Processo di fermentazione lattica passo per passo ed esempi

IL fermentazione lattica, conosciuto anche come Fermentazione acida-lattica, È il processo di sintesi ATP in assenza di ossigeno che eseguono alcuni microrganismi, incluso un tipo di batteri chiamati "batteri acidi-lattici", che termina con l'escrezione di acido lattico.

È considerato un tipo di "respirazione" anaerobica ed è anche effettuato da alcune cellule muscolari nei mammiferi quando lavorano fortemente e a grandi velocità, più in alto della capacità di trasporto dell'ossigeno del sistema polmonare e cardiovascolare.

Schema di fermentazione lattica (Fonte: Sjantoni/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons e modificata da Raquel Parada Puig)

Il termine "fermentazione", in generale, si riferisce all'ottenimento di energia (sotto forma di ATP) in assenza di ossigeno, cioè nell'anaerobiosi e la fermentazione lattica si riferisce alla sintesi di ATP e all'escrezione di lattica acida in anaerobiosi, come prodotti del metabolismo del glucosio.

Equazione della produzione di acido lattico dal glucosio.

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Batteri acidi-cratici

L'uomo sfrutta i benefici della fermentazione lattica per la produzione e la conservazione del cibo per lungo tempo e, senza dubbio, i batteri acidi-cratici sono un pilastro fondamentale a questo scopo.

Questi appartengono a un gruppo abbastanza eterogeneo di batteri che di solito hanno cocco e bacilli; Sono gram -positivi, non producono batteri della catalasi, non sporlatori, immobili e anaerobici, in grado di sintetizzare l'acido lattico dal piruvato formato dalla via glicolitica.

Appartengono a generi diversi, incluso Pediococcus, Leuonostoc, Eenococcus E Lactobacillus, Tra cui ci sono specie omofermentative ed eterofermentative.

I batteri omofermentativi acidi-lattici producono, per ogni molecola di glucosio che consumano, due molecole di acido lattico; I batteri acidi-lattici eterofermentativi, d'altra parte, producono una molecola di acido lattico e un altro anidride carbonica o etanolo, per esempio.

Processo di fermentazione lattica (passo per passo)

La fermentazione acida-lattica inizia con una cellula (batterica o muscolare) che consuma glucosio o qualche tipo di zucchero o carboidrati correlati. Questo "consumo" si verifica attraverso la glicolisi.

- Via glicolitica

Investimento ATP

Inizialmente 2 ATP sono investiti per ciascuna molecola di glucosio consumata, in quanto questo è fosforilato dall'enzima esochinasi per arrendersi al glucosio a 6-fosfato, che è isomerizzato al fruttosio 6-fosfato (enzima di glucosio 6-P isomerasi) e ritorna al fosforilato a fosforo 1, 6-bifosfato (enzima fosfofruceraquinasi).

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Successivamente, il fruttosio 1.6-bifosfato viene "tagliato" a metà per rilasciare due triosas fosfato noto come gliceraldeide 3-fosfato e diidrossiacetone fosfato, catalizzato da un enzima aldolasi.

Questi due zuccheri fosforilati a 3 carbonio sono interconvertibili l'uno dall'altro da un enzima fosfato isomease triosa, quindi si considera che, fino a questo punto, ogni molecola di glucosio che viene consumata venga convertita in due molecole di glicceraldeide 3-fosfato -bifosfoglycerato.

La reazione precedente è catalizzata da un enzima chiamato gliceraldeide 3-fosfato deidrogenasi (GAPDH), che richiede la presenza del "potere riducente" del co-fattore NAD+, senza il quale non può funzionare.

Produzione ATP

A questo punto sulla rotta, sono stati consumati 2 ATP per ogni molecola di glucosio, ma quelle due molecole sono "sostituite" dalla reazione catalizzata dall'enzima fosfoglycerato chinasi, che converte ogni 1.3-bifosfoglicerato in 3-fosfoglicerato e 2ATP sono sintesizzati.

Ogni 3-fosfoglicerato viene convertito in 2-fosfoglicerato da un enzima fosfoglycerato mutasa e questo, a sua volta, funge da substrato per l'enzima inolasi, che lo disidrata e lo rende fosfoenolpivante.

Con ogni molecola di glucosio che viene consumata, vengono prodotte 2 molecole di piruvato e 2 molecole ATP, poiché il fosfoenolpiruvato è un substrato dell'enzima piruvato di quercia, che catalizza il trasferimento di un gruppo fosforil.

