Wat is gisting? Definitie en voorbeelden

Fermentatie is een proces dat wordt gebruikt om wijn, bier, yoghurt en andere producten te produceren. Hier is een blik op het chemische proces dat plaatsvindt tijdens de gisting.

Definitie van gisting

Fermentatie is een metabolisch proces waarbij een organisme een koolhydraat, zoals zetmeel of een suiker, omzet in een alcohol of een zuur. Gist voert bijvoorbeeld gisting uit om energie te verkrijgen door suiker in alcohol om te zetten. Bacteriën voeren gisting uit en zetten koolhydraten om in melkzuur. De studie van gisting wordt genoemd zymologie.

Geschiedenis van gisting

De term "gisten" komt van het Latijnse woord fervere, wat betekent "koken". Fermentatie werd beschreven door late 14e-eeuwse alchemisten, maar niet in de moderne zin. Het chemische gistingsproces werd rond 1600 het onderwerp van wetenschappelijk onderzoek.

Hulton Deutsch / Contributor / Getty Images

Fermentatie is een natuurlijk proces. Mensen pasten fermentatie toe om producten zoals wijn, mede, kaas en bier te maken lang voordat het biochemische proces werd begrepen. In de jaren 1850 en 1860 werd Louis Pasteur de eerste zymurgist of wetenschapper om gisting te bestuderen wanneer hij aantoonde dat gisting werd veroorzaakt door levende cellen. Pasteur was echter niet succesvol in zijn pogingen om het enzym dat verantwoordelijk is voor fermentatie uit gistcellen te extraheren. In 1897 vermaalde de Duitse chemicus Eduard Buechner gist, onttrok er vloeistof aan en ontdekte dat de vloeistof een suikeroplossing kon fermenteren. Het experiment van Buechner wordt beschouwd als het begin van de wetenschap van de biochemie, waardoor hij de Nobelprijs voor scheikunde uit 1907 kreeg.

Voorbeelden van producten gevormd door gisting

De meeste mensen zijn zich bewust van voedsel en dranken die gistingsproducten zijn, maar realiseren zich misschien niet veel belangrijke industriële producten die het gevolg zijn van gisting.

• Bier
• Wijn
• Yoghurt
• Kaas
• Bepaalde zure voedingsmiddelen die melkzuur bevatten, waaronder zuurkool, kimchi en pepperoni
• Brood gistend door gist
• Rioolwaterzuivering
• Sommige industriële alcoholproductie, zoals voor biobrandstoffen
• Hydrogen gas

Ethanol Fermentatie

Gist en bepaalde bacteriën voeren ethanolfermentatie uit waarbij pyruvaat (uit glucosemetabolisme) wordt onderverdeeld in ethanol en kooldioxide. De netto chemische vergelijking voor de productie van ethanol uit glucose is:

C₆H₁₂O₆ (glucose) → 2 C₂H₅OH (ethanol) + 2 CO₂ (kooldioxide)

Bij ethanolgisting is de productie van bier, wijn en brood gebruikt. Het is vermeldenswaard dat fermentatie in aanwezigheid van hoge niveaus van pectine resulteert in de productie van kleine hoeveelheden methanol, die giftig is bij consumptie.

Melkzuurfermentatie

De pyruvaatmoleculen van glucosemetabolisme (glycolyse) kunnen worden gefermenteerd tot melkzuur. Melkzuurgisting wordt gebruikt om lactose om te zetten in melkzuur bij de productie van yoghurt. Het komt ook voor in dierlijke spieren wanneer het weefsel sneller energie nodig heeft dan zuurstof kan worden geleverd. De volgende vergelijking voor melkzuurproductie uit glucose is:

C₆H₁₂O₆ (glucose) → 2 CH₃CHOHCOOH (melkzuur)

De productie van melkzuur uit lactose en water kan worden samengevat als:

C₁₂H₂₂O₁₁ (lactose) + H₂O (water) → 4 CH₃CHOHCOOH (melkzuur)

Productie van waterstof en methaangas

Het fermentatieproces kan waterstofgas en methaangas opleveren.

Methanogene archaea ondergaan een disproportioneringsreactie waarbij één elektron wordt overgebracht van een carbonyl van een carbonzuurgroep naar een methylgroep van azijnzuur om methaan en kooldioxidegas op te leveren.

Veel soorten gisting leveren waterstofgas op. Het product kan door het organisme worden gebruikt om NAD te regenereren⁺ van NADH. Waterstofgas kan als een substraat worden gebruikt door sulfaatreductoren en methanogenen. Mensen ervaren de productie van waterstofgas door darmbacteriën, waardoor flatus ontstaat.

Feiten over gisting

• Fermentatie is een anaëroob proces, wat betekent dat het geen zuurstof nodig heeft om te voorkomen. Zelfs wanneer zuurstof overvloedig aanwezig is, geven gistcellen echter de voorkeur aan fermentatie boven aërobe ademhaling, op voorwaarde dat er voldoende suiker beschikbaar is.
• Fermentatie vindt plaats in het spijsverteringsstelsel van mensen en andere dieren.
• In een zeldzame medische aandoening genaamd darmfermentatie syndroom of auto-brouwerij syndroom, leidt fermentatie in het menselijke spijsverteringskanaal tot intoxicatie door ethanolproductie.
• Fermentatie vindt plaats in menselijke spiercellen. Spieren kunnen ATP sneller verbruiken dan zuurstof kan worden geleverd. In deze situatie wordt ATP geproduceerd door glycolyse, waarbij geen zuurstof wordt gebruikt.
• Hoewel fermentatie een gangbare weg is, is het niet de enige methode die door organismen wordt gebruikt om anaëroob energie te verkrijgen. Sommige systemen gebruiken sulfaat als de laatste elektronenacceptor in de elektrontransportketen.

bronnen

• Hui, Y. H. (2004). Handboek voor het bewaren en verwerken van groenten. New York: M. Dekker. p. 180. ISBN 0-8247-4301-6.
• Klein, Donald W .; Lansing M .; Harley, John (2006). Microbiologie (6e ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-255678-0.
• Purves, William K .; Sadava, David E .; Orians, Gordon H .; Heller, H. Craig (2003). Life, the Science of Biology (7e ed.). Sunderland, Mass .: Sinauer Associates. blz. 139-140. ISBN 978-0-7167-9856-9.
• Steinkraus, Keith (2018). Handboek van inheemse gefermenteerde voedingsmiddelen (2e editie). CRC Druk. ISBN 9781351442510.