Fermentation is a type of ________ process . / किण्वन एक प्रकार की ________ प्रक्रिया है।

Fermentation is a type of ________ process . / किण्वन एक प्रकार की ________ प्रक्रिया है।

 

(1) Aerobic Respiration / एरोबिक श्वसन
(2) Anaerobic Respiration / अवायवीय श्वसन
(3) Exothermic Reaction / एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया
(4) Transpiration / वाष्पोत्सर्जन

(SSC CGL Tier-I (CBE) Exam.11.09.2016)

Answer / उत्तर :-

(2) Anaerobic Respiration / अवायवीय श्वसन

 

Explanation / व्याख्या :-

खाद्य प्रसंस्करण में किण्वन अवायवीय परिस्थितियों में सूक्ष्मजीवों-यीस्ट या बैक्टीरिया का उपयोग करके कार्बोहाइड्रेट को अल्कोहल या कार्बनिक अम्ल में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। यह ऑक्सीजन-भूखे मांसपेशियों की कोशिकाओं में भी होता है, जैसा कि लैक्टिक एसिड किण्वन के मामले में होता है।

किण्वन क्या है?

परिभाषा: किण्वन एक एंजाइम उत्प्रेरित, चयापचय प्रक्रिया है जिसके द्वारा जीव स्टार्च या चीनी को अल्कोहल या एक एसिड को अवायवीय रूप से मुक्त करने वाली ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। किण्वन के विज्ञान को “जाइमोलॉजी” कहा जाता है।

किण्वन की प्रक्रिया

किण्वन एक अवायवीय जैव रासायनिक प्रक्रिया है। किण्वन में, पहली प्रक्रिया सेलुलर श्वसन के समान होती है, जो ग्लाइकोलाइसिस द्वारा पाइरुविक एसिड का निर्माण होता है जहां शुद्ध 2 एटीपी अणु संश्लेषित होते हैं। अगले चरण में, पाइरूवेट को लैक्टिक एसिड, इथेनॉल या अन्य उत्पादों में कम कर दिया जाता है। यहाँ NAD+ बनता है जिसका ग्लाइकोलाइसिस प्रक्रिया में पुन: उपयोग किया जाता है।

किण्वन के प्रकार

• होमो किण्वन: केवल एक प्रकार का उत्पाद निर्माण
• हेटेरो किण्वन: एक से अधिक उत्पाद बनते हैं

गठित अंतिम उत्पाद के आधार पर, किण्वन को निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है:

1. लैक्टिक एसिड किण्वन

ग्लाइकोलाइसिस में उत्पादित पाइरूवेट से लैक्टिक एसिड बनता है। NAD+ NADH से उत्पन्न होता है। एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। लैक्टोबैसिलस बैक्टीरिया इस प्रकार के किण्वन द्वारा दूध से दही तैयार करते हैं। गहन व्यायाम के दौरान जब ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त होती है, मांसपेशियों को लैक्टिक एसिड का उत्पादन करके ऊर्जा प्राप्त होती है, जो कोशिकाओं में जमा हो जाती है जिससे थकान होती है।

2. शराब किण्वन

इसका उपयोग शराब, बीयर, जैव ईंधन, आदि के औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है। अंतिम उत्पाद शराब और CO2 है। पाइरुविक एसिड एसीटैल्डिहाइड में टूट जाता है और CO2 निकलता है। अगले चरण में, एसीटैल्डिहाइड से इथेनॉल बनता है। NAD+ भी NADH से बनता है, जिसका उपयोग ग्लाइकोलाइसिस में किया जाता है। खमीर और कुछ बैक्टीरिया इस प्रकार के किण्वन को अंजाम देते हैं। एंजाइम पाइरुविक एसिड डिकार्बोक्सिलेज और अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज इन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।

3. एसिटिक एसिड किण्वन

इस प्रक्रिया से सिरका बनता है। यह दो चरणों वाली प्रक्रिया है। पहला कदम चीनी से अवायवीय रूप से खमीर का उपयोग करके एथिल अल्कोहल का निर्माण है।

दूसरे चरण में, एथिल अल्कोहल को एसिटोबैक्टर बैक्टीरिया का उपयोग करके एसिटिक एसिड बनाने के लिए आगे ऑक्सीकरण किया जाता है। अल्कोहल का अम्ल में माइक्रोबियल ऑक्सीकरण एक एरोबिक प्रक्रिया है।

4. ब्यूटिरिक एसिड किण्वन

इस प्रकार का किण्वन जीनस क्लोस्ट्रीडियम के अवायवीय जीवाणुओं को बाध्य करने की विशेषता है। यह जूट फाइबर, बासी मक्खन, तंबाकू प्रसंस्करण और चमड़े की कमाना के क्षरण में होता है। आहार फाइबर किण्वन के उत्पाद के रूप में मानव बृहदान्त्र में ब्यूटिरिक एसिड का उत्पादन होता है। यह कोलोरेक्टल एपिथेलियम के लिए ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया द्वारा चीनी को पहले पाइरूवेट में ऑक्सीकृत किया जाता है और फिर पाइरूवेट को एच 2 और सीओ 2 के उत्पादन के साथ ऑक्सीडोरडक्टेस एंजाइम सिस्टम द्वारा एसिटाइल-सीओए बनाने के लिए आगे ऑक्सीकरण किया जाता है। एसिटाइल-सीओए को ब्यूटिरिक एसिड बनाने के लिए और कम किया जाता है। इस प्रकार के किण्वन से ऊर्जा की अपेक्षाकृत अधिक उपज होती है। एटीपी के 3 अणु बनते हैं।

