Maklumat

Mengapakah karbon dioksida dihasilkan dalam penapaian alkohol tetapi tidak dalam penapaian asid laktik?

Mengapakah karbon dioksida dihasilkan dalam penapaian alkohol tetapi tidak dalam penapaian asid laktik?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Dari pemahaman saya, penapaian alkohol berlaku dalam yis dan pengeluaran laktat berlaku pada manusia.

Kedua-dua laluan ini berlaku hanya apabila oksigen tidak mencukupi, kerana bahagian metabolisme yang lain (kitaran TCA, ETC) tidak boleh berlaku kerana ia berlaku dalam mitokondria, yang memerlukan O2.

Untuk penapaian alkohol, terdapat pengeluaran karbon dioksida manakala penapaian asid laktik tidak menghasilkan karbon dioksida. CO2 terhasil apabila terdapat pengoksidaan satu molekul karbon. Jadi soalan utama saya ialah: kerana terdapat kekurangan O2, bagaimanakah yis menghasilkan CO2 sedangkan manusia tidak?

Juga, bagaimana NAD+ mengitar semula sepanjang masa apabila glikolisis berlaku?

Terima kasih!!!


Glikolisis memerlukan bekalan NAD yang stabil+ akan berlaku - ini adalah pemacu untuk pengoksidaan anaerobik kepada laktat dan etanol, walaupun ini secara bertenaga jauh kurang baik daripada pengoksidaan lengkap. Tetapi tanpa oksigen tidak ada cara lain untuk memastikan glikolisis aktif untuk sekurang-kurangnya beberapa bekalan tenaga.

Perbezaannya terletak pada enzim yang tersedia untuk penukaran piruvat. Ini ialah Lactate dehydrogenase pada manusia (dan mamalia lain) dan Pyruvate decarboxylase dalam yis. Yang pertama memangkinkan tindak balas daripada Piruvat kepada Laktat, yang kedua daripada Piruvat kepada Acetaldehyde dan CO2, Acetaldehyde kemudiannya ditukar kepada Etanol. Hanya langkah kedua menghasilkan NAD+.

Lihat ilustrasi (dari sini) untuk pemahaman lanjut:

CO2 yang dihasilkan dalam tindak balas ini tidak berlaku kerana pengoksidaan, tetapi dibebaskan daripada dekarboksilasi Piruvat. Lihat ilustrasi di bawah (dari sini):

Dalam penghasilan laktat tiada dekarboksilasi berlaku yang membolehkan tindak balas balik daripada laktat kepada piruvat apabila oksigen yang mencukupi hadir semula.


Bioteknologi Perindustrian dan Produk Komoditi

Abstrak

Penapaian ABE, yang dimulakan pada awal abad ke-20, digunakan untuk menghasilkan aseton atau butanol untuk pengeluaran getah sintetik buatan, lakuer untuk industri mudah alih serta pembuatan kordit semasa Perang Dunia I dan II. Walau bagaimanapun, pada separuh akhir abad ke-20, penapaian ABE merosot dan kehilangan daya saing ekonominya dengan perkembangan pesat industri petrokimia. Pada masa kini, keinginan untuk biobahan api boleh diperbaharui mencetuskan minat saintifik dan komersial terhadap penapaian ABE mikrob untuk menghasilkan biobutanol daripada bahan mentah boleh diperbaharui. Butanol sebagai biofuel termaju telah mendapat perhatian yang besar kerana faedah alam sekitar dan sifat unggul terhadap etanol, seperti kandungan tenaga yang lebih tinggi, penyerapan air yang lebih rendah, keupayaan pengadunan yang lebih baik dengan petrol, dan penggunaan langsung dalam enjin pembakaran konvensional tanpa pengubahsuaian. Walau bagaimanapun, kos pengeluaran butanol melalui penapaian ABE oleh Clostridial seperti Clostridium acetobutylicum dan Clostridium beijerinckii tidak berdaya saing dari segi ekonomi, yang telah menghalang penggunaan industrinya kerana ketoksikan butanol yang lemah dan kos substrat yang agak tinggi. Sebagai urutan genom dua bakteria solventogenik biasa C. acetobutylicum ATCC 824 dan C. beijerinckii NCIMB 8052 telah dikeluarkan, analisis sistematik menggunakan teknologi omics memungkinkan untuk mendapatkan pandangan baharu tentang fisiologi clostridial dan mekanisme pengawalseliaan. Dengan perkembangan alat manipulasi genetik dan teknik pemulihan produk, prestasi terikan dan proses hiliran memberi kesan besar kepada ekonomi penapaian ABE. Artikel ini memperkenalkan pengetahuan asas tentang penapaian ABE dan meringkaskan kemajuan semasa.


