Fermentatie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Door fermentatie ontstaat schuim

Fermentatie (Latijn: fermentum, zuurdeeg) is in de biochemie het omzetten van biologische materialen (substraat) met behulp van bacteriën, celculturen of schimmels. Hetzij in afwezigheid van zuurstof (anaeroob) of in aanwezigheid van zuurstof (aeroob).

Geschiedenis[bewerken]

In de 19e eeuw werden grote ontdekkingen gedaan door Theodor Schwann, Justus von Liebig, Louis Pasteur en Wilhelm Kühne op het gebied van fermentatie. Pasteur verschilde van mening met von Liebig over de aard van het fermentatieproces. Liebig was van mening dat fermentatie het gevolg was van een chemisch proces, en dat de aanwezigheid van gist niet per se nodig is. Pasteur daarentegen ging ervan uit dat de aanwezigheid van micro-organismen essentieel is voor het fermentatieproces.

In 1891 kreeg de Japanse chemicus Jokichi Takamine patent op een fermentatiemethode, waarbij uit Aspergillus oryzae amylase werd geïsoleerd. Deze fermentatiemethode wordt tot op de dag van vandaag toegepast bij de bereiding van bepaalde enzymen.

Processen[bewerken]

Het toevoegen van enzymen zonder het enzymproducerende micro-organisme wordt gezien als een hydrolyse maar niet als fermentatie. Beide processen wordt tegenwoordig veel gebruikt in de biochemie waarbij een substraat zeer selectief kan omgezet worden tot eindproduct. Deze biologische methode is energetisch veel interessanter dan chemische synthese en heeft de mogelijkheid om veel complexere biologische moleculen te maken zoals bijvoorbeeld menselijke insuline.

Tijdens aerobe fermentatie is het van belang een goede verdeling van de zuurstofconcentratie in het kweekmedium te handhaven voor de groei van aerobe micro-organismen. Dit wordt verkregen door (steriele) beluchting (aëratie) en roeren (agitatie) van het kweekmedium. Een teveel aan zuurstof leidt tot oxidatieve processen die meestal ook het substraat omzetten naar een ander eindproduct en dus negatieve concurrentie opleveren voor de fermentatie.

Er bestaan drie verschillende manieren waarop een fermentatie(cel-)cultuur gevoed wordt. Dit zijn de Batch-, Fedbatch- en Continue-cultuur.

Voeding[bewerken]

Fermentatie wordt in de voedingsindustrie vaak gebruikt. Voorbeelden daarvan zijn:

  • De productie van alcohol door gisting van suiker (suiker kan bekomen worden door hydrolyse van zetmeel zoals het geval is bij bier)
  • gisting van brood onder vorming van CO2
  • fermentatie van vlees in salami
  • omzetting van melksuiker in melkzuur tijdens de productie van yoghurt
  • productie van zuurkool.

Herkauwers[bewerken]

Herkauwers maken gebruik van micro-organismen (een symbiose) bij fermentatieprocessen in de pens. De producten van een fermentatieproces zijn een aantal (vluchtige) vetzuren. Onder andere onderstaande (hier weergegeven als de onder biologische omstandigheden optredende anionen) zuren worden gevormd:

Structuurformule Naam van de zuurrest Triviale naam van het zuur
Lactat-Ion.svg lactaat melkzuur
Acetat-Ion.svg acetaat azijnzuur
Butyration.svg butyraat boterzuur
Propionat-Ion.svg propionaat propionzuur