Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Fermantasyon, hücre içinde oksijen yokluğunda meydana gelen metabolik bir faaliyet olarak ‘NAD+'yi yeniden oluşturmak için glikozun glikoliz yoluyla kısmi oksidasyonunu takip eden metabolik adımlar’ şeklinde tanımlanmaktadır. Fermantasyon anaerobik şartlarda, yani oksidatif fosforilasyon olamadığı durumlarda, glikoliz yoluyla ATP üretimini sağlayan önemli bir biyokimyasal süreçtir. Biyokimyanın fermantasyonla ilgilenen dalı zimolojidir.
Fermantasyonda glukoz (veya başka bir bileşik) hidrojenlerini teker teker kaybederek enerji üretimini sağlar. Oksijen olmadığı için bu parçalanma sonucunda ortaya çıkan basit organik bileşikler hücrenin kullanabileceği nihai elektron alıcısı ve hidrojen alıcıları olurlar.
Fermantasyonun son adımı (pirüvatın fermantasyon ürünlerine dönüşmesi) enerji üretmese dahi, bu süreç anaerobik bir hücre için önemlidir çünkü glikozun pirüvata dönüşmesi sırasında harcanan nikotinamit adenin dinükleotit'in (NAD+) yenilenmesini sağlar; glikolizin devamı için bu gereklidir. Örneğin alkol fermantasyonunda pirüvattan oluşan asetaldehit, NADH + H+ tarafından etanola dönüşür, bu da hücreden dışarı atılır.
Mikroorganizmalarda, fermantasyon, organik besinlerin anaerobik olarak bozunmasıyla adenosin trifosfat üretmenin birincil yoludur. İnsanlar, Neolitik çağdan beri yiyecek ve içecek üretmek için fermantasyonu kullandılar. Fermantasyon, turşu yapımı,yoğurt yapımı gibi süreçlerle gıdaları muhafaza etmek ve ayrıca şarap ve bira gibi alkollü içecekler üretmek için kullanılır. Fermantasyon, insanlar da dahil olmak üzere tüm hayvanların mide-bağırsak sistemlerinde de gerçekleşir.
Fermantasyon, bir elektron taşıma sistemi içermez ve glikoliz sırasında substrat düzeyinde fosforilasyon tarafından üretilenin ötesinde doğrudan herhangi bir ek ATP üretmez. Fermantasyon yapan organizmalar, yani fermentörler, glikoliz sırasında glikoz başına maksimum iki ATP molekülü üretir.
Mikrobiyal fermantasyon süreçleri insanlar tarafından manipüle edilmiştir ve çeşitli gıdaların ve farmasötikler dahil diğer ticari ürünlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mikrobiyal fermantasyon, teşhis amacıyla mikropların tanımlanması için de yararlı olabilir.
Glukozun fermantasyonunda genelde en sık üretilen basit bileşik pirüvat veya ondan türemiş bir veya birkaç bileşiktir: bunlar arasında etanol, laktik asit, hidrojen, bütirik asit ve aseton sayılabilir. Şeker ve amino asitlerin fermantasyonu çeşitli canlılarda görülmekle beraber, bazı ender organizmalar alkanoik asitler, pürinler, pirimidinler ve başka bileşikler de fermente edebilir. Çeşitli fermantasyon tipleri ürettikleri ürünlere göre adlandırılırlar.
Fermantasyon terimi biyokimyada oksijen yokluğunda enerji üreten reaksiyonlar için kullanılmasına karşın, gıda sanayisinde daha genel bir anlam taşır, mikroorganizmaların oksijen varlığında yaptığı parçalama reaksiyonlarını da kapsar (sirke fermantasyonu gibi). Biyoteknolojide bu terim daha da genel kullanılır ve büyük tanklarda büyütülen mikroorganizmalara yaptırılan her türlü üretime (proteinler dahil) fermantasyon denir.
Fermantasyonun Biyokimyası
Fermantasyon reaksiyonları, ilgili yakıt molekülüne ve son ürüne göre değişir. Aşağıdaki kimyasal denklemde şeker glikozdur.
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Elde edilen enerji :118 kJ mol−1)
Denklem sözlü olarak aşağıdaki gibi yazılabilir:
Şeker (glikoz, fruktoz veya sükroz) → Alkol (etanol) + Karbon Dioksit + Enerji (ATP)
Enerji Verimi
En katı anlamıyla fermantasyon, glikoz gibi bir besin molekülünün net oksidasyon olmadan anaerobik metabolik parçalanmasıdır. Fermantasyon, bir moleküldeki tüm mevcut enerjiyi serbest bırakmaz; sadece glikolizin (glikoz başına iki ATP veren bir süreç) indirgenmiş koenzimleri yenileyerek devam etmesine izin verir.
Fermantasyon ürünleri kimyasal enerji içerir, (yani tamamen oksitlenmezler), ancak oksijen (veya diğer daha yüksek oranda oksitlenmiş elektron alıcıları) kullanılmadan daha fazla metabolize edilemeyecekleri için atık ürünler olarak kabul edilirler. Bunun sonucu olarak da fermantasyon yoluyla yapılan ATP üretimi, piruvatın tamamen karbon dioksite oksitlendiği oksidatif fosforilasyondan daha az verimlidir.Fermantasyon, aerobik solunumla elde edilen yaklaşık 36 ATP'ye kıyasla glikoz molekülü başına iki ATP molekülü üretir. İnsan metabolizması öncelikle aerobik olmasına rağmen, oksijenin kısmen veya tamamen yokluğunda (örneğin, oksijen açlığı yaşayan aşırı çalışan kaslarda veya enfarkte kalp kası hücrelerinde), piruvat, hidrojenini piruvata bağışlayarak atık ürün laktata dönüştürülebilir. Bir fermantasyon örneği olan bu reaksiyon, oksijen yokluğunda veya oksijen seviyeleri düşük olduğunda glikoliz yoluyla metabolik akışı sürdürmek için bir çözümdür. Fermantasyon, kısa, yoğun efor dönemlerinde yardımcı olurken, karmaşık aerobik organizmalarda uzun süreler boyunca sürdürülemez. Örneğin insanlarda laktik asit fermantasyonu, 30 saniye ile 2 dakika arasında değişen bir süre boyunca enerji sağlar.
Fermantasyonun son aşaması olan piruvatın bir son ürüne dönüştürülmesi enerji üretmez. Bununla birlikte, anaerobik koşullarda glikolitik yoldan akışı sürdürmek için gerekli olan nikotinamid adenin dinükleotidini (NAD+) yeniden ürettiği için anaerobik bir hücre için kritik öneme sahiptir.
Ürünler
Piruvat ve NADH'nin anaerobik olarak metabolize edilerek nihai hidrojen alıcısı olarak hareket eden bir organik molekül ile çeşitli ürünlerden herhangi birini verdiği çeşitli fermantasyon türleri vardır. Örneğin, yoğurt yapımında yer alan bakteriler piruvatı laktik aside indirger. Bira mayası gibi organizmalarda, asetaldehit ve karbon dioksit oluşturmak için önce pirüvattan bir karboksil grubu çıkarılır; asetaldehit daha sonra indirgenerek etanol ve NAD+ elde edilir. Anaerobik bakteriler, terminal elektron alıcıları olarak oksijen dışındaki çok çeşitli bileşikleri kullanma yeteneğine sahiptir.Sirke (asetik asit) bakteri metabolizmasının doğrudan sonucudur. (Bakterilerin etanolü asetik aside dönüştürmek için oksijene ihtiyacı vardır.) Sütte asit kazeini pıhtılaştırarak kesmik üretir. Asitlemede asit, gıdayı patojenik ve çürütücü bakterilerden korur.
Türleri
Glikozun Fermantasyonu
Glikoz fermantasyonu sırasında pirüvat çeşitli bileşiklere dönüşür:
- Alkol Fermantasyonu: Bilinen başka bir fermantasyon işlemi, etanol üreten alkol fermantasyonudur. Birinci reaksiyonda piruvat dekarboksilaz enzimi piruvattan bir karboksil grubu çıkarır, iki karbonlu asetaldehit molekülü üretirken CO2 gazı açığa çıkar. Alkol dehidrojenaz enzimi tarafından katalize edilen ikinci reaksiyon, NADH'den asetaldehite bir elektronu transfer eder, etanol ve NAD+ üretir. Saccharomyces cerevisiae tarafından piruvat'ın etanol fermantasyonu alkollü içeceklerin yapımında kullanılır ve CO2 salımı nedeniyle ekmeklik ürünlerin kabarmasını sağlar. Gıda endüstrisinin dışında, bitki ürünlerinin etanol fermantasyonu biyoyakıt üretimi için de önemlidir.