Perbincangan & Penjelasan

Hipotesis itu disokong kerana semua bentuk gula menghasilkan tenaga dan glukosa adalah yang paling cekap.

Karbon dioksida yang dihasilkan boleh dikaitkan secara langsung dengan tenaga yang dihasilkan melalui penapaian kerana karbon dioksida adalah hasil sampingan daripada penapaian etanol (Seluler, 54). Kawalan yang tidak mengandungi gula tidak menghasilkan tenaga kerana sumber gula diperlukan untuk glikolisis dan penapaian berlaku.

Glukosa mempunyai kadar pengeluaran tenaga yang paling besar kerana kadar pengeluaran karbon dioksidanya adalah yang terbesar. Sukrosa mempunyai kadar pengeluaran kedua tertinggi manakala fruktosa mempunyai kadar terendah daripada tiga gula. Kadar pengeluaran tenaga glukosa adalah lebih daripada tiga kali ganda daripada fruktosa.

Glukosa digunakan secara langsung dalam kitaran glikolisis dan tidak memerlukan sebarang tenaga tambahan untuk menukarnya kepada bentuk yang boleh digunakan (Freeman, 154). Ini menyokong mengapa glukosa adalah yang paling berkesan.

Sukrosa memerlukan enzim dan input tenaga untuk memecahkannya kepada glukosa dan fruktosa untuk diproses dalam glikolisis (Freeman, 189). Fruktosa juga tidak boleh digunakan serta merta dalam rantai glikolisis tetapi terpaksa diubah untuk memasuki rantai sebagai salah satu perantara (Berg, 2002).

Proses-proses ini yang diperlukan untuk menukar gula bukan glukosa ke dalam bentuk yang boleh digunakan mengurangkan kecekapannya jika dibandingkan dengan glukosa. Sumber ralat terbesar untuk eksperimen adalah masa mula penapaian. Ragi ditambah kepada larutan fruktosa dengan baik selepas larutan glukosa dan fruktosa mula ditapai.

Penapaian mengambil masa untuk mencapai kadar maksimum penghasilan tenaga sehingga jurang masa meninggalkan glukosa dan sukrosa lebih jauh daripada fruktosa dalam proses penapaian (Berg, 2002). Oleh itu, data mengenai kadar pengeluaran karbon dioksida telah terpesong kerana permulaan penapaian tidak dikawal.

Glukosa dan sukrosa kelihatan jauh lebih cekap daripada fruktosa kerana ralat ini. Jika eksperimen ini diulang, penjagaan tambahan akan diambil untuk memastikan penapaian bermula pada masa yang sama. Pengukuran gula akan diukur dalam kemolaran yang sama dan bukan dengan peratus dalam larutan supaya molekul gula adalah sama di semua ujian.

Percubaan susulan lain mungkin termasuk ujian jenis yis lain untuk melihat cara kadar penapaian dipengaruhi. Keputusan eksperimen ini boleh memberi kesan kepada gula yang paling berkesan dalam penapaian alkohol. Ini boleh menentukan jenis pembuat gula yang harus digunakan untuk pengeluaran alkohol yang paling cekap.

Bantu Kami Perbaiki Senyumannya dengan Esei Lama Anda, Ia Mengambil Beberapa Saat!

-Kami sedang mencari esei, makmal dan tugasan terdahulu yang anda perolehi!

Catatan Berkaitan

Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, isu keracunan karbon monoksida (CO) di rumah&hellip

3 Jenis Pengeluaran Televisyen Langsung Live-to-Tape Pra-Hasil Pengeluaran Televisyen Langsung Penerbitan siaran langsung ialah&hellip

Semua hidupan di Bumi adalah bentuk hidupan berasaskan karbon, karbon adalah yang penting&hellip

Istilah ekosistem pertama kali digunakan oleh Tansley (1935) untuk merujuk kepada semua komponen&hellip

Masalah: Ragi mengalami respirasi sel aerobik jika terdapat oksigen yang mencukupi dan membebaskan karbon dioksida&hellip

Pengarang: William Anderson (Pasukan Editorial Pembantu Pekerja Sekolah)

Tutor dan Penulis Bebas. Guru Sains dan Pencinta Karangan. Artikel terakhir disemak: 2020 | Institusi St. Rosemary © 2010-2021 | Creative Commons 4.0


Sains Sauerkraut: Penapaian Bakteria, Yum!

