Αλκοολική Ζύμωση – Η 2η ζύμωση πού μάς ενδιαφέρει

Τί είναι η αλκοολική ζύμωση? Ποιά είναι η σημασία της αλκοολικής ζύμωσης στην παραγωγή των γαλακτοκομικών προϊόντων?

Τί είναι η Αλκοολική ζύμωση?

Γενικά, η αλκοολική ζύμωση είναι μια πολύπλοκη βιοτεχνολογική διαδικασία.

Κατά την διεργασία της αλκοολικής ζύμωσης, σάκχαρα, (C₆H₁₂O₆), όπως, είναι, η γλυκόζη, η σακχαρόζη, και η φρουκτόζη ζυμώνονται, με αποτέλεσμα, την παραγωγή αιθανόλης, (CH₃CH₂OH), και διοξειδίου του άνθρακα, (CO₂), αλλά, και άλλων προϊόντων.

Η αλκοολική ζύμωση μπορεί να παρουσιαστεί, με απλοποιημένο τρόπο, με την αντίδραση:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH +   2CO₂

Η αλκοολική ζύμωση είναι η 2η ζύμωση, η οποία, εμάς, μάς ενδιαφέρει.

Δείτε: Μάθε ποιά είναι τα 7 είδη ζύμωσης στα γαλακτοκομικά προϊόντα

Η αλκοολική ζύμωση μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από δύο τμήματα.

Αλκοολική ζύμωση στα γαλακτοκομικά προϊόντα – 1ο τμήμα αλκοολικής ζύμωσης – Γλυκόλυση (τα σάκχαρα μετατρέπονται σε πυροσταφυλικό οξύ)

Το 1ο τμήμα περιλαμβάνει την αποικοδόμηση της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό-πυρουβικό οξύ.

Αυτή, η διεργασία ονομάζεται Γλυκόλυση.

Η αντίδραση είναι: C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD⁺ → 2 CH3COCOO⁻ (πυροσταφυλικό οξύ) + 2 ATP + 2 NADH + 2 H₂O + 2 H⁺

2ο τμήμα αλκοολικής ζύμωσης – Το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε αιθανόλη

Το 2ο τμήμα περιλαμβάνει την μετατροπή του πυροσταφυλικού οξέος σε αιθανόλη.

Η μετατροπή του πυροσταφυλικού οξέος σε αιθανόλη προχωρά σε δύο στάδια.

—1ο στάδιο Το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε ακεταλδεΰδη

Σε αυτό, το 1ο στάδιο, το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε ακεταλδεΰδη με την ταυτόγχρονη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO₂).

CH₃COCOO⁻ (πυρουβικό οξύ) + H⁺ → CH₃CHO (ακεταλδεΰδη) + CO₂

Το ένζυμο αποκαρβοξυλάση του πυροσταφυλικού οξέος (pyruvate decarboxylase) αποτελεί τον καταλύτη, για αυτήν, την αντίδραση.

Αυτό, το ένζυμο, παίζει σημαντικό ρόλο, όταν, κατά την αλκοολική ζύμωση, επικρατούν αναερόβιες συνθήκες, ιδιαίτερα, δε, όταν, στην αλκοολική ζύμωση συμμετέχουν και ζυμομύκητες, οι οποίοι ανήκουν στο γένος Saccharomyces.

—2ο στάδιο Η ακεταλδεΰδη μετατρέπεται σε αιθανόλη

Σε αυτό, το 2ο στάδιο, η ακεταλδεΰδη μετατρέπεται (ανάγεται) σε αιθανόλη.

CH3CHO (ακεταλδεΰδη) + NADH + H⁺ → C₂H₅OH (αιθανόλη) + NAD⁺

Το ένζυμο της αλκοολικής αφυδρογονάσης (alcohol dehydrogenase), αποτελεί τον καταλύτη, για αυτήν, την αντίδραση.

Συνολικά, η αλκοολική ζύμωση μπορί να περιγραφεί με την απλοποιημένη αντίδραση:

Glucose + 2ADP + 2Pi →  2Ethanol + 2CO₂ + 2ATP

Αλκοολική ζύμωση και ζυμομύκητες στα γαλακτοκομικά προϊόντα

Συνήθως, όταν, λέμε αλκοολική ζύμωση, εμείς εννοούμε την παραγωγή αιθανόλης, από ζυμομύκητες, μέσω της ζύμωσης, των σακχάρων, του γάλακτος.

Τί θα πρέπει να θυμάμαι για τους ζυμομύκητες?

Οι ζυμομύκητες, οι οποίοι θα βρεθούν σε γαλακτοκομικά προϊόντα, (όπως είναι το κεφίρ),  έχουν την ικανότητα να ζυμώνουν την λακτόζη του γάλακτος, (Kluyveromyces spp.) ή μπορεί να μην έχουν την ικανότητα να ζυμώνουν την λακτόζη του γάλακτος, (Saccharomyces spp.)

Δείτε: Ζυμομύκητες στο ποτό κεφίρ – Ο πλέον κρίσιμος παράγοντας

Οι ζυμομύκητες είναι, ουσιαστικά, αερόβιοι μικροοργανισμοί.

Όμως, οι ζυμομύκητες μπορούν επίσης να αναπτυχθούν και ως προαιρετικά αναερόβιοι.