- Laktik Asit Fermentasyonu :Laktik asit bakterileri, sağlıklı gıdaların korunmasında ve üretilmesinde önemli bir rol oynar. Laktik asit fermantasyonları genellikle ucuzdur ve hazırlanmalarında genellikle çok az veya hiç ısı gerekmez, bu da onları yakıt açısından verimli kılar. Laktik asitle fermente edilmiş gıdalar her kıtada dünya nüfusunun beslenmesinde önemli rol oynamaktadır.Lactobacillus, Leuconostoc ve Streptococcus dahil olmak üzere birkaç gram-pozitif bakteri cinsi toplu olarak laktik asit bakterileri (LAB) olarak bilinir ve bunların çeşitli suşları gıda üretiminde önemlidir. Yoğurt ve peynir üretimi sırasında laktik asit fermantasyonu ile oluşan yüksek asitli ortam sütün içerdiği proteinleri denatüre ederek katılaşmasına neden olur. Laktik asit tek fermantasyon ürünü olduğunda, süreç homolaktik fermantasyon olarak adlandırılır. Bununla birlikte, birçok bakteri heterolaktik fermantasyon gerçekleştirir. Glikoliz için EMP yolu yerine pentoz fosfat yolu kullanmaları nedeniyle laktik asit, etanol, asetik asit karışımını üretirler ve sonuç olarak CO2 gazı açığa çıkar. Laktik asit bakterileri tıbbi açıdan da önemlidir. Vücutta düşük pH ortamlarının üretimi ile patojenlerin bu bölgelere yerleşmesini ve büyümesini engeller. Laktik asit bakterileri gastrointestinal sağlığın korunmasında önemlidir, probiyotiklerin birincil bileşenidir.
- Karışık Asit Fermantasyonu : Enterobacteriaceae grubunda görülür. Pirüvat'tan asetat ve format veya pirüvat, süksinik asit ve formik asit meydana gelir ve glikoz başına 3 ATP elde edilir. Düşük pH'de (pH 6'dan küçük) formik asit CO2 + H2'ye dönüşür. Clostridium türleri de karışık asit fermantasyonu yapar
- Butirik Asit Fermantasyonu : Bütirik asit, Clostridium türleri tarafından biyolojik olarak üretilir ve diğer asitler gibi (asetik asit, laktik asit, propionik asit), belirli bir konsantrasyondan sonra bakteriler için toksiktir. Bu nedenle, ürün titreleri genellikle düşüktür.
- Solvent Fermantasyonu : Bazı Clostridium türleri şekerleri asetik asit ve bütirik aside dönüştürüp sonra bunlardan aseton ve butanol yaparlar.
- Bütandiol Fermantasyonu : Erwinia-Enterobacter-Serratia grubunun özelliğidir, son ürün olarak bütandiol oluşur.
- Propiyonik Asit Fermantasyonu : Bu fermantasyonda pirüvat oksaloasetik asite dönüşür, bu süksinik asite indirgenir, o da propiyonik aside dönüşür. Bu süreçte 9 karbondan sadece 1 ATP oluştuğu için bu yolu kullanan bakteriler çok yavaş büyür.
- Amino Asit Fermantasyonu : Amino asitler boyut ve yapı bakımından önemli ölçüde farklılık gösterir ve mevcut amino asitlerin türüne ve konsantrasyonuna bağlı olarak farklı yollar aracılığıyla bir dizi ürüne anaerobik veya aerobik olarak fermente edilir. Amino asit çiftleri, Stickland reaksiyonu yoluyla parçalanabilir. Ayrıca tipik bir metabolik sistem, tek bir amino asit fermantasyonu gerçekleştirebilir. Bazı amino asitler hem elektron donörü hem de elektron alıcısı olarak görev alabilir. Bu nedenle, Stickland reaksiyonları, transforme amino asitleri molü başına yaklaşık 0.5 mol ATP sağlayarak amino asitleri mikrobiyal büyüme için fermente etmenin en basit yoludur.
Fermantasyon Teknolojisinde Kullanılan Mikroorganizmalar
Mayalar; Maya, eski zamanlardan beri şarap yapımında, fırınlamada ve bira yapımında kullanılan tek hücreli ökaryotik mikroorganizmalardır.Mayalar doğada çok yaygındır. Mayaların yaşam çevriminde esas olarak toprak, tatlı ve sulu meyveler bulunur. Maya konukçulardan yağmurla, düşen yaprak ve meyvelerle toprağa geçer ve toprağın daha çok üst katmanlarında, 0–10 cm derinliklerinde kışı geçirir. Buradan mayanın nasıl toprağın yüzeyine nakledildiği tam olarak bilinmemekle beraber, bunun böcek ve diğer hayvanlar aracılığıyla olduğu, sonra gene bunlarla veya tozla yaz konukçularının üzerine nakledildiği zannedilmektedir.
Bakteriler; Bakteriler küçük tek hücreli organizmalardır. Bakteriler Dünya'nın hemen hemen her yerinde bulunur ve gezegenin ekosistemleri için hayati öneme sahiptir. Bazı türler aşırı sıcaklık ve basınç koşullarında yaşayabilir. İnsan vücudu bakterilerle doludur ve aslında insan hücrelerinden daha fazla bakteri hücresi içerdiği tahmin edilmektedir. Vücuttaki çoğu bakteri zararsızdır ve hatta bazıları faydalıdır. Nispeten az sayıda tür hastalığa neden olur.
Küf Mantarları; Besinlerin üzerinde beyaz veya renkli hifler oluşturan mantarlardır. Küf mantarlarının bazıları saprofit, bazıları parazit, bazıları da diğer organizmalarla simbiyotik bir hayat yaşarlar. Küf mantarlarını karakterize eden ilk organ ipliksi ve çok çekirdekli bir yapıya malik olan "miselyum" adı verilen vejetatif organdır. Miselyum dallanmış ve devamlı olarak uçtan gelişen ve yan dallanma yapan hiflerden ibaret bir topluluktur.
Algler; Algler de bakteriler mayalar ve mantarlar gibi en basit bitkilerdendir. Pek çoğu klorofil içerdiklerinden fotosentez yapabilirler. Alglerin protein, yağ, karbonhidrat ve vitamin gibi önemli besin maddelerini sentez yapabilmeleri mikrobiyolog ve beslenmecilerin ötedenberi dikkatlerini üzerine çekmiştir. Büyüklükleri bazı bakterilerden daha küçük olabildiği gibi, "seaweed" gibi metrelerce uzunlukta olanları da vardır. Dünyada birkaç yer dışında her yerde bulunan alglerin mikroskopik şekillerine örnek olarak balinaya kadar su hayvanlarının esas besinini oluşturan fitoplanktonları (phytoplankton) gösterebiliriz.
Şapkalı Mantarlar ; Bugün şapkalı mantarlar denilince gözle görülebilen ve etimsi karpoforlara (carpophore) sahip mantarlar anlaşılmaktadır. Bu çeşit mantarlara hem Ascomycetes hem 39 de Basidiomycetes sınıfında rastlanır. İnsanlar doğada kendiliğinden yetişen şapkalı mantarlarla besin olarak ve bazı ilâçların yapılması münasebetiyle çok eskiden beri ilgilenmişlerdir. Fakat bu mantarların ticarî içerikte üretimi ilk defa yak. 1650 yılında yapılmıştır. Doğada yetişen ve 4000 kadar lamelli (gilli) mantarlardan şimdiye kadar saptanan zehirli olanların sayısı 30-40'ı bulur.
Fermantasyon Teknolojisinin Çalışma Alanları
Çeşitli gıda ve içkilerin üretimi: Zeytin işlemesi, yoğurt ve alkollü içkiler yapımı.