Minggu lepas suami saya memerlukan beberapa balang untuk tujuan memasak. Tesco menjual balang di sekitar £3 setiap satu. Walau bagaimanapun, mereka juga menjual balang besar yang penuh dengan sauerkraut dengan harga £1 setiap satu.

Minggu lepas suami saya memerlukan beberapa balang untuk tujuan memasak. Tesco menjual balang dengan harga sekitar ?3 setiap satu. Walau bagaimanapun mereka juga menjual balang besar yang penuh dengan sauerkraut dengan harga ?1 setiap satu. Ini bermakna hujung minggu lalu kami mempunyai banyak sauerkraut untuk dicuba dan dilalui.

Saya bukan peminat sauerkraut yang hebat, yang sangat disayangkan kerana kebanyakan rasa berasal dari tindakan bakteria. Bukan hanya satu bakteria, tetapi pelbagai spesies berbeza terlibat dalam proses penapaian. Bakteria tidak perlu ditambahkan pada sauerkraut, kerana ia hidup secara semula jadi pada daun kubis. Apa yang diperlukan untuk memulakan proses adalah kobis dan garam yang dicincang.

Peringkat pertama penapaian sauerkraut melibatkan bakteria anaerobik, sebab itu kobis dan garam yang dicincang perlu dibungkus dalam bekas kedap udara. Pada peringkat ini persekitaran sekeliling tidak berasid, hanya kubis. Bakteria, kebanyakannya Leuconostoc spesies, menghasilkan karbon dioksida (menggantikan sisa oksigen terakhir dalam balang) dan asid laktik, yang merupakan hasil sampingan semula jadi daripada respirasi anaerobik. Akhirnya, keadaan di dalam balang menjadi terlalu berasid untuk bakteria ini untuk terus hidup dan mereka mati, digantikan dengan bakteria yang boleh mengendalikan keadaan berasid dengan lebih baik.s seperti Lactobacillus spesis.

The lactobacillus selanjutnya menapai sebarang gula yang tinggal dalam kubis, menggunakan respirasi anaerobik. Ini menghasilkan lebih banyak asid laktik, sehingga sauerkraut mencapai pH kira-kira 3. Bakteria ini dihalang oleh kepekatan garam yang tinggi (jadi kebanyakan sauerkraut mengandungi sekitar 2-3% garam) dan suhu rendah, itulah sebabnya balang penapaian harus dibiarkan pada suhu bilik berbanding dalam peti ais. Pada pH3 lactobacillus hentikan penapaian dan sauerkraut boleh disimpan sehingga diperlukan.

Semua bakteria ini membantu menghasilkan rasa berasid yang tajam, namun terdapat cara yang menyebabkan pertumbuhan mikrob boleh menjadi salah. Pertumbuhan berlebihan daripada lactobacillus, contohnya jika balang disimpan pada suhu yang terlalu tinggi semasa penapaian, boleh menyebabkan sauerkraut membentuk konsistensi yang salah. Begitu juga jika sauerkraut menjadi terlalu berasid terlalu awal lactobacillus ambil tindakan awal yang membawa kepada sauerkraut lembut. Walaupun sauerkraut yang telah siap terlalu berasid untuk didiami oleh patogen, spora kulat mungkin mendap di permukaan dan merebak, merosakkan makanan.

Walaupun sauerkraut adalah perkataan Jerman, hidangan itu dianggap berasal dari China dengan kubis yang ditapai dalam wain beras atau air garam. Ini merebak ke Eropah melalui penceroboh Ghengis Khan’s di mana kubis kering diawetkan dengan garam. Memandangkan sauerkraut disimpan untuk tempoh yang lama, dan merupakan sumber vitamin C, ia digemari oleh pelayar Belanda, yang membawanya bersama mereka ketika mereka mengembara ke Amerika. Kapten Cook turut mengembara bersamanya ke Australia, kerana sauerkraut mengandungi pelbagai vitamin dan mineral yang sukar diperoleh apabila melakukan perjalanan dalam tempoh yang lama di laut.

