발효공학
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발효 (fermentation)
o 정의
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발효작용은 일반적으로 탄수화물과 같은 유기화합물의 산화에서 유기화합물의 내인성 전자 수락자를 사용하여 에너지를 생산해내는 과정이다,
이것은 세포질 호흡과 달리 전자가 전자 수송 사슬을 통해 외인 전자 수락자에 기증되는 것이다.
발효작용은 혐기성 환경에서 실행될 필요가 없다.
예를 들면 효모세포는 설탕이 소비를 하기위한 유효한 풍부한 산소에서 조차 산화 인산화 보다는 발효작용을 좋아한다
설탕은 발효작용의 일반적인 기질이고 발효작용 제품의 전형적인 보기는 에탄올, 젖산 및 수소이다
그러나 다른 색다른 화합물은 버터 산과 아세톤과 같은 발효작용에 의해 생성할 수 있다.
효모는 대량 이산화탄소의 생산과 더불어 맥주, 포도주와 다른 알콜 음료에 있는 에탄올의 생산에 있는 발효작용을 실행한다
발효작용은 산소 공급이 한정되게 되는 강렬한 운동의 기간 동안에 포유류의 근육에서 일어나게 된다.
쉽게 정리하자면 발효(醱酵)란 넓은 의미로는 미생물이나 균류 등을 이용해 인간에게 유용한 물질을 얻어내는 과정을 말하고
좁은 의미로는 산소를 사용하지 않고 에너지를 얻는 당 분해과정을 말한다.
o 역사
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프랑스의 화학자 Louis Pasteur는 최초의 발효 학자이다. 1857년에 그는 효모와 발효를 연결시켰다. Pasteur는 공기를 제외한 호흡으로
원래 발효작용을 정의했다. Pasteur는 주의깊은 연구를 실행하고 종결했다
' 나의 의견은 알콜 발효작용이 결코 세포의 동시 조직, 발달 및 곱셈 없이 일어나지 않는다.... 만약 어떤 화학작용에 의해 설탕이 궤란되어지는 것을
묻는 다면....... 나는 그것에 대해 완벽한 지식이 없다. '
1907년 노벨상의 우승자이자 독일 화학자 및 발효학자 Eduard Buchner는 발효작용이 치마아제라 불리는 효모 분비에 실제로 기인한다는 것을
나중에 결정했다.
o 반응 및 기작
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발효작용의 반응은 사용되는 설탕 및 생성한 제품에 따라 다르다. 아래에 보여지는 반응에서 설탕은 포도당 (C6H12O6)과 같이 가장 간단한 설탕일 것이다.
그리고 에탄올 (2C2H5OH)이 생성되어질것이다. 이것은 효모에 의해 실행되고, 식량 생산에서 사용된 발효작용 반응이다
Chemical equation
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP (energy released:118 kJ/mol)
Word equation
Sugar (glucose or fructose) → alcohol (ethanol) + carbon dioxide + energy (ATP)
실제적인 생화학 경로는 설탕에 따라서 변화하는 반응을 포함하거나 대부분 해당 과정 경로의 일부분을 공동 포함한다.
이것들은 대부분의 유기체에 있는 호기성 호흡의 초기 단계와 함께 공유된다.
경로의 후기는 완성품에 따라서 상당히 변화한다.
o 부패와 발효의 차이
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부패란 미생물이 유기물 분해할 때 악취를 내거나 유독물질을 생성하는 경우를 말한다.
이는 부패균에 의해서 일어나는데 발효와 부패는 모두 미생물에 의한 유기물의 분해현상 이지만 발효와 부패의 차이는
' 인간에게 있어 유용한 경우 ' 에 한하여 '발효' 라고 부른다. 넓은 의미에서는 발효도 부패에 포함된다.
o 발효의 대표적 종류
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글리세르 발효
아세트산 발효
o 발효 식품의 예
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김치, 장류(간장, 된장, 고추장)를 비롯하여 청주, 맥주, 포도주 등의 각종 주류, 식초, 낫토, 빵, 치즈, 요구르트 등이 주된 발효 식품이다.
차(茶)는 일반적인 미생물에 의한 발효가 아니라 차잎에 함유된 산화 효소에 의해 황색으로 산화되는 것이라 한다. 산화정도에 의해 차의 종류가 여러가지로 나뉜다. 홍차, 보이차는 완전발효, 우롱차는 반발효차이다.