Alkollü fermantasyon, endüstrilerde alkollü içecekler, ekmek ve sirke üretmek için kullanılır. Örneğin şarap, üzümde bulunan doğal şekerlerin fermantasyonu ile sentezlenir. Benzer şekilde romlar, şeker kamışı ürünü melasın fermente edilmesi ve ardından damıtılmasıyla üretilir.
Sütü yoğurda dönüştürmek için bu bakteriler sütü fermente ederek sütteki laktoz şekerlerini laktik aside dönüştürür. Laktik asit, sütün fermente olurken koyulaşmasına ve ekşi bir tada sahip olmasına neden olan şeydir. Bakteriler zaten sütü kısmen parçalamış oldukları için yoğurdun sindirimimizi kolaylaştırdığı düşünülmektedir.
Sofralık zeytin, Akdeniz bölgesindeki en eski bitkisel fermente gıdalardan biridir. Fermente sofralık zeytinler, ekonomik etkilerinin yanı sıra, yüksek biyoaktif ve sağlığı geliştiren bileşikler içeriği nedeniyle Akdeniz diyetinde önemli bir sağlıklı gıdayı temsil eder.
Fermentasyon metoduyla birçok antibiyotikler elde edilmiştir.
Antibiyotikler, endüstriyel olarak, kaynak mikroorganizmanın sıvı bir büyüme ortamı içeren büyük kaplarda (100.000 – 150.000 litre veya daha fazla) büyütüldüğü bir fermantasyon işlemiyle üretilir.Oksijen konsantrasyonu, sıcaklık, pH ve besin seviyeleri optimal olmalıdır ve gerekirse yakından izlenir ve ayarlanır. Antibiyotikler ikincil metabolitler olduğundan, hücreler ölmeden önce maksimum verimin elde edilmesini sağlamak için popülasyon büyüklüğü çok dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir. İşlem tamamlandıktan sonra, antibiyotik özütlenmeli ve kristal bir ürüne saflaştırılmalıdır.
Çeşitli organik asitler elde edilmektedir.
Organik asitlerin mikrobiyal üretimi, yenilenebilir karbon kaynaklarından yapı taşı kimyasalları elde etmek için umut verici bir yaklaşımdır. Bir süredir bazı organik asitler üretilmiş ve bu mikrobiyal üretim süreçleri hakkında derinlemesine bilgi edinilmiş olsa da, daha ileri mikrobiyal üretim süreçleri mümkün görünmektedir, ancak büyük ölçekli üretim henüz mümkün olmamıştır.Bu yöntemle üretilen organik asitelere örnek olarak, lakstik asit,poliaktik asit,sitrik asit, süksinik asidi verebiliriz.
Gelişme maddeleri elde edilmektedir. Özellikle vitaminler; B grubu vitaminler fermentasyon metoduyla elde edilmektedir.
Vitamin fermantasyonu temel olarak parti modunda yapılır. Besinler ve aşılar daha sonra steril fermentöre eklenir ve bir süre bekletilir. Daha sonra köpük önleyici madde eklenir. Fermentörde iyi miktarda ürün bulunduktan sonra içerik alınır ve ardından ürün ekstrakte edilir. Mikrobiyal hücrelerde siyanokobalamin, 5,6-dimetil benzimidazol kobalamid ve psödovitamin B12 gibi doğal maddeler formunda kalır. Kültür suyu 10–15 mg Vitamin B12/lt içerir.
Tek hücre proteini ve tek hücre yağı elde edilmektedir.
Ticari üretim tesislerinde, mikrobiyal kültürden aşı üretimi laboratuvar ortamında gerçekleştirilmektedir. Tek hücre yağı, mikroorganizma için uygun üretim ortamında fermantasyon ile elde edilmektedir. Hücre hasadı santrifüj veya filtrasyon ile yapılmaktadır. Elde edilen yaş biyokütle vakum veya sprey kurutucuda işlem görmektedir. Kuru biyokütle solvent ekstraksiyonu ilemuamele edilerek ham yağ ekstrakte edilmektedir. Son olarak, üretilen ham yağ nötralizasyon, degumming (müsilaj giderme), ağartma ve kokudan arındırma aşamaları ile rafine edilmektedir.
Çeşitli ketonlar üretilmektedir (butanon,pentatnon,aseton).
Fermente aseton üretimi, Weizmann işlemi olarak da bilinen aseton-bütanol-etanol (ABE) fermantasyonu, nişasta ve glikoz gibi karbonhidratlardan aseton, n-butanol ve etanol üretmek için bakteriyel fermantasyon kullanan bir süreçtir. Kimyager Chaim Weizmann tarafından geliştirildi ve Dünya Savaşı sırasında İngiliz savaş endüstrisi için gerekli bir madde olan korditi yapmak için gerekli olan asetonu üretmek için kullanılan birincil yöntemdi.Yine aynı şekilde pentanon, butanon gibi bazı ketonlarda fermentasyon ile üretilebilinir.
Enzimlerin fermentasyonla elde edilmesi.
Fermantasyon, endüstriyel amaçlar için enzim üretme yöntemidir.Fermantasyon, enzimleri üretmek için bakteri ve maya gibi mikroorganizmaların kullanılmasını içerir.Enzim üretmek için iki tür fermantasyon kullanılır. Bunlar batık fermantasyon ve katı hal fermantasyonudur. Batık fermantasyon, sıvı bir besin ortamında mikroorganizmalar tarafından enzim üretimini içerir. Katı hal fermantasyonu mikroorganizmaların ve dolayısıyla enzimlerin katı bir substrat üzerinde yetiştirilmesidir.
Endüstriyel Fermantasyon Yöntemleri
Biyoteknolojide fermantasyonlar kesikli kesikli (batch), kesikli beslemeli (fed-batch) -batch) veya sürekli (continous) yöntemlerle sürekli (continous) yürütülmektedir.
Kesikli Fermantasyon: Kesikli fermantörler kapalı sistemler olarak düşünülebilir. Kesikli sistemlerde fermantasyon ortamı hazırlanır ve mikroorganizma aşılanır. Sistemin pH, sıcaklık ve diğer değerleri ayarlandıktan sonra ortama yeni substrat veya mikroorganizma ilavesi olmaz. Fermantasyon, ortamdaki besin elementleri tükeninceye kadar veya çevresel koşullarda gözlemlenen değişikliklere göre sonlandırılır.
Kesikli Beslemeli Fermantasyon: Kesikli beslemeli fermantörler kesikli ve sürekli sistemlerin avantajlarını beraberce taşıdığı için endüstride yaygın olarak kullanılırlar. Proses başlangıçta kesikli olarak başlar. Besin elementleri tükenmeye başlayınca substrat, fermantasyon sırasında çeşitli zamanlarda azar azar ortama ilave edilir. Kritik öneme sahip besin elementinin konsantrasyonu çok iyi takip edilmelidir. Başlangıçta fermantöre konan substratın mümkün olduğu kadar konsantre olması istenir. Böylece reaktör hacminin neden oluğu problemler aşılmış olur. Bu yöntemin en önemli avantajı hem reaksiyon oranının hem de metabolik reaksiyon hızının substratın ilave oranına göre kontrol edilebilmesidir. Oksijen transferi ve soğutma gibi fermantasyona etki eden parametreler reaksiyon oranı izlenerek edilerek kontrol altında tutulabilir.
Sürekli Fermantasyon: Bu sistemde steril besin biyoreaktöre ilave edilirken, eşit miktarda ürün ve onunla birlikte mikroorganizma sistemden alınır. Ürünün alımı sırasında kaybedilen mikroorganizmalar, reaktördeki hücre bölünmesiyle dengelenir. Sürekli fermantasyon yönteminde iki temel uygulama vardır. Homojen karışımın sağlandığı biyoreaktörler ve tapa akışlı reaktörler. Homojen karışımın sağlandığı reaktörlerde: Kemostat veya türbidostat olarak çalışılabilir. Kemostat sisteminde fermantasyonunun kararlılığı substratlardan bir tanesinin konsantrasyonu ayarlanarak hücre büyümesi kontrol edilerek sağlanır.Türbidostat yönteminde ise fermantasyonda biyomas konsantrasyonu türbidimetrik olarak ölçülür ve elde edilen verilere göre besin ilave edilerek kararlılık sağlanır.Tapa akışlı reaktörlerde: Kültür solüsyonu silindirik yapıda bir reaktörde karıştırma olmaksızın ilerler. Silindirik tüpün kesitlerinde hücre sayısı veya ürün konsantrasyonu farklılık gösterir.Sürekli fermantasyonda kararlı hal durumunda biyoreaktörden alınan mikroorganizmalardan dolayı sistemden ayrılan mikroorganizmalar reaktör içinde hücrelerin bölünmesi ile dengelenir.
