Бродіння
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 м’яса УААН та ін.
Рекомендована література
- 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.
Завантажити статтю
