Oksüdatsiooni ja kääritamise peamine erinevus sõltub keemilise reaktsiooni tüübist. Oksüdatsioon on keemiline protsess, mille käigus ühend oksüdeerub hapniku juuresolekul, samas kui kääritamine on keemiline protsess, mille käigus saadakse suhkrutest hapniku puudumisel happeid, alkoholisid ja süsinikdioksiidi.
Oksüdatsioon ja käärimine on biokeemilised protsessid. Need esinevad looduslikult elusorganismides ensüümide ja muude kofaktorite mõjul. Tänapäeval osalevad mõlemad need looduslikud reaktsioonid bioloogiliste molekulide tööstuslikus tootmises. Seetõttu on nende protsesside mõistmine ja nende kahe eristamine väga oluline. Seetõttu keskendub see artikkel oksüdatsiooni ja kääritamise erinevuste arutamisele.
Mis on oksüdatsioon?
Oksüdatsioon on oluline bioloogiline reaktsioon, mis toimub peamiselt aeroobsetes organismides. See hõlmab hapniku imendumist ühendi poolt, et muuta see teiseks ühendiks. Oksüdaasid on peamised oksüdatsioonireaktsiooni katalüüsivad ensüümid. Bioloogilise materjali oksüdeerumine võib olla spontaanne või kontrollitud. Lisaks võib materjalide oksüdeerumine põhjustada positiivseid ja negatiivseid mõjusid sõltuv alt oksüdeeritud materjali tüübist. See võib toimuda ka üheastmelise reaktsioonina, kasutades ainult ühte ensüümi, või mitmeetapilise reaktsioonina, mis hõlmab paljusid ensüüme.
Oksüdatsioon mängib olulist rolli enamikus kõrgema taseme organismide metaboolsetes radades. Oksüdatsioonirajad hõlmavad oksüdatiivset fosforüülimist ATP tootmiseks ja rasvhapete beeta-oksüdatsiooni atsetüül-Co A tootmiseks.
Joonis 01: Linoolhappe beetaoksüdatsioon
Lisaks on oksüdatsioon hea tee valmistamisel oluline protsess. Kääritamise asemel mängib olulist rolli oksüdatsioon, kuna see ei kahanda taime polüfenoole. Seega ei kahjusta tee polüfenoolide säilimine tee kvaliteeti. Tee valmistamisel on polüfenooloksüdaasina tuntud ensüümil suur tähtsus. Kui tees sisalduvad katehhiinidena tuntud metaboliidid puutuvad kokku hapnikuga, hakkab oksüdaas toimima, tekitades suurema molekulmassiga polüfenoole. Need polüfenoolid on seega võimelised lisama mustale teele aroomi ja värvi. Tee tootmisel toimub aga oksüdatsioon kontrollitud tingimustes, mis eristavad erinevaid teesorte.
Mis on fermentatsioon?
Käärimine on protsess, mis toimub anaeroobsetes tingimustes. Seetõttu tekib see molekulaarse hapniku puudumisel. Paljud mikroobid, taimed ja inimese lihasrakud on võimelised käärima. Käärimise käigus toimub suhkrumolekulide muundumine alkoholideks ja hapeteks. Keemiline reaktsioon on laialdaselt kasutusel piimatoodete, pagaritoodete ja alkohoolsete jookide tööstuslikul tootmisel.
Joonis 02: Etanooli kääritamine
Looduslikus kontekstis on kaks peamist kääritamise tüüpi, mis mõlemad nõuavad ensüümide kaasamist. Need kaks protsessi on piimhappekääritamine ja etanoolikääritamine. Piimhappe kääritamisel toimub püruvaatsuhkru fragmendi muundamine piimhappeks piimhappedehüdrogenaasi mõjul. Piimhappekäärimine toimub peamiselt bakterites ja inimese lihastes. Piimhappe kogunemine inimese lihastesse põhjustab krampide teket. Etanooli fermentatsioon toimub peamiselt taimedes ja osades mikroobides. Ensüümid atseetaldehüüddekarboksülaas ja etanooldehüdrogenaas hõlbustavad seda protsessi.
Millised on sarnasused oksüdatsiooni ja kääritamise vahel?
- Oksüdeerimine ja kääritamine on biokeemilised protsessid, mis võivad elussüsteemides energiat toota.
- Mõlemad protsessid nõuavad ensüümide kaasamist.
- Samuti algavad need protsessid orgaanilisest ühendist. Seega toimub mõlema protsessi käivitamine orgaaniliste ühendite juuresolekul.
- Lisaks on need elusorganismides toimuvad loomulikud protsessid; kuid praegu kasutatakse neid paljudes tööstusprotsessides.
Mis vahe on oksüdatsioonil ja fermentatsioonil?
Kaks mõistet oksüdatsioon ja käärimine on selgelt kaks elusorganismides toimuvat erinevat protsessi. Mõlemad protsessid võivad siiski toota energiat, kuigi nende kahe termini keemiline protsess on erinev. Oksüdatsioon viitab ühendi oksüdeerumisele ensüümide ja molekulaarse hapniku juuresolekul, fermentatsioon aga suhkrute muundamisele hapeteks ja alkoholideks ensüümide juuresolekul ja molekulaarse hapniku puudumisel. Niisiis, see on peamine erinevus oksüdatsiooni ja kääritamise vahel.
Lisaks on oksüdatsiooni ja kääritamise erinevus ka reaktsioonides kasutatavate ensüümide tüüp. Oksüdaasid katalüüsivad oksüdatsioonireaktsioone, piimhappedehüdrogenaas, atseetaldehüüddekarboksülaas ja etanooldehüdrogenaas katalüüsivad fermentatsiooni. Lisaks on neil tööstuses mitmesuguseid rakendusi. Oksüdeerimine on teetööstuses oluline polüfenoolide tootmiseks; aeroobsetes organismides on see vajalik energia tootmiseks. Teisest küljest on kääritamine oluline paljudes tööstuslikes protsessides, nagu piimatööstus, pagaritööstus ja alkoholitööstus, et toota lihaseid treenivatesse lihastesse jne. Seetõttu erinevad kasutusviisid oksüdatsiooni ja kääritamise vahel veelgi.
Kokkuvõte – oksüdatsioon vs fermentatsioon
Oksüdatsiooni ja kääritamise erinevuse kokkuvõttes tähendab oksüdatsioon elektronide eraldumist ühendist teise ühendi moodustumiseks ensüümide ja molekulaarse hapniku juuresolekul, samal ajal kui käärimine on protsess, mille käigus muundatakse suhkruosad hapeteks ja alkoholideks. hapniku puudumine. Mõlemad protsessid mängivad erinevates tööstusprotsessides olulist rolli, kuigi neid tõlgendatakse mõnel juhul valesti. Enamik mikroobe, mis on võimelised läbi viima biokeemilisi oksüdatsiooni- ja fermentatsioonireaktsioone, on biotehnoloogial põhinevate tööstuslike tootmisprotsesside arendamisel põhilised.