Tarihçe
Doğal kimyasal fermantasyon süreci, günümüzün yiyicilerine nefis tatlar sağlamak ve insan bağırsağı üzerinde olumlu probiyotik etkiler getirmek için binlerce yıldır devam eden çok uzun bir süredir var. Son on yılda popülaritesi hızla artan probiyotiklerdeki temel bileşenlerden de fermantasyon sorumludur. Ulusal Sağlık Enstitüsü'ne göre, 2012 itibarıyla Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşık 4 milyon yetişkin probiyotik denemiştir.
İnsan kaynaklı fermantasyon, deve, sığır, koyun ve keçilerden elde edilen sütün korunmasıyla MÖ 10.000 yılına kadar uzanır.Süt ürünleri, ideal iklim ve temel mikroflorası göz önüne alındığında doğal olarak fermente olur. Kuzey Afrika'nın kavurucu sıcaklıklarında süt kendiliğinden fermente oldu ve belgelenen ilk yoğurt bu şekilde yapıldı.
Fermente süt ürünleri, besin açısından çok zengindir ve bağırsak sağlığını artırır; ayran, yoğurt, kefir, ekşi krema ve peynir probiyotik açısından en zengin süt ürünleridir.
2004 yılında arkeologlar, MÖ 7.000 yılına kadar uzanan Neolitik Çin çömlekleri üzerinde kimyasal testler yaparak dünyanın en eski fermente içeceğini keşfettiler. Fermente pirinç, bal ve meyveden yapılan bu bira, İran'da bulunan en eski biracılık kanıtı için önceki rekordan yaklaşık 1500 yıl öncesine dayanıyor.
Eski Mısırlılar ilk önce mayayı ekmek mayalamak için hamur fermantasyonunda denediler.MÖ 3.500 ile 300 yılları arasında geliştirilen Mısır fermantasyon teknikleri bugün hala kullanılmaktadır.
Salatalık turşusu, MÖ 2000'de Dicle Vadisi'nde veya günümüz Irak'ında ortaya çıktı.
Çinliler tarafından MÖ 500 'de çıban için bir antibiyotik tedavisi olarak küflü soya fasulyesi kullanıldı.
Gıdaları muhafaza etmek için fermantasyonun kullanımını gösteren inanılmaz ve zengin antropolojik geçmişe rağmen fermantasyonun mikroorganizmalara özgü bir metabolik süreç olduğu yakın bir zaman kadar bilinmiyordu. Antonie van Leeuwenhoek ilk olarak 1665'te mikroorganizmaları tanımladı ve yaklaşık 200 yıl sonra Fransız bilim adamı Louis Pasteur'un kalan parçaları bir araya getirmesine zemin hazırladı. 1856'da Pasteur, fermantasyonun canlı hücreler gerektirdiğini ve mayanın bu süreçte kritik bir rol oynadığını keşfetti. Isı ile ilgili deneyleri daha sonra pastörizasyonun geliştirilmesinde kullanılacaktı.
1856'da Pasteur'ün kimya öğrencilerinden birinin babası, pancarı fermente ederek alkol yapma girişiminde karşılaştığı bazı sorunları çözmesine yardım etmesini istedi. O zamanlar fermantasyonun, şekerin alkole dönüştürüldüğü saf bir kimyasal süreç olduğuna inanılıyordu. Ancak 1857'de Pasteur, mikroskobik bir bitkinin sütün ekşimesine (laktik asit fermantasyonu) neden olduğunu kanıtladı. Pasteur, canlı hücrelerin, mayanın şekerden alkol oluşturmaktan sorumlu olduğunu ve bazı mikroorganizmaların fermantasyonları ekşi hale getirebileceğini kanıtlayabildi. Daha sonra hem normal hem de anormal fermantasyonlardan sorumlu mikroorganizmaları tanımladı ve şarap, bira, süt veya sirkeyi ısıtmak suretiyle bazı canlı organizmaların öldürülebileceğini ve böylece maddelerin sterilize - veya "pastörize" edilebileceğini buldu.
1896 yılında da Eduard Buchner, mayalanmanın gerçekleşmesi için sadece canlı maya hücrelerinin bulunmasının yeterli olmadığını fark etmiştir. Hücreden gelen ve "Zymase" adı verdi bir ekstraktın da olması gerekmiştir. Bugün bu, enzim olarak adlandırılmaktadır. Enzimler günümüzde modern biyoteknolojinin en önemli yardımcı araçlarıdır.1907 Nobel Kimya Ödülü, "biyokimyasal araştırmaları ve hücresiz fermantasyonu keşfi nedeniyle" Eduard Buchner'e verildi.
Kaynakça
- ^ . 5 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Aralık 2022.
- ^ . www.vivo.colostate.edu. 26 Haziran 2002 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . openstax.org (İngilizce). 3 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ a b . www.newworldencyclopedia.org. 7 Ocak 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ a b . openstax.org (İngilizce). 3 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ocak 2023.
- ^ . 1 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ "Mixed Acid Fermentations". 31 Ağustos 2006 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 12 Ağustos 2006.
- ^ . www.celignis.com (İngilizce). 15 Haziran 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ocak 2023.
- ^ "http://www.microbiologyprocedure.com/industrial-microbiology/solvents.htm". 29 Kasım 2006 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 16 Ağustos 2006.
|başlık=dış bağlantı () - ^ "http://biocyc.org/META/new-image?type=PATHWAY&object=P125-PWY". 7 Temmuz 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ağustos 2006.
|başlık=dış bağlantı () - ^ Sangavai, C.; Bharathi, M.; Ganesh, Shilpkar P.; Chellapandi, P. (10 Haziran 2019). "Kinetic modeling of Stickland reactions-coupled methanogenesis for a methanogenic culture". AMB Express. 9 (1): 82. doi:10.1186/s13568-019-0803-8. ISSN 2191-0855. (PMC) 6557928 $2. (PMID) 31183623.
- ^ . 2 Aralık 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ a b c d e "Fermantasyon Mikrobiyolojisi" (PDF). 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından (PDF). Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . Genome.gov (İngilizce). 8 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . www.britannica.com (İngilizce). 19 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . Biology LibreTexts (İngilizce). 10 Temmuz 2016. 1 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ Martinez, Melissa (30 Mayıs 2022). . Conduct Science (İngilizce). 6 Temmuz 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ Buddies, Science. . Scientific American (İngilizce). 27 Haziran 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . 25 Şubat 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ . Biology LibreTexts (İngilizce). 3 Temmuz 2018. 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . 15 Ekim 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ (PDF). 23 Aralık 2018 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi.
- ^ . 17 Mart 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ Thayer, D W; Ogg, J E (Ağustos 1967). "Aldehydes and ketones produced during fermentation of glucose by Escherichia coli". Journal of Bacteriology (İngilizce). 94 (2): 488-489. doi:10.1128/jb.94.2.488-489.1967. ISSN 0021-9193. (PMC) 315066 $2. (PMID) 5341866. 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ (PDF). 13 Ekim 2017 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi.
- ^ (PDF). 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ a b (PDF). 26 Ocak 2023 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . 29 Ocak 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . 5 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi.
- ^ . lemelson.mit.edu. 29 Nisan 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
- ^ . NobelPrize.org (İngilizce). 21 Ağustos 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2023.
Dış bağlantılar
- Fermantasyonla ilgili bölümler Concept of Microbiology, Fermentation 24 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Baron S. Medical Microbiology, 4th edition 12 Mayıs 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde ., fermantasyonla ilgili bölümler [1]
- Buchner'in keşfi [2] 12 Eylül 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde ..
- Fermantasyonla ilgili bölümler Microbiology, Fermentation 24 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyonla ilgili bölümler Applications of Biotechnology to Fermented Foods: Report of an Ad Hoc Panel of the Board on Science and Technology for International Development.
