تفاوت بین اسید لاکتیک و تخمیر الکلی چیست

تفاوت اصلی – اسید لاکتیک در مقایسه تخمیر الکلی

تخمیر اسید لاکتیک (Lactic acid fermentation) و تخمیر الکلی (alcoholic fermentation) دو نوع روش تنفس بی‌هوازی (anaerobic respiration) هستند. بنابراین، هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی نیازی به اکسیژن ندارند. تفاوت اصلی بین اسید لاکتیک و تخمیر الکلی در این است که تخمیر اسید لاکتیک مولکول‌های اسید لاکتیک را از پیرووات تولید می‌کند در حالی که تخمیر الکلی،  الکل اتیل (ethyl alcohol) و دی اکسید کربن (carbon dioxide) تولید می‌کند. از تخمیر الکلی مخمر در صنایع غذایی برای تولید شراب و آبجو استفاده می‌شود. تخمیر اسید لاکتیک در سلول‌های ماهیچه‌ای زمانی اتفاق می‌افتد که اکسیژن آنها تمام شود. 

اصطلاحات کلیدی: تخمیر الکلی، تنفس بی هوازی، دی اکسید کربن، سیتوزول، گلوکز، تخمیر هترولاکتیک (Heterolactic Fermentation)، تخمیر همولاکتیک (Homolactic Fermentation)، تخمیر اسید لاکتیک، پیرووات

تخمیر اسید لاکتیک چیست؟

تخمیر اسید لاکتیک به یک فرآیند متابولیک اشاره دارد که در آن گلوکز  به متابولیت تبدیل می‌شود: لاکتات و انرژی سلولی. به طور کلی، تخمیر اسید لاکتیک توسط باکتری‌هایی مانند لاکتوباسیلوس یک مخمر انجام می‌شود. این فرایند در دو مرحله عمده رخ می‌دهد: گلیکولیز و تخمیر. هم گلیکولیز و هم تخمیر اسید لاکتیک در سیتوزول رخ می‌دهد. گلیکولیز اولین مرحله از تخمیر اسید لاکتیک و الکلی است. در طی گلیکولیز، قندهای هگزوز به دو مولکول پیروات تجزیه می‌شوند. پیرووات از سه مولکول کربن تشکیل شده است. دو مولکول NADH و چهار مولکول ATP با این فرآیند تولید می‌شوند. از آنجایی که دو مولکول ATP توسط خود فرآیند مصرف می‌شود، بازده خالص ATP در تخمیر دو مولکول است. فرآیند تخمیر اسید لاکتیک در شکل ۱ نشان داده شده است. 

شکل ۱: تخمیر اسید لاکتیک

دو نوع تخمیر اسید لاکتیک می‌تواند در سیتوزول رخ دهد. آنها تخمیر همولاکتیک و تخمیر هترولاکتیک هستند.

تخمیر همولاکتیک

در تخمیر همولاکتیک، دو مولکول اسید لاکتیک در اثر عمل آنزیم لاکتات دهیدروژناز تولید می‌شود. واکنش شیمیایی برای تخمیر همولاکتیک در زیر نشان داده شده است.

C_۶H_۱۲O_۶  → ۲CH_۳CHOHCOOH

تخمیر هترولاکتیک

در تخمیر هترولاکتیک، اسید لاکتیک، اتانول و دی اکسید کربن با کمک آنزیم‌های لاکتات دهیدروژناز و پیرووات دکربوکسیلاز تولید می‌شوند. واکنش شیمیایی تخمیر هترولاکتیک در زیر نشان داده شده است.

C_۶H_۱۲O_۶ → CH_۳CHOHCOOH + C_۲H_۵OH + CO_۲

سلول‌های عضلانی معمولاً در حضور اکسیژن، تنفس هوازی انجام می‌دهند. اما هنگامی که اکسیژن کم باشد، آنها تخمیر اسید لاکتیک انجام می‌دهند. این ممکن است به دلیل ورزش شدید یا زور زدن شدید رخ دهد. سلول‌های عضلانی برای برآوردن نیازهای انرژی سریعتر تحت تخمیر اسید لاکتیک قرار می‌گیرند. تولید اسید لاکتیک در عضلات ممکن است باعث گرفتگی یا سفتی در عضلات شود. ساختار یک مولکول اسید لاکتیک در شکل ۲ نشان داده شده است. 

شکل ۲: اسید لاکتیک

تخمیر اسید لاکتیک کاربردهای گسترده ای در صنایع غذایی دارد. گونه‌های لاکتوباسیلوس در تولید ماست، پنیر، کلم ترش، نوشیدنی کفیر (kefir) و دادن طعم ترش به غذا استفاده می‌شود.

تخمیر الکلی چیست؟

تخمیر الکلی به فرآیند متابولیکی اطلاق می‌شود که در آن گلوکز به اتانول و دی اکسید کربن تبدیل می‌شود. عمدتا توسط مخمر و برخی باکتری‌های دیگر انجام می‌شود. تخمیر الکلی نیز در سیتوزول در غیاب اکسیژن رخ می‌دهد. دو مولکول پیروات تولید شده در گلیکولیز به اتانول و دی اکسید کربن تبدیل می‌شوند. سرنوشت پیروات در تخمیر الکلی در شکل ۳ نشان داده شده است.

