Maya fermantasyon laboratuvarı
Maya Dekstrozu Fermente Edebilir mi?
Öğrenciler Pasteur’den maya fermantasyon laboratuvarı hakkında bilgi alabilirler. Melas ve etanol üretimi hakkında da bilgi sahibi olabilirler. Laboratuvar, öğrencilerin öğrendikleri kavramları toplumsal meselelere uygulamalarına olanak tanıyan harika bir öğrenme deneyimidir. Maya fermantasyonunu öğretmenin yollarını arıyorsanız, bazı yararlı ipuçları için bu makaleye göz atın. Hatta kendiniz denemeniz için size ilham verebilir! Ancak laboratuvarınız için plan yaptığınızdan emin olun!
Pasteur’ün maya fermantasyon laboratuvarı
Louis Pasteur’ün fermantasyonla ilgili araştırması, pancar suyundan alkol üretme konusunda tavsiye arayan Lille’deki yerel bir sanayiciden ilham aldı. Büyük fıçılarda meyve suyu ekşimeye başlamıştı ve Bigo sorunu çözmek için Pasteur’ün uzmanlığından yararlandı. Bu, Pasteur’ün ilk fermantasyon deneyiydi. Ancak fermantasyon alanındaki çalışmaları burada bitmedi. Konuyla ilgili bilimsel makaleler yayınladı ve kendiliğinden oluşum teorisini çürüttü. Ayrıca 1862’de başarılarını takdir eden Prix Alhumbert ödülü ile ödüllendirildi.
Bir şeker pancarı imalathanesinde meydana gelen bir dizi kazadan sonra, Pasteur’ün araştırması önemli bir keşif daha yaptı. Topladığı bozulmuş bir pancar karışımı, ekşi bir tadın ana nedeni olan büyük miktarda laktik asit içeriyordu. Diğer nesneler mayalardan daha küçüktü ve onları bakteri olarak tanıdı. Pasteur, yıllarca maya üzerinde çalıştıktan sonra 1865’te pastörizasyon işleminin patentini aldı.
Bir bilim adamı olarak, Pasteur’ün fermantasyon üzerine yaptığı deneyler, bakteri ve mikropların hastalıklara nasıl neden olduğunu anlamasına yardımcı oldu. Daha sonra bu teoriyi aşıların geliştirilmesinde kullandı. 1870’lerde kolera adı verilen bir mantar üzerinde çalışıyordu. Sadece üç gün içinde bir çiftliğe yayılmıştı. Pasteur ve meslektaşları, kolera etkileyip etkilemediklerini görmek için mikropları içeren bakterileri test ettiler. Bir haftalık testten sonra, kullandığı bakterilerin test edilen tavuklarda havasız büyüdüğünü keşfettiler.
Pasteur’ün laboratuvarındaki maya kültürü, Bigo adlı bir adamın şeker pancarından alkol ürettiği bir deneyden esinlenmiştir. Ancak kullandığı fermantasyon kapları kirlenmiş ve ekşi süte benzer bir madde üretmiştir. Bilim adamı, ekşi maddeyi analiz ederek bu maddeyi test etti ve laktik asit içerdiğini belirledi. Ayrıca alkollü fermantasyon örneğinde laktik asidin büyük maya hücrelerine eşlik ettiğini, kirli kaplarda ise küçük hücrelerin bulunduğunu kaydetti.
Pasteur’ün yöntemi
Pasteur’ün maya fermantasyon laboratuvarı yönteminin temel prensibi tüm kültürler için aynıdır. Maya, canlanmasına ve çoğalma kabiliyetine yol açan büyük miktarda oksijene maruz kalır. Bilinen diğer organizmalarda tüketilen besleyici madde miktarı ağırlığı ile orantılıdır. Buna karşılık, maya oksijeni özümseyebilir, ancak yalnızca önemli miktarda mevcut olduğunda.
