Lên men

Lên men là quá trình tổng hợp chuyển đổi đường thành sản phẩm như: acid, khí hoặc rượu...của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên men acid lactic trong tế bào cơ ở điều kiện thiếu khí oxy. Lên men cũng được sử dụng rộng rãi hơn trong sự tăng sinh khối của vi sinh vật trên môi trường sinh trưởng_sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Nhà sinh vật học người Pháp Louis Pásteur được ghi nhớ như là người hiểu rõ sự lên men và nguyên nhân vi sinh vật của nó. Khoa học của sự lên men được biết như "zymology"

Quá trình lên men diễn ra trong điều kiện thiếu oxy (khi chuỗi vận chuyển electron không thể diễn ra) và trở thành phương tiện chủ yếu của tế bào để sản xuất ATP (năng lượng). Nó chuyển NADH và pyruvate được sản sinh trong bước thủy phân glucoza thành NAD+ và những phân tử nhỏ hơn(xem ví dụ bên dưới). Khi có mặt của O2, NADH và pyruvate được dùng cho hô hấp; đó là sự oxy hóa phosphoryl hóa, nó sinh ra nhiều ATP hơn, vì lý do đó, các tế bào thường tránh quá trình lên men nếu có sự hiện diện của õxy. Ngoại lệ bao gồm VSV kỵ khí bắt buộc, nó không chịu được õxy.

Bước đầu tiên, thủy phân glucoza (glycolysis), chung cho tất cả các con đường lên men

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_i → 2 CH₃COCOO⁻ + 2 NADH + 2 ATP + 2 H₂O + 2H⁺

Pyruvate là CH₃COCOO⁻. P_i là phosphate.

Hai phân tử ADP và hai Pi được chuyển đổi thành 2 phân tử ATP và hai phân tử nước thông qua sự phósphoryl hóa mức độ cơ chất. Hai phân tử của NAD⁺ được khử thành NADH 

Trong quá trình oxy hóa phósphoryl hóa, năng lượng cho sự tạo thành ATP được bắt nguồn từ gradient proton điện hóa được tạo ra qua màng ty thể trong (hoặc, trong trường hợp vi khuẩn, màng tế nào) thông qua chuỗi vận chuyển điện tử. Thủy phân glucoza quá trình phósphoryll hóa ở mức độ cơ chất (ATP sinh ra trực tiếp từ phản ứng này)

Quá trình lên men đã được con người sử dụng cho sản xuất thực phẩm hoặc nước giải khát ở thời kỳ đồ đá. Ví dụ, lên men được dùng để bảo quản trong quá trình lên men acid lactic được tìm thấy trong thực phẩm muối chua như là dưa muối, kimchi và yaua, cũng như trong quá trình sản xuất thức uống có cồn như rượu và bia. Quá trình lên men thậm chí diễn ra trong dạ dày của động vật, cũng như ruột người. Hội chứng nhà máy bia là hội chứng y khoa hiếm gặp khi bao tử chứa nấm men bia, phân giải tinh bột thành cồn, thứ có thể đi vào trong máu.

Từ nguyên

Thuật ngữ lên men trong các ngôn ngữ châu Âu có gốc từ tiếng La Tinh "fervere", có nghĩa là "làm chín", dùng để diễn tả hoạt động của nấm men trong dịch chiết trái cây hay dịch đường hóa ngũ cốc. Louis Pasteur đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kị khí", "thiếu ôxi"). Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quá trình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí.