Молочнокислое брожение — процесс и применение¶

Молочнокислое брожение — биохимический процесс анаэробного расщепления углеводов (прежде всего глюкозы) микроорганизмами с образованием молочной кислоты и выделением энергии. Относится к типу брожения, при котором конечным продуктом восстановления пирувата служит лактат, а не этанол или масляная кислота. Широко распространено в природе и активно используется в пищевой промышленности.

¶Биохимия процесса

Исходным субстратом обычно служат гексозы. Гликолиз превращает глюкозу в две молекулы пирувата с образованием двух молекул АТФ. Далее пируват восстанавливается до лактата ферментом лактатдегидрогеназой, при этом расходуется NADH, окисляющийся обратно в NAD⁺. Это позволяет клетке поддерживать гликолиз в отсутствие кислорода.

Суммарное уравнение гомоферментативного брожения:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH(OH)COOH + 2 АТФ

Энергетический выход невелик — две молекулы АТФ на молекулу глюкозы, что значительно меньше аэробного дыхания.

¶Типы брожения

Различают несколько форм в зависимости от продуктов и возбудителей:

• Гомоферментативное — образуется практически только молочная кислота (возбудители: Lactobacillus delbrueckii, Lactococcus lactis).
• Гетероферментативное — помимо лактата образуются этанол, уксусная кислота и CO₂ (Leuconostoc, некоторые лактобациллы).
• Бифидоброжение — характерно для бифидобактерий, даёт лактат и ацетат.

¶Возбудители

Основные участники — молочнокислые бактерии, грамположительные, обычно неспорообразующие, факультативные анаэробы. Ключевые роды: Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus, Pediococcus, Bifidobacterium. Многие из них входят в состав нормальной микрофлоры кишечника человека. Молочнокислое брожение осуществляют также некоторые грибы и мышечные клетки при интенсивной нагрузке.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Процесс лежит в основе получения большого числа продуктов:

Молочная кислота подавляет рост гнилостных и патогенных бактерий, что обеспечивает сохранность продуктов.

¶Медицина и биотехнология

• Производство пробиотиков и препаратов для нормализации микрофлоры.
• Синтез молочной кислоты для фармацевтики и косметики.
• Получение полилактида — биоразлагаемого пластика на основе молочной кислоты.
• В животноводстве — силосование кормов.

¶Метаболическая роль

В организме человека при недостатке кислорода в мышцах накапливается лактат, что вызывает ощущение усталости. В дальнейшем лактат переносится в печень и снова превращается в глюкозу (цикл Кори).

¶Значение

Молочнокислое брожение — один из древнейших биотехнологических процессов, известных человечеству: его использовали задолго до понимания микробиологической природы. Оно обеспечивает консервирование продуктов без холода, формирует вкусовые качества и применяется в промышленном синтезе. Кроме того, процесс играет важную роль в экологии и физиологии живых организмов.