Бродіння

Визначення і загальна характеристика

БРОДІ́ННЯ — анаеробний ферментативний окислювально-від­новлювальний процес роз­кладу органічних речовин, пере­важно вуглеводів, який проходить під впливом живих клітин або виділених із них ферментів. З його допомогою організми отримують енергію, необхідну для жит­тєдіяльності, без участі кисню. У порівнян­ні з принципово можливими процесами регенерації АТФ, що від­буваються за наявності кисню (диха­н­ня, фотосинтез), Б. — еволюційно більш рання й енергетично менш вигідна форма добува­н­ня енергії з пожив. речовин, оскільки ніколи не приводить до повного окисле­н­ня орган. речовин. До Б. здатні тварини, рослини й більшість мікроорганізмів (деякі бактерії, мікро­скопічні гриби, най­простіші ростуть лише за рахунок енергії, яку отримують під час Б.). У багатьох організмів Б. є першим етапом пере­творе­н­ня орган. речовин (гліколіз), і продукти, що утворюються (найчастіше піруват), цілком окислюються в момент диха­н­ня. Зброджуватися можуть багатоатомні спирти, органічні кислоти, амінокислоти (за винятком ароматичних, які лише частково під­даються зброджуван­ню), пурини, піримідини, але найчастіше вуглеводи. Насичені аліфатичні та ароматичні вуглеводні, стероїди, каротиноїди, терпени, порфірини не зброджуються за анаероб. умов, хоча сповна окислюються мікроорганізмами за наявності кисню.

Більшість мікроорганізмів, що здійснюють Б., — облігатні анаероби, деякі — факультативні анаероби, здатні рости як за присутності кисню, так і без нього; у другому випадку кисень пригнічує Б., й воно змінюється на диха­н­ня. Залежно від субстрату, що зброджується, та шляхів його метаболізму утворюються окремо або у сумішах такі продукти: спирти (етанол, н-бутанол, 2,3-бутандіол, 2-пропанол та ін.), орган. кислоти (молочна, масляна, пропіонова, мурашина, оцтова та ін.), ацетон, СО₂, а за деяких процесів Б. — молекулярний водень. Від­повід­но до осн. продуктів, що утворюються в результаті Б., роз­різняють спиртове, молочнокисле, маслянокисле, пропіоновокисле, мурашинокисле та ін. види Б.

Б. ві­ді­грає велику роль у кругообігу речовин у природі (анаеробна де­градація орган. речовин, особливо целюлози). Деякі види Б., що здійснюються мікроорганізмами, мають важливе практ. значе­н­ня: спиртове — у виноробстві, пивоварін­ні та отриман­ні пального; молочнокисле — для одержа­н­ня кисломолоч. продуктів, молоч. кислоти, силосува­н­ня кормів; пропіоновокисле — у сироварін­ні; ацетоно-бутилове — для отрима­н­ня роз­чин­ників та ін. речовин.

Б. ві­доме давно й використовувалося людиною у повсякден­ній діяльності. Початок наук. досліджень датується 17 ст. (Я. ван Гельмонт та ін.), коли було встановлено, що для Б. роз­чину цукру потрібен фермент або збудник. У 18 ст. було доведено, що за спиртового Б. цукор повністю пере­творюється на спирт та вуглекислий газ. Уперше припуще­н­ня про участь саме дріжджів у Б. цукру до етанолу та СО₂ зробив 1837 франц. дослідник К. де ла Тур. Біол. природу Б. у 1857 довів Л. Пастер, котрий вважав, що процес Б. здійснюється всередині живих дріжджових клітин і слугує для них джерелом хім. енергії, що використовується в процесах обміну речовин і роз­множе­н­ня. Аксіомою стали його слова «Б. є життя без повітря, без вільного кисню». 1871 росіянка М. Манас­сеїна, а 1897 нім. дослідник Е. Бухнер встановили, що зброджува­н­ня цукру здійснюється й під дією без­клітин. препаратів (соку, отриманого шляхом руйнува­н­ня дріжджових клітин). Це від­кри­т­тя поклало початок багатьом роботам з ізолюва­н­ня та очистки ферментів. Пізніше Г. Ембден, О. Мейєргофф і Я. Парнас показали, що екс­тракти мускулів каталізують усі реакції анаероб. процесу, і це веде до утворе­н­ня молоч. кислоти з глюкози (гліколіз). В Україні біо­технології на основі процесів Б. роз­робляють науковці в Ін­ституті мікробіо­логії та вірусології НАНУ, Київ. університеті харч. технологій, Укр. НДІ спирту й біо­технології продовольчих продуктів, Технол. ін­ституті молока і мʼяса УААН та ін.

Літ.: Квасников Е. И., Нестеренко О. А. Молочнокислые бактерии и пути их использования. Москва, 1975; Ленинджер А. Биохимия / Пер. с англ. Москва, 1976; Метаболизм микроорганизмов: Практикум. Москва, 1986; Шлегель Г. Общая микробиология. Москва, 1987.

В. С. Під­горський

Завантажити статтю