Zsiadłe mleko, jogurt, piwo, wino, chleb, drożdżówka – to produkty, które spotykamy każdego dnia. Czy coś je łączy? Czy wiesz, że do ich wytworzenia ludzie od lat wykorzystują procesy, które współcześnie nazywamy procesami biotechnologicznymiproces biotechnologicznyprocesami biotechnologicznymi?
Co wspólnego z biotechnologią ma drożdżówka upieczona wg przepisu babci? Otóż enzymy wytwarzane przez drożdże umożliwiają przebieg reakcji chemicznej, która sprawia, że ciasto rośnie. Ten i inne procesy, zachodzące przy udziale organizmów żywych, stosowane w procesach produkcyjnych, są przedmiotem badań dynamicznie rozwijającej się dziedziny naukowej nazywanej właśnie biotechnologią. Na czym polegają? Odpowiedź znajdziesz w niniejszym materiale.

Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • składniki odżywcze zawarte w produktach spożywczych;

  • podział cukrów, uwzględniając złożoność ich budowy;

  • budowę cząsteczek alkoholi i kwasów organicznych.

Nauczysz się
  • wymieniać przykłady procesów fermentacyjnych, które zachodzą w przyrodzie i w życiu codziennym;

  • opisywać warunki umożliwiające przebieg procesów fermentacyjnych;

  • wskazywać produkty spożywcze, które wyprodukowano dzięki procesom fermentacyjnym;

  • uzasadniać stosowność wykonywania poszczególnych czynności w trakcie wypiekania ciasta drożdżowego;

  • oprojektować i przeprowadzać doświadczenie pozwalające na przeprowadzenie fermentacji alkoholowej i identyfikację wydzielającego się w jej wyniku gazu;

  • opisywać przebieg procesów fermentacji alkoholowej, mlekowej i octowej.

iQyENxZI3Q_d5e174

1. Proces fermentacji

FermentacjafermentacjaFermentacja jest znanym od wieków procesem przetwarzania żywności, który polega na praktycznym wykorzystywaniu przemian, które zachodzą pod wpływem enzymówenzymyenzymów wytwarzanych przez drożdżedrożdżedrożdże i bakterie. Jest to jeden z podstawowych procesów biotechnologicznych.

W przyrodzie fermentacja jest sposobem oddychania mikroorganizmów w środowisku beztlenowym. Przeprowadzając fermentację, organizmy – takie jak niektóre bakterie i drożdże – uzyskują niezbędną do życia energię. Ta z kolei umożliwia przebieg różnych procesów biochemicznych, nazywanych przemianami metabolicznymi, służących wzrostowi i rozwojowi tych organizmów oraz innym ich czynnościom życiowym, jak np. ruch, reagowanie na bodźce czy rozmnażanie się.

Procesy fermentacji mogą zachodzić w warunkach ograniczonego dostępu tlenu – fermentacje beztlenowe, np. fermentacja alkoholowa, fermentacja mlekowa – ale także z udziałem tlenu – fermentacje tlenowe, np. fermentacja octowa.

2. Fermentacja alkoholowa

Czy wiesz, co należy zrobić, aby uzyskać puszyste i „wyrośnięte” ciasto? Co jest przyczyną tego, że ono rośnie? Jedną z możliwości uzyskania jego dużej objętości jest użycie drożdży piekarskich, których obecność skutkuje przebiegiem procesu fermentacji alkoholowej.

Czy wiesz, dlaczego przed włożeniem ciasta drożdżowego do piekarnika pozostawia się je do wyrośnięcia? Przeanalizuj poniższy materiał i wykonaj polecenia 1, 2 oraz 3, a bez trudu odpowiesz na to pytanie.

Badanie aktywności drożdży piekarskich w zależności od temperatury
Doświadczenie 1

Zastanów się i odpowiedz na pytanie, czy jest możliwe przeprowadzenie procesu fermentacji alkoholowej z użyciem drożdży piekarskich w temperaturze “panującej” w piekarniku w czasie pieczenia ciasta.

