Fermentacija (biohemija)

Fermentacija je anaerobni metabolizam u kojem dolazi do degradacije prirodnih molekula kao što su šećer glukoze. Fermentacija ne otpušta svu postojeću energiju molekula, već otpušta dovoljno onoliko koliko je potrebno da bi proces glikolize (proces u kojem se stvaraju dva molekula ATP na jedan šećer glukoze) započeo. Fermentacijom se dobija laktat, acetisalna kiselina i etanol. Termin fermentacija se često koristi i u svojstvu opisivanja razvoja velikog skupa mikroorganizama.

Fermentacija se koristi u proizvodnji i čuvanju-konzerviranju hrane, dakle našla je primenu u prehrambenoj industriji. Fermentacija u najširem obliku nači fermentaciju šećera u alkohol koristeći kvasac, ali i drugi oblici fermentacije, na primer, proizvodnju jogurta. Nauka koja proučava proces fermentacije naziva se zimologija.

Voća se prirodno fermentišu, tako da sam proces fermentacije datira od pre nastanka čoveka. Međutim, ljudi su uvideli koristi fermentacije i počeli da je koriste u svoje svrhe. Postoje značajni dokazi koji pokazuju da su ljudi fermentovali pića još u Vavilonu oko 5000. p. n. e., zatim u Egiptu 3000. p. n. e., teritoriji današnjeg Meksika oko 2000. p. n. e., i u Sudanu 1500. p. n. e. Postoje takođe dokazi da su Kinezi prvi razvili fermentovano povrće.

Fermentacija je proces koji je bitan u anaerobnim uslovima kada oksidativna fosforilacija nije moguća kako bi se očuvala proizvodnja ATP molekula putem glikolize. Tokom fermentacije piruvat je metaboliziran u različita jedinjenja. Primeri fermentovanih produkata su etanol (alkohol koji konzumiramo), laktička (mlečna) kiselina i vodonik. Fermentacijom se takođe može proizvesti aceton.

Iako finalni korak fermentacije ne proizvodi energiju, sam proces je kritičan za anaerobne ćelije jer se proceom regeneriše nikotinamid−adenin−dinukleotid (NAD+), koji je neophodan za glikolizu. Ovo je veoma bitno za ćelijske funkcije, jer je glikoliza jedini izvor ATP molekula u anaerobnim uslovima.

Produkti fermentacije sadrže hemijsku energiju (znači nisu potpuno oksidovani), ali se smatraju beskorisnim jer ne mogu sami biti metabolizirani bez upotrebe kiseonika (ili bilo kog drugog primaoca elektrona kji je visoko oksidovan). Produkcija ATP molekula fermentacijom je manje efikasna od recimo oksidativne fosforilacije, gde je pirivat potpuno oksidovan u ugljen dioksid. Fermentacija proizvodi dva molekula ATP na jedan molekul šećera glukoza, naspram recimo 36 novonastalih molekula ATP−a aerobnom respiracijom. Uvek imati u vidu da je ATP molekul koji služi kao izvor energije za sve ćelijske procese.

Fermentacija je od ogromnog značaja kod kičmenjaka. Koristi se kao veoma efikasan izvor kratkoročne energije, tokom perioda intenzivnog napora, kada je transport kiseonika do mišića nedovoljan kako bi se održao aerobni metabolizam. Ovo se dešava pri brzom a kratkom trčanju, gde sagorevamo jako puno energije, a organizam usled tako brzog trošenja energije nema vremena da je zameni novom, sporim procesom, već koristi fermentaciju. Na primer, kod ljudi, fermentacija laktičke (mlečne) kiseline proizvodi energiju koju možemo da koristimo u periodu između 30 sekundi do 2 minuta. U ovom periodu brzina produkcije ATP molekula je oko 100 puta veća od one u oksidativnoj fosforilaciji.

Fermentovano piće i hrana u svetu, po regionima

Svuda u svetu: alkohol, vino, sirće, jogurt, maslinke
Azija
- Indija: ačar, gundruk, indijski kiseli krastavci
- Jugoistočna Azija: asinan, bai ming, dalok, miang, buring manga,
- Centralna Azija: kumis, kefir, šubat (kamilino mleko)
Afrika: seme hibiskusa, ljut paprikin sos, gari
Severna i Južna Amerika: sir, kiseli krastavci, čokolada, vanila
Bliski istok: kušuk, mekhalel, torši, tursu
Evropa: sir, kiseli kupus, kefir, kiselo mleko, kajmak, Baltičke heringe