Sự lên men lactic
Sự lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí đường tạo acid lactic dưới tác dụng của vi khuẩn lactic.
Điều kiện lên men
Nhi t đ : 10ệ ộ 0C 40 0C.
Nguyeõn lieọu lờn men : Trong coõng nghieọp:
Rỉ đường, mật mía, Tinhbột.
Nguyên liệu chứa glucose, saccharose, maltose,…
Tác nhân lên men
vi khuaồn lactobacteriacea
Cơ sở khoa học của sự lên men lactic
Chu trình Đường phân
– Glucose Acid pyruvic
C 6 H 12O 6 CH 3 -CO – COOH
NADH2 NAD
- Acid pyruvic Acid lactic
CH 3 -CO - COOH CH 3 - CHOH - COOH
Các kiểu lên men lactic
Lên men lactic đồng hình
• Sản phẩm tạo thành chỉ là acid lactic
• Trong tế bào vi khuẩn không có enzym carboxylase nên acid pyruvic không bị biến đổi sâu xa hơn.
Leân men lactic dò hình.
• Ngoài acid lactic còn có hàng loạt sản phẩm khác –Acid succinic
–Etanol
–Acid acetic –Khí CO2
ng dụng sự lên men lactic Ứ
-Lên men chua rau quả
- Ch bi n s a chuaế ế ữ
C s khoa h c c a sự lên men ơ ở ọ ủ rượu
Phương trình tổng quát
C6H12O6 2 C 2H 5OH + 2 CO2 ∆G = 33 Kcalo
Quá trình lên men rượu sẽ qua 3 giai đoạn Giai đoạn 1: Giai đoạn đường phân
Glucose Acid pyruvic
C s khoa h c c a sự lên men ơ ở ọ ủ rượu
Giai đoạn 2
enzym pyruvat decarboxylase
• CH3 – CO – COOH CH3 – CHO + CO2
• Acid pyruvic Aldehyd acetic
• Giai đoạn 3
Điều kiện lên men rượu
• pH acid (pH = 4 – 5)
-Sản phẩm chính là C 2H 5OH
• pH kiềm ( hoặc cho vào môi trường Bisulfit Natri, NaHCO3 hoặc Na2HPO4 ---Sản phẩm chính là Glycerin ≈ 40%.
- Sản phẩm phụ là rượu và acid acetic.
Điều kiện lên men rượu
• Tác nhân xúc tác quá trình đường hóa:
Naám moác Mucor hay Aspergillus Niger
• Thời gian đường hĩa : 4 – 6 giờ
• Tác nhân lên men rượu:
Naám men saccharomyces.
• Thời gian lên men: Sau 48 giờ.
Điều kiện lên men rượu
• Nguyên liệu sản xuất rượu
• Nguyên liệu có sẵn đường:
Mật mía, rỉ đường, nước ép trái cây.
• Nguyên liệu bột:
Sắn, ngô, khoai, gạo, nếp,
Phải qua giai đoạn đường hóa
(thủy phân tinh bột đường).
Leân men Propionic
● Quá trình lên men propionic là quá trình quan trọng trong việc chế biến Fromage từ sữa.
● Quá trình lên men propionic là quá trình chuyển hóa đường, acid lactic thành acid propionic.
Leân men Propionic
● Cơ chế quá trình lên men propionic
-Giai đoạn đầu tương tự như quá trình lên men lactic đồng hình tạo acid lactic,
-Sau đó acid lactic biến đổi tiếp thành acid propionic.
Chuyển hóa của acid pyruvic trong điều kiện có oxy
• Trong điều kiện có oxy acid pyruvic sẽ được oxyd hóa hoàn toàn theo chu trình Krebs
• Nguyên liệu đầu tiên tham gia trong chu trình Krebs là Acetyl Coenzym A
• Quá trình chuyển hóa acid pyruvic thành acetyl coenzym A xảy ra tại ty thể
Sơ đồ tế bào và ty thể
Ty thể
Sự phân bổ hệ enzym trong ty thể
• Vai trũ ty theồ :
Là bào quang tạo ra năng lượng của tế bào
• Phân bổ enzym trong ty thể:
-Màng ngoài:
Chứa những enzym thực hiện phản ứng tổng hợp coenzym A, NAD dehydrogenase.
Sự phân bổ hệ enzym trong ty thể
• -Lớp giữa: chứa enzym Kinase, Phosphorylase thực hiện phản ứng tổng hợp hay phân hủy ATP.