Udzielenie prawidłowej odpowiedzi ułatwi Ci wykonanie doświadczenia nr 1, w którym sporządzisz tzw. zaczyn drożdżowy. Przygotuj niezbędne odczynniki i przyrządy. Zweryfikuj postawioną hipotezę, przeprowadzając doświadczenie wg załączonej instrukcji. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego przeprowadzenia eksperymentu, zapoznaj się ze zdjęciami przedstawiającymi jego finalny efekt. Opisz obserwacje oraz sformułuj odpowiedni wniosek. Uwaga: doświadczenie wykonaj w asyście osoby dorosłej.

RTf9hmQkqZ3gg
Problem badawczy:. Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj. Hipoteza 1: Hipoteza 2: Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: ;. Instrukcja: 1.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeprowadzono doświadczenie, w którym zbadano, czy temperatura panująca w piekarniku w czasie pieczenia, umożliwia przeprowadzenie procesu fermentacji alkoholowej z użyciem drożdży piekarskich.

Hipoteza:

Zbyt wysoka temperatura powoduje obumieranie drożdży piekarskich - martwe drożdże nie mogą przeprowadzać procesu fermentacji alkoholowej.

Do przeprowadzenia doświadczenia niezbędne były:

  • 20 g drożdży piekarniczych (świeżych);

  • cukier buraczany (sacharoza);

  • mąka pszenna;

  • woda (letnia i wrząca);

  • dwie miski;

  • łyżeczka.

Przebieg doświadczenia:

do miski wsypano drożdże, łyżeczkę cukru oraz łyżeczkę mąki. Wszystkie składniki dobrze wymieszano. Połowę powstałej mieszaniny przełożono do drugiej miski. Do pierwszej miski dodano trzy/cztery łyżki letniej wody o temp. 20°C30°C i dokładnie wymieszano. Do drugiej miski dodano trzy/cztery łyżki wrzącej wody i także dobrze wymieszano. Obie miski odstawiono na ok. 30 min.

Obserwacje:

W pierwszej misce zaczyn drożdżowy wyrósł – w cieście widoczne są pęcherzyki bezbarwnego gazu. W drugiej misce nie zaobserwowano objawów reakcji, zaczyn drożdżowy nie wyrósł.

Wnioski:

W temperaturze ok. 30°C obserwuje się wydzielanie bezbarwnego gazu i wzrost zaczynu drożdżowego – można zatem wnioskować, że w tych warunkach zachodzi reakcja chemiczna (będąca podstawą procesu fermentacji alkoholowej). Brak wzrostu zaczynu w temperaturze ok. 100°C pozwala na stwierdzenie, że w temperaturze tej reakcja chemiczna (proces fermentacji alkoholowej) nie zachodzi. W związku z powyższym można wnioskować, że postawiona hipoteza jest prawdziwa – w odpowiednio wysokiej temperaturze obumierają organizmy żywe jakimi są drożdże, a przeprowadzenie fermentacji alkoholowej przez martwe drożdże nie jest możliwe.

1
Polecenie 1
R1O6KFUI4RwNe
Obserwacje: Odpowiedź: (Uzupełnij). Wnioski: Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 1

Wymień substraty oraz produkty procesu fermentacji alkoholowej.

RN2BVwCmkmaYw
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Po wymieszaniu drożdży piekarskich z mąką, cukrem buraczanym (sacharozą) i letnią wodą, można zaobserwować wzrost zaczynu (tzw. „rośnięcie ciasta”), który jest skutkiem wydzielania się gazu, powstającego w wyniku zachodzącego procesu fermentacji alkoholowejfermentacja alkoholowafermentacji alkoholowej. Zachodzi ona z udziałem tzw. zymazy – enzymu wytwarzanego przez drożdże. Enzymy to białka, a te, jak zapewne wiesz, w podwyższonej temperaturze ulegają procesowi denaturacji. Ponadto w wysokiej temperaturze obumierają również drożdże. Dlatego po dodaniu wrzącej wody do przygotowanej mieszaniny drożdży, mąki i cukru buraczanego, nie zaobserwujemy wzrostu zaczynu (martwe drożdże nie wytwarzają wspomnianych enzymów, dzięki którym możliwy byłby przebieg fermentacji alkoholowej). Zwróć uwagę, że ciasto pieczemy zazwyczaj w temperaturach wyższych od temperatury zbliżonej do temperatury wrzenia wody.