Mikroorganizmaların etkisini anlamak için fermantasyonun tam mekanizmasını bilmemiz gerekir. Etli meyvelerin fermantasyonu, epidermis bozulmamışsa meydana gelme olasılığı düşükken, meyveler bir yığın halinde açık bir şekilde istiflenirse, fermente olmaya teşvik edilebilir. Meyve ısındıkça karbonik asit gazı ayrılır ve şekerin yerini alkol alır. Ancak fermantasyon süreci her zaman düşündüğümüz kadar basit değildir.
Louis Pasteur’ün bilime önemli katkılarından biri, sodyum amonyum tartrat kristallerinin asimetrik yapısını keşfetmesidir. Bu kristallerin birbirlerinin ayna görüntülerine benzediğini gözlemledi, bu da farklı şekillerde olduklarını gösteriyor. Bu bulgu, hastalığın mikrop teorisinin oluşturulmasına ve antiseptik yöntemlerin kullanılmasına yön verdi. Bu keşifler, patolojiden fizyolojiye hayatımızın birçok yönünü etkiledi.
Pasteur’ün yöntemi ile diğer maya fermantasyon yöntemleri arasındaki en önemli fark, ilkinin gözleme dayalı olmasıdır. Pasteur, bakterilerin havasız besin sıvısında büyüyebileceğini, ancak kapalı kaplarda büyümeyeceğini gözlemlemişti. İkinci deney, bazı şişelerin kuğu boynunu kırmayı içeriyordu. Bu, besin sıvısını havaya maruz bıraktı ama bozulmadan kaldı. Bu, şişedeki organizmaların et suyundaki diğer mikroplarla seyreltilmediği anlamına geliyordu.
Pasteur’ün etanol üretimi
Daha önce bir maya fermantasyon laboratuvarında çalıştıysanız, yüksek kaliteli etanol elde etmek için oksijensiz bir ortamı korumanın ne kadar önemli olduğunu muhtemelen biliyorsunuzdur. Bazı maya türleri normal aerobik ortamda etanol üretirken, diğerleri anaerobik ortamda etanol üretemez. Bilimsel bir ortamda etanol üretimini sürdürmekle ilgileniyorsanız, bu süreç hakkında daha fazla bilgi edinmek için mükemmel bir fırsat.
Maya, ters Pasteur etkisini göstermek için aday bir sistem olarak uzun süredir çalışılmaktadır. Bu fenomen daha önce glikoz kullanan maya hücrelerinde sergilenmişti. Karbon kaynağı olarak glikoz kullanan maya hücreleri, düşük oksijen konsantrasyonuna rağmen etanol üretme kabiliyetini göstermiştir. Araştırmacılar şimdi bu hücrelerin bu koşullar altında nasıl etanol ürettiğini anlamaya çalışıyor. Bu çalışma, mitokondriyal format üretiminin metabolik süreçteki önemli rolünü vurgulamaktadır.
Laktik asidin fermantasyon sürecinde oynadığı role ek olarak, sıcaklık da mayanın aktivitesini ve büyümesini etkiler. Oksijen seviyeleri çok yüksek olduğunda, ters Pasteur etkisi kendini gösterir. Mayaların nasıl etanol ürettiğini anlamak için basit bir fermantasyon laboratuvarı deneyi gereklidir. Bu deneyin sonuçları, belirli bir maya türünün etanol üretip üretemeyeceğini gösterecektir.
Etanol verimini optimize etmek için araştırmacıların lipit bileşimini dikkate alması gerekir. Bazı lipit türleri, etanolün maya hücre zarları üzerindeki etkisini azaltır ve böylece maksimum konsantrasyonun maksimize edilmesini sağlar. Bu araştırmacılar, maya hücre zarlarının lipid bileşimini değerlendirerek, bu sorunların altında yatan hücresel mekanizmaları daha iyi anlayabilirler. Ayrıca lipit bileşiminin fermantasyon kinetik parametreleri ile ilişkisini de incelediler. Lipit bileşimi, farklı fermantasyon zaman noktalarından atmosferik basınç iyonizasyon-kütle spektrometresi kullanılarak ölçüldü.
