Copyright © pohodanovapec.cz 
Fermentace neboli kvašení je biochemický proces, při němž v důsledku metabolické aktivity enzymů mikroorganismů vznikají nové látky jako například etanol, CO2 či kyselina mléčná nebo octová. Alkoholové kvašení, nazývané také ethanové kvašení, je biochemický proces, při kterém kvasinky (Saccharomyces cerevisiae) nebo některé bakterie přeměňují cukry (glukózu, fruktózu) na ethanol (ethylalkohol) a oxid uhličitý (CO₂).
Alkoholové kvašení je anaerobní proces, při němž kvasinky za pomocí svých enzymů přeměňují rostlinné sacharidy na ethanol a oxid uhličitý. Fermentaci rozdělujeme také na aerobní a anaerobní, a to podle toho, zda proces kvašení probíhá za přítomnosti kyslíku či nikoliv.
První, kdo dokázal popsat alkoholové kvašení, byl Antoine-Laurent de Lavoisier francouzský chemik, který tento proces popsal v roce 1789, jeho výsledky pak v roce 1815 Gay-Lussac převedl do rovnice, jakou využíváme dnes, tedy C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. Lavoisier považoval alkoholové kvašení za jednu z nejvíce mimořádných chemických reakcí. Byl první, kdo byl schopen jasně popsat chemické změny, k nimž při kvašení dochází.
Před 4 tisíci lety př. n. l. se využívalo také alkoholového kvašení, a to při výrobě vína. Alkoholové kvašení je jedním z nejdůležitějších biologických procesů, které jsou známé již tisíce let. Jeho výsledkem je přeměna cukrů na alkohol, oxid uhličitý a další vedlejší produkty.
Alkoholové kvašení, nazývané také ethanové kvašení, je biochemický proces, při kterém kvasinky (Saccharomyces cerevisiae) nebo některé bakterie přeměňují cukry (glukózu, fruktózu) na ethanol (ethylalkohol) a oxid uhličitý (CO₂). První, kdo dokázal popsat alkoholové kvašení, byl Antoine-Laurent de Lavoisier francouzský chemik, který tento proces popsal v roce 1789, jeho výsledky pak v roce 1815 Gay-Lussac převedl do rovnice, jakou využíváme dnes, tedy C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2.
Vaření se sýrovo pivním těstíčkem
Lavoisier si tenkrát zapsal, že 100 hmotnostních dílů cukru bylo přeměněno na 60,17 dílů alkoholu, 36,81 dílů oxidu uhličitého a 2,61 dílů kyseliny octové. Později Gay-Lussac zrevidoval Lavoisierovy výsledky a odhadl, že kvašení 100 dílů cukru vede k následující přeměně: 51,34 je převedeno na alkohol a 48,66 na oxid uhličitý.
| Měřítko přeměny (100 dílů cukru) | Etanol | CO₂ | Vedlejší produkty |
|---|---|---|---|
| Lavoisier (1789) | 60,17 | 36,81 | 2,61 (k. octová) |
| Gay-Lussac (revize) | 51,34 | 48,66 | - |
Fermentace je základní a nejjednodušší způsob, jak vyrobit alkohol. Alkohol pro potravinářské účely se vyrábí kvašením čili fermentací.
1. První fáze procesu, při které se glukóza (cukr) rozkládá na dvě molekuly kyseliny pyrohroznové (pyruvát). 2. Kyselina pyrohroznová se následně přeměňuje na acetaldehyd a uvolňuje se oxid uhličitý. 3. Acetaldehyd je redukován na ethanol za pomoci enzymu alkoholdehydrogenázy (ADH).
Anaerobní prostředí: Absence kyslíku je klíčová. Při přítomnosti kyslíku by kvasinky přepnuly na aerobní dýchání, což by vedlo k jiné produkci (např. Teplota: Optimální teplota pro kvašení je 20-30 °C.
Je to vedlejší produkt nedokonalého metabolismu jednobuněčných hub kvasinek, živících se cukrem a náležících k druhu Saccharomyces cerevisiae. Kvasinky jsou živé organizmy, získávající energii štěpením cukru.
