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. Zjednodušeně řečeno to znamená, že kvasinky či bakterie pojídají cukry v potravinách a vytvářejí tak například alkohol či kyselinu mléčnou. Fermentace se využívá v mnoha odvětví od potravinářství až po farmaceutický průmysl.
Alkoholové kvašení je anaerobní proces, při němž kvasinky za pomocí svých enzymů přeměňují rostlinné sacharidy na ethanol a oxid uhličitý. Pomocí toho kvašení se vyrábí pivo, víno a cider. Mezi nejznámější produkty fermentace v potravinářství patří pivo, víno, ocet, droždí, kysané zelí či jogurt.
Nejčastěji citovaná a základní stechiometrická rovnice alkoholového kvašení monosacharidu glukózy je následující:
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2
Tuto podobu rovnice převedl do přijatelného tvaru Joseph Louis Gay-Lussac na základě výsledků zkoumání a dřívějších prací. Rovnice ukazuje, že jedna molekula glukózy (C6H12O6) je zjednodušeně přeměněna na dvě molekuly ethanolu (C2H5OH) a dvě molekuly oxidu uhličitého (CO2).
Lavoisier se jako první pokusil kvantifikovat chemické změny při kvašení: zapsal, že 100 hmotnostních dílů cukru bylo přeměněno na 60,17 dílů alkoholu, 36,81 dílů oxidu uhličitého a 2,61 dílů kyseliny octové. Gay-Lussac později revidoval odhady: odhadl, že kvašení 100 dílů cukru vede k přeměně 51,34 dílů na alkohol a 48,66 dílů na oxid uhličitý. Moderní zjednodušená rovnice C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 je standardem pro popis alkoholového kvašení glukózy.
Fermentace cukrů, ať už řízená doma nebo neřízená v přírodě, znamená zjednodušování všech cukrů, které se skládají ze dvou a více molekul. To provádí všechny houby, bakterie nebo živočichové, kteří mají touhu si z oné uložené sluneční energie vzít něco pro sebe, pro svůj život. Za tímto účelem si všechny živé organismy chystají trávící enzymy.
Existuje jich nekonečné množství druhů a každý umí něco jiného, každý organismus disponuje jinou sadou. Fermentační a trávicí enzymy slouží k rozbíjení složitých cukrových molekul (třeba škrobových) na jednodušší cukrové molekuly za účelem získání těch úplně nejjednodušších: glukózy či fruktózy, které už jsou tak malé, že dokážou projít skrz otvory v buněčných membránách. Glukóza, ta jedna mini kulička celé magnetické skládačky, je ale malá, jednoduchá a do buňky vstoupí jednoduše a je tam spálena jako zdroj energie.
Výsledná koncentrace ethanolu v roztoku ale nemůže být vyšší než určité maximum: v praxi zpravidla kolem 15-16 %, jelikož při vyšší koncentraci etanolu již kvasinky hynou a do hry mohou vstoupit jiné mikroorganismy, které alkohol dále oxidují, například na kyselinu octovou. Když z takového nasladovaného obilí vypláchneme do vody rozpustné jednoduché cukry a přisypeme k nim jednobuněčné houby kvasinky, začnou tyto ihned do svých jednobuněčných těl glukózu nebo maltózu vstřebávat a po získání energie vyprdí odpadní etanol a oxid uhličitý.
Při kvašení vín či piva typicky postupujete tak, že si změříte potenciální alkohol před kvašením, pak po dokvašení (když už se hodnota nemění), odečtete a zjistíte, kolik máte od kvasinek „narubáno“. Pokud byl slib 12 % a kvašení se zastavilo na zbytkových 2 %, znamená to, že alkoholu je ve vínu 8 % a nějaké cukry zůstaly neprokvašené. Bacha, tyto výpočty platí jen u čistě kvasinkových nápojů; v přítomnosti kyselin, plynů a dalších složek měření refraktometrem či lyžičkovým hustoměrem dává zkreslené výsledky.
Může zelenina vyvolat alergii?
Když plánujete alkohol nebo ocet, potřebujete dost dobře naměřit vstupní cukr, abyste neměli po dokončení kvašení příliš slabé či silné víno nebo příliš slabý či silný ocet. Zpravidla začínáte s nějakou ovocnou šťávou a nemáte tušení, jaká byla cukernatost žmuňkaného ovoce. Je možné, že budete potřebovat ředit nebo přislazovat sacharózou.
Ke změření vám poslouží v domácnosti velmi dobře buď plovoucí hustoměr, anebo optický refraktometr. Refraktometr po nakápnutí roztoku na sklíčko ukazuje, jaká je koncentrace cukru v procentech: 1 ° na stupnici Brix znamená 1 gram sacharózy ve 100 gramech roztoku. Když refraktometr ukáže 9, máte 9% roztok. Hustoměr funguje na principu různé nadnášivosti různě hustých roztoků, skleněný přístroj se stupnicí stačí ponořit do přiloženého odměrného válce a hned máte jasno.
Ne všechny cukry dávají při kvašení čistě ethanol a CO2. Například laktóza, sacharóza nebo maltóza musí být nejprve štěpeny příslušnými enzymy (laktázou, sacharázou, maltázou) na monosacharidy glukózu, fruktózu či galaktózu, které kvasinky mohou využít. Některé látky, jako dextriny nebo sugar alkoholy, mohou v pivu či v jiných produktech zanechávat sladkost, protože kvasinky je nevyužijí.
| Cukr | Štěpí | Výsledek štěpení / poznámka |
|---|---|---|
| Glukóza | - | Monosacharid, přímo kvasitelný |
| Fruktóza | - | Monosacharid, kvasitelný, metabolismus se liší |
| Sacharóza | sacharóza (sacharasa) | Štěpí na glukózu a fruktózu |
| Laktóza | laktáza | Štěpí na glukózu a galaktózu; u lidí může chybět |
| Maltóza | maltáza | Štěpí na dvě glukózy; vzniká při sladování škrobů |
| Dextrin | amyláza | Obtížněji kvasitelný, zanechává sladkost v pivu |
Až do poloviny 19. století lidé neznali podstatu alkoholového kvašení. 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. Za objev toho, jak fermentace funguje, se pak zasloužil francouzský chemik Louis Pasteur.
V letech následujících pak řada vědců (Cagniard-Latour, Kützing, Schwann a další) prokázala, že kvasinky jsou živé organismy, které rostou a mění své prostředí. Pasteurova práce zejména přesvědčila skeptiky (např. von Liebiga), že kvašení je biologický proces vyvolaný živými buňkami, nikoliv pouhým chemickým katalyzátorem nebo „tlející látkou“.
historie a průmyslové využití kvašení
Chemická rovnice kvašení cukru vyjadřuje základní přeměnu glukózy na ethanol a oxid uhličitý: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2. V praxi jsou však důležité enzymy, druh cukru, druh kvasinek/bakterií a podmínky (přítomnost kyslíku, teplota, dusíkaté látky), které určují průběh a výsledky kvašení.
Copyright © pohodanovapec.cz