شکل ۳: تخمیر الکلی

تبدیل پیروات به اتانول و دی اکسید کربن در دو مرحله انجام می‌شود. واکنش اول توسط آنزیم پیروات دکربوکسیلاز کاتالیز می‌شود در حالی که واکنش دوم توسط الکل دهیدروژناز کاتالیز می‌شود. تولید خالص ATP در هر دو اسید لاکتیک و تخمیر الکلی یکسان است زیرا واکنش دوم هر دو فرآیند ATP تولید نمی‌کند. دو مولکول NADH تولید شده توسط گلیکولیز در مرحله دوم هم در اسید لاکتیک و هم در تخمیر الکلی استفاده می‌شوند. در پخت نان از تخمیر الکلی استفاده می‌شود. دی اکسید کربن حاصل از تخمیر الکلی باعث بالا آمدن نان می‌شود. تخمیر الکلی همچنین در تولید مشروبات الکلی مانند شراب، آبجو، ویسکی، ودکا و rum استفاده می‌شود.

شباهت‌های بین اسید لاکتیک و تخمیر الکلی

• اسید لاکتیک و تخمیر الکلی دو نوع مکانیسم تنفس بی هوازی هستند.
• اسید لاکتیک و تخمیر الکلی هر دو فرآیندهای کاتابولیک هستند.
• هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی نیازی به اکسیژن ندارند.
• هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی در سیتوزول رخ می‌دهد.
• هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی، مولکول‌های گلوکز را به دو مولکول پیروات تجزیه می‌کنند.
• اسید لاکتیک و تخمیر الکلی هر دو در دو مرحله اتفاق می‌افتند: مرحله اول هر دو اسید لاکتیک و تخمیر الکلی، گلیکولیز است.
• اسید لاکتیک و تخمیر الکلی هر دو تولید گرما می‌کنند.
• هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی چهار مولکول ATP تولید می‌کنند.
• سود خالص ATP در هر دو اسید لاکتیک و تخمیر الکلی دو است.
• دو مولکول NADH تولید شده در گلیکولیز در مرحله دوم اسید لاکتیک و تخمیر الکلی استفاده می‌شوند.
• هم اسید لاکتیک و هم تخمیر الکلی در مقایسه با تنفس هوازی در تولید ATP کارایی کمتری دارند.

تفاوت بین اسید لاکتیک و تخمیر الکلی

تعریف

تخمیر اسید لاکتیک: تخمیر اسید لاکتیک به یک فرآیند متابولیک اشاره دارد که در آن گلوکز به متابولیت تبدیل می‌شود: لاکتات و انرژی سلولی.

تخمیر الکلی: تخمیر الکلی به فرآیند متابولیکی اطلاق می‌شود که در آن گلوکز به اتانول و دی اکسید کربن تبدیل می‌شود.

وقوع

تخمیر اسید لاکتیک: تخمیر اسید لاکتیک در Lactobacillus spps، مخمر و سلول‌های ماهیچه ای رخ می‌دهد.

تخمیر الکلی: تخمیر الکلی در مخمر و سایر میکروارگانیسم‌ها رخ می‌دهد.

محصولات

تخمیر اسید لاکتیک: تخمیر اسید لاکتیک، مولکول‌های اسید لاکتیک را از پیروات تولید می‌کند.

تخمیر الکلی: تخمیر الکلی اتانول و دی اکسید کربن را از مولکول پیروات تولید می‌کند.

آنزیم‌ها

تخمیر اسید لاکتیک: لاکتات دهیدروژناز و پیروات دکربوکسیلاز دو آنزیم درگیر در تخمیر اسید لاکتیک هستند.

تخمیر الکلی: پیروات دکربوکسیلاز و الکل دهیدروژناز دو آنزیم درگیر در تخمیر الکلی هستند.

در صنایع غذایی

تخمیر اسید لاکتیک: از تخمیر اسید لاکتیک در تولید ماست و پنیر استفاده می‌شود.

تخمیر الکلی: از تخمیر الکلی در تولید نان، آبجو، شراب و سرکه استفاده می‌شود.

نتیجه

اسید لاکتیک و تخمیر الکلی دو مکانیسمی هستند که در غیاب اکسیژن در تنفس نقش دارند. هر دو نوع تخمیر در سیتوزول رخ می‌دهد. گلیکولیز اولین مرحله از تخمیر اسید لاکتیک و الکلی است که پیرووات تولید می‌کند. تخمیر اسید لاکتیک مولکول‌های اسید لاکتیک را از پیروات تولید می‌کند در حالی که تخمیر الکلی اتانول و دی اکسید کربن را از پیروات تولید می‌کند. تفاوت اصلی بین تخمیر اسید لاکتیک و الکل در محصولات هر تخمیر است.