Введение
В биохимии теория ферментации относится к историческому изучению моделей природных процессов брожения, особенно спиртового и молочнокислого брожения. Выдающимися участниками разработки этой теории были Юстус фон Либих и Луи Пастер, последний из которых, основываясь на своих экспериментах, сформулировал чисто микробиологическую основу процесса брожения. Работа Пастера над брожением впоследствии привела к созданию микробной теории болезней, которая окончательно опровергла концепцию самозарождения. Хотя процесс брожения широко использовался на протяжении всей истории до появления преобладающих теорий Пастера, лежащие в его основе биологические и химические процессы оставались недостаточно изученными. В настоящее время брожение используется в производстве разнообразных алкогольных напитков, продуктов питания и лекарственных средств.
In biochemistry, fermentation theory refers to the historical study of models of natural fermentation processes, especially alcoholic and lactic acid fermentation. Notable contributors to the theory include Justus Von Liebig and Louis Pasteur, the latter of whom developed a purely microbial basis for the fermentation process based on his experiments. Pasteur's work on fermentation later led to his development of the germ theory of disease, which put the concept of spontaneous generation to rest. Although the fermentation process had been used extensively throughout history prior to the origin of Pasteur's prevailing theories, the underlying biological and chemical processes were not fully understood. In the contemporary, fermentation is used in the production of various alcoholic beverages, foodstuffs, and medications.
Обзор ферментации
Ферментация – это анаэробный метаболический процесс, при котором сахар преобразуется в кислоты, газы или спирты в условиях недостатка кислорода. Дрожжи и многие другие микроорганизмы обычно используют ферментацию для осуществления анаэробного дыхания, необходимого для выживания. Даже в человеческом организме время от времени происходят процессы ферментации, например, во время длительных пробежек; в мышцах накапливается молочная кислота при продолжительных физических нагрузках. В организме человека молочная кислота является побочным продуктом ферментации, производящей АТФ, которая обеспечивает энергией для продолжения физических упражнений в ситуациях, когда поступление кислорода не успевает за потребностью. Хотя ферментация дает меньше АТФ, чем аэробное дыхание, она может протекать значительно быстрее. Люди сознательно используют ферментацию примерно с 5000 года до нашей эры, что подтверждается обнаружением в районе Иранских гор Загрос сосудов с остатками микроорганизмов, схожих с теми, что используются в виноделии.
История
До исследований Пастера в области ферментации существовали некоторые предварительные конкурирующие представления о ней. Одним из ученых, оказавших существенное влияние на теорию брожения, был Юст фон Либих. Либих полагал, что ферментация в значительной степени является процессом разложения, вызванным воздействием дрожжей на воздух и воду. Эта теория подтверждалась наблюдением Либиха, что другие разлагающиеся вещества, такие как гниющие части растений и животных, взаимодействуют с сахаром аналогично дрожжам. То есть, разложение альбуминозных веществ (то есть водорастворимых белков) вызывало превращение сахара в спирт. Либих придерживался этой точки зрения до своей смерти в 1873 году. Пастер ранее пытался установить связь между химическим строением веществ и их внешней формой, и оптически активный амиловый спирт не соответствовал его ожиданиям, основанным на предложенном "законе". Эти наблюдения дали Пастеру рабочую гипотезу для будущих экспериментов. Затем Пастер культивировал микроорганизмы в культуре в своей лаборатории. После этого он смог ускорить процесс молочнокислого брожения в свежем молоке, добавив в него культивированный образец. Позже Феликс Пуше утверждал о существовании "пластических сил" в растительных и животных остатках, способных к спонтанному образованию яиц, из которых рождались новые организмы.