Ферментација (етанол)

Ферментација етанола, или алкохолна ферментација, алкохолно врење, је биохемијски процес у коме се конвертују шећери као што су глукоза, фруктоза, и сахароза у ћелијску енергију, при чему се формира етанол и угљен-диоксид као нуспроизводи. Пошто квасци изводе ову конверзију у одсуству кисеоника, алкохолна ферментација се сматра анаеробним процесом. Она се исто тако одвија у неким врстама рибе (укључујући златног караша и шарана), код којих (заједно са ферментацијом млечне киселине) она пружа енергију при оскудици кисеоника.^[1]

Ферментација етанола има мноштво примена, укључујући продукцију алкохолних пића, биоетанола, и припрему хлеба.

Биохемијски процес ферментације сахарозе

Лабораторијски суд који се користи за ферментацију сламе.

Ферментација сахарозе квасцом.

Следеће хемијске једначине сумирају ферментацију сахарозе ( ${\ce {C12H22O11}}$ ) у етанол ( ${\ce {C2H5OH}}$ ). Алкохолном ферментацијом се конвертује један мол глукозе у два мола етанола и два мола угљен-диоксида, и при томе се формирају два мола ${\ce {ATP}}$ .

Свеукупна хемијска формула алкохолне ферментације је:

{\ce {C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2}}

Сахароза је димер молекула глукозе и фруктозе. У првом кораку алкохолне ферментације, ензим инвертаза пресеца гликозидну везу између молекула глукозе и фруктозе.

{\ce {C12H22O11 + H2O + invertaza -> 2 C6H12O6}}

Након тога сваки глукозни молекул се разлаже у два молекула пирувата у процесу познатом као гликолиза.^[2] Гликолиза се сумира једначином:

{\ce {C6H12O6 + 2 ADP + 2 P_i + 2 NAD+ -> 2 CH3COCOO^- + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O + 2 H+}}

${\ce {CH3COCOO^-}}$ је пируват, а ${\ce {Pi}}$ је неоргански фосфат. На крају се пируват конвертује у етанол и ${\ce {CO2}}$ у два ступња, при чему се регенерише оксидовани ${\ce {NAD+}}$ који је неопходан за гликолизу:

1.

{\ce {CH3COCOO^- + H+ -> CH3CHO + CO2}}

је катализовано пyруватном декарбоксилазом

2.

{\ce {CH3CHO + NADH + H+ -> C2H5OH + NAD+}}

Ова реакција је катализована алкохолном дехидрогеназом (АДХ1 у пекарском квасцу).^[3]

Као што је приказано једначином реакције, гликолиза узрокује редукцију два молекула ${\ce {NAD+}}$ до ${\ce {NADH}}$ . Два молекула ${\ce {ADP}}$ се исто тако конвертују до два молекула ${\ce {ATP}}$ и два молекула воде путем фосфорилације супстратног нивоа.

Референце

^ Wаарде, Арен ван; Г. Ван ден Тхилларт; Верхаген, Мариа (1993). „Етханол Форматион анд пХ-Регулатион ин Фисх”. Сурвивинг Хyпоxиа. стр. 157−170. ИСБН 978-0-8493-4226-4.
^ Стрyер, Луберт (1975). Биоцхемистрy. W. Х. Фрееман анд Цомпанy. ИСБН 978-0-7167-0174-3.
^ Рај СБ, Рамасwамy С, Плапп БВ. „Yеаст алцохол дехyдрогенасе струцтуре анд цаталyсис.”. Биоцхемистрy. 53: 5791—803. ПМЦ 4165444  . ПМИД 25157460. дои:10.1021/би5006442.

[1] Wаарде, Арен ван; Г. Ван ден Тхилларт; Верхаген, Мариа (1993). „Етханол Форматион анд пХ-Регулатион ин Фисх”. Сурвивинг Хyпоxиа. стр. 157−170. ИСБН 978-0-8493-4226-4.

[stryer-2] Стрyер, Луберт (1975). Биоцхемистрy. W. Х. Фрееман анд Цомпанy. ИСБН 978-0-7167-0174-3.

[3] Рај СБ, Рамасwамy С, Плапп БВ. „Yеаст алцохол дехyдрогенасе струцтуре анд цаталyсис.”. Биоцхемистрy. 53: 5791—803. ПМЦ 4165444  . ПМИД 25157460. дои:10.1021/би5006442.

[1]

[2]

[3]