- Mikrobiyal Fermantasyon Microbial Fermentation 2 Aralık 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyon ile Aseton Üretimi Acetone-butanol fermentation revisited. 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermente Yiyeceklerin Biyokimyası ve Tarihçesi History and Biochemistry of Fermented Foods 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Tüm dünyada fermantasyonun tarihi History of fermentation around the world 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyonun Tarihi-Pasteur Louis Pasteur 11 Ağustos 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Stickland Reaksiyonları Kinetic modeling of Stickland reactions-coupled methanogenesis for a methanogenic culture8 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyon ile organik asitlerin üretimi Microbial acid fermentation products 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyon Biyoteknolojisi https://dspace.ankara.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/20.500.12575/12714/Fermantasyon%20Mikrobiyolojisi.pdf?sequence=1&isAllowed=y 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Mayalar Yeasts 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyonun Biyokimyası Fermentation in biochemistry 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Fermantasyon Yöntemleri Fermantasyon Yöntemleri 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Fermantasyon hucre icinde oksijen yoklugunda meydana gelen metabolik bir faaliyet olarak NAD yi yeniden olusturmak icin glikozun glikoliz yoluyla kismi oksidasyonunu takip eden metabolik adimlar seklinde tanimlanmaktadir Fermantasyon anaerobik sartlarda yani oksidatif fosforilasyon olamadigi durumlarda glikoliz yoluyla ATP uretimini saglayan onemli bir biyokimyasal surectir Biyokimyanin fermantasyonla ilgilenen dali zimolojidir Fermantasyon sonucu karbon dioksit salan bir sivi kulturun yuzeyi Fermantasyonda glukoz veya baska bir bilesik hidrojenlerini teker teker kaybederek enerji uretimini saglar Oksijen olmadigi icin bu parcalanma sonucunda ortaya cikan basit organik bilesikler hucrenin kullanabilecegi nihai elektron alicisi ve hidrojen alicilari olurlar Fermantasyonun son adimi piruvatin fermantasyon urunlerine donusmesi enerji uretmese dahi bu surec anaerobik bir hucre icin onemlidir cunku glikozun piruvata donusmesi sirasinda harcanan nikotinamit adenin dinukleotit in NAD yenilenmesini saglar glikolizin devami icin bu gereklidir Ornegin alkol fermantasyonunda piruvattan olusan asetaldehit NADH H tarafindan etanola donusur bu da hucreden disari atilir Mikroorganizmalarda fermantasyon organik besinlerin anaerobik olarak bozunmasiyla adenosin trifosfat uretmenin birincil yoludur Insanlar Neolitik cagdan beri yiyecek ve icecek uretmek icin fermantasyonu kullandilar Fermantasyon tursu yapimi yogurt yapimi gibi sureclerle gidalari muhafaza etmek ve ayrica sarap ve bira gibi alkollu icecekler uretmek icin kullanilir Fermantasyon insanlar da dahil olmak uzere tum hayvanlarin mide bagirsak sistemlerinde de gerceklesir Fermantasyon bir elektron tasima sistemi icermez ve glikoliz sirasinda substrat duzeyinde fosforilasyon tarafindan uretilenin otesinde dogrudan herhangi bir ek ATP uretmez Fermantasyon yapan organizmalar yani fermentorler glikoliz sirasinda glikoz basina maksimum iki ATP molekulu uretir Mikrobiyal fermantasyon surecleri insanlar tarafindan manipule edilmistir ve cesitli gidalarin ve farmasotikler dahil diger ticari urunlerin uretiminde yaygin olarak kullanilmaktadir Mikrobiyal fermantasyon teshis amaciyla mikroplarin tanimlanmasi icin de yararli olabilir Glukozun fermantasyonunda genelde en sik uretilen basit bilesik piruvat veya ondan turemis bir veya birkac bilesiktir bunlar arasinda etanol laktik asit hidrojen butirik asit ve aseton sayilabilir Seker ve amino asitlerin fermantasyonu cesitli canlilarda gorulmekle beraber bazi ender organizmalar alkanoik asitler purinler pirimidinler ve baska bilesikler de fermente edebilir Cesitli fermantasyon tipleri urettikleri urunlere gore adlandirilirlar Fermantasyon terimi biyokimyada oksijen yoklugunda enerji ureten reaksiyonlar icin kullanilmasina karsin gida sanayisinde daha genel bir anlam tasir mikroorganizmalarin oksijen varliginda yaptigi parcalama reaksiyonlarini da kapsar sirke fermantasyonu gibi Biyoteknolojide bu terim daha da genel kullanilir ve buyuk tanklarda buyutulen mikroorganizmalara yaptirilan her turlu uretime proteinler dahil fermantasyon denir Fermantasyonun BiyokimyasiFermantasyon reaksiyonlari ilgili yakit molekulune ve son urune gore degisir Asagidaki kimyasal denklemde seker glikozdur C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 2 ATP Elde edilen enerji 118 kJ mol 1 Denklem sozlu olarak asagidaki gibi yazilabilir Seker glikoz fruktoz veya sukroz Alkol etanol Karbon Dioksit Enerji ATP Enerji Verimi En kati anlamiyla fermantasyon glikoz gibi bir besin molekulunun net oksidasyon olmadan anaerobik metabolik parcalanmasidir Fermantasyon bir molekuldeki tum mevcut enerjiyi serbest birakmaz sadece glikolizin glikoz basina iki ATP veren bir surec indirgenmis koenzimleri yenileyerek devam etmesine izin verir Fermantasyon urunleri kimyasal enerji icerir yani tamamen oksitlenmezler ancak oksijen veya diger daha yuksek oranda oksitlenmis elektron alicilari kullanilmadan daha fazla metabolize edilemeyecekleri icin atik urunler olarak kabul edilirler Bunun sonucu olarak da fermantasyon yoluyla yapilan ATP uretimi piruvatin tamamen karbon dioksite oksitlendigi oksidatif fosforilasyondan daha az verimlidir Fermantasyon aerobik solunumla elde edilen yaklasik 36 ATP ye kiyasla glikoz molekulu basina iki ATP molekulu uretir Insan metabolizmasi oncelikle aerobik olmasina ragmen oksijenin kismen veya tamamen yoklugunda ornegin oksijen acligi yasayan asiri calisan kaslarda veya enfarkte kalp kasi hucrelerinde piruvat hidrojenini piruvata bagislayarak atik urun laktata donusturulebilir Bir fermantasyon ornegi olan bu reaksiyon oksijen yoklugunda veya oksijen seviyeleri dusuk oldugunda glikoliz yoluyla metabolik akisi surdurmek icin bir cozumdur Fermantasyon kisa yogun efor donemlerinde yardimci olurken karmasik aerobik organizmalarda uzun sureler boyunca surdurulemez Ornegin insanlarda laktik asit fermantasyonu 30 saniye ile 2 dakika arasinda degisen bir sure boyunca enerji saglar Fermantasyonun son asamasi olan piruvatin bir son urune donusturulmesi enerji uretmez Bununla birlikte anaerobik kosullarda glikolitik yoldan akisi surdurmek icin gerekli olan nikotinamid adenin dinukleotidini NAD yeniden urettigi icin anaerobik bir hucre icin kritik oneme sahiptir Urunler Piruvat ve NADH nin anaerobik olarak metabolize edilerek nihai hidrojen alicisi olarak hareket eden bir organik molekul ile cesitli urunlerden herhangi birini verdigi cesitli fermantasyon turleri vardir Ornegin yogurt yapiminda yer alan bakteriler piruvati laktik aside indirger Bira mayasi gibi organizmalarda asetaldehit ve karbon dioksit olusturmak icin once piruvattan bir karboksil grubu cikarilir asetaldehit daha sonra indirgenerek etanol ve NAD elde edilir Anaerobik bakteriler terminal elektron alicilari olarak oksijen disindaki cok cesitli bilesikleri kullanma yetenegine sahiptir Sirke asetik asit bakteri metabolizmasinin dogrudan sonucudur Bakterilerin etanolu asetik aside donusturmek icin oksijene ihtiyaci vardir Sutte asit kazeini pihtilastirarak kesmik uretir Asitlemede asit gidayi patojenik ve curutucu