• -Màng trong: chứa enzym vận chuyển hydro và điện tử như FMN, FAD dehydrogenase
• Bên trong lớp màng trong của ty thể là chất nền
Sự hình thành hợp chất trung gian Acetyl – Coenzym A t acid pyruvic ừ
▪ Khi có mặt O2, Acid pyruvic sẽ bị oxyt hóa thành Acetyl CoA.
▪ Enzym tham gia phản ứng là Pyruvat dehydrogenase
▪ Cấu tạo của pyruvat dehydrogenase . Enzym nhị cấu tử có coenzym là:
-NAD ( Nicotinamic Adenin Dinucleotid).
-Thiamine pyrophosphate, -Acid lipoic.
Sự hình thành hợp chất trung gian Acetyl Coenzym A t acid pyruvic ừ
Ch c n ng c a ứ ă ủ pyruvat dehydrogenase:
-Khử CO2 và khử hydro của Acid Pyruvic.
Nhóm hoạt động của enzym pyruvat dehydrogenase:
- Lipothiamine pyrophosphate ( LTDP)
Sự hình thành hợp chất trung gian Acetyl – Coenzym A
• Giai đoạn 1:
• Nhóm LTDP sẽ tác động lên acid pyruvic hợp chất Acyl Mercaptan và CO2. Khi đó LTDP trở thành dạng khử.
• Giai đoạn 2:
• Acyl mercaptan sẽ được chuyển đến gốc
CoASH dưới tác dụng của enzym Lipoat acyl transferase để trở thành Acetyl CoA và
phóng thích nhóm LTDP ở dạng khử.
• Giai đoạn 3:
• NAD sẽ tham gia phản ứng nhận 2 nguyên tử Hydro từ LTDP dạng khử để trở thành
NADH2 và LTDP trở lại dạng oxy hóa như ban đầu.
Ý nghĩa của chu trình Krebs
• Là con đường chung của sự oxyt hóa tất cả mọi chất dinh dưỡng
• Trong đó Acetyl CoA là sản phẩm trung gian của sự trao đổi của glucid, lipid và các Acid amin
• Khi Acid Pyruvic bị oxy hóa qua chu trình Krebs, hàng loạt sản phẩm trung gian sẽ được hình thành.
Ý nghĩa của chu trình Krebs
• Sản phẩm trung gian là nguyên liệu để tổng hợp nhiều chất cần thiết cho cơ thể.
– Acetyl CoA còn là nguyên liệu để tổng hợp Acid beùo .
– Acid oxaoacetic, α cetoglutaric là nguyên liệu
t ng h p các amino acid khác như asparagine và ổ ợ glutamic.
Năng lượng được phóng thích trong chu trình Krebs
• Khi oxy hóa 2 nguyên tử của NADH 2 trong chuỗi hô hấp thì sẽ tạo ra 3 phân tử ATP.
• Khi oxyt hóa 2 nguyên tử Hydro của FADH 2 trong chuỗi hô hấp thì sẽ tạo ra 2 phân tử ATP.
Như vậy:
• 4 cặp Hydro của 4 phân tử NADH 2 ⇒ 12 ATP.
• 1 cặp Hydro của FAD ⇒ 2 ATP.
• 1 phân tử GTP 1 ATP.
• Vậy khi oxyt hóa hoàn toàn 1 phân tử Acid Pyruvic ta sẽ được 15 ATP.
Chuyển hóa Acid Pyruvic theo chu trình Glyoxylic
• Kronberg và cộng tác viên (1953) Tìm ra chu trình glyoxylic
• Chu trình này là cơ sở của sự chuyển hóa lipid thành glucid.
• Quá trình này thường xảy ra khi h t nảy ạ maàm.
Chu trình Glyoxylic
Sự oxyt hóa trực tiếp Monosaccharid
Ý nghĩa chu trình pentose phosphate
• Tạo thành các sản phẩm trung gian là các đường Ribose là nguyên liệu cần thiết cho sự tổng hợp acid beùo, steroid, amino acid.
• Năng lượng được phóng thích sẽ dự trữ ở dạng NADPH2 thay vì NADH2
• Đường hướng pentose phosphate còn là nguồn cung cấp năng lượng,
– Các sản phẩm trung gian có thể tham gia quá trình tổng hợp Hexose Phosphate.
– Hexose Phosphate sẽ tham gia vào chu trình glycolyse chu trình Krebs.