Složení a nutriční hodnoty pivního sýra
Když zabráníme přístupu kyslíku, docílíme mnohem pomalejšího růstu kvasinek, ale místo toho získáme alkohol. Pokud tedy chceme získat alkohol, musíme zabránit přístupu kyslíku do kvasné nádoby! Kvasinkám, jako ostatně snad všem živým formám pozemského života, nesvědčí příliš velká koncentrace alkoholu.
Zhruba při dosažení 12% (u jablek až 15%) koncentrace etanolu se kvašení zastavuje, i kdyby ještě stačily cukry. Výsledná koncentrace ethanolu v roztoku, ale nemůže byt vyšší než 16 %, jelikož při vyšší koncentraci se v roztoku namnoží bakterie, které poté při přístupu kyslíku přeměňují alkohol na kyselinu octovou.
Cukr působí proti plísním jako mírné konzervační činidlo, tzn. čím je jeho roztok koncentrovanější, tím je větší pravděpodobnost, že bude víno správně kvasit s kvasinkami. V případě příliš koncentrovaného roztoku cukru ale naopak hrozí, že se kvasinky přemnoží, kvašení bude probíhat příliš prudce a nakonec se to neblaze projeví na kvalitě nápoje (drožďová příchuť).
Kvašení není nutné urychlovat zvýšenou teplotou. Teplota: Optimální teplota pro kvašení je 20-30 °C. V případě, že se proces včas „nenastartuje“, je dobré přidat malé množství již kvasící šťávy, při delším stání totiž hrozí, že se zmocní vlády plíseň.
Pokud se již zahájí anaerobní kvašení, většinou se kapalina nasytí vznikajícím oxidem uhličitým a rozvine se pouze kultura kvasinek tvořících alkohol. Zvláště v případě plodů, které obsahují i bublinky vzduchu, tj. hlavně jablka a hrušky, je ale nutné ovocnou šťávu filtrací důkladně zbavit všech bublinek, jinak by bylo velmi pravděpodobné, že by nakonec v „souboji o materiál“ zvítězily kvasinky aerobní a vznikl by ve větším množství nevyužitelný ocet.
Často se tedy nechá kvasit čistá ovocná šťáva, a až když je patrné, že se proces začíná zpomalovat kvůli nedostatku cukrů, se dodá další. Před spotřebou bychom měli nechat kvasnice dekantovat (usadit na dně), popřípadě přefiltrovat.
Pro svůj růst potřebují kvasinky aminokyseliny, enzymy, minerální látky, a také energii získanou z cukru. Pro správný průběh procesu kvašení potřebují kvasinky také aminokyseliny, enzymy a minerály, neboli živné látky. Pokud provádíme fermentaci čistého cukru pouze pomocí obyčejných kvasinek, získáme jen malé množství alkoholu.
Kromě etanolu vylučují kvasinky dalších 1300 substancí, v podstatě prchavých nestabilních látek. Tyto látky můžeme rozdělit do těchto kategorií: Vyšší alkoholy (přiboudliny), Estery, Karbonylové sloučeniny, Organické kyseliny, Sirné sloučeniny.
Všechny fermentované alkoholické nápoje tyto další látky a substance obsahují. A je jedno, jestli jsou vyrobeny po domácku nebo průmyslově. V podstatě je to právě konkrétní množství konkrétních typů těchto látek, které např. dávají tmavému rumu chuť a aroma tmavého rumu, a způsobují, že, whisky chutná jako whisky.
Volba správných kmenů kvasinek a živných látek má velmi důležitý vliv na nízkou produkci těkavých látek při kvašení. Ten správný první krok je koupit si správnéturbo-kvasinky od renomovaného výrobce.
Až do poloviny 19. století lidé neznali podstatu alkoholového kvašení. Znali dobře výrobní postupy, které se předávaly z generace na generaci, ale co je důvodem bublajícího moštu, jim zůstávalo skryto. Kvasinka nebyla dlouho považována za živý organismus.
První, kdo dokázal popsat alkoholové kvašení, byl Antoine-Laurent de Lavoisier francouzský chemik, který tento proces popsal v roce 1789, jeho výsledky pak v roce 1815 Gay-Lussac převedl do rovnice, jakou využíváme dnes, tedy C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. Lavoisierova práce tak položila základy moderní chemie.
