Erjedés

Az erjedés vagy erjesztés, idegen szóval fermentálás vagy fermentáció a sejtben elsősorban a szénhidrátok, főleg a szőlőcukor energiafelszabadulással járó lebontása, ami akkor következik be, ha a környezetben nem áll rendelkezésre elegendő oxigén. Ez az anaerob körülmény a folyamatot redukált termékek keletkezése felé irányítja. A szőlőcukorból így tejsav vagy etanol redukálódik, miközben a redukcióhoz szükséges elektronokat a NADH-molekulák hozzák (enzim). Az emlős állatok és az ember izmaiban tartós, nagy mértékű terhelés közben tejsavas erjedés megy végbe.

Erjedési folyamatok (alkoholos erjedés élesztővel vagy tejsavas erjedés izomban). Az etil-alkoholos erjedés olyan szénhidrát-lebontási folyamat, ahol élesztők vagy baktériumok szénhidrátokból etil-alkoholt és szén-dioxidot képeznek. C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂

Az erjedés lényegesen kevesebb energiát szabadít fel a szőlőcukorból, mint a biológiai oxidáció. Az erjedés egy tökéletlen égés, mert például az alkoholos erjedésnél egy mol hexózból 2 mol etanol és két mol CO₂ képződik. Az energianyereség kb. 20 kJ/mol, szemben a tökéletes égésnek megfelelő aerob folyamattal, ahol 1 mol hexózból 6 mol CO₂ képződik, és az energianyereség 507 kJ/mol. Az erjedés tehát kevésbé gazdaságos disszimiláció.

A heterotróf mikroorganizmusok energiatermelése anaerob körülmények között erjedéssel, aerob feltételek mellett a glikolízishez kapcsolódó citrátciklusban történik meg a CO₂ -vé alakulás, majd a légzőenzimek segítségével az oxigén redukciója.

Az erjesztés alkalmazásai

A savanyú káposztát és a kovászos uborkát is erjesztjük.

Az iparban a fermentálás szót használják a teák, kávék, dohányok füllesztési eljárására is.

Fermentálással állítják elő az erőművekben villamos energia termelésére használt biogázokat is. Próbálkoznak ilyen vezetékes gáz („zöld gáz”) bevezetésével és járműveket is próbálnak ilyen gázzal üzemeltetni.

A dohánygyártásban a fermentálás szót nem csak az erjesztésre használják, hanem a dohánygyártás egész folyamatát így nevezik meg.

A fekete tea jellegzetes ízét a fermentálás adja, a zöld teát azonban nem fermentálják.

Az erjedés fajtái

Etil-alkoholos erjedés

A bortermő szőlő bogyójának levéből erjesztett bor ital etil-alkoholos erjedés során keletkezik

Etil-alkoholos erjedés

Az etil-alkoholos erjedés olyan szénhidrát-lebontási folyamat, ahol élesztők vagy baktériumok szénhidrátokból etil-alkoholt és szén-dioxidot képeznek.

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂

Ha az energiatermelést is figyelembe vesszük, akkor a bruttó :

C₆H₁₂O₆ + 2 P_i + 2 ADP → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂ + 2 ATP

Ecetsavas erjedés

Az egyenlet szerint 46 g etil-alkoholból a levegő oxigénjével (és az ecetsav baktériumok enzimjeivel), aerob folyamatban, 60 g ecetsav és 18 g víz keletkezik. A gyakorlatban az alkoholnál kevesebb ecet jön létre.

CH₃CH₂OH + O₂ = CH₃COOH + H₂O

Tejsavas erjedés

A tejsavbaktériumok a különböző szénhidrátokat (elsősorban a glükózt és a laktózt) anaerob úton tejsavvá bontják:

C₆H₁₂O₆ + 2 P_i + 2 ADP → 2 CH₃CH(OH)COOH + 2 ATP

Propionsavas erjedés

A propionsav-baktériumok tejsavból propionsavat és ecetsavat képeznek:

3 CH₃CH(OH)COOH → 2 CH₃CH₂COOH + CH₃COOH + CO₂ + H₂O

Vajsavas erjedés

Egyes Clostridium fajok (szigorúan anaerob baktériumok) hexózokból, keményítőből, cellulózból heterogén erjedéssel vajsavat képeznek. Például a Clostridium cellulovorans cellulózból képez vajsavat, ecetsavat, szén-dioxidot és hidrogént.

(G)_n → 8 C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂CH₂COOH+2 CH₃COOH + (-CH₃O₂)_n + 12 CO₂ +10 H₂

Homoacetogén erjedés

A Clostridium thermoautotrophicum hexózokból erjedéssel 3 mol ecetsavat képez melléktermékek nélkül:

C₆H₁₂O₆ → 3 CH₃COOH

Butanolos erjedés

A Clostridium acetobutylicum keményítőből, melaszból, vagy savóból a képez n-butanolt, acetont és nyomokban etanolt:

(G)_n→ 9 C₆H₁₂O₆ → 6 CH₃(CH₂)₃OH + 3 CH₃COCH₃ + C₂H₅OH + 19 CO₂ + +6 H₂O + 6 H₂

További információk

• http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/Fermenta.htm
• http://www.ogin.nl/techniek.php?hgroep=18&subgroep=26&taalid=3
• A tea feldolgozása
• A dohánygyártásról
• Házi sör