Pasteur pekmezi
Louis Pasteur, fermantasyon süreciyle ilgili araştırma yaptı ve bunun yalnızca maya oksijene maruz kaldığında meydana geldiğini buldu. Deneylerinin, oksijensiz ezilmiş üzüm suyu kullanan Gay-Lussac ile çok az ortak yanı var. Ayrıca şekersiz sıvılarla aynı sonuçları vermezler. Ancak Pasteur, mayanın yalnızca oksijenle çoğaldığını iddia ederken hâlâ haklıydı.
Louis Pasteur’ün fermantasyon konusundaki keşfi yeni bir bilim olan stereokimyayı doğurdu. Mikrop teorisinin ve hastalığın antiseptik tedavisinin temelidir. Pasteur’ün çalışmaları muazzam bir ticari öneme sahipti ve fizyoloji, patoloji ve tıbbı etkileyen çığır açan sonuçlar üretti. İşte araştırmasının en önemli bulgularından bazıları. Fermantasyona neyin neden olduğunu ve nasıl iyileştirileceğini anladığınızda, lezzetli içeceklerinizi yapabilirsiniz.
Carlsberg Laboratuvarı’nın bir çalışanı olan Emile Christian Hansen, Pasteur’ün bulutlu bira gözlemlerinin yanlış olduğunu keşfetti. Pasteur, mayayı homojen hücreler olarak görmüştür. Hansen, farklı türde saccharomyces mayalarını izole etti. Daha sonra bira fabrikasında kullanmak üzere belirli türler seçti. Hansen ayrıca birayı bulandıran bakterileri ve yabani mayaları da ortadan kaldırdı.
Pasteur’ün etanol üretim yöntemi
Mayalar yüzyıllardır fermantasyonda alkol oluşturmak için kullanılmıştır, ancak alkollü ürünlerle sınırlı değildir. Bu organizmalar ekmek, kahve, kefir, soda ve sirke gibi alkolsüz maddeleri fermente edebilir. Son yıllarda maya fermantasyonu, biyoyakıtlar, araba yakıtları ve kimyasallar üretiminde giderek daha popüler bir süreç haline geldi. Bilim adamları bugün bitkisel kaynaklardan etanol üretmek için mayayı kullanmanın en iyi yolunu araştırıyorlar.
Bu açık sistem, Pasteur etkisini ölçmek için benzersiz bir yöntem sağlar. Düşük oksijen gerilimlerinde (bir ila beş mM) fermantasyonun aerobik inhibisyonunu artıran CO2 çıkışı ve O2 tüketiminin eş zamanlı ölçümlerine izin verir. Şimdiye kadar, bu işlem sadece mayalarla kullanılmıştır. Bu yeni ölçüm yöntemi, maya fermantasyonunda önemli bir araştırma parçasıdır. Bu yöntem, araştırmacıların ürünlerini geliştirmelerine yardımcı olabilir.
Fermantasyon ortamının sıcaklığı, mayanın büyümesini ve aktivitesini etkiler. Alkole toleransı yüksek olan mayalar daha yüksek sıcaklıklarda büyüyebilir. Saccharomyces olmayan türler de daha yüksek sıcaklıklarda etanol üretebilir. Bununla birlikte, bu suşlar daha yüksek sıcaklıklar gerektirir. Başarı şansını en üst düzeye çıkarmak için, daha yüksek bir sıcaklığın etanol verimini artırabileceğini daima unutmayın. Laboratuvarınızdaki etanol üretimini artırmak istiyorsanız, alkol yapmak için Pasteur’ün maya fermantasyon laboratuvarındaki etanol üretim yöntemini kullanabilirsiniz.
Alkollü fermantasyon, insanoğlunun yeni yakıtlar yaratma arayışında önemli bir adımdır. Fosil yakıtların aşırı tüketimi, karbondioksit gibi sera gazlarının üretimine neden olur. Bu, insanlık için büyük bir endişe kaynağıdır ve mevcut çabalar, alternatif yakıtlar bulmaya ve geliştirmeye odaklanmıştır. Mayalar yaygın olarak alkol üretiminde kullanılır – S. cerevisiae’de biyoetanol üretimi için kullanılan en yaygın maya