Oleh kerana bakteria yang diperlukan untuk penapaian sauerkraut terdapat pada daun kubis, ia adalah hidangan yang sangat mudah dan sihat untuk dihasilkan. Apa yang anda perlukan adalah kubis! Dengan mengeksploitasi tindakan bakteria bahan-bahan mudah seperti kubis dan air masin boleh digunakan untuk menghasilkan hidangan yang sihat yang boleh disimpan lama melepasi masa apabila buah-buahan dan sayur-sayuran mentah akan mula rosak.

Pandangan yang dinyatakan adalah pandangan pengarang dan tidak semestinya pandangan Scientific American.

TENTANG PENULIS

Seorang ahli biokimia yang meminati mikrobiologi, Tikus Lab gemar meneroka, membaca dan menulis tentang bakteria. Setelah akhirnya berjaya melepaskan diri dari universiti, dia kini bekerja untuk sebuah syarikat kecil di Cambridge di mana dia menukar data menjadi perkataan yang boleh diurus dan graf yang mengagumkan.


Penyelidikan ini timbul kerana masalah dalam kelas biologi, yang dibangkitkan kepada S. cerevisiae (Yis) dengan substrat karbohidrat seperti maltosa dengan objektif untuk menapai disakarida ini, menghasilkan pengeluaran alkohol. Pada masa ini timbul persoalan bahawa jika hanya yis maltosa boleh mendapatkan tenaga untuk terus hidup. Atas sebab inilah ia dianggap pengalaman membawa orang bersentuhan dengan yis dengan karbohidrat lain.

Seperti yang telah disebutkan dalam pengenalan, dalam penapaian alkohol menghasilkan CO2 dan etanol. Memandangkan ini, dalam reka bentuk eksperimen adalah menggunakan sejumlah empat substrat: Glukosa, maltosa, sukrosa, dan fruktosa dengan tujuan untuk menunjukkan mana satu substrat ini yis membuat transformasi tenaga yang lebih cekap dan menghasilkan lebih Karbon Dioksida. Untuk perkara di atas digunakan sebagai parameter, pelepasan CO2memandangkan ia berkadar dengan jumlah substrat yang dimetabolismekan oleh yis.

Pembolehubah bebas: Jenis Gula.

Pembolehubah bersandar: Kuantiti CO2 dihasilkan dalam masa 20 minit.


Makmal Menjelaskan: Pengeluaran Karbon Dioksida oleh Yis di bawah Suhu Berbeza

Yis menjalani respirasi sel aerobik jika terdapat oksigen yang mencukupi dan membebaskan karbon dioksida sebagai bahan buangan. Yis, seperti mana-mana sel lain, mempunyai suhu optimum di mana ia berfungsi paling cekap, termasuk proses respirasi sel. Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui hubungan antara suhu dan hasil karbon dioksida yis untuk menemui suhu optimum untuk pelaksanaan respirasi sel aerobik oleh yis.

Adalah dihipotesiskan bahawa yis menjalankan respirasi sel aerobik paling cekap pada suhu tinggi kerana suhu tinggi berkemungkinan mengaktifkan proses pada kadar yang lebih tinggi. Sel paling aktif dalam suhu tinggi namun dalam toleransi haba mereka, jika suhu melebihi 40 darjah, yis, bersama-sama enzimnya, akan mati atau menjadi denaturasi supaya ia tidak lagi berfungsi. Sebaliknya, suhu rendah tidak akan mengaktifkan yis untuk berfungsi kerana yis tidak disesuaikan dengan persekitaran yang sejuk.