bakterilerden korur TurleriGlikozun Fermantasyonu Alkol fermantasyonu Glikoz fermantasyonu sirasinda piruvat cesitli bilesiklere donusur Alkol Fermantasyonu Bilinen baska bir fermantasyon islemi etanol ureten alkol fermantasyonudur Birinci reaksiyonda piruvat dekarboksilaz enzimi piruvattan bir karboksil grubu cikarir iki karbonlu asetaldehit molekulu uretirken CO2 gazi aciga cikar Alkol dehidrojenaz enzimi tarafindan katalize edilen ikinci reaksiyon NADH den asetaldehite bir elektronu transfer eder etanol ve NAD uretir Saccharomyces cerevisiae tarafindan piruvat in etanol fermantasyonu alkollu iceceklerin yapiminda kullanilir ve CO2 salimi nedeniyle ekmeklik urunlerin kabarmasini saglar Gida endustrisinin disinda bitki urunlerinin etanol fermantasyonu biyoyakit uretimi icin de onemlidir Laktik Asit Fermentasyonu Laktik asit bakterileri saglikli gidalarin korunmasinda ve uretilmesinde onemli bir rol oynar Laktik asit fermantasyonlari genellikle ucuzdur ve hazirlanmalarinda genellikle cok az veya hic isi gerekmez bu da onlari yakit acisindan verimli kilar Laktik asitle fermente edilmis gidalar her kitada dunya nufusunun beslenmesinde onemli rol oynamaktadir Lactobacillus Leuconostoc ve Streptococcus dahil olmak uzere birkac gram pozitif bakteri cinsi toplu olarak laktik asit bakterileri LAB olarak bilinir ve bunlarin cesitli suslari gida uretiminde onemlidir Yogurt ve peynir uretimi sirasinda laktik asit fermantasyonu ile olusan yuksek asitli ortam sutun icerdigi proteinleri denature ederek katilasmasina neden olur Laktik asit tek fermantasyon urunu oldugunda surec homolaktik fermantasyon olarak adlandirilir Bununla birlikte bircok bakteri heterolaktik fermantasyon gerceklestirir Glikoliz icin EMP yolu yerine pentoz fosfat yolu kullanmalari nedeniyle laktik asit etanol asetik asit karisimini uretirler ve sonuc olarak CO2 gazi aciga cikar Laktik asit bakterileri tibbi acidan da onemlidir Vucutta dusuk pH ortamlarinin uretimi ile patojenlerin bu bolgelere yerlesmesini ve buyumesini engeller Laktik asit bakterileri gastrointestinal sagligin korunmasinda onemlidir probiyotiklerin birincil bilesenidir Karisik Asit Fermantasyonu Enterobacteriaceae grubunda gorulur Piruvat tan asetat ve format veya piruvat suksinik asit ve formik asit meydana gelir ve glikoz basina 3 ATP elde edilir Dusuk pH de pH 6 dan kucuk formik asit CO2 H2 ye donusur Clostridium turleri de karisik asit fermantasyonu yapar Butirik Asit Fermantasyonu Butirik asit Clostridium turleri tarafindan biyolojik olarak uretilir ve diger asitler gibi asetik asit laktik asit propionik asit belirli bir konsantrasyondan sonra bakteriler icin toksiktir Bu nedenle urun titreleri genellikle dusuktur Solvent Fermantasyonu Bazi Clostridium turleri sekerleri asetik asit ve butirik aside donusturup sonra bunlardan aseton ve butanol yaparlar Butandiol Fermantasyonu Erwinia Enterobacter Serratia grubunun ozelligidir son urun olarak butandiol olusur Propiyonik Asit Fermantasyonu Bu fermantasyonda piruvat oksaloasetik asite donusur bu suksinik asite indirgenir o da propiyonik aside donusur Bu surecte 9 karbondan sadece 1 ATP olustugu icin bu yolu kullanan bakteriler cok yavas buyur Amino Asit Fermantasyonu Amino asitler boyut ve yapi bakimindan onemli olcude farklilik gosterir ve mevcut amino asitlerin turune ve konsantrasyonuna bagli olarak farkli yollar araciligiyla bir dizi urune anaerobik veya aerobik olarak fermente edilir Amino asit ciftleri Stickland reaksiyonu yoluyla parcalanabilir Ayrica tipik bir metabolik sistem tek bir amino asit fermantasyonu gerceklestirebilir Bazi amino asitler hem elektron donoru hem de elektron alicisi olarak gorev alabilir Bu nedenle Stickland reaksiyonlari transforme amino asitleri molu basina yaklasik 0 5 mol ATP saglayarak amino asitleri mikrobiyal buyume icin fermente etmenin en basit yoludur Fermantasyon Teknolojisinde Kullanilan MikroorganizmalarMayalar Maya eski zamanlardan beri sarap yapiminda firinlamada ve bira yapiminda kullanilan tek hucreli okaryotik mikroorganizmalardir Mayalar dogada cok yaygindir Mayalarin yasam cevriminde esas olarak toprak tatli ve sulu meyveler bulunur Maya konukculardan yagmurla dusen yaprak ve meyvelerle topraga gecer ve topragin daha cok ust katmanlarinda 0 10 cm derinliklerinde kisi gecirir Buradan mayanin nasil topragin yuzeyine nakledildigi tam olarak bilinmemekle beraber bunun bocek ve diger hayvanlar araciligiyla oldugu sonra gene bunlarla veya tozla yaz konukcularinin uzerine nakledildigi zannedilmektedir Bakteriler Bakteriler kucuk tek hucreli organizmalardir Bakteriler Dunya nin hemen hemen her yerinde bulunur ve gezegenin ekosistemleri icin hayati oneme sahiptir Bazi turler asiri sicaklik ve basinc kosullarinda yasayabilir Insan vucudu bakterilerle doludur ve aslinda insan hucrelerinden daha fazla bakteri hucresi icerdigi tahmin edilmektedir Vucuttaki cogu bakteri zararsizdir ve hatta bazilari faydalidir Nispeten az sayida tur hastaliga neden olur Kuf Mantarlari Besinlerin uzerinde beyaz veya renkli hifler olusturan mantarlardir Kuf mantarlarinin bazilari saprofit bazilari parazit bazilari da diger organizmalarla simbiyotik bir hayat yasarlar Kuf mantarlarini karakterize eden ilk organ ipliksi ve cok cekirdekli bir yapiya malik olan miselyum adi verilen vejetatif organdir Miselyum dallanmis ve devamli olarak uctan gelisen ve yan dallanma yapan hiflerden ibaret bir topluluktur Algler Algler de bakteriler mayalar ve mantarlar gibi en basit bitkilerdendir Pek cogu klorofil icerdiklerinden fotosentez yapabilirler Alglerin protein yag karbonhidrat ve vitamin gibi onemli besin maddelerini sentez yapabilmeleri mikrobiyolog ve beslenmecilerin otedenberi dikkatlerini uzerine cekmistir Buyuklukleri bazi bakterilerden daha kucuk olabildigi gibi seaweed gibi metrelerce uzunlukta olanlari da vardir Dunyada birkac yer disinda her yerde bulunan alglerin mikroskopik sekillerine ornek olarak balinaya kadar su hayvanlarinin esas besinini olusturan fitoplanktonlari phytoplankton gosterebiliriz Sapkali Mantarlar Bugun sapkali mantarlar denilince gozle gorulebilen ve etimsi karpoforlara carpophore sahip mantarlar anlasilmaktadir Bu cesit mantarlara hem Ascomycetes hem 39 de Basidiomycetes sinifinda rastlanir Insanlar dogada kendiliginden yetisen sapkali mantarlarla besin olarak ve bazi ilaclarin yapilmasi munasebetiyle cok eskiden beri ilgilenmislerdir Fakat bu mantarlarin ticari icerikte uretimi ilk defa yak 1650 yilinda yapilmistir Dogada yetisen ve 4000 kadar lamelli gilli mantarlardan simdiye kadar saptanan zehirli olanlarin sayisi 30 40 i bulur Fermantasyon Teknolojisinin Calisma AlanlariCesitli gida ve ickilerin uretimi Zeytin islemesi yogurt ve alkollu ickiler yapimi Alkollu fermantasyon endustrilerde alkollu icecekler ekmek ve sirke uretmek icin kullanilir Ornegin sarap uzumde bulunan dogal sekerlerin fermantasyonu ile sentezlenir Benzer sekilde romlar seker kamisi urunu melasin fermente edilmesi ve ardindan damitilmasiyla uretilir Sutu yogurda donusturmek icin bu bakteriler sutu fermente ederek sutteki laktoz sekerlerini laktik aside donusturur Laktik asit sutun fermente olurken koyulasmasina ve eksi bir tada sahip olmasina neden olan seydir Bakteriler zaten sutu kismen parcalamis olduklari icin yogurdun sindirimimizi kolaylastirdigi dusunulmektedir Sofralik zeytin Akdeniz bolgesindeki en eski bitkisel fermente gidalardan biridir Fermente sofralik zeytinler ekonomik etkilerinin yani sira yuksek