Language
Country/Area
No result found
Khám phá huyền thoại của Louis Pasteur: Tại sao bia và rượu lên men khác nhau như vậy?
Trong lĩnh vực hóa sinh, lý thuyết lên men đề cập đến việc nghiên cứu lịch sử các quá trình lên men tự nhiên, đặc biệt là lên men rượu và axit lactic. Louis Pasteur là người có đóng góp quan trọng, xây dựng lý thuyết về quá trình lên men hoàn toàn dựa trên vi sinh vật và kết quả thí nghiệm của ông đã đặt nền móng cho khoa học lên men. Phát hiện của Pasteur không chỉ ảnh hưởng đến lý thuyết lên men mà còn thúc đẩy sự phát triển của lý thuyết về vi sinh vật gây bệnh, khiến lý thuyết về thế hệ tự phát trở thành dĩ vãng. Trước nghiên cứu của Pasteur, mặc dù con người đã sử dụng công nghệ lên men hàng nghìn năm nhưng các quá trình sinh học và hóa học cơ bản vẫn chưa được hiểu đầy đủ.
Tổng quan về quá trình lên men
Lên men là một quá trình trao đổi chất kỵ khí chuyển hóa đường thành axit, khí hoặc rượu, đặc biệt là trong môi trường thiếu oxy. Nấm men và nhiều vi sinh vật khác thường sử dụng quá trình lên men để thực hiện quá trình hô hấp kỵ khí cần thiết. Ngay cả cơ thể con người cũng trải qua quá trình lên men khi tập luyện kéo dài, chẳng hạn như khi chạy marathon, axit lactic sẽ tích tụ trong cơ bắp. Mặc dù quá trình lên men tạo ra ít ATP hơn so với hô hấp hiếu khí nhưng nó tạo ra với tốc độ nhanh hơn nhiều.
Quá trình lên men đã được con người sử dụng một cách có ý thức từ năm 5000 trước Công nguyên. Dư lượng vi sinh vật tương tự như quy trình sản xuất rượu vang đã được tìm thấy trong các chiếc bình được khai quật ở Dãy núi Zagros của Iran.
Bối cảnh lịch sử
Trước nghiên cứu của Pasteur, đã có một số khái niệm cạnh tranh sơ bộ về quá trình lên men. Justus von Liebig, một nhà khoa học có ảnh hưởng lớn đến lý thuyết lên men, tin rằng quá trình lên men chủ yếu là một quá trình phân hủy do nấm men tiếp xúc với không khí và nước. Ngược lại, Charles Caniard de la Tour và nhà lý thuyết tế bào Théodore Schwann tin rằng quá trình lên men rượu dựa vào các quá trình sinh học ở nấm men Saccharomyces cerevisiae.
Pasteur lưu ý một số đặc tính đặc biệt, chẳng hạn như khả năng của rượu amyl, sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu và axit lactic, có thể "xoay mặt phẳng của ánh sáng phân cực" và "sự sắp xếp nguyên tử không đối xứng". Những đặc điểm này là đặc trưng của các hợp chất hữu cơ, nhưng chúng lại trở thành trở ngại cho nghiên cứu của ông.
Pasteur đã quan sát các vi sinh vật chịu trách nhiệm lên men rượu qua kính hiển vi vào năm 1856 khi ông còn là giáo sư khoa học tại Đại học Lille. Truyền thuyết kể rằng các sinh viên hóa học của Pasteur đã nhờ ông giúp khắc phục những thất bại trong quá trình sản xuất rượu vang. Khi tiến hành thí nghiệm trong một nhà máy rượu, ông nhận thấy rằng bọt men trở nên dài hơn khi sản xuất axit lactic, trong khi nó tròn hơn và đầy hơn khi sản xuất rượu. Trong số các quan sát khác nhau, ông đã kiểm tra các hạt trên cây nho cho thấy sự hiện diện của các tế bào sống mà khi ngâm trong nước nho sẽ gây ra quá trình lên men rượu tích cực. Những quan sát này đã cung cấp một giả thuyết sơ bộ cho các thí nghiệm trong tương lai của ông.
Lý thuyết về thế hệ tự phát của Pasteur
Trong những năm 1860 và 1870, Pasteur đã phê phán lý thuyết của Pouchet và tiến hành các thí nghiệm của riêng mình. Thí nghiệm đầu tiên của ông liên quan đến việc đun sôi nước men đường được đậy kín trong một thiết bị kín khí. Ông phát hiện ra rằng việc cung cấp không khí khử trùng ở nhiệt độ cao sẽ giữ cho hỗn hợp không thay đổi, đồng thời đưa bụi vào khí quyển cho thấy sự hiện diện của vi sinh vật và nấm mốc. Điều này khiến ông kết luận rằng bụi trong không khí mang theo các vi sinh vật chịu trách nhiệm cho "sự hình thành tự phát" mà ông quan sát được.
Các thí nghiệm của Pasteur đã xác nhận rằng sự phát triển của vi khuẩn trong dung dịch dinh dưỡng được hỗ trợ bởi một quá trình sinh học, thách thức lý thuyết về sự hình thành tự phát.
Ứng dụng hiện tại
Ngày nay, quá trình lên men đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày, bao gồm cả dược phẩm và sản xuất đồ uống, thực phẩm. Hiện nay, nhiều công ty như Genencor International đang tham gia sản xuất enzyme trong quá trình lên men, với doanh thu hàng năm vượt quá 400 triệu USD. Ngoài ra, nhiều loại thuốc như thuốc kháng sinh cũng được sản xuất thông qua quá trình lên men. Ví dụ, thuốc steroid có thể được điều chế bằng cách lên men diosgenin, một loại steroid thực vật, sử dụng enzyme do Rhizopus nigricans cung cấp.
Nấm men được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nhiều loại đồ uống có cồn. Ví dụ về đồ uống có cồn chưng cất, bao gồm cả rượu moonshine cổ điển, và các thực phẩm như sữa chua cũng là sản phẩm của quá trình lên men, là quá trình lên men có chứa vi khuẩn axit lactic Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus. . sữa.
Với sự tiến bộ của khoa học, nghiên cứu của Pasteur đã giúp chúng ta hiểu biết về các cơ chế vi sinh vật khác nhau đằng sau quá trình lên men bia và rượu vang. Tuy nhiên, con người vẫn biết rất ít về khả năng tiềm ẩn của các loại nấm men và vi sinh vật này. công nghệ cổ xưa?
