Fermantasyon

Fermantasyon ya da mayalanma, bir maddenin bakteriler, mantarlar ve diğer mikroorganizmalar aracılığıyla, genellikle ısı vererek ve köpürerek kimyasal olarak çürümesi olayıdır. Fermantasyon anaerobik şartlarda, yani oksidatif fosforilasyon olamadığı durumlarda, glikoliz yoluyla ATP üretimini sağlayan önemli bir biyokimyasal süreçtir. Biyokimyanın fermantasyonla ilgilenen dalı zimolojidir.
Fermantasyonda glikoz (veya başka bir bileşik) hidrojenlerini teker teker kaybederek enerji 
üretimini sağlar. Oksijen olmadığı için bu parçalanma sonucunda ortaya çıkan basit organik bileşikler hücrenin kullanabileceği nihai elektron alıcısı ve hidrojen alıcıları olurlar.
Fermantasyonun son adımı (pirüvatın fermantasyon ürünlerine dönüşmesi) enerji üretmese dahi, bu süreç anaerobik bir hücre için önemlidir çünkü glikozun pirüvata dönüşmesi sırasında harcanan nikotinamit adenin dinükleotit'in (NAD⁺) yenilenmesini sağlar; glikolizin devamı için bu gereklidir. Örneğin alkol fermantasyonunda pirüvattan oluşan asetaldehit, NADH + H⁺ tarafından etanola dönüşür, bu da hücreden dışarı atılır.
Glikozun fermantasyonunda genelde en sık üretilen 
basit bileşik pirüvat veya ondan türemiş bir veya 
birkaç bileşiktir: bunlar arasında etanol, 
laktik asit, hidrojen, bütirik asit ve 
aseton sayılabilir. Şeker ve amino asitlerin fermantasyonu çeşitli canlılarda görülmekle beraber, bazı ender organizmalar alkanoik asitler, pürinler, pirimidinler ve başka bileşikler de fermente edebilir. Çeşitli fermantasyon tipleri ürettikleri ürünlere göre adlandırılırlar.
Fermantasyon terimi biyokimyada oksijen yokluğunda enerji üreten reaksiyonlar için kullanılmasına karşın, gıda sanayisinde daha genel bir anlam taşır, mikroorganizmaların oksijen varlığında yaptığı parçalama reaksiyonlarını da kapsar (sirke fermantasyonu gibi). Biyoteknolojide bu terim daha da genel kullanılır ve büyük tanklarda büyütülen mikroorganizmalara yaptırılan her türlü üretime (proteinler dahil) fermantasyon denir.

Amino asit fermantasyonu (Stickland Fermantasyonu)

Bu fermantasyon türü çürüme sırasında olur ve karbonhidrat yokluğunda, proteinden beslenen Clostridium cinsi bakteriler tarafından yapılır. Bazı amino asitler elektron alıcısı, bazıları da elektron vericisi olarak işler ve reaksiyon sonunda çeşitli kötü kokulu ürünler oluşur. Amino asit başına 3 ATP molekülü üretilir....

Enerji üretimi

Glikoliz, anaerobik şartlarda Adenozin trifosfat ATP'nin tek kaynağıdır. Fermantasyon ürünleri tamamen oksitlenmemiş 
olduklarından kimyasal enerji barındırırlar. Ancak, oksijenin veya başka daha yükseltgenmiş elektron alıcılarının yokluğunda bunlar daha fazla metabolize olamadıklarından hücre için artık üründürler. Bu yüzden fermantasyon yoluyla ATP üretimi, pirüvatın karbon dioksite kadar tamamen yükseltgendiği oksidatif fermantasyona kıyasla daha az verimlidir. Fermantasyonda glikoz başına iki ATP molekülü üretilmesine karşın, aerobik solunumda bu rakam net 38 ATP dir. Enerji randımanı düşük olsa da, oksijen eksikliğinde yaşama olanağı sağladığından dolayı fermantasyon pek çok canlıya bir avantaj sağlar.

Tarihçe

Fransız kimyageri Louis Pasteur 1857'de fermantasyon etmeninin canlı maya hücreleri olduğunu bulmuştur. 1907 Nobel Kimya Ödülünü kazanan Eduard Buchner, fermantasyonun canlı hücrelere has bir olay olmadığını, maya hücrelerinin parçalanması sonucu elde edilen öz suyun da fermantasyon gücüne sahip olduğunu göstermiştir
Buchner'in bu sıvıda fermantasyon kuvvetine sahip etmene "zimaz" adını vermişti. Zimaz'ın aslında tek bir etmen olmadığı, izleyen yıllarda keşfedilen alkol dehidrojenaz, pirüvat dekarboksilaz, heksokinaz, glikoz fosfat izomeraz, pirüvat kinaz, enolaz, fosfofrüktokinaz ve aldolaz gibi enzimleri ortaya çıktı. Danimarka'daki Carlsberg araştırmacılarının bira mayalanması üzerindeki çalışmaları sayesinde hem maya hem de fermantasyon hakkında pek çok bilgi edinildi.