Fermantasyon Nedir? Tanımı ve Örnekleri

Halk arasında mayalanma olarak da adlandırılan Fermantasyon, şarap, bira, yoğurt ve diğer ürünleri üretmek için kullanılan işlemdir. Diğer bir tanımla fermantasyon, mikroorganizmaların aktivitesini yiyecek ve içeceklerde istenilen değişikliği (tadı arttırmak, gıda maddelerini korumak, sağlıksal yararları sağlamak) elde etmek için kullanıldığı metabolik süreçtir. Örnek olarak maya, şekeri alkole dönüştürerek enerji elde etmek için fermantasyon yapar. Bakteriler karbonhidratları laktik aside dönüştürerek fermantasyon yapar. Fermantasyon ile ilgili uygulamalı bilim alanına zimoloji denir.

Tarihçe

” Ferment ” terimi, kaynatmak anlamına gelen Latince fervere kelimesinden gelir. Fermantasyon, 14. yüzyıl simyacıları tarafından tanımlandı ancak modern anlamda değil. Kimyasal fermantasyon süreci 1600’lü yıllarda bilimsel araştırma konusu oldu. Fermantasyon doğal bir süreçtir. İnsanlar biyokimyasal süreci keşfetmeden çok önce şarap, bal likörü, peynir ve bira gibi ürünleri elde etmek için fermantasyon uyguladılar. 1850 ve 1860’lı yıllar arasında Louis Pasteur, fermantasyonu canlı hücrelerin gerçekleştirdiğini göstererek fermantasyonu inceleyen ilk bilim insanı oldu. Ancak Pasteur, maya hücrelerinin fermantasyondan sorumlu enzimi çıkarma girişimlerinde başarısız oldu. 1897’de Alman kimyager Eduard Buechner öğütülmüş mayayı sıvı olarak çıkardı ve sıvının bir şeker çözeltisini fermente edebileceğini buldu. Buechner’ın deneyi, biyokimya biliminin başlangıcı olarak kabul edilir ve bu deneyi ona 1907’de Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırdı.

Fermantasyon Çeşitleri Nelerdir?

Etanol Fermantasyonu

Maya ve bazı bakteriler, piruvatın (glikoz metabolizmasından) etanol ve karbondioksite parçalandığı etanol fermantasyonunu gerçekleştirir. 

• Glikozdan etanol üretimi için kullanılan net kimyasal denklem:

C₆H₁₂O₆ (glikoz) → 2C₂H₅OH (etanol) + 2CO₂ (karbon dioksit)

Etanol fermantasyonu bira, şarap ve ekmek üretiminde kullanmıştır. Yüksek seviyelerde pektin varlığında, fermantasyon sonucunda toksik olan küçük miktarlarda metanol elde edilir.

Laktik Asit Fermantasyonu

Glikoz metabolizmasından (glikoliz) elde edilen piruvat molekülleri laktik aside fermente edilebilir. Laktik asit fermantasyonu, yoğurt üretiminde laktozu laktik aside dönüştürmek amacıyla kullanılır. Ayrıca doku, sağlanan oksijen miktarından daha hızlı enerji gerektirdiğinde hayvan kaslarında da laktik asit oluşur. 

• Glikozdan laktik asit üretimi için kullanılan denklem:

C₆H₁₂O₆ (glikoz) → 2CH₃CHOHCOOH (laktik asit)

• Laktoz ve sudan laktik asit üretimi için kullanılan denklem:

Cı₁₂H₂₂O₁₁ (laktoz) + H₂O (su) → 4CH₃CHOHCOOH (laktik asit)

Hidrojen ve Metan Gazı Üretimi

Fermantasyon süreci sonucunda hidrojen gazı ve metan gazı oluşabilir. Metanojenik arkeler, bir elektronun bir karboksilik asit grubunun bir karbonilinden bir metil grubuna asetik asit aktarıldığı bunun sonucunda metan ve karbondioksit gazı elde edildiği bir orantısızlaştırma reaksiyonuna maruz kalır.

Birçok fermantasyon işlemi sonucunda hidrojen gazı oluşur. Ürün, organizma tarafından NAD ⁺ ‘ yı NADH’den yeniden üretmek amacıyla kullanılabilir. Hidrojen gazı, sülfat indirgeyiciler ve metanojenler tarafından bir substrat olarak kullanılabilir. İnsan bağırsaklarındaki bakteriler hidrojen gazı üretimi yapabilirler.

Fermantasyonun Avantajları Nelerdir?

Fermente gıdalar probiyotikler bakımından zengindir, sağlıklı bir bağırsağın korunmasına yardımcı olan faydalı mikroorganizmalar üretirler böylece besinler gıdalardan ayrılabilir.

• Probiyotikler bağışıklık sistemine yardımcı olur çünkü bağırsak antibiyotik, anti-tümör, anti-viral ve antifungal maddeler üretir ve patojenler fermente gıdaların oluşturduğu asidik ortamda iyi sonuç vermez.
• Fermantasyon; tahıllarda, kabuklu yemişlerde, tohumlarda ve baklagillerde oluşan ve mineral eksikliklerine neden olabilen fitik asit gibi anti-besin maddelerini nötralize etmeye yardımcı olur. Fitatlar nişastaları, proteinleri ve yağları daha az sindirilebilir hale getirir bu nedenle onları nötralize etmek son derece faydalıdır.
• Fermantasyon, gıdalardaki vitamin ve mineralleri artırabilir ve onları emilim için daha uygun hale getirebilir. Fermantasyon sonucunda B ve C vitaminleri, folik asit, riboflavin, niasin, tiamin ve biyotin artar. Fermente gıdalardaki probiyotikler, enzimler ve laktik asit bu vitamin ve minerallerin vücuda emilimini kolaylaştırır.

Fermantasyonla Oluşturulan Ürün Örnekleri

Fermantasyon ürünü olarak yiyecek ve içeceklerin elde edilmesinin yanı sıra birçok önemli endüstriyel ürün  de fermantasyonla üretilir.

• Bira
• Şarap
• Yoğurt
• Peynir
• Lahana turşusu, kimchi ve sucuk gibi laktik asit içeren bazı ekşi yiyecekler
• Maya ile mayalanma
• Kanalizasyon arıtma
• Biyoyakıtlar gibi bazı endüstriyel alkol üretimi
• Hidrojen gazı

Fermentasyon Hakkında İlginç Bilgiler

• Fermantasyon, anaerobik bir süreçtir yani oluşması için oksijen gerektirmez. Maya hücreleri bol miktarda oksijen olduğunda bile yeterli miktarda şeker sağlanırsa fermantasyonu aerobik solunuma tercih ederler.
• İnsanların ve diğer hayvanların sindirim sisteminde fermentasyon işlemi gerçekleşir.
• Bağırsak fermantasyon sendromu adı verilen nadir bir tıbbi durumda, insan sindirim sistemindeki fermantasyon sonucunda oluşan etanol üretimi ile zehirlenme meydana gelebilir.
• İnsan kas hücrelerinde fermantasyon meydana gelebilir. Kaslar ATP’yi oksijenin sağlanabileceğinden daha hızlı tüketebilir. Bu durumda ATP oksijen kullanmayan glikoliz tarafından üretilir.
• Fermantasyon çok kullanılan bir yöntem olmasına rağmen, organizmalar tarafından anaerobik olarak enerji elde etmek için kullanılan tek yöntem değildir. Bazı sistemler, elektron taşıma zincirinde son elektron alıcısı olarak sülfat kullanır.

Kaynak: 1 (Erişim: ) 2 (Erişim:)