  • Pembolehubah bebas: suhu larutan glukosa 10% di mana yis diletakkan untuk menjalankan respirasi sel aerobik (6°C, suhu bilik dan 30°C ialah suhu yang disiasat, walaupun suhu bilik sebenar di makmal dicatatkan)
  • Pembolehubah bersandar: Perubahan dalam CO2 kepekatan selepas yis diletakkan dalam larutan glukosa dari semasa ke semasa pada suhu yang berbeza (kepekatan CO2 dalam 3 minit direkodkan pada selang 30 saat)
  • Pembolehubah yang dimalarkan/terkawal: kepekatan larutan glukosa (10%), jisim larutan glukosa yang digunakan pada setiap percubaan (50 gm air dan 5 gm glukosa), jisim yis yang digunakan pada setiap percubaan (250 mg), kadar mengacau larutan pada plat kacau (500 rpm), masa untuk merekodkan kepekatan CO2 selepas yis dimasukkan (30 saat, 1 minit, 90 saat, 2 minit, 150 saat, 3 minit), bahan kimia yang digunakan (larutan glukosa 10% ), radas dan peralatan (tiub uji, bikar 100 ml, silinder gradasi 50 ml dengan ketidakpastian ±0.1 ml, kelalang Erlenmeyer 250 ml, imbangan dalam g tepat hingga 2 tempat perpuluhan, plat panas yang juga mengandungi plat pengacau magnetik dan bar kacau magnet, julat termometer dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C, CO2 penderia yang bersambung ke mesin Xplorer GLX, rak tabung uji, pemasa tepat hingga 0.01 s, 1 spatula, 1 tab mandi ais terdiri daripada bikar 50 ml dan kiub ais, 1 peti sejuk)
  • Ragi 1.5 g
  • Glukosa 30 g
  • 500 ml air suling
  • 4 100 ml bikar, ketidakpastian ±5 ml
  • 1 termometer berjulat dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C
  • 12 tabung uji
  • 1 rak tabung uji yang boleh memuatkan 12 tabung uji
  • 1 50 ml silinder bergraduat dengan ketidakpastian ±0.1 ml
  • 6 Kelalang Erlenmeyer 250 ml, ketidakpastian tidak diambil kira kerana ia tidak digunakan untuk mengukur isipadu
  • 1 Menimbang neraca dalam g tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  • 1 spatula
  • 1 plat panas yang juga mengandungi plat pengacau magnet
  • 1 bar kacau magnet
  • 1 penderia CO2 dicas ke bateri penuh dengan penyumbat terikat pada kelalang
  • 1 mesin GLX dengan bateri penuh
  • 1 pemasa tepat kepada 0.01 s
  • 1 tab mandi ais, termasuk 1 bikar 50 ml dan 6 kiub ais dengan panjang sisi kira-kira 1 sentimeter
  • 1 peti sejuk dengan petak peti sejuk yang menyejukkan pada suhu lebih tinggi daripada 0°C, kira-kira 0 hingga 4°C

Penyediaan larutan glukosa 6 °C:

  1. 100 ml bikar diisi dengan air suling
  2. 6 ketul ais dengan panjang sisi lebih kurang 1 sentimeter dimasukkan ke dalam bikar 100 ml dengan air suling
  3. Bikar 100 ml diketepikan di dalam petak peti sejuk dengan suhu antara 0°C hingga 4°C tetapi lebih tinggi daripada 0°C supaya air tidak akan membeku di dalam peti sejuk semalaman
  4. Pada hari kedua, 5 g glukosa ditimbang pada neraca penimbang tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  5. 5 g glukosa dimasukkan ke dalam tabung uji dan diletakkan di atas rak tabung uji
  6. Begitu juga, 0.25 gram yis disukat dengan neraca penimbang yang tepat hingga 2 tempat perpuluhan dan dipindahkan ke dalam tabung uji, yang diletakkan di atas rak tabung uji.
  7. Bikar 100 ml yang disimpan di dalam peti sejuk dibawa keluar dan dituangkan ke dalam silinder bergraduat 50 ml dengan ketidakpastian ±0.1 ml untuk menyukat 50 ml air ais, kiub ais akan kekal di dalam bikar.
  8. 50 ml air ais dituang ke dalam kelalang Erlenmeyer 250 ml
  9. Kelalang Erlenmeyer diletakkan di atas plat panas yang juga berfungsi sebagai plat kacau magnet dan bar kacau magnet dimasukkan ke dalam kelalang
  10. 5 gram glukosa yang telah disukat dalam tabung uji dituang ke dalam air
  11. Plat kacau dihidupkan, kacau pada kadar 500 rpm
  12. Plat kacau dimatikan setelah glukosa dibubarkan sepenuhnya
  13. Termometer berjulat dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C dimasukkan ke dalam larutan glukosa, pada peringkat ini, air ais dipanaskan, prosedur tidak boleh diteruskan sehingga suhu larutan mencapai 6 °C
  14. Sensor CO2 disambungkan ke mesin GLX yang memaparkan kepekatan CO2 di udara
  15. Sensor CO2, yang dilekatkan pada penyumbat yang mengikat leher kelalang untuk menyekat aliran udara, dibenamkan ke dalam kelalang
  16. Kepekatan CO2 akan dipaparkan pada mesin GLX dan dicatatkan sebagai kepekatan CO2 asal dalam kelalang
  17. Sensor CO2 ditarik keluar dan yis dalam tabung uji dituang ke dalam kelalang, sensor CO2 dimasukkan semula ke dalam kelalang, plat kacau magnet dihidupkan pada kadar putaran 500 rpm, jam randik dimatikan, semua ini hendaklah dilakukan tanpa selang waktu
  18. CO2 kepekatan dalam kelalang direkodkan setiap 30 saat selama 3 minit supaya 6 nombor akan direkodkan
  19. Prosedur di atas diulang dua kali lagi

