Войти
Один изомер молочной кислоты 
В этой анимации рассматривается одна молекула глюкоза превращается в пируват, затем в молочную кислоту. В процессе есть одна 6-углеродная молекула глюкозы и 2 молекулы НАД +. 2 фосфата присоединяются к концам молекулы глюкозы, затем глюкоза расщепляется на 2 3-углеродных предшественника пирувата. Впоследствии молекулы НАД + превращаются в 2 НАДН, и к атомам углерода присоединяются дополнительные фосфатные группы. Затем приходит АДФ и забирает фосфаты, создавая 2 молекулы АТФ. Пируват превращается в 2 молекулы лактата, которые превращают НАДН обратно в НАД +. Затем процесс повторяется, начиная с другой молекулы глюкозы. Молочная ферментация - это метаболический процесс, в ходе которого глюкоза или другие шестиуглеродные сахара (также дисахариды шестиуглеродных сахаров, например сахароза или лактоза ) преобразуются в клеточную энергию, а метаболит лактат, который представляет собой молочную кислоту в растворе. Это анаэробная реакция ферментации, которая происходит в некоторых бактериях и клетках животных, например, мышечных клетках.
Если в клетке присутствует кислород, многие организмы обходят ферментацию и претерпевают клеточное дыхание ; однако факультативные анаэробные организмы будут как ферментировать, так и дышать в присутствии кислорода. Иногда, даже когда присутствует кислород и происходит аэробный метаболизм в митохондриях, если пируват накапливается быстрее, чем он может метаболизироваться, ферментация все равно произойдет.
Лактатдегидрогеназа катализирует взаимное превращение пирувата и лактата с сопутствующим взаимным превращением НАДН и НАД.
. При гомолактической ферментации одна молекула глюкозы в конечном итоге превращается в две молекулы молочной кислоты. Гетеролактическая ферментация, напротив, дает диоксид углерода и этанол в дополнение к молочной кислоте в процессе, называемом путь фосфокетолазы.
В 19 веке несколько химиков открыли некоторые фундаментальные концепции в области органической химии. Одним из них, например, был французский химик Жозеф Луи Гей-Люссак, который особенно интересовался процессами ферментации, и он передал это увлечение одному из своих лучших учеников Юстусу фон Либиху. С разницей в несколько лет каждый из них вместе с коллегами описал химическую структуру молекулы молочной кислоты , как мы ее знаем сегодня. У них было чисто химическое понимание процесса ферментации, а это означает, что вы не можете увидеть его с помощью микроскопа, и что его можно оптимизировать только с помощью химических катализаторов. В 1857 году французский химик Луи Пастер впервые описал молочную кислоту как продукт микробной ферментации. В это время он работал в университете Лилля, где местный ликеро-водочный завод попросил его совета относительно некоторых проблем ферментации. Случайно и с помощью плохо оборудованной лаборатории, которая была у него в то время, он смог обнаружить, что на этом ликероводочном заводе происходили две ферментации, молочнокислая и алкогольная, обе вызванные микроорганизмы. Затем он продолжил исследования этих открытий в Париже, где также опубликовал свои теории, которые представляли устойчивое противоречие чисто химической версии, представленной Либихом и его последователями. Хотя Пастер описал некоторые концепции, которые все еще принимаются сегодня, Либих отказался их принять. Но даже сам Пастер писал, что его «подтолкнули» к совершенно новому пониманию этого химического явления. Даже если Пастер не обнаружил всех деталей этого процесса, он все же открыл основной механизм микробной ферментации молочной кислоты. Он был первым, кто описал ферментацию как «форму жизни без воздуха».
Хотя этот химический процесс не был должным образом описан до работы Пастера, люди использовали микробное брожение молочной кислоты. для производства продуктов питания гораздо раньше. Химический анализ археологических находок показывает, что молочная ферментация использовалась еще до исторического периода; его первые приложения, вероятно, были частью неолитической революции. Поскольку молоко естественным образом содержит молочнокислые бактерии, открытие процесса ферментации было очевидным, поскольку он происходит спонтанно при соответствующей температуре. Проблема первых фермеров заключалась в том, что свежее молоко почти не переваривается взрослыми, поэтому они были заинтересованы в открытии этого механизма. Фактически, молочнокислые бактерии содержат необходимые ферменты для переваривания лактозы, и их популяции сильно размножаются во время ферментации. Таким образом, ферментированное даже короткое время молоко содержит достаточно ферментов для переваривания молекул лактозы после того, как молоко попадает в организм человека, что позволяет взрослым потреблять его. Еще более безопасным было более длительное брожение, которое практиковалось при производстве сыра . Этот процесс также был обнаружен очень давно, что подтверждается рецептами производства сыра на клинописи, первых письменных документах, которые существуют, а немного позже в вавилонском и египетском тексты. Что интересно, так это теория конкурентного преимущества кисломолочных продуктов. Идея этой теории заключается в том, что женщины из первых оседлых фермерских кланов могли сократить промежуток времени между двумя детьми благодаря дополнительному потреблению лактозы из молока. Этот фактор, возможно, дал им важное преимущество, чтобы превзойти общества охотников-собирателей.