Identyfikacja gazu wydzielającego się podczas aktywności drożdży
Doświadczenie 2

Zastanów się i odpowiedz na pytanie, jaki gaz jest produktem procesu fermentacji alkoholowej. W tym celu wykonaj doświadczenia nr 2. Przygotuj niezbędne odczynniki i przyrządy. Zweryfikuj postawioną hipotezę, przeprowadzając doświadczenie wg załączonej instrukcji. Jeśli nie masz możliwości samodzielnego przeprowadzenia doświadczenia, zapoznaj się ze zdjęciami przedstawiającymi jego przebieg. Napisz obserwacje oraz sformułuj odpowiedni wniosek. Napisz równanie reakcji chemicznej (zapis cząsteczkowy) zachodzącej w zlewce.

RN9bguZV33Q48
Problem badawczy:. Spośród podanych poniżej hipotez wybierz jedną, a następnie ją zweryfikuj. Hipoteza 1: Hipoteza 2: Twój wybór: (Wybierz: Hipoteza 1., Hipoteza 2.). Co będzie potrzebne: ;. Instrukcja: 1.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przeprowadzono doświadczenie, w którym zbadano:  Jaki gaz jest produktem procesu fermentacji alkoholowej zachodzącego z udziałem drożdży?

Hipoteza:

Gazem, który wydziela się w wyniku fermentacji alkoholowej, zachodzącej z udziałem drożdży, jest tlenek węgla(IV).

Do przeprowadzenia doświadczenia niezbędne były:

  • 10 dag drożdży piekarniczych (świeżych);

  • cukier buraczany (sacharoza);

  • woda (letnia - temp. 20°C30°C);

  • woda wapienna;

  • kolba stożkowa z korkiem z rurką odprowadzającą;

  • zlewka;

  • łyżeczka.

Przebieg doświadczenia:

Do kolby o pojemności ok. 200 cm3 dodano 10 dag drożdży,  niewielką ilość letniej wody oraz cukru buraczanego. Zawartość kolby wymieszano. Kolbę zamknięto korkiem z rurką odprowadzającą. Wylot rurki zanurzono w zlewce z wodą wapienną.

Obserwacje:

Zaczyn drożdży w kolbie spienił się i zwiększył swoją objętość. Wydzielił się bezbarwny gaz. W zlewce woda wapienna zmętniała.

Wnioski:

Postawiona hipoteza jest prawdziwa – gazem wydzielającym się w wyniku zachodzącego procesu jest tlenek węgla(IV), który w reakcji z rozpuszczonym w wodzie wodorotlenkiem wapnia utworzył trudno rozpuszczalną w wodzie sól (węglan wapnia).

1
Polecenie 2
RRWmcLvpLilAe
Obserwacje: Odpowiedź: (Uzupełnij). Wnioski: Odpowiedź: (Uzupełnij). Równanie reakcji zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 2

Uzupełnij równanie reakcji chemicznej zachodzącej w zlewce:

RyZ95gPStC019
Dostępne opcje do wyboru: CO, CaO, CO2, CaCO3. Polecenie: . Ca(OH)2+ luka do uzupełnienia luka do uzupełnienia +H2O
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Reakcja z wodą wapienną jest reakcją charakterystyczną dla tlenku węgla(IV). Po wykonaniu doświadczenia nr 2 możemy zatem jednoznacznie stwierdzić, że gaz ten jest jednym z produktów analizowanego procesu fermentacji alkoholowej. Przeprowadzając obydwa doświadczenia (w przypadku doświadczenia nr 1 w zestawie z letnią wodą), można stwierdzić, że w wyniku zachodzącej w układzie reakcji chemicznej powstaje substancja o charakterystycznym zapachu alkoholu. Jest nią etanol – związek organiczny z grupy alkoholi, którego uproszczony wzór chemiczny możemy przedstawić jako C2H5OH lub w postaci wzoru grupowego: CH3CH2OH.

W procesie fermentacji alkoholowej, enzymy (zymazy), wytwarzane przez drożdże, rozkładają cukier i glukozę (pochodzące np. z soku owocowego) na etanol i tlenek węgla((IV). Proces fermentacji alkoholowej przebiega zatem zgodnie z równaniem:

Rl2TgsLvfIiPo
Równanie reakcji fermentacji alkoholowej.
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY 3.0.