biyoaktif ve sagligi gelistiren bilesikler icerigi nedeniyle Akdeniz diyetinde onemli bir saglikli gidayi temsil eder Fermentasyon metoduyla bircok antibiyotikler elde edilmistir Antibiyotikler endustriyel olarak kaynak mikroorganizmanin sivi bir buyume ortami iceren buyuk kaplarda 100 000 150 000 litre veya daha fazla buyutuldugu bir fermantasyon islemiyle uretilir Oksijen konsantrasyonu sicaklik pH ve besin seviyeleri optimal olmalidir ve gerekirse yakindan izlenir ve ayarlanir Antibiyotikler ikincil metabolitler oldugundan hucreler olmeden once maksimum verimin elde edilmesini saglamak icin populasyon buyuklugu cok dikkatli bir sekilde kontrol edilmelidir Islem tamamlandiktan sonra antibiyotik ozutlenmeli ve kristal bir urune saflastirilmalidir Cesitli organik asitler elde edilmektedir Organik asitlerin mikrobiyal uretimi yenilenebilir karbon kaynaklarindan yapi tasi kimyasallari elde etmek icin umut verici bir yaklasimdir Bir suredir bazi organik asitler uretilmis ve bu mikrobiyal uretim surecleri hakkinda derinlemesine bilgi edinilmis olsa da daha ileri mikrobiyal uretim surecleri mumkun gorunmektedir ancak buyuk olcekli uretim henuz mumkun olmamistir Bu yontemle uretilen organik asitelere ornek olarak lakstik asit poliaktik asit sitrik asit suksinik asidi verebiliriz Gelisme maddeleri elde edilmektedir Ozellikle vitaminler B grubu vitaminler fermentasyon metoduyla elde edilmektedir Vitamin fermantasyonu temel olarak parti modunda yapilir Besinler ve asilar daha sonra steril fermentore eklenir ve bir sure bekletilir Daha sonra kopuk onleyici madde eklenir Fermentorde iyi miktarda urun bulunduktan sonra icerik alinir ve ardindan urun ekstrakte edilir Mikrobiyal hucrelerde siyanokobalamin 5 6 dimetil benzimidazol kobalamid ve psodovitamin B12 gibi dogal maddeler formunda kalir Kultur suyu 10 15 mg Vitamin B12 lt icerir Tek hucre proteini ve tek hucre yagi elde edilmektedir Ticari uretim tesislerinde mikrobiyal kulturden asi uretimi laboratuvar ortaminda gerceklestirilmektedir Tek hucre yagi mikroorganizma icin uygun uretim ortaminda fermantasyon ile elde edilmektedir Hucre hasadi santrifuj veya filtrasyon ile yapilmaktadir Elde edilen yas biyokutle vakum veya sprey kurutucuda islem gormektedir Kuru biyokutle solvent ekstraksiyonu ilemuamele edilerek ham yag ekstrakte edilmektedir Son olarak uretilen ham yag notralizasyon degumming musilaj giderme agartma ve kokudan arindirma asamalari ile rafine edilmektedir Cesitli ketonlar uretilmektedir butanon pentatnon aseton Fermente aseton uretimi Weizmann islemi olarak da bilinen aseton butanol etanol ABE fermantasyonu nisasta ve glikoz gibi karbonhidratlardan aseton n butanol ve etanol uretmek icin bakteriyel fermantasyon kullanan bir surectir Kimyager Chaim Weizmann tarafindan gelistirildi ve Dunya Savasi sirasinda Ingiliz savas endustrisi icin gerekli bir madde olan korditi yapmak icin gerekli olan asetonu uretmek icin kullanilan birincil yontemdi Yine ayni sekilde pentanon butanon gibi bazi ketonlarda fermentasyon ile uretilebilinir Enzimlerin fermentasyonla elde edilmesi Fermantasyon endustriyel amaclar icin enzim uretme yontemidir Fermantasyon enzimleri uretmek icin bakteri ve maya gibi mikroorganizmalarin kullanilmasini icerir Enzim uretmek icin iki tur fermantasyon kullanilir Bunlar batik fermantasyon ve kati hal fermantasyonudur Batik fermantasyon sivi bir besin ortaminda mikroorganizmalar tarafindan enzim uretimini icerir Kati hal fermantasyonu mikroorganizmalarin ve dolayisiyla enzimlerin kati bir substrat uzerinde yetistirilmesidir Endustriyel Fermantasyon YontemleriBiyoteknolojide fermantasyonlar kesikli kesikli batch kesikli beslemeli fed batch batch veya surekli continous yontemlerle surekli continous yurutulmektedir Kesikli Fermantasyon Kesikli fermantorler kapali sistemler olarak dusunulebilir Kesikli sistemlerde fermantasyon ortami hazirlanir ve mikroorganizma asilanir Sistemin pH sicaklik ve diger degerleri ayarlandiktan sonra ortama yeni substrat veya mikroorganizma ilavesi olmaz Fermantasyon ortamdaki besin elementleri tukeninceye kadar veya cevresel kosullarda gozlemlenen degisikliklere gore sonlandirilir Kesikli Beslemeli Fermantasyon Kesikli beslemeli fermantorler kesikli ve surekli sistemlerin avantajlarini beraberce tasidigi icin endustride yaygin olarak kullanilirlar Proses baslangicta kesikli olarak baslar Besin elementleri tukenmeye baslayinca substrat fermantasyon sirasinda cesitli zamanlarda azar azar ortama ilave edilir Kritik oneme sahip besin elementinin konsantrasyonu cok iyi takip edilmelidir Baslangicta fermantore konan substratin mumkun oldugu kadar konsantre olmasi istenir Boylece reaktor hacminin neden olugu problemler asilmis olur Bu yontemin en onemli avantaji hem reaksiyon oraninin hem de metabolik reaksiyon hizinin substratin ilave oranina gore kontrol edilebilmesidir Oksijen transferi ve sogutma gibi fermantasyona etki eden parametreler reaksiyon orani izlenerek edilerek kontrol altinda tutulabilir Surekli Fermantasyon Bu sistemde steril besin biyoreaktore ilave edilirken esit miktarda urun ve onunla birlikte mikroorganizma sistemden alinir Urunun alimi sirasinda kaybedilen mikroorganizmalar reaktordeki hucre bolunmesiyle dengelenir Surekli fermantasyon yonteminde iki temel uygulama vardir Homojen karisimin saglandigi biyoreaktorler ve tapa akisli reaktorler Homojen karisimin saglandigi reaktorlerde Kemostat veya turbidostat olarak calisilabilir Kemostat sisteminde fermantasyonunun kararliligi substratlardan bir tanesinin konsantrasyonu ayarlanarak hucre buyumesi kontrol edilerek saglanir Turbidostat yonteminde ise fermantasyonda biyomas konsantrasyonu turbidimetrik olarak olculur ve elde edilen verilere gore besin ilave edilerek kararlilik saglanir Tapa akisli reaktorlerde Kultur solusyonu silindirik yapida bir reaktorde karistirma olmaksizin ilerler Silindirik tupun kesitlerinde hucre sayisi veya urun konsantrasyonu farklilik gosterir Surekli fermantasyonda kararli hal durumunda biyoreaktorden alinan mikroorganizmalardan dolayi sistemden ayrilan mikroorganizmalar reaktor icinde hucrelerin bolunmesi ile dengelenir TarihceDogal kimyasal fermantasyon sureci gunumuzun yiyicilerine nefis tatlar saglamak ve insan bagirsagi uzerinde olumlu probiyotik etkiler getirmek icin binlerce yildir devam eden cok uzun bir suredir var Son on yilda popularitesi hizla artan probiyotiklerdeki temel bilesenlerden de fermantasyon sorumludur Ulusal Saglik Enstitusu ne gore 2012 itibariyla Amerika Birlesik Devletleri nde yaklasik 4 milyon yetiskin probiyotik denemistir Insan kaynakli fermantasyon deve sigir koyun ve kecilerden elde edilen sutun korunmasiyla MO 10 000 yilina kadar uzanir Sut urunleri ideal iklim ve temel mikroflorasi goz onune alindiginda dogal olarak fermente olur Kuzey Afrika nin kavurucu sicakliklarinda sut kendiliginden fermente oldu ve belgelenen ilk yogurt bu sekilde yapildi Fermente sut urunleri besin acisindan cok zengindir ve bagirsak sagligini artirir ayran yogurt kefir eksi krema ve peynir probiyotik acisindan en zengin sut urunleridir 2004 yilinda arkeologlar MO 7 000 yilina kadar uzanan Neolitik Cin comlekleri uzerinde kimyasal testler yaparak dunyanin en eski fermente icecegini kesfettiler Fermente pirinc bal ve meyveden yapilan bu bira Iran da bulunan en eski biracilik kaniti icin onceki rekordan yaklasik 1500 yil oncesine dayaniyor Eski Misirlilar ilk once mayayi ekmek mayalamak icin hamur fermantasyonunda