Ζύμωση

Με τον όρο ζύμωση στη Χημεία εννοείται η διαδικασία παραγωγής ενέργειας κατά τη μετατροπή μιας ή περισσοτέρων οργανικών ενώσεων, όπως είναι οι υδατάνθρακες, σε ένα οξύ ή μια αλκοόλη. Ειδικότερα, ο όρος ζύμωση είναι πιθανό να αναφέρεται στη χρήση μιας ειδικής κατηγορίας μυκήτων (τους λεγόμενους "ζυμομύκητες") για τη μετατροπή ενός σακχάρου (είδος υδατάνθρακα) σε αλκοόλη ή στη χρήση βακτηρίων για την παραγωγή γαλακτικού οξέος σε μερικά τρόφιμα. Κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες, η ζύμωση πραγματοποιείται αυθόρμητα σε πολλές τροφές. Πρόκειται για μια διαδικασία που εδώ και χιλιάδες χρόνια οι άνθρωποι εκμεταλλεύτηκαν, ευνοώντας την πραγματοποίησή της. Η παρασκευή, για παράδειγμα, άρτου και αλκοολούχων ποτών, όπως το κρασί και η μπύρα, γίνεται με ζύμωση.

 Η εξήγηση του φαινομένου της ζύμωσης παρέμεινε άγνωστη για αιώνες, παρότι ήταν σε κοινή χρήση όχι μόνο για τη μετατροπή του γλεύκους, αλλά και άλλων αμυλούχων και σακχαρούχων ουσιών. Με τη βοήθεια της ζύμωσης παραγόταν στην αρχαιότητα το υδρόμελι (μείγμα νερού και ζυμωμένου μελιού), το κρασί φοίνικα (από χουρμάδες), ο μηλίτης οίνος (κρασί από μήλα) και αρκετά ακόμη προϊόντα. Μόνο κατά το δεύτερο μισό του 17ου αιώνα ο χημικός Λαβουαζιέ διατύπωσε μια χημική εξήγηση του φαινομένου της ζύμωσης. Αργότερα ο Ζοζέφ Λουί Γκαι-Λυσάκ καθόρισε τον τύπο της αλκοολικής ζύμωσης (βλέπε παρακάτω). Κατά το 1836 ο Κανιάρ ντε λα Τουρ διαπίστωσε ότι το φαινόμενο της ζύμωσης οφείλεται σ’ ένα μικροσκοπικό οργανισμό και τον επόμενο χρόνο ο Σβαν μίλησε για το μύκητα του σακχάρου, που καθόριζε την ελευθέρωση του αερίου. Αλλά η ανακάλυψη της ειδικής δραστηριότητας των ζυμώσεων οφείλεται στο Γάλλο χημικό Λουί Παστέρ, ο οποίος ήταν ο πρώτος που συνέδεσε τη ζύμωση με τη δράση μυκήτων το 1857, ενώ παράλληλα προσδιόρισε και άλλα συστατικά του κρασιού. Αργότερα, ο Γερμανός Έντουαρντ Μπούχνερ απέδειξε ότι η ζύμωση προκαλείται από ειδικές ύλες, που λέγονται ένζυμα ή φυράματα και παράγονται από τους ίδιους τους ζυμομύκητες. Ο Μπούχνερ βραβεύτηκε για τις εργασίες του το 1907 με το Βραβείο Νόμπελ Χημείας . Κατά τα τέλη του 18ου αιώνα γεννιέται και αναπτύσσεται η οινολογία, η εφαρμοσμένη επιστήμη που μελετά τα φυσικά, χημικά και βιολογικά φαινόμενα της μετατροπής των σταφυλιών και τις μεθόδους επεξεργασίας, διατήρησης και παλαίωσης των κρασιών. Η οινολογία προσπαθεί να ελέγξει και να τροποποιήσει τη ζύμωση, ώστε να επιτευχθούν καλύτερα αποτελέσματα, να προφυλαχτεί το κρασί από αλλοιώσεις και ασθένειες, ώστε να μειωθεί το κόστος της παραγωγής. Η ζύμωση σε χυμό φρούτων (σταφυλιών, μήλων κλπ), κατά την οποία τα σάκχαρα μετατρέπονται σε αλκοόλη. Η χημική εξίσωση που περιγράφει την αλκοολική ζύμωση της γλυκόζης είναι η εξής: C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2 (παραγόμενη ενέργεια:118 kJ/mol)όπου C6H12O6 η γλυκόζη, CH3CH2OH η αιθανόλη (είδος αλκοόλης) και CO2 το διοξείδιο του άνθρακα). Ζύμωση πραγματοποιείται και στους μύες αρκετών θηλαστικών ζώων, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου. Κάτι τέτοιο γίνεται όταν οι μύες αυτοί καταπονούνται ιδιαίτερα, οπότε το παρεχόμενο από το αίμα οξυγόνο δεν επαρκεί για την παραγωγή της απαιτούμενης ενέργειας. Έτσι, τα μυϊκά κύτταρα διασπούν τη γλυκόζη χωρίς την ύπαρξη οξυγόνου (αναερόβια αναπνοή), παράγοντας γαλακτικό οξύ. Το γαλακτικό οξύ συμπεριφέρεται ως δηλητήριο ή τοξίνη, με αποτέλεσμα η συσσώρευσή του στους μυς να εμποδίζει, από ένα σημείο και έπειτα, τη λειτουργία των μυών, προκαλώντας παράλληλα έντονους πόνους (κράμπα).