W przeprowadzonych doświadczeniach (12) użyliśmy cukru buraczanego, a więc sacharozy. W uproszczeniu możemy powiedzieć, że cukier ten (jako tzw. cukier złożony, dwucukier), pod wpływem jednoczesnego działania wody i enzymów, przekształca się w glukozę (cukier prosty), a ta z kolei ulega procesowi fermentacji alkoholowej.

1
Polecenie 3

Zapoznaj się z poniższymi zdjęciami obrazującymi proces przygotowywania ciasta drożdżowego. Następnie, wykorzystując zdobytą już wiedzę, swoimi słowami wyjaśnij, dlaczego przed włożeniem ciasta drożdżowego do piekarnika pozostawia się je do wyrośnięcia.

R17Yv6KnR5LFD
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3

Wyjaśnij, dlaczego przed włożeniem ciasta drożdżowego do piekarnika pozostawia się je do wyrośnięcia.

RK44XnjZQjC9A
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Proces fermentacji alkoholowej wykorzystuje się nie tylko podczas pieczenia ciasta drożdżowego czy chleba. Znajduje on również zastosowanie m.in. w procesie produkcji piwa, wina oraz wysokoprocentowych napojów alkoholowych.

Polecenie 4

Zapoznaj się z poniższym materiałem filmowym i odpowiedz na pytania: z jakich składników można otrzymać etanol na skalę przemysłową i w jaki sposób otrzymuje się tzw. spirytus rektyfikowany?

Rr3fhYBsiPQOH
Film prezentuje przemysłową produkcję alkoholu. Możemy na nim zobaczyć widok ogólny wnętrza gorzelni oraz poszczególne etapy produkcji etanolu.
R1DuyxHBCCtge
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Zapoznaj się z poniższym materiałem, a dowiesz się, jak przebiega proces produkcji wina na skalę przemysłową.

RVrysg1j3q1Ff
Na filmie przedstawiono etapy produkcji win gronowych.
Ciekawostka

Wyniki badań archeologicznych świadczą o tym, że ok. 10 tys. lat temu otrzymywano napoje alkoholowe przez fermentację fig, daktyli i winogron. Produkty alkoholowe wytwarzano już w starożytnych Chinach, Persji i Egipcie. W Grecji i Rzymie wina były konsumowane 1000 lat p.n.e. nie tylko w trakcie uroczystości w świątyniach, ale również podczas uczt i biesiad. Grecy rozcieńczali wino wodą, ponieważ takie nierozcieńczone uważano za zwyczaj barbarzyński. Do VIII w. wszystkie napoje alkoholowe miały niską zawartość alkoholu, jaką można osiągnąć przy naturalnej fermentacji, czyli do ok. 16%.
Napój o wysokiej zawartości alkoholu jako pierwsi otrzymali arabscy alchemicy. Przyprawiali go substancjami aromatycznymi i rozprowadzali jako cenne eliksiry. Sposób produkcji tych napojów był pilnie strzeżoną tajemnicą. W Europie alkohol zaczęto produkować dopiero pod koniec XIII w., jako tzw. wodę życia. Pierwsze wysokoprocentowe alkoholowe napoje konsumpcyjne zaczęto wytwarzać w XIVXV w.

R1DoLnfVXSY1V
Ceramika grecka przedstawiająca ucztę
Grecja była obok Egiptu drugim starożytnym państwem rozwijającym tradycję produkcji i picia wina. Ze starożytnej Grecji pochodzą związane z ucztowaniem i znane do dzisiaj, ale mające już inne znaczenie, słowa typu „libacja” (dosłownie: rozlewanie) – oznaczające początek uczty, podczas którego podawano w bardzo małych ilościach czyste wino, wypijane na cześć bóstw domowych i Dionizosa.
Źródło: Jastrow, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, domena publiczna.
iQyENxZI3Q_d5e417

3. Fermentacja mlekowa

Produkty spożywcze – takie jak kefir, zsiadłe mleko, kiszone ogórki, kapusta kiszona czy barszcz biały – swój kwaśny smak zawdzięczają m.in. zawartemu w nich kwasowi mlekowemu. Powstaje on w procesie beztlenowej fermentacji mlekowejfermentacja mlekowafermentacji mlekowej cukrów, wywołanej działaniem bakterii mlekowych (łac. Bacillus acidi lactici). W czasie trwania wspomnianego procesu fermentacji, ilość kwasu mlekowego w fermentującym mleku zwiększa się, skutkując obniżeniem jego pH i stopniową zmianą słodkiego smaku mleka na kwaśny.