V roce 1810 provedl Gay-Lussac experiment. Uzavřené láhve s hroznovou šťávou přivedl k bodu varu a udržoval je při této teplotě po nějakou dobu. Pak je ponechal po dobu jednoho roku zavřené. Jakmile byly láhve otevřeny, šťáva začala kvasit.
Mezi lety 1836 a 1838 tři nezávislí pionýři vědy ušli dlouhou cestu k zodpovězení prvotních otázek francouzské vlády a předložili důkazy, že kvasinky jsou živé organismy. Theodor Schwann byl nejslavnější z této trojice průkopnických vědců. Jeho závěry byly revoluční a správné: kvasinkové buňky rostou, cukr je zdrojem jejich potravy, při kvašení se uvolňuje etanol, kvasinky vyžadují i dusíkaté látky a uvnitř živých buněk dochází k chemickým reakcím.
Za objev toho, jak fermentace funguje, se pak zasloužil francouzský chemik Louis Pasteur. Rozhodující ránu zasadil Pasteur Liebigovu konceptu, když prokázal, že kvasinky rostou v nepřítomnosti albuminových látek a že nejlépe kvasí cukr za nepřítomnosti kyslíku.
Před francouzskou revolucí působil Lavoisier jako výběrčí daní (což se mu později stalo osudným, viz dále). V roce 1794 Lavoisier umírá, aniž by dokončil své experimenty. Přestože byl Lavoisier mrtev, nová francouzská vláda i nadále považovala vědecké objasnění alkoholového kvašení za důležité.
Pomocí toho kvašení se vyrábí pivo, víno a cider. Mezi nejznámější produkty fermentace v potravinářství patří pivo, víno, ocet, droždí, kysané zelí či jogurt. Kvasinky jsou takřka všudypřítomné, díky čemuž je například výroba ovocných vín (zkvašené šťávy z jakéhokoli dostatečně dostupného a sladkého ovoce) dost jednoduchá.
Kvasinky během kvašení produkují oxid uhličitý, který v těstě vytváří bublinky. V přírodě hraje alkoholové kvašení důležitou roli. Některé mikroorganismy jej využívají k získávání energie v prostředí, kde není dostupný kyslík.
Alkoholové kvašení je fascinující proces, který má zásadní význam pro potravinářství, chemický průmysl i ekologii. Jeho schopnost přeměnit cukry na alkohol a oxid uhličitý byla využívána již od dávných dob a stále hraje klíčovou roli v moderních technologiích.
Je snadné představit si sušené kvasinky jako výživový přípravek nebo cukr. To je však představa velmi vzdálená od pravdy. Prakticky jediným cílem života kvasinek je reprodukce. Mají-li dostatek kyslíku, cukru, minerálních látek, enzymů a aminokyselin, reprodukují se každých 30 minut, a nakonec je kvasná nádoba plná kvasinek!
Když zabráníme přístupu kyslíku, docílíme mnohem pomalejšího růstu kvasinek, ale místo toho získáme alkohol. Kvasinky jsou živé organizmy, získávající energii štěpením cukru. Pro správný průběh procesu kvašení potřebují kvasinky také aminokyseliny, enzymy a minerály, neboli živné látky.
Při domácí výrobě alkohole je důležité získat čistý etanol bez příměsí. Nepotřebné a těkavé látky chceme potlačit. Po destilaci se proto k jejich odstranění používá aktivní uhlí. Ale i velmi kvalitní aktivní uhlí odstraní pouze část nechtěných příměsí.
Proto je velmi důležité už zpočátku postupovat tak, aby se vytvořilo co nejmenší množství takovýchto vedlejších těkavých příměsí. Volba správných kmenů kvasinek a živných látek má velmi důležitý vliv na nízkou produkci těkavých látek při kvašení.
V textu se často objevuje slovo ferment. První vědci, kteří se hádankou alkoholového kvašení zabývali, tak obvykle nazývali látku, která se tvoří při kvašení. Například Pasterur za ferment označoval živý mikroorganismus, von Liebig tlející látku a Gay-Lussac zase produkt kvašení.
tags: #biochemická #rovnice #alkoholového #kvašení #cukru
Copyright © pohodanovapec.cz