Penyediaan larutan glukosa suhu bilik:

  1. 100 ml bikar diisi dengan air suling
  2. Bikar diletakkan di dalam makmal semalaman
  3. Pada hari kedua, 5 g glukosa ditimbang pada neraca penimbang tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  4. 5 g glukosa dimasukkan ke dalam tabung uji dan diletakkan di atas rak tabung uji
  5. 25 gram yis ditimbang pada neraca tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  6. 25 g yis dipindahkan ke tabung uji dan diletakkan di atas rak tabung uji
  7. Air suling dalam bikar 100 ml dituangkan ke dalam silinder bergraduat 50 ml dengan ketidakpastian ±1 ml untuk menyukat 50 ml air pada suhu bilik
  8. 50 ml air dituang ke dalam kelalang Erlenmeyer 250 ml
  9. Kelalang Erlenmeyer diletakkan di atas plat panas yang juga berfungsi sebagai plat kacau magnet dan bar kacau magnet dimasukkan ke dalam kelalang
  10. 5 gram glukosa yang telah disukat dalam tabung uji dituang ke dalam air
  11. Plat kacau dihidupkan, kacau pada kadar 500 rpm
  12. Plat kacau dimatikan setelah glukosa dibubarkan sepenuhnya
  13. Termometer berjulat dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C dimasukkan ke dalam larutan glukosa, suhu yang diukur hendaklah suhu bilik dan dicatat untuk pemeriksaan lanjut
  14. Langkah 14 hingga 19 dalam penyediaan larutan glukosa 6°C dari bahagian terakhir diulang

Penyediaan larutan glukosa 30°C

  1. 50 ml air suling disukat dengan 50 ml silinder bergraduat dengan ketidakpastian ±0.1 ml
  2. 50 air suling dipindahkan ke dalam kelalang Erlenmeyer 250 ml
  3. 5 g glukosa ditimbang pada neraca penimbang tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  4. 5 g glukosa dimasukkan ke dalam tabung uji dan diletakkan di atas rak tabung uji
  5. 25 g yis disukat dengan neraca penimbang yang tepat hingga 2 tempat perpuluhan
  6. Ragi dimasukkan ke dalam tabung uji dan diletakkan di atas rak tabung uji
  7. 5 gram glukosa yang telah disukat dalam tabung uji dituang ke dalam air di dalam kelalang
  8. Kelalang diletakkan di atas plat panas yang juga berfungsi pada plat kacau magnetik, yang ditetapkan kepada 30 darjah dan dihidupkan kacau pada kadar 500 rpm.
  9. Plat kacau dimatikan setelah glukosa dibubarkan sepenuhnya
  10. Termometer berjulat dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C dimasukkan ke dalam larutan glukosa untuk memantau perubahan suhu
  11. Setelah suhu mencapai 30°C, termometer dikeluarkan, plat panas dimatikan
  12. Langkah 14 hingga 19 dalam penyediaan larutan glukosa 6°C dari bahagian kedua terakhir diulang

Kaedah kawalan pembolehubah:

Pembolehubah bebas ialah suhu larutan glukosa 10% di mana yis diletakkan untuk menjalankan respirasi sel aerobik. Mereka ialah 6°C, suhu bilik, dan 30°C masing-masing.