Zmniejszenie wartości pH mleka sprawia, że obecne w nim białko (głównie kazeina) ścina się, a więc ulega procesowi denaturacji (potocznie mówimy o „zsiadaniu się mleka”).

Po ogrzaniu zsiadłego mleka, można oddzielić ser (twaróg) i otrzymać tzw. serwatkę, w skład której wchodzą kwas mlekowy oraz niewielkie ilości laktozylaktozalaktozy, białka i tłuszczów.

Proces fermentacji mleka zachodzi w dwóch etapach.
1. Etapem pierwszym jest hydroliza wchodzącego w skład mleka dwucukru (laktozy) na cukry proste. Reakcję hydrolizy, która przebiega z udziałem odpowiednich enzymów (laktazy), możemy opisać za pomocą równania reakcji:

RwHjDv9QwlrBU
Równanie reakcji hydrolizy laktozy
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY 3.0.

2. W drugim etapie, przy udziale bakterii mlekowych z glukozy, powstaje kwas mlekowy, co można zilustrować za pomocą równania reakcji:

R10lHa9mwvwlV
Równanie reakcji fermentacji mlekowej
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY 3.0.

Napoje mleczne fermentowane (np. jogurt i kefir,które otrzymywane są z mleka poddanego fermentacji. – patrz galeria) cechuje wiele zalet. Charakteryzują się one m.in. wyższą przyswajalnością składników odżywczych, zawierają w porównaniu z mlekiem mniej laktozy (ważne dla osób z nietolerancją laktozy) oraz mają cenione walory smakowe.

Bakterie mlekowe wykorzystuje się również poza przemysłem mleczarskim.

1
Polecenie 5

Zapoznaj się z poniższą galerią zdjęć i wymień przykłady produktów wytwarzanych z zastosowaniem fermentacji mlekowej.

RldxkuBTtEc4M
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 5

Wymień przykłady produktów wytwarzanych z zastosowaniem fermentacji mlekowej.

R1BfQ9fSnAjFl
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Skąd się biorą dziury w serze szwajcarskim?
W trakcie dojrzewania sera zachodzą procesy fermentacyjne. Bakterie kwasu mlekowego z rodzaju Propionibacterium przetwarzają kwas mlekowy na kwas octowy i propionowy. W tych reakcjach produktami są także woda i tlenek
węgla(IV). Gaz ten nie może się uwolnić z twardniejącego sera i w efekcie, po zastygnięciu masy, powstają puste miejsca. W markowym szwajcarskim serze dziury mają rozmiar wiśni. Obecność w serze nieregularnych i postrzępionych dziur może być również wynikiem krótkiego okresu jego dojrzewania, ale także może wynikać z zanieczyszczenia mleka użytego do jego produkcji.

RkOVub7atY0st
Ser szwajcarski
Oryginalny ser szwajcarski ma dziury wielkości wiśni.
Źródło: Dieter Seeger, edycja: Krzysztof Jaworski, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 2.0.
iQyENxZI3Q_d5e514

4. Fermentacja octowa

Zdarza się, że napoje o niewielkiej zawartości alkoholu, takie jak wino i piwo, pozostawione przez dłuższy czas w otwartych naczyniach, kwaśnieją. Jest to spowodowane procesem fermentacji octowejfermentacja octowafermentacji octowej, który polega na przemianie etanolu w kwas octowy (etanowy) i zachodzi pod wpływem zawartego w powietrzu tlenu, z udziałem mikroorganizmów (bakterii lub grzybów). Proces ten można przedstawić w postaci następującego równania reakcji:

R15Oam50hWWwf
Równanie reakcji fermentacji octowej
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY 3.0.

Fermentacja octowa jest w przemyśle wykorzystywana do produkcji octu.

