Language
Country/Area
No result found
Легендарное открытие Луи Пастера: почему пиво и вино бродят по-разному?
В области биохимии теория ферментации относится к историческому изучению естественных процессов ферментации, особенно спиртового и молочнокислого брожения. Луи Пастер внес важный вклад, сформулировав теорию процесса ферментации, основанную исключительно на микроорганизмах, и его экспериментальные результаты заложили основу науки о ферментации. Открытие Пастера не только повлияло на теорию брожения, но и способствовало развитию теории патогенных микроорганизмов, отведя в прошлое теорию самозарождения. До исследований Пастера, хотя люди использовали технологию ферментации на протяжении тысячелетий, лежащие в ее основе биологические и химические процессы не были полностью поняты.
Обзор ферментации
Ферментация — это анаэробный метаболический процесс, в ходе которого сахара превращаются в кислоты, газы или спирты, особенно в среде с недостатком кислорода. Дрожжи и многие другие микроорганизмы обычно используют ферментацию для выполнения необходимого анаэробного дыхания. Даже в организме человека во время длительных тренировок происходит брожение. Например, во время марафонского бега в мышцах накапливается молочная кислота. Хотя ферментация производит меньше АТФ, чем аэробное дыхание, она делает это гораздо быстрее.
Ферментация сознательно использовалась людьми с 5000 г. до н. э. Остатки микробов, аналогичные процессу виноделия, были обнаружены в кувшинах, раскопанных в горах Загрос в Иране.
Историческая справка
До исследования Пастера существовало несколько предварительных конкурирующих концепций о ферментации. Юстус фон Либих, учёный, оказавший большое влияние на теорию брожения, считал, что брожение — это прежде всего процесс разложения, вызванный воздействием дрожжей на воздух и воду. Напротив, Шарль Каньяр де ла Тур и клеточный теоретик Теодор Шванн считали, что спиртовое брожение зависит от биологических процессов в дрожжах Saccharomyces cerevisiae.
Пастер отметил некоторые необычные свойства, такие как способность амилового спирта, побочного продукта молочной кислоты и спиртового брожения, «вращать плоскость поляризованного света» и «асимметричное расположение атомов». Эти характеристики были характерны для органических соединений, но стали препятствиями для его исследований.
Пастер наблюдал микроорганизмы, ответственные за алкогольное брожение, через микроскоп в 1856 году, когда он был профессором естественных наук в Университете Лилля. Легенда гласит, что студенты-химики Пастера обратились к нему за помощью в преодолении его неудач в виноделии. Проводя эксперименты на винодельне, он заметил, что дрожжевая пена становилась длиннее при производстве молочной кислоты, а при производстве алкоголя - более круглой и полной. Среди различных наблюдений он исследовал частицы на виноградных лозах, которые выявили наличие живых клеток, которые при вымачивании в виноградном соке вызывали активный процесс алкогольного брожения. Эти наблюдения послужили предварительной гипотезой для его будущих экспериментов.
Теория спонтанного зарождения Пастера
В 1860-х и 1870-х годах Пастер критиковал теорию Пуше и проводил собственные эксперименты. Его первый эксперимент заключался в кипячении сахарно-дрожжевой воды в герметичном устройстве. Он обнаружил, что подача высокотемпературного стерилизованного воздуха сохраняет смесь неизменной, а введение атмосферной пыли обнаруживает присутствие микроорганизмов и плесени. Это привело его к выводу, что пыль в воздухе содержит микроорганизмы, ответственные за наблюдаемое им «спонтанное образование».
Эксперименты Пастера подтвердили, что рост бактерий в питательных растворах поддерживается биологическим процессом, ставя под сомнение теорию самопроизвольного зарождения.
Текущее приложение
Сегодня процесс ферментации играет важную роль во многих сферах повседневной жизни, включая производство лекарств, напитков и продуктов питания. В настоящее время многие компании, такие как Genencor International, занимаются производством ферментов в процессе ферментации, годовой доход которых превышает 400 миллионов долларов. Кроме того, многие лекарства, такие как антибиотики, также производятся в процессе ферментации. Например, стероидные препараты можно получить путем ферментации диосгенина, растительного стероида, с использованием ферментов Rhizopus nigricans.
Дрожжи широко используются в производстве различных алкогольных напитков. Примеры дистиллированных алкогольных напитков, включая классический самогон, и таких продуктов, как йогурт, также являются продуктами брожения, которое представляет собой ферментацию, содержащую молочнокислые бактерии Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus. . молочный.
С развитием науки исследования Пастера принесли нам понимание различных микробных механизмов, лежащих в основе ферментации пива и вина. Однако люди до сих пор очень мало знают о потенциальных возможностях этих дрожжей и микроорганизмов. древние технологии?