denediler MO 3 500 ile 300 yillari arasinda gelistirilen Misir fermantasyon teknikleri bugun hala kullanilmaktadir Salatalik tursusu MO 2000 de Dicle Vadisi nde veya gunumuz Irak inda ortaya cikti Cinliler tarafindan MO 500 de ciban icin bir antibiyotik tedavisi olarak kuflu soya fasulyesi kullanildi Gidalari muhafaza etmek icin fermantasyonun kullanimini gosteren inanilmaz ve zengin antropolojik gecmise ragmen fermantasyonun mikroorganizmalara ozgu bir metabolik surec oldugu yakin bir zaman kadar bilinmiyordu Antonie van Leeuwenhoek ilk olarak 1665 te mikroorganizmalari tanimladi ve yaklasik 200 yil sonra Fransiz bilim adami Louis Pasteur un kalan parcalari bir araya getirmesine zemin hazirladi 1856 da Pasteur fermantasyonun canli hucreler gerektirdigini ve mayanin bu surecte kritik bir rol oynadigini kesfetti Isi ile ilgili deneyleri daha sonra pastorizasyonun gelistirilmesinde kullanilacakti 1856 da Pasteur un kimya ogrencilerinden birinin babasi pancari fermente ederek alkol yapma girisiminde karsilastigi bazi sorunlari cozmesine yardim etmesini istedi O zamanlar fermantasyonun sekerin alkole donusturuldugu saf bir kimyasal surec olduguna inaniliyordu Ancak 1857 de Pasteur mikroskobik bir bitkinin sutun eksimesine laktik asit fermantasyonu neden oldugunu kanitladi Pasteur canli hucrelerin mayanin sekerden alkol olusturmaktan sorumlu oldugunu ve bazi mikroorganizmalarin fermantasyonlari eksi hale getirebilecegini kanitlayabildi Daha sonra hem normal hem de anormal fermantasyonlardan sorumlu mikroorganizmalari tanimladi ve sarap bira sut veya sirkeyi isitmak suretiyle bazi canli organizmalarin oldurulebilecegini ve boylece maddelerin sterilize veya pastorize edilebilecegini buldu 1896 yilinda da Eduard Buchner mayalanmanin gerceklesmesi icin sadece canli maya hucrelerinin bulunmasinin yeterli olmadigini fark etmistir Hucreden gelen ve Zymase adi verdi bir ekstraktin da olmasi gerekmistir Bugun bu enzim olarak adlandirilmaktadir Enzimler gunumuzde modern biyoteknolojinin en onemli yardimci araclaridir 1907 Nobel Kimya Odulu biyokimyasal arastirmalari ve hucresiz fermantasyonu kesfi nedeniyle Eduard Buchner e verildi Kaynakca 5 Agustos 2020 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 5 Aralik 2022 www vivo colostate edu 26 Haziran 2002 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 openstax org Ingilizce 3 Agustos 2020 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 a b www newworldencyclopedia org 7 Ocak 2008 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 a b openstax org Ingilizce 3 Agustos 2020 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 24 Ocak 2023 1 Nisan 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Mixed Acid Fermentations 31 Agustos 2006 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 12 Agustos 2006 www celignis com Ingilizce 15 Haziran 2021 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 27 Ocak 2023 http www microbiologyprocedure com industrial microbiology solvents htm 29 Kasim 2006 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 16 Agustos 2006 baslik dis baglanti yardim http biocyc org META new image type PATHWAY amp object P125 PWY 7 Temmuz 2012 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 12 Agustos 2006 baslik dis baglanti yardim Sangavai C Bharathi M Ganesh Shilpkar P Chellapandi P 10 Haziran 2019 Kinetic modeling of Stickland reactions coupled methanogenesis for a methanogenic culture AMB Express 9 1 82 doi 10 1186 s13568 019 0803 8 ISSN 2191 0855 PMC 6557928 2 PMID 31183623 KB1 bakim PMC bicimi link 2 Aralik 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 a b c d e Fermantasyon Mikrobiyolojisi PDF 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan PDF Erisim tarihi 26 Ocak 2023 Genome gov Ingilizce 8 Temmuz 2019 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 www britannica com Ingilizce 19 Haziran 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 Biology LibreTexts Ingilizce 10 Temmuz 2016 1 Temmuz 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 Martinez Melissa 30 Mayis 2022 Conduct Science Ingilizce 6 Temmuz 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 Buddies Science Scientific American Ingilizce 27 Haziran 2014 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 25 Subat 2021 tarihinde kaynagindan arsivlendi Biology LibreTexts Ingilizce 3 Temmuz 2018 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 15 Ekim 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 PDF 23 Aralik 2018 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi 17 Mart 2015 tarihinde kaynagindan arsivlendi Thayer D W Ogg J E Agustos 1967 Aldehydes and ketones produced during fermentation of glucose by Escherichia coli Journal of Bacteriology Ingilizce 94 2 488 489 doi 10 1128 jb 94 2 488 489 1967 ISSN 0021 9193 PMC 315066 2 PMID 5341866 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 26 Ocak 2023 KB1 bakim PMC bicimi link PDF 13 Ekim 2017 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi PDF 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 a b PDF 26 Ocak 2023 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 29 Ocak 2022 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 5 Agustos 2020 tarihinde kaynagindan arsivlendi lemelson mit edu 29 Nisan 2016 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 NobelPrize org Ingilizce 21 Agustos 2018 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 26 Ocak 2023 Dis baglantilarFermantasyonla ilgili bolumler Concept of Microbiology Fermentation 24 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Baron S Medical Microbiology 4th edition 12 Mayis 2009 tarihinde Wayback Machine sitesinde fermantasyonla ilgili bolumler 1 Buchner in kesfi 2 12 Eylul 2006 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyonla ilgili bolumler Microbiology Fermentation 24 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyonla ilgili bolumler Applications of Biotechnology to Fermented Foods Report of an Ad Hoc Panel of the Board on Science and Technology for International Development Mikrobiyal Fermantasyon Microbial Fermentation 2 Aralik 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyon ile Aseton Uretimi Acetone butanol fermentation revisited 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermente Yiyeceklerin Biyokimyasi ve Tarihcesi History and Biochemistry of Fermented Foods 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Tum dunyada fermantasyonun tarihi History of fermentation around the world 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyonun Tarihi Pasteur Louis Pasteur 11 Agustos 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde Stickland Reaksiyonlari Kinetic modeling of Stickland reactions coupled methanogenesis for a methanogenic culture8 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyon ile organik asitlerin uretimi Microbial acid fermentation products 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyon Biyoteknolojisi https dspace ankara edu tr xmlui bitstream handle 20 500 12575 12714 Fermantasyon 20Mikrobiyolojisi pdf sequence 1 amp isAllowed y 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Mayalar Yeasts 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyonun Biyokimyasi Fermentation in biochemistry 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde Fermantasyon Yontemleri Fermantasyon Yontemleri 26 Ocak 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde