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Wissen Sie, wie aus Zucker Alkohol wird? Entdecken Sie die Geheimnisse der Gärung!
Wenn die Leute an Alkohol denken, denken sie oft an leichte Getränke oder köstliche Speisen, aber tatsächlich wird Alkohol durch einen faszinierenden biologischen Prozess namens Gärung hergestellt. Dieser Artikel gibt Ihnen einen detaillierten Einblick in den Fermentationsprozess und wie dieser Zucker in Alkohol umwandelt.
Was ist alkoholische Gärung?
Die alkoholische Gärung, auch als Ethanolgärung bekannt, ist ein biochemischer Prozess, bei dem Zucker wie Glukose, Fruktose und Saccharose in Zellenergie umgewandelt werden und dabei Ethanol und Kohlendioxid als Nebenprodukte freigesetzt werden. Dieser Prozess wird hauptsächlich von Hefen in einer sauerstoffarmen Umgebung durchgeführt und gilt daher als anaerober Prozess.
Die alkoholische Gärung ist die Grundlage für die Herstellung von Wein, Ethanol-Kraftstoff und für die Hefebildung beim Brotbacken.
Die Rolle der Hefe
Hefe spielt im Fermentationsprozess eine unverzichtbare Rolle. Sie sind in der Lage, in Abwesenheit von Sauerstoff Energie freizusetzen, indem sie Zucker in Alkohol und Kohlendioxid umwandeln. Normalerweise verwendet Hefe Glukose als Hauptzuckerquelle, um diese Reaktion durchzuführen.
Der biochemische Prozess der Fermentation
In den frühen Stadien der Fermentation hydrolysiert Hefe zunächst Saccharose in Glucose und Fructose. Anschließend wird die Glucose in Pyruvat zerlegt. Dieser Vorgang wird als Glykolipidglykolyse bezeichnet und Pyruvat wird anschließend unter Katalyse der Hefe in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt. Die chemische Formel der eigentlichen Reaktion kann wie folgt ausgedrückt werden:
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
Die Beziehung zwischen Gärung und Sauerstoff
Obwohl für die Gärung kein Sauerstoff benötigt wird, kann Sauerstoff in der Umgebung den Gärungsprozess beeinflussen. In Gegenwart von Sauerstoff oxidieren einige Hefen, wie beispielsweise Kluyveromyces lactis, Pyruvat vollständig zu Kohlendioxid und Wasser, ein Vorgang, der als Zellatmung bezeichnet wird.
Dieses Phänomen wird Pasteur-Effekt genannt und besagt, dass Hefe in einer aeroben Umgebung eher zum Atmen als zum Gären neigt.
Brotigärung
Fermentation beschränkt sich nicht nur auf die Herstellung von Getränken, sondern hat auch einen großen Einfluss auf unsere tägliche Ernährung, insbesondere beim Brotbacken. Wenn die Hefe im Teig aktiviert wird, werden die Zucker in Ethanol und Kohlendioxid umgewandelt, wodurch im Teig Blasen entstehen, dieser aufgeht und zu einem weichen Brot wird.
Weitere Anwendungen der Fermentation
Neben der Herstellung von Wein und Brot wird Fermentation auch zur Produktion verschiedener Biokraftstoffe, wie zum Beispiel Ethanol, genutzt. In den USA werden zur Ethanolproduktion vorwiegend Mais und Zuckerrüben verwendet. Ein wichtiger Schritt dabei ist die Fermentierung dieser stärkehaltigen Pflanzen.
Bei der Fermentierung von Mais entstehen Ethanol und Nebenprodukte wie konzentrierte Reisrückstände, die als Viehfutter verwendet werden können.
Zukünftige Gärung
Mit der Weiterentwicklung der Technologie erforschen Forscher neue Fermentationsmaterialien wie Maniok, Zuckerrohr und Reis und Möglichkeiten zur Umwandlung dieser Rohstoffe in erneuerbaren Ethanol. Dadurch werden nicht nur menschliche Bedürfnisse befriedigt, sondern auch die Umwelt geschont.
ZusammenfassungZusammenfassend lässt sich sagen, dass der Prozess der Umwandlung von Zucker in Alkohol voller biochemischer Wunder steckt und die Rolle der Gärung bei der Nahrungsmittel- oder Energieproduktion nicht unterschätzt werden darf. Welche neuen Ideen und Erwartungen haben Sie für zukünftige Anwendungen der Fermentation?