Kaedah bagaimana untuk memanipulasi pembolehubah bebas dijelaskan dalam prosedur. Secara ringkas, larutan glukosa 6°C perlu mempunyai air suling yang disimpan dalam tab mandi ais dan diletakkan di dalam petak peti sejuk peti sejuk. Ambil perhatian bahawa ia tidak boleh dimasukkan ke dalam petak penyejuk beku, jika tidak, air suling akan dibekukan jadi tidak boleh digunakan. Semalaman, suhu akan hampir dengan suhu ruang peti sejuk, yang sepatutnya antara 0 hingga 4°C.

Air akan dikeluarkan pada hari kedua dan suhunya diukur dengan termometer berjulat dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C. Suhu berkemungkinan meningkat semasa proses, jadi apabila suhu mencapai 6°C, selebihnya prosedur boleh dijalankan. Larutan glukosa suhu bilik memerlukan persediaan yang serupa seperti larutan 6°C. Air suling mengisi bikar 100ml dan diletakkan di dalam makmal semalaman untuk memerlukan air pada suhu bilik.

Walau bagaimanapun, suhu yang tepat perlu diperhatikan untuk analisis kuantitatif. Larutan glukosa 30°C memerlukan plat panas. Air suling dipanaskan pada plat panas yang ditetapkan pada 30°C dan termometer dimasukkan ke dalam kelalang dengan air suling untuk memantau perubahan suhu. Sebaik sahaja suhu mencapai 30°C, plat panas dimatikan dan selebihnya prosedur mesti dijalankan dengan segera supaya air atau larutan glukosa tidak menjadi sejuk.

Pembolehubah bersandar ialah perubahan CO2 kepekatan selepas yis diletakkan dalam larutan glukosa dari semasa ke semasa pada suhu yang berbeza. Seseorang akan merekodkan CO awal2 kepekatan larutan glukosa sebelum yis dimasukkan untuk mendapatkan kepekatan stok CO2 dalam kelalang. Kemudian, CO2 kepekatan dalam kelalang direkodkan pada selang 30 saat selepas yis dimasukkan selama 3 minit, jadi selepas 30 saat, 1 minit, 90 saat, 2 minit, 150 saat, dan 3 minit CO2 kepekatan direkodkan. Seseorang memerlukan pemasa untuk ini.

Penguji mungkin ingin merekodkan data dan grafkannya dalam graf CO2 kepekatan dalam kelalang dari semasa ke semasa. Dengan graf, seseorang akan menolak CO awal2 kepekatan daripada CO­2 kepekatan, CO2 kepekatan pada 30 saat dari CO2 kepekatan pada 1 minit dan seterusnya memperoleh perbezaan CO2 kepekatan antara setiap selang untuk memantau kadar keseluruhan perubahan CO2 kepekatan pada suhu yang berbeza di mana yis menjalankan respirasi sel aerobik.

Satu pembolehubah terkawal ialah kepekatan larutan glukosa, yang dikekalkan pada 10% dengan menyukat 5 gram glukosa dengan neraca penimbang tepat kepada 2 tempat perpuluhan dan kemudian glukosa dituangkan ke dalam 50 ml air suling yang disukat oleh silinder bergraduat 50 ml. dengan ketidakpastian ±0.1 ml, dicampur oleh plat kacau magnet dan bar. Proses ini dijalankan dalam ketiga-tiga suhu.

Pemalar lain ialah jisim larutan glukosa yang digunakan pada setiap percubaan. Sama seperti yang sebelumnya, 50 gm air suling disukat dengan 50 ml silinder bergraduat dan 5 gm glukosa ditimbang dengan neraca penimbang. Mereka akan dicampur menggunakan plat kacau magnet dan bar kacau magnet dimasukkan ke dalam kelalang Erlenmeyer yang mengandungi air suling dan glukosa.

Ambil perhatian bahawa glukosa boleh disimpan dalam tabung uji dan ketepikan dan apabila dituang ke dalam kelalang yang mengandungi air suling, tabung uji diketuk perlahan untuk memastikan glukosa tidak melekat pada permukaan dalaman tabung uji jadi kebanyakannya jika tidak semua. 5 gm glukosa akan masuk ke dalam kelalang.

Jisim yis yang digunakan pada setiap percubaan - 250 mg - adalah satu lagi pembolehubah terkawal. Seperti glukosa, yis juga diukur dengan neraca penimbang yang tepat hingga 2 tempat perpuluhan dalam gram. Menimbang yis dan memindahkannya ke dalam tabung uji boleh menjadi rumit, kepekatan tambahan diperlukan.

Kