Saure Milchgärung ist ein biologischer Prozess, durch den Zucker wie Traubenzucker, fructose, und Rohrzucker, in die Zellenergie und das Metaboli-Laktat umgewandelt wird. Es ist eine anaerobic Gärungsreaktion, die in einigen Bakterien und Tierzellen wie Muskelzellen vorkommt. Wenn Sauerstoff in der Zelle da ist, werden viele Organismen Gärung umgehen und Zellatmung erleben; jedoch werden fakultative anaerobic Organismen sowohl in Gärung bringen und Atmung in Gegenwart von Sauerstoff erleben. Laktat dehydrogenase katalysiert die Zwischenkonvertierung von pyruvate und Laktat mit der begleitenden Zwischenkonvertierung von NADH und NAD.

In der homolactic Gärung wird ein Molekül von Traubenzucker zu zwei Molekülen von Milchsäure schließlich umgewandelt. Gärung von Heterolactic, im Gegensatz, Ertrag-Kohlendioxyd und Vinylalkohol zusätzlich zu Milchsäure, in einem Prozess haben den phosphoketolase Pfad genannt.

Chemischer Prozess

Der Prozess der sauren Milchgärung mit Traubenzucker wird unten zusammengefasst. In der homolactic Gärung wird ein Molekül von Traubenzucker zu zwei Molekülen von Milchsäure umgewandelt:

:: CHO  2 CHCHOHCOOH

In der heterolactic Gärung geht die Reaktion wie folgt mit einem Molekül von Traubenzucker weiter, der zu einem Molekül von Milchsäure, einem Molekül von Vinylalkohol und einem Molekül des Kohlendioxyds umgewandelt ist:

:: CHO  CHCHOHCOOH + CHOH + CO

Bevor saure Milchgärung vorkommen kann, muss das Molekül von Traubenzucker in zwei Moleküle von pyruvate gespalten werden. Dieser Prozess wird glycolysis genannt.

Glycolysis

Um chemische Energie aus Traubenzucker herauszuziehen, muss das Traubenzucker-Molekül in zwei Moleküle von pyruvate aufgeteilt werden. Dieser Prozess erzeugt auch zwei Moleküle von Adenosin triphosphate als ein unmittelbarer Energieertrag und zwei Moleküle von NADH.

:: CHO + 2 ADP + 2 P + 2 NAD  2 CHCOCOO + 2 ATP + 2 NADH + 2 HO + 2H

In der aerobic Atmung wird der pyruvate weiter völlig oxidiert, zusätzlichen ATP und NADH im sauren Zitronenzyklus und durch oxidative phosphorylation erzeugend. Jedoch kann das nur in Gegenwart von Sauerstoff vorkommen. Sauerstoff ist für Organismen toxisch, die sind, verpflichten anaerobes, und ist durch fakultative anaerobic Organismen nicht erforderlich. Ohne Sauerstoff kommt einer der Gärungspfade vor, um NAD zu regenerieren; saure Milchgärung ist einer dieser Pfade.

Gärung

Saure Milchgärung ist der einfachste Typ der Gärung. Hauptsächlich ist es eine redox Reaktion. In anaerobic Bedingungen ist der primäre Mechanismus der Zelle der ATP Produktion glycolysis. Glycolysis nimmt - d. h. Übertragungselektronen zu - NAD ab, NADH bildend. Jedoch gibt es nur eine beschränkte Versorgung von in einer Zelle verfügbarem NAD. Für glycolysis, um weiterzugehen, muss NADH oxidiert werden - d. h. Elektronen wegnehmen zu lassen - um den NAD zu regenerieren. Das wird gewöhnlich durch eine Elektrontransportkette in genanntem oxidative eines Prozesses phosphorylation getan; jedoch ist dieser Mechanismus ohne Sauerstoff nicht verfügbar.

Statt dessen schenkt der NADH seine Extraelektronen den pyruvate während glycolysis gebildeten Molekülen. Seitdem der NADH Elektronen verloren hat, regeneriert sich NAD und ist wieder für glycolysis verfügbar. Milchsäure, für die dieser Prozess genannt wird, wird durch die Verminderung von pyruvate gebildet.