Η ενέργεια, η οποία παράγεται υπό αναερόβιες συνθήκες, είναι πολύ μικρότερη, και επομένως, η ανάπτυξη, αυτών, των μικροοργανισμών είναι βραδύτερη.

Όταν επικρατούν αερόβιες συνθήκες, ο πολλαπλασιασμός των ζυμομυκήτων αυξάνεται σημαντικά, αλλά, η παραγωγή αλκοόλης ελαττώνεται.

Συνεπώς, η παρουσία, του οξυγόνου, αναστέλλει τη αλκοολική ζύμωση (επίδραση Pasteur).

Βακτήρια και αλκοολική ζύμωση

Πέρα όμως από τους ζυμομύκητες, και μερικά βακτήρια μπορούν επίσης να πραγματοποιήσουν αλκοολική ζύμωση.

Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα είναι το Είδος Zymomonas mobilis και το Είδος Pseudomonas saccharophila (Zymomonas mobilis subsp. saccharophila).

Στην περίπτωση, αυτή, ο μηχανισμός της αλκοολικής ζύμωσης είναι διαφορετικός.

Επίσης, τα ετεροζυμωτικά οξυγαλακτικά βακτήρια μπορούν να παράξουν μικρές ποσότητες αιθανόλης.

Δείτε: Ομοιοζυμωτικά και Ετεροζυμωτικά οξυγαλακτικά βακτήρια

Όμως, αυτή, η αλκοόλη θεωρείται ως ένα παράπλευρο προϊόν, της γαλακτικής ζύμωσης.

Πάντως, η εξέλιξη, της γενετικής μηχανικής, έχει δώσει την δυνατότητα σε διάφορα Είδη βακτηρίων, αλλά, και μυκήτων (fungi), να εμπλέκονται στην αλκοολική ζύμωση.

Ποιά είναι η σημασία της αλκοολικής ζύμωσης στα γαλακτοκομικά προϊόντα

Εκτός από την αιθανόλη, πολλές άλλες ενώσεις παράγονται κατά τη διάρκεια της αλκοολικής ζύμωσης.

Τέτοιες ενώσεις είναι οι ανώτερες αλκοόλες, οι εστέρες, η γλυκερόλη, το ηλεκτρικό οξύ, το οξικό οξύ, η ακεταλδεΰδη, το διακετύλιο, η ακετοΐνη και η 2,3-βουτανοδιόλη.

Αυτά, τα παράπλευρα προϊόντα συμβάλλουν στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος.

Η προώθηση, της αλκοολικής ζύμωσης, θα οδηγήσει σε σημαντική αύξηση του πληθυσμού των ζυμομυκήτων.

Να θυμόμαστε ότι, ένας υψηλός πληθυσμός ζυμομυκήτων, στα γαλακτοκομικά προϊόντα, μπορεί, μέσω της αυξημένης λιπόλυσης και πρωτεόλυσης να συμβάλλει στο flavor, του τελικού προϊόντος.

Δείτε: Ζυμομύκητες – Η αφανής δύναμη στα γαλακτοκομικά προϊόντα

Αλκοολική ζύμωση στα γαλακτοκομικά προϊόντα – Τί να θυμάμαι 

Η αλκοολική σύμωση είναι μια αναερόβια μεταβολική διαδικασία, κατά την οποία οι ζυμομύκητες (όπως Saccharomyces cerevisiae, Candida kefir, Kluyveromyces marxianus, κ.α.) μετατρέπουν τα σάκχαρα τα οποία με τον ένα ή τον άλλο τρόπο μπορούν να βρεθούν στο γάλα (π.χ. γλυκόζη, φρουκτόζη, λακτόζη), σε αιθανόλη (αλκοόλη) και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂).

Τα οξυγαλακτικά βακτήρια, υπό ορισμένες συνθήκες μπορούν να παράγουν μικροποσότητες αιθανόλης, είτε μέσω της ετεροζυμωτικής οξυγαλακτικής ζύμωσης είτε μέσω της ζύμωσης του μυρμηκικού οξέος (mixed acid fermentation).

Επίσης, ορισμένα βακτήρια (όπως Zymomonas mobilis, Pseudomonas saccharophila) επιτελούν αλκοολική ζύμωση (μεταβολική οδός Entner–Doudoroff) αλλά αυτά τα βακτήρια δεν απαντώνται στα γαλακτοκομικά προϊόντα.

Δείτε περισσότερα:

Whey utilization in preparation of alcoholic beverage. Choudhari, D.M. (2010). Ph.D. Thesis, Mahatma Phule Krishi Vidyapeeth, Rahuri, AHMEDNAGAR, M.S. (India).

The microbiology of alcoholic beverages. Fleet, G. (1998). In: Microbiology of Fermented Foods.  B.J.B. Wood (ed.). pp. 217–262. London: Blackie Academic Professional

Effect of natural starter culture activity on ethanol content in fermented dairy products. Zalsek, K. and Gorsek, A. (2010),. International Journal of Dairy Technology, 63: 113-118.

Yeast and biochemistry of ethanol fermentation. Boulton, R.B., Singleton, V.L., Bisson, L.F., & Kunkee, R.E. (1996). In: Principles and Practices of Winemaking (pp. 139–172). R.B. Boulton (Ed.). New York: Chapman & Hall