Bài 2: Các quá trình chuyển hoá yếm khí
Lên men là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ không chứa N2 trong điều kiện yếm khí. Sản phẩm của sự phân giải đường nhờ các quá trình lên men là những chất hữu cơ chưa được oxi hoá triệt để. Tuỳ theo những sản phẩm trung gian tích tụ lại trong môi trường mà người ta đặt tên cho quá trình lên men
1: Lên men êtylic
Cơ chế của quá trình là bằng cách phá vỡ tế bào nấm men giữ lại dịch chiết enzim của nấm men. Thực chất lên men là sự phân giải đường thành rượu xẩy ra dưới tác dụng của enzim gọi là zymaza do nấm men tổng hợp nên trong điều kiện yếm khí
Dưới tác dụng của enzim này glucoza được chuyển hoá theo con đường embem mayer hoff để tạo thành piruvat
Piruvat dưới tác dụng của enzim piruvat decacboxyla và các tiamin pirophotphat sẽ khử cacboxyl tạo thành axetandehit, axetandehit bị khử tạo thành rượu etylic.
Quá trình này ngoài tác dụng của hệ enzim do VSV tiết ra còn đòi hỏi sự tham gia của photphat vô cơ
Sự lên men rượu có thể tiến hành theo nhiều kiểu khác nhau tuỳ điều kiện môi trường
* Sự lên men rượu thông thường:
PH môi trường hơi axit ( trong khoảng 4-5)
C6H12O6
NAD NAD
NAD.H2
2CH3COCOOH
CO2
CH3CHO C2H5OH
Quá trình lên men trải qua 2 thời kì:
+ Thời kì cảm ứng
CH3CHO tạo ra từ axit piruvic còn ít, chưa đủ lượng để nhận hết H2 đã tạo thành trong giai đoạn đường phân. Do vậy 1 phần H2 được chuyển cho andehit griceric tạo thành glycerin
Như vậy trong giai đoạn đầu môi trường có glycerin, andehit axetic ( CH3CHO) và CO2
+ Thời kì tĩnh:
Được đánh dấu bằng lượng CH3CHO đủ nhiều để thực hiện phản ứng nhận hết H2. Phản ứng tạo glycerin bị đình chỉ và sản phẩm chủ yếu trong giai đoạn này là rượu etylic
* Sự lên men rượu trong môi trường kiềm
Nếu ta kiềm hoá môi trường bằng CaCO3, K... thì sự lên men rượu trong nấm men sẽ hình thành chủ yếu là glycerin, axit axetic cùng với rưọu etylic theo phường trình sau
C6H12O6 ----- C2H5OH + C3H8O3 + CH3COOH + CO2
Cơ chế: Do trong môi trường giầu kiềm nên 2 phân tử aldehit 1,3 diphotpho glycerit tạo thành aldehit và glycerin
Nếu ta kiềm hoá môi trường bằng NaHSO3 thì sự lên men rượu sẽ cho sản phẩm là glycerin vì NaHSO3 phản ứng với axetandehit ( CH3CHO) tạo 1 hợp chất khó tan
NaHSO3 + CH3CHO ----- CH3 CH CH3 O SO2 Na
Làm đình chỉ phản ứng nhận H2 của CH3CHO
* Sự tạo thành dầu khét fusel
Dầu khét là sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu, đó là hỗn hợp của nhiều rượu bậc cao với các axít hữu cơ C3H7COOH, iso butilic. Ngoài gốc của rượu này là sự chuyển hoá protein, đường của nấm men. Nó được hình thành do sự đề amin (- NH2) hoặc đề cacboxyl hoá (- COOH) các aa dưới tác dụng của enzim phân giải protein của nấm men