In der homolactic sauren Gärung werden beide Moleküle von pyruvate zum Laktat umgewandelt. In der heterolactic sauren Gärung wird ein Molekül von pyruvate zum Laktat umgewandelt; der andere wird zu Vinylalkohol und Kohlendioxyd umgewandelt. Säure-Gärung von Homolactic ist darin einzigartig es ist einer der einzigen Atmungsprozesse, die kein Benzin als ein Nebenprodukt erzeugen.

Zweck

Einige Bakterien und Hefe-Organismen sind unfähig, mit der Anwesenheit von Sauerstoff fertig zu werden. Diese Organismen verwenden Gärung als eine Methode, Energie in der Form von ATP zu erhalten. Weil die Produktion von Milchsäure NAD befreit, kann der Prozess von glycolysis weitergehen.

Saure Milchgärung kommt auch in Tiermuskelzellen unter Bedingungen vor, wenn Sauerstoff niedrig ist. Äußerste Übung würde ein Beispiel davon sein. In dieser Situation wird das Laktat durch das Kreislaufsystem zur Leber weggetragen, wo es zurück zu pyruvate durch den Zyklus von Cori umgewandelt wird.

Gärung ist jedoch viel weniger wirksam als Zellatmung, nur zwei ATP Moleküle pro verbrauchtes Traubenzucker-Molekül erzeugend. Der typische Ertrag von der Zellatmung ist überall von 34-38 Molekülen von ATP. So wird es normalerweise nur in kleinen Organismen, wie Bakterien und Hefe gesehen, die auf diesem niedrigen Energieertrag überleben kann.

Anwendungen

Saure Milchgärung wird in vielen Gebieten der Welt verwendet, um Nahrungsmittel zu erzeugen, die durch andere Methoden nicht erzeugt werden können. Die am meisten gewerblich wichtige Klasse von Säure in Gärung bringenden Milchbakterien ist Lactobacillus, obwohl andere Bakterien und sogar Hefe manchmal verwendet werden. Zwei der allgemeinsten Anwendungen der sauren Milchgärung sind in der Produktion von Joghurt und Sauerkraut.

Joghurt-Produktion

Die Hauptmethode, Joghurt zu erzeugen, ist durch die saure Milchgärung von Milch mit harmlosen Bakterien. Die primären verwendeten Bakterien sind normalerweise Lactobacillus bulgaricus und Streptokokkus thermophilus, und US-Gesetz verlangt, dass der ganze Joghurt diese zwei Kulturen enthält (obwohl andere als probiotic Kulturen hinzugefügt werden können). Diese Bakterien erzeugen Milchsäure in der Milchkultur, seinen pH vermindernd und es veranlassend, zu gefrieren. Die Bakterien erzeugen auch Zusammensetzungen, die Joghurt seinen kennzeichnenden Geschmack geben. Eine zusätzliche Wirkung des gesenkten pH ist die Inkompatibilität der acidic Umgebung mit vielen anderen Typen von schädlichen Bakterien.

Für einen probiotic Joghurt werden zusätzliche Typen von Bakterien wie Lactobacillus acidophilus auch zur Kultur hinzugefügt.

Sauerkraut

Saure Milchgärung wird auch in der Produktion des Sauerkrauts verwendet. Der Haupttyp von in der Produktion des Sauerkrauts verwendeten Bakterien ist der Klasse Leuconostoc.

Als in Joghurt, wenn die Säure-Anstiege wegen Säure in Gärung bringender Milchorganismen, viele andere pathogene Kleinstlebewesen getötet werden. Die Bakterien erzeugen Milchsäure, sowie einfachen alcohols und andere Kohlenwasserstoffe. Diese können sich dann verbinden, um esters zu bilden, zum einzigartigen Geschmack nach dem Sauerkraut beitragend.

Kimchi

Kimchi verwendet auch saure Milchgärung.