- Fermentazione lattica e rigenerazione NAD+

Il piruvato, una molecola di 3 -carbonio, viene convertito in acido lattico, un'altra molecola a 3 carbonio, attraverso una reazione di riduzione che consuma una molecola NADH per ciascuna molecola di piruvato, rigenerando la NAD+ "invertita" nella reazione glucolitica catalizzata dal GAPDH.

La sostituzione delle molecole dei dipendenti NAD+ non porta a un'ulteriore produzione di molecole ATP, ma consente di ripetere nuovamente il ciclo glicolitico (fintanto che sono disponibili carboidrati) e 2 ATP per ogni glucosio consumato.

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La reazione è catalizzata da un enzima chiamato lattato deidrogenasi ed è più o meno simile a questo:

2C3H3O3 (piruvato) + 2 NADH → 2C3H6O3 (acido lattico) + 2 NAD+

Esempi di processi in cui si verifica la fermentazione lattica

- Nelle cellule muscolari

La fermentazione lattica nelle cellule muscolari è comune dopo una sessione di allenamento dopo diversi giorni di inattività. Ciò diventa evidente perché l'affaticamento muscolare e il dolore sperimentato dall'atleta sono associati alla presenza di acido lattico nelle cellule.

Immagine di 5132824 in www.Pixabay.com

Mentre le cellule muscolari si esercitano e le riserve di ossigeno esaurito (il sistema cardiovascolare e respiratorio non può coprire il trasporto dell'ossigeno necessario), queste iniziano a fermentare (respirazione senza ossigeno), rilasciando acido lattico che può accumulare.

- Prodotti alimentari

La fermentazione acida-lattica effettuata da diverse specie di batteri e funghi è usata dall'uomo in tutto il mondo per la produzione di diversi tipi di cibo.

Questo metabolismo attraverso il quale sono caratterizzati diversi microrganismi è essenziale per la conservazione economica e la produzione di una grande quantità di cibo, poiché il pH acido da essi raggiunto generalmente inibisce la crescita di altri microrganismi potenzialmente dannosi o patogeni.

Questi alimenti includono yogurt, crauti (cavolo fermentato), sottaceti, olive, diverse verdure in salamoia, diversi tipi di formaggio e latte fermentati, acqua kéfir, alcune carni fermentate e cereali, tra gli altri.

Lo yogurt

Lo yogurt è un prodotto fermentato derivato dal latte ed è prodotto grazie alla fermentazione di questo liquido animale da un tipo di batteri acidi-cratici, di solito della specie Lactobacillus bulgaricus O Lactobacillus acidophilus.

Yogurt (immagine di kamila211 in www.Pixabay.com)

Questi microrganismi convertono gli zuccheri presenti nel latte (incluso il lattosio) in acido lattico, quindi il pH diminuisce (è acidificato) in questo liquido, modificando il suo sapore e la sua consistenza. La consistenza più forte o liquida dei diversi tipi di yogurt dipende da due cose:

1. Della concomitante produzione di esolisaccaridi da parte dei batteri fermentativi, che agiscono come agenti ispessenti
2. Di coagulazione che deriva dalla neutralizzazione dei carichi negativi sulle proteine ​​del latte, in quanto effetto del cambiamento di pH generato dalla produzione di acido lattico, che li paga completamente insolubili

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Verdure fermentate

In questo gruppo possiamo trovare prodotti come le olive conservate in salamoia. Sono inclusi anche preparati a base di cavoli come Chucrut o Kimchi coreano, proprio come sottaceti sottaceti e jalapeño messicano.

Carni fermentate

Questa categoria include salsicce come chorizo, pelliccia, salame e sopssatta. Prodotti che sono caratterizzati dai loro sapori particolari oltre alla sua elevata capacità di conservazione.

Pesce fermentato e frutti di mare

Include diversi tipi di pesce e crosta.

Legumi fermentati

La fermentazione lattica applicata ai legumi è una pratica tradizionale in alcuni paesi asiatici. Il miso, per esempio, è una pasta fatta con semi di soia fermentati.

Semi fermentati

Nella cucina tradizionale africana, esiste un'ampia varietà di prodotti realizzati basati su semi fermentati come Sumbala o Kenkei. Tra questi prodotti ci sono alcuni condimenti e persino yogurt a base di cereali.

Riferimenti

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