С увеличением потребления молочных продуктов эти общества выработали стойкость лактазы по эпигенетической наследственности, что означает, что переваривающий молоко фермент лактаза присутствовал в их организме в течение всей жизни, поэтому они могли пить неферментированное молоко и во взрослом возрасте. Это раннее привыкание к потреблению лактозы в первых обществах поселенцев все еще можно наблюдать сегодня в региональных различиях концентрации этой мутации. По оценкам, около 65% населения мира все еще испытывает недостаток в нем. Поскольку эти первые общества пришли из регионов вокруг восточной Турции в центральную Европу, ген чаще встречается там и в Северной Америке, поскольку он был заселен европейцами. Напротив, непереносимость лактозы гораздо чаще встречается в азиатских странах.
Бутылка и стакан Кумыс Молочные продукты и их ферментация оказали важное влияние на развитие некоторых культур. Так обстоит дело в Монголии, где люди часто практикуют пастырское сельское хозяйство. Молоко, которое они производят и потребляют в этих культурах, - это в основном кобылье молоко, и оно имеет давние традиции. Но не все части или продукты свежего молока имеют одинаковое значение. Например, более толстая часть наверху, «deež», считается самой ценной частью и поэтому часто используется для чествования гостей. Очень важны продукты брожения кобыльего молока, часто имеющие традиционное значение, например, слабоалкогольный йогурт кумыс. Потребление этих пиков во время культурных праздников, таких как монгольский лунный новый год (весной). Время этого праздника называется «белый месяц», что указывает на то, что молочные продукты (называемые «белой пищей» вместе с крахмалистыми овощами по сравнению с мясными продуктами, называемыми «черной пищей») являются центральными часть этой традиции. Цель этих праздников - «закрыть» прошедший год - убрать дом или юрту, почтить память животных за то, что они накормили, и подготовить все к наступающему летнему сезону - быть готовыми » открой "новый год". Употребление белой еды в этом праздничном контексте - это способ приобщиться к прошлому и к национальной идентичности, которой является великая Монгольская империя, олицетворяемая Чингисханом. Во времена этой империи кисломолочное кобылье молоко было напитком в честь и благодарность воинов и выдающихся личностей, оно не предназначалось для всех. Хотя со временем он стал напитком для нормальных людей, он сохранил свое благородное значение. Как и многие другие традиции, в этой чувствуется влияние глобализации. Другие продукты, такие как промышленный йогурт, поступающие в основном из Китая и западных стран, как правило, все больше и больше заменяют его, в основном в городских районах. Однако в сельских и более бедных регионах это все еще имеет большое значение.
Гомоферментативные бактерии превращают глюкозу в две молекулы лактата и используют эту реакцию для выполнения фосфорилирование на уровне субстрата с образованием двух молекул АТФ :
Гетероферментативные бактерии производят меньше лактата и меньше АТФ, но производят несколько других конечных продуктов:
Примеры включают Leuconostoc mesenteroides и.
Bifidobacterium bifidum использует путь молочнокислого брожения, который производит больше АТФ, чем гомолактическая или гетеролактическая ферментация:
Некоторые основные бактериальные штаммы, способные ферментировать лактозу, относятся к родам Escherichia, Citrobacter, Enterobacter и Klebsiella. Все четыре эти группы относятся к семейству Enterobacteriaceae. Эти четыре вида можно отделить друг от друга с помощью биохимического тестирования. Для различения видов доступны простые биологические тесты. Помимо геномики всей последовательности, общие тесты включают продукцию H2S, подвижность и использование цитрата, индол, метиловый красный и тесты Фогеса-Проскауэра.
Молочно-кислотная ферментация используется во многих областях мир для производства продуктов питания, которые нельзя производить другими методами. Наиболее коммерчески важным родом бактерий, ферментирующих молочную кислоту, является Lactobacillus, хотя иногда используются другие бактерии и даже дрожжи. Двумя наиболее распространенными применениями молочнокислого брожения являются производство йогурта и квашеной капусты.
Продукт, полученный путем ферментации молочнокислых бактерий (LAB) сахаров, присутствующих в кусочках фруктов и овощей. Традиционно не йодированную соль вводят в овощи через рассол, который препятствует порче, но способствует росту лактобацилл. Приготовленный продукт богат молочной кислотой, и выживают только полезные бактерии, которые могут переносить pH молочной кислоты. Он не только обеспечивает хорошее качество питательных веществ, но также является хорошим источником пробиотиков.