1
Polecenie 6

Zapoznaj się z poniższym materiałem filmowym i opowiedz krótko, w jaki sposób można w domowych warunkach przygotować ocet winny, wykorzystując do tego celu owoce.

RLXc6S09A2iUP
Film przedstawia produkcję octu winnego, którą można wykonać samodzielnie w domu.
RSiw1n83J8ZqL
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iQyENxZI3Q_d5e560

Podsumowanie

  • Procesy fermentacji zachodzą z udziałem mikroorganizmów (bakterii i drożdży). Są wykorzystywane w produkcji żywności.

  • Fermentacja alkoholowa (przebiega z udziałem drożdży) jest podstawą produkcji wina, piwa i innych rodzajów alkoholi. Proces ten wykorzystywany jest także przy pieczeniu ciasta drożdżowego (powstający w wyniku fermentacji tlenek węgla(IV) spulchnia ciasto).

  • Fermentacja mlekowa daje możliwość wytwarzania takich przetworów mlecznych, jak kefir, jogurt oraz sery.

  • Fermentacja alkoholowa i mlekowa są procesami przebiegającymi w warunkach beztlenowych.

  • W procesie fermentacji octowej, w warunkach tlenowych, z udziałem bakterii kwasu octowego, etanol zostaje przekształcony w kwas octowy (etanowy).

Praca domowa
Polecenie 7.1

W dostępnych Ci źródłach informacji znajdź przepis na potrawę, przy której przyrządzaniu wykorzystuje się procesy fermentacyjne (możesz też o takowy poprosić osobę znającą się na gotowaniu). Zapisz ten przepis w zeszycie. Zwróć uwagę na warunki zalecane do wykonania potrawy/przetworu, które mają gwarantować sukces kucharski. Korzystając ze zdobytej w niniejszym materiale wiedzy, wyjaśnij zasadność proponowanego w przepisie postępowania.

R7UXztI8MculI
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
iQyENxZI3Q_d5e620

Słownik

drożdże
drożdże

jednokomórkowe grzyby z rodziny drożdżowatych; żyją na podłożach bogatych w cukry proste (np. w skórkach owoców), wywołując fermentację alkoholową; w przemyśle spożywczym wyróżnia się m.in. drożdże piekarnicze (piekarskie), drożdże winiarskie i drożdże gorzelnicze

enzymy
enzymy

(gr. nuzetaupsilonmuomicronnu*, czyt.* en dzýmē „w zaczynie”) grupa białek zróżnicowana pod względem budowy, katalizująca (umożliwiająca) przebieg wielu reakcji biochemicznych

fermentacja
fermentacja

(łac. fermento „kwasić”) reakcja biochemiczna zachodząca pod wpływem enzymów drobnoustrojów, zwykle w warunkach beztlenowych; niektóre procesy produkcji związków organicznych z wykorzystaniem mikroorganizmów nazywane są fermentacją, pomimo że zachodzą z udziałem tlenu – np. fermentacja octowa; nazwa pochodzi od łac. fermentatio – zakwaszenie, burzenie się

fermentacja alkoholowa
fermentacja alkoholowa

proces zachodzący pod wpływem enzymów zawartych w drożdżach (zymazy), polegający na przemianie cukrów prostych (głównie glukozy) w etanol

fermentacja mlekowa
fermentacja mlekowa

proces zachodzący z udziałem bakterii kwasu mlekowego, polegający na przemianie cukrów w kwas mlekowy

fermentacja octowa
fermentacja octowa

proces polegający na utlenieniu etanolu do kwasu octowego (etanowego); zachodzi w warunkach tlenowych, pod wpływem enzymów wytwarzanych przez bakterie kwasu octowego

laktoza
laktoza

(łac. lac „mleko”) tzw. cukier mleczny, występujący w mleku wszystkich ssaków; pod względem budowy laktoza jest dwucukrem (cukrem złożonym) zbudowanym z reszt cukrów prostych: glukozy i galaktozy

proces biotechnologiczny
proces biotechnologiczny

proces technologiczny zachodzący z udziałem organizmów żywych lub ich składników (głównie bakterii), np. podczas kiszenia kapusty czy produkcji serów

woda wapienna
woda wapienna

wodny, nasycony roztwór wodorotlenku wapnia

iQyENxZI3Q_d5e725

Ćwiczenia

Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
R1FxVtaLgIaPF1
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY-SA 3.0.
RV6ze36r0ZH7L1
Ćwiczenie 2
Skórki z jabłek należy zalać przegotowaną i ostudzoną wodą z cukrem (np. buraczanym). Procesy prowadzące do powstania octu przebiegają w dwóch etapach:

I etap - cukier (sacharoza) pod wpływem drobnoustrojów ze skórek, przekształca się w … , a ten z kolei ulega przemianie w …. . Jest to proces …. , przebiegający w warunkach … .

II etap - otrzymana substancja pod wpływem bakterii octowych ze skórek jest przekształcana w …. . Jest to proces … , , przebiegający w warunkach … .
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 3
R13VWhrM8Vu8m1
zadanie interaktywne
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY-SA 3.0.
RJzKtQ4oIyneQ2
Ćwiczenie 4
Poniżej zapisano nazwy dziewięciu procesów przemysłowych. Wymienione procesy podziel na te, w których wykorzystuje się proces fermentacji alkoholowej i na te, które możliwe są dzięki procesowi fermentacji mlekowej. Proces fermentacji alkoholowej wykorzystywany jest podczas: Możliwe odpowiedzi: 1. produkcja napojów alkoholowych, 2. produkcja serów, 3. kiszenie ogórków, 4. wyrób ciast drożdżowych, 5. wyrób tzw. chleba na zakwasie, 6. produkcja serwatki, 7. produkcja salami (surowej wędliny), 8. kiszenie kapusty, 9. produkcja kefiru Proces fermentacji mlekowej wykorzystywany jest podczas: Możliwe odpowiedzi: 1. produkcja napojów alkoholowych, 2. produkcja serów, 3. kiszenie ogórków, 4. wyrób ciast drożdżowych, 5. wyrób tzw. chleba na zakwasie, 6. produkcja serwatki, 7. produkcja salami (surowej wędliny), 8. kiszenie kapusty, 9. produkcja kefiru
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1NfDuh21TlRL2
Ćwiczenie 5
Wskaż prawidłowe dokończenie zdania. Skład procentowy cząsteczki kwasu mlekowego (w procentach masowych) to: Możliwe odpowiedzi: 1. 25,0% węgla, 50,0% wodoru i 25,0% tlenu., 2. 41,4% węgla, 3,4% wodoru i 55,2% tlenu., 3. 40,0% węgla, 6,7% wodoru i 53,3% tlenu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1CttR2vnZRvG2
Ćwiczenie 6
Uczniowie mieli za zadanie przeprowadzenie doświadczenia pozwalającego na identyfikację gazu wydzielającego się w wyniku procesu fermentacji alkoholowej. Do tego celu wykorzystali: wodę wapienną, zwilżony papierek uniwersalny, wodę destylowaną z kilkoma kroplami roztworu oranżu metylowego oraz zapalone łuczywko. Spośród podanych poniżej obserwacji wybierz i zaznacz te, które mogły zostać odnotowane przez uczniów podczas identyfikacji opisanego gazu. Możliwe odpowiedzi: 1. po wprowadzeniu analizowanego gazu do wody wapiennej wytrąca się biały osad;, 2. po wprowadzeniu analizowanego gazu do wody wapiennej nie zaobserwowano objawów reakcji;, 3. po wprowadzeniu analizowanego gazu do wody destylowanej z kilkoma kroplami roztworu oranżu metylowego nie zaobserwowano objawów reakcji;, 4. po wprowadzeniu analizowanego gazu do wody destylowanej z kilkoma kroplami roztworu oranżu metylowego, pomarańczowy roztwór zmienił zabarwienie na czerwone;, 5. zwilżony żółty uniwersalny papierek wskaźnikowy zbliżony do wylotu naczynia reakcyjnego, w którym prowadzona była fermentacja alkoholowa, zmienił zabarwienie na niebieskie;, 6. zwilżony żółty uniwersalny papierek wskaźnikowy zbliżony do wylotu naczynia reakcyjnego, w którym prowadzona była fermentacja alkoholowa, zmienił zabarwienie na czerwone;, 7. zwilżony żółty uniwersalny papierek wskaźnikowy zbliżony do wylotu naczynia reakcyjnego, w którym prowadzona była fermentacja alkoholowa, pozostał żółty;, 8. zapalone łuczywko po zbliżeniu go do wylotu naczynia reakcyjnego, w którym prowadzona była fermentacja alkoholowa zgasło;, 9. po zbliżeniu zapalonego łuczywa do wylotu naczynia reakcyjnego, w którym prowadzona była fermentacja, słychać było charakterystyczny trzask.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 7

