cada molècula de glucosa consumida, ja que aquesta és fosforilada per l'enzim hexoquinasa per retre glucosa 6-fosfat, que és isomerizada a fructosa 6-fosfat (enzim glucosa 6-P isomerasa) i tornada a fosforilar a fructosa 1, 6-bisfosfat (enzim fosfofructoquinasa).
Més endavant, la fructosa 1,6-bifosfat és "tallada" a la meitat per alliberar dues trioses fosfat conegudes com gliceraldehid 3-fosfat i dihidroxiacetona fosfat, reacció catalitzada per un enzim aldolasa.
Aquests dos sucres fosforilats de 3 carbonis són interconvertibles entre si per un enzim triosa fosfat isomerasa, per la qual cosa es considera que, fins a aquest punt, cada molècula de glucosa que es consumeix és convertida en dues molècules de gliceraldehid 3-fosfat que són fosforilades a 1,3-bifosfoglicerato.
La reacció anterior és catalitzada per un enzim anomenat gliceraldehid 3-fosfat deshidrogenasa (GAPDH), que requereix de la presència del "poder reductor" de l'cofactor NAD +, sense el qual no pot funcionar.
Producció d'ATP
En aquest punt de la ruta s'han consumit 2 ATP per cada molècula de glucosa, però aquestes dues molècules són "reposades" per la reacció catalitzada per l'enzim fosfoglicerat quinasa, per la qual es converteix cada 1,3-bifosfoglicerato en 3-fosfoglicerat i es sintetitzen 2ATP.
Cada 3-fosfoglicerat és convertit en 2-fosfoglicerat per un enzim fosfoglicerat mutasa i aquest, al seu torn, serveix de substrat per l'enzim enolasa, que el deshidrata i el converteix en fosfoenolpiruvat.
Amb cada molècula de glucosa que es consumeix es produeixen 2 molècules de piruvat i 2 molècules d'ATP, ja que el fosfoenolpiruvat és substrat de l'enzim piruvat quinasa, que catalitza la transferència d'un grup fosforil des del fosfoenolpiruvat fins a una molècula d'ADP, produint ATP.
- Fermentació làctica i regeneració de NAD +
El piruvat, una molècula de 3 carbonis, és convertit en àcid làctic, una altra molècula de 3 carbonis, a través d'una reacció de reducció que consumeix una molècula de NADH per cada molècula de piruvat, regenerant el NAD + "invertit" en la reacció glucolítica catalitzada per la GAPDH.
La reposició de les molècules de NAD + emprades no comporta a una producció addicional de molècules d'ATP, però permet que el cicle glucolític torni a repetir (sempre que hi hagi carbohidrats disponibles) i es produeixin 2 ATP per cada glucosa consumida.
La reacció és catalitzada per un enzim anomenat lactat deshidrogenasa i és més o menys així:
2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (àcid làctic) + 2 NAD +
Exemples de processos en els quals es dóna la fermentació làctica
- En les cèl·lules musculars
La fermentació làctica en les cèl·lules musculars és comú després d'una sessió d'exercitació després de diversos dies d'inactivitat. Aquesta es fa evident pel fet que la fatiga muscular i el dolor experimentat per l'esportista estan associats amb la presència d'àcid làctic en les cèl·lules.
Image de 5132824 a www.pixabay.com
A mesura que les cèl·lules musculars s'exerciten i s'esgoten les reserves d'oxigen (el sistema cardiovascular i respiratori no poden copar amb el transport de l'oxigen necessari), aquestes comencen a fermentar (respirar sense oxigen), alliberant àcid làctic que pot acumular-se.
- Productes alimentaris
La fermentació àcid-làctica duta a terme per diferents espècies de bacteris i fongs és aprofitada per l'home a nivell mundial per a la producció de diferents tipus d'aliments.
Aquest metabolisme pel qual es caracteritzen diferents microorganismes és essencial per a la preservació econòmica i la producció de gran quantitat d'aliments, ja que el pH àcid aconseguit pels mateixos generalment inhibeix el creixement d'altres microorganismes potencialment nocius o patògens.
Entre aquests aliments destaquen el iogurt, el sauerkraut (col fermentat), els cogombres, les olives, diferents vegetals adobats, diferents tipus de formatge i llets fermentades, l'aigua de quefir, algunes carns i cereals fermentats, entre d'altres.
el iogurt
El iogurt és un producte fermentat derivat de la llet i és produït gràcies a la fermentació d'aquest líquid d'origen animal per un tipus de bacteri àcid-làctica, generalment de l'espècie Lactobacillus bulgaricus o Lactobacillus acidophilus.
Iogurt (Imatge de kamila211 a www.pixabay.com)
Aquests microorganismes converteixen els sucres presents en la llet (incloent-hi la lactosa) en àcid làctic, de manera que el pH disminueix (s'acidifica) en aquest líquid, modificant el seu sabor i la seva textura. La textura més ferma o líquida dels diferents tipus de iogurt depèn de dues coses:
- De la producció concomitant de exopolisacáridos per part dels bacteris fermentatives, els quals actuen com a agents espessidors
- De la coagulació que resulta de la neutralització de les càrregues negatives sobre les proteïnes de la llet, com a efecte de l'canvi de pH generat per la producció d'àcid làctic, que les rendeix completament insolubles
verdures fermentades
En aquest grup podem trobar productes com les olives conservades en salmorra. També s'inclouen preparacions a base de col com el xucrut o kimchi coreà, a l'igual que els cogombres confitats i el jalapeño mexicà.
carns fermentades
En aquesta categoria s'inclouen embotits com el xoriço, el fuet, el salami i la sopressatta. Productes que es caracteritzen per les seves particulars sabors més de la seva alta capacitat de conservació.
Peix i marisc fermentats
Inclou diferents tipus de peix i marisc que solen fermentar barrejats amb pasta o arròs, com és el cas de Pla raa a Tahilandia.
llegums fermentades
La fermentació làctica aplicada a llegums és una pràctica tradicional en alguns països asiàtics. El miso, per exemple, és una pasta elaborada a força de soja fermentada.
llavors fermentades
A la cuina tradicional africana, hi ha una gran varietat de productes elaborats amb base en llavors fermentades com el sumbala o el kenkei. Entre aquests productes es troben alguns condiments i inclusivament iogurts elaborats a base de cereals.
referències
- Beijerinck, MW, On Lactic acid Fermentation in milk., In: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
- Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de les Rivas, B. (2011). Lactic acid bacteri. Molecular Wine Microbiology, 1st ed.; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
- National Research Council. (1992). Applications of biotechnology in traditional fermented foods. National Academies Press.
- Nelson, DL, Lehninger, A EL, & Cox, MM (2008). Lehninger principles of biochemistry. Macmillan.
- Soult, A. (2019). Chemistry LibreTexts. Retrieved April 24, 2020 from chem.libretexts.org
- Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). The Role of Lactic Acid Bacteri in Milk Fermentation. Food and Nutrition Sciences. 05. 435-442. 10.4236 / fns.2014.54051.