В некоторых азиатских кухнях рыбу традиционно ферментируют с рисом для производства молочной кислоты, которая сохраняет рыба. Примеры этих блюд включают burong isda из Филиппин ; наредзуси из Японии ; и плара из Таиланда. Тот же процесс используется для креветок на Филиппинах в блюде, известном как балао-балао.
Кимчи, также использует молочнокислое брожение.
Молочно-кислотное брожение также используется при производстве квашеной капусты. Основной тип бактерий, используемых при производстве квашеной капусты, относится к роду Leuconostoc.
. Как и в йогурте, когда кислотность повышается из-за организмов, ферментирующих молочную кислоту, многие другие патогенные микроорганизмы погибают.. Бактерии производят молочную кислоту, а также простые спирты и другие углеводороды. Затем они могут объединяться с образованием сложных эфиров, способствующих уникальному вкусу квашеной капусты.
Молочная кислота является компонентом при производстве кислого пива., в том числе ламбики и берлинер вайсес.
Основным методом производства йогурта является молочнокислая ферментация молока безвредным бактерии. Основными используемыми бактериями обычно являются Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, и США, а также европейские законы требуют, чтобы все йогурты содержали эти две культуры (хотя другие могут быть добавлены в качестве пробиотических культур).. Эти бактерии продуцируют молочную кислоту в молочной культуре, снижая ее pH и вызывая ее застывание. Бактерии также производят соединения, придающие йогурту характерный вкус. Дополнительным эффектом пониженного pH является несовместимость кислой среды со многими другими типами вредных бактерий.
Для пробиотического йогурта, дополнительные типы бактерий, такие как Lactobacillus acidophilus также добавляются в культуру.
Молочнокислые бактерии (LAB) уже существуют как часть естественной флоры большинства овощей. Салат-латук и капуста были исследованы, чтобы определить типы молочнокислых бактерий, которые существуют в листьях. Различные типы LAB производят различные типы ферментации силоса, то есть ферментации листвы. Ферментация силоса - это анаэробная реакция, которая восстанавливает сахар до побочных продуктов ферментации, таких как молочная кислота.
Ферментация Lactobacillus и сопутствующее производство кислоты обеспечивают защитный микробиом влагалища, который защищает от распространения патогенных организмов.
В 1990-х годах была создана гипотеза молочной кислоты, чтобы объяснить, почему люди испытывали жжение или мышечные судороги во время и после интенсивных упражнений. Недостаток кислорода внутри мышечных клеток приводит к ферментации молочной кислоты. Это связано с тем, что клетке необходим кислород в качестве концевого акцептора электронов для производства АТФ. Без кислорода клеткам нужно было вырабатывать энергию другим способом. Молочная кислота или лактат и H + были созданы как побочные продукты. Это накопление молочной кислоты вызывает ощущение жжения внутри мышечных клеток, вызывая судороги в ногах и дискомфорт.
Исследование 2006 г. показало, что ацидоз не является основной причиной мышечных спазмов, а возникает из-за нехватки калия внутри мышц, что приводит к сокращению мышц при высоких стресс. Другое изменение в гипотезе о молочной кислоте состоит в том, что, когда лактат натрия находится внутри тела, у хозяина более высокий период истощения после периода физических упражнений.
Молочная ферментация важна для физиологии мышечных клеток. Когда мышечные клетки подвергаются интенсивной активности, например, спринту, им быстро нужна энергия. В клетках мышц запаса АТФ достаточно, чтобы хватило на несколько секунд бега. Затем клетки по умолчанию ферментируют молочную кислоту, так как они находятся в анаэробной среде. Благодаря ферментации молочной кислоты мышечные клетки способны производить АТФ и НАД + для продолжения гликолиза даже при интенсивной активности. [5]
Окружающая среда влагалища находится под сильным влиянием бактерий, продуцирующих молочную кислоту. Lactobacilli spp. которые живут во влагалищном канале, помогают контролировать pH. Если pH во влагалище становится слишком щелочным, вырабатывается больше молочной кислоты, чтобы понизить pH до более кислого уровня. Бактерии, продуцирующие молочную кислоту, также действуют как защитный барьер против возможных патогенов, таких как бактериальный вагиноз и вагинит, различные грибы и простейшие, за счет выработки перекиси водорода и антибактериальных соединений. Неясно, присутствует ли дальнейшее использование молочной кислоты через ферментацию во влагалищном канале [6]
В небольших количествах молочная кислота полезна для человека. тело, обеспечивая энергию и субстраты, пока оно движется через цикл. В небольших исследованиях было показано, что у людей с непереносимостью лактозы ферментация лактозы в молочную кислоту помогает людям с непереносимостью лактозы. Процесс ферментации ограничивает доступное количество лактозы. С уменьшением количества лактозы в организме меньше накапливается, что снижает вздутие живота. Успех молочной ферментации был наиболее очевиден в йогуртовых культурах. Дальнейшие исследования проводятся на других продуктах молока, таких как ацидофилиоз.