Przeanalizuj zapisy równań reakcji (A‑C) i schematy przedstawiające dwa procesy fermentacji (1 i 2), a następnie oceń poprawność stwierdzeń zawartych w tabeli.

Reakcja A:

CH3CH2OH+O2bakterie octoweCH3COOH+H2O

Reakcja B:

C6H12O6drożdże2 CH3CH2OH+2 CO2

Reakcja C:

C12H22O11+H2OenzymyC6H12O6+C6H12O6
Rt9PXuN4nZ4D6
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RdRhh90uJXLpw
Łączenie par. . Proces fermentacji alkoholowej opisano za pomocą równania reakcji B i schematu 1.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Schemat 1 przedstawia proces fermentacji, której ulegają rozcieńczone roztwory alkoholi w obecności bakterii Bacillus aceti (bakterii octowych) nazywany fermentacją octową.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Schemat 2 przedstawia proces fermentacji tlenowej.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Proces, dzięki któremu uzyskujemy efekt rośnięcia ciasta drożdżowego, w wyniku wydzielania się tlenku węgla(IV), przedstawiono na schemacie 2.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Schemat 1. przedstawia proces fermentacji alkoholowej, któremu ulegają niektóre cukry proste.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Produktami procesu przedstawionego na schemacie 2. są kwas etanowy oraz woda.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Równanie reakcji A i schemat 1. opisują ten sam proces.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Anna Florek, licencja: CC BY 3.0.

Przeanalizuj zapisy równań reakcji (A‑C), a następnie oceń poprawność stwierdzeń zawartych w tabeli.

Reakcja A:

CH3CH2OH+O2bakterie octoweCH3COOH+H2O

Reakcja B:

C6H12O6drożdże2 CH3CH2OH+2 CO2

Reakcja C:

C12H22O11+H2OenzymyC6H12O6+C6H12O6
RCteJDcLcbcda
Łączenie par. . Proces fermentacji alkoholowej opisano za pomocą równania reakcji B.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Równanie B przedstawia proces fermentacji, której ulegają rozcieńczone roztwory alkoholi w obecności bakterii Bacillus aceti (bakterii octowych), nazywany fermentacją octową.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Reakcja B przedstawia proces fermentacji alkoholowej, któremu ulegają niektóre cukry proste.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Równanie reakcji A i równanie reakcji B opisują ten sam proces.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 8

Oblicz objętość „czystego” etanolu, jaką można otrzymać w wyniku fermentacji alkoholowej 1 kg glukozy. Gęstość etanolu przyjmij równą 0,79 gcm3. Wynik podaj w centymetrach sześciennych z dokładnością do jedności.

Rj6J5gVfkfliF
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RIB2Kt9IawkoU
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
3
Ćwiczenie 9

Poniżej znajduje się uproszczony schemat produkcji wina. W puste miejsca na schemacie dopasuj angielskie nazwy odpowiadających im procesów lub czynności. Następnie, korzystając z dostępnych źródeł informacji, wyjaśnij, na czym polegają procesy oznaczone na schemacie numerami 4 oraz 5.

RvA1FfTrhG4BY
Uproszczony schemat produkcji wina.
Wine production process
Źródło: macrovector, dostępny w internecie: www.freepik.com, licencja: CC BY 4.0.
R1DAHx5guUlgk
Elementy do uszeregowania: 1. fermentation, 2. harvest, 3. pressing aging, 4. crushing, 5. ready wine
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Glossary

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Hassa R., Mrzigod A., Mrzigod J., To jest chemia. Zakres podstawowy, Warszawa 2012.

Maciejowska I., Warchoł A., Świat chemii. Zakres podstawowy, Kraków 2012.

bg‑gray3

Notatnik

RGR35x6fURx3q
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.