किण्वन के लाभ:

किण्वन सभी प्रकार के वातावरण के लिए उपयुक्त है। यह सबसे पुरानी चयापचय प्रक्रियाओं में से एक है जो प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के लिए सामान्य है। विभिन्न उद्योगों में किण्वन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

उपयुक्त सूक्ष्मजीवों और विशिष्ट परिस्थितियों का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के उत्पाद बनते हैं अर्थात्:-

• वाइन
• बीयर
• जैव ईंधन
• दही
• अचार
• रोटी
• लैक्टिक एसिड युक्त खट्टे खाद्य पदार्थ
• कुछ एंटीबायोटिक्स और विटामिन

किण्वन भोजन को पौष्टिक, सुपाच्य और स्वादिष्ट बना सकता है। किण्वित भोजन खाने के कई फायदे हैं।

• यह पाचन में सुधार करता है और आंतों के बैक्टीरिया को बनाए रखने में मदद करता है
• इसका कैंसर रोधी प्रभाव होता है।
• प्रतिरक्षा प्रणाली में सुधार करता है
• लैक्टोज असहिष्णुता को कम करता है

खाद्य उद्योग के अलावा, कई अन्य क्षेत्र हैं जहां किण्वन प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट और मीठे पानी के तलछट में किण्वन द्वारा मीथेन का उत्पादन किया जाता है।

Fermentation in food processing is the process of converting carbohydrates to alcohol or organic acids using microorganisms—yeasts or bacteria—under anaerobic conditions. It also occurs in oxygen-starved muscle cells, as in the case of lactic acid fermentation.

What is Fermentation?

Fermentation is an enzyme catalysed, metabolic process whereby organisms convert starch or sugar to alcohol or an acid anaerobically releasing energy. The science of fermentation is called “zymology”.

Process of Fermentation

Fermentation is an anaerobic biochemical process. In fermentation, the first process is the same as cellular respiration, which is the formation of pyruvic acid by glycolysis where net 2 ATP molecules are synthesised. In the next step, pyruvate is reduced to lactic acid, ethanol or other products. Here NAD+ is formed which is re-utilized back in the glycolysis process.

Types of Fermentation

• Homo fermentation: only one type of product formation
• Hetero fermentation: more than one product formed

On the basis of the end product formed, fermentation can be categorized as follows:

1. Lactic Acid Fermentation

Lactic acid is formed from pyruvate produced in glycolysis. NAD+ is generated from NADH. Enzyme lactate dehydrogenase catalyses this reaction. Lactobacillus bacteria prepare curd from milk via this type of fermentation. During intense exercise when oxygen supply is inadequate, muscles derive energy by producing lactic acid, which gets accumulated in the cells causing fatigue.

2. Alcohol Fermentation

This is used in the industrial production of wine, beer, biofuel, etc. The end product is alcohol and CO2. Pyruvic acid breaks down into acetaldehyde and CO2 is released. In the next step, ethanol is formed from acetaldehyde. NAD+ is also formed from NADH, utilized in glycolysis. Yeast and some bacteria carry out this type of fermentation. Enzyme pyruvic acid decarboxylase and alcohol dehydrogenase catalyse these reactions.

3. Acetic acid Fermentation

Vinegar is produced by this process. This is a two-step process. The first step is the formation of ethyl alcohol from sugar anaerobically using yeast.

In the second step, ethyl alcohol is further oxidized to form acetic acid using acetobacter bacteria. Microbial oxidation of alcohol to acid is an aerobic process.

4. Butyric acid Fermentation

This type of fermentation is characteristic of obligate anaerobic bacteria of genus clostridium. This occurs in retting of jute fibre, rancid butter, tobacco processing and tanning of leather. Butyric acid is produced in the human colon as a product of dietary fibre fermentation. It is an important source of energy for colorectal epithelium. Sugar is first oxidized to pyruvate by the process of glycolysis and then pyruvate is further oxidized to form acetyl-CoA by the oxidoreductase enzyme system with the production of H2 and CO2. Acetyl-CoA is further reduced to form butyric acid. This type of fermentation leads to a relatively higher yield of energy. 3 molecules of ATP are formed.

Advantages of Fermentation:

Fermentation is suitable for all kinds of environments. It is one of the oldest metabolic processes which is common to prokaryotes and eukaryotes. Fermentation is widely used in various industries.

Using suitable microorganisms and specified conditions different kinds of products are formed namely:-

• Wine
• Beer
• Biofuels
• Yoghurt
• Pickles
• Bread
• Sour foods containing lactic acid
• Certain antibiotics and vitamins

Fermentation can make food nutritious, digestible and flavoured. There are many benefits of consuming fermented food.

• It improves digestion and helps to maintain intestinal bacteria
• It has an anti-cancer effect.
• Improves immune system
• Reduces lactose intolerance

Other than the food industry, there are many other areas where the fermentation process is used. Methane is produced by fermentation in the sewage treatment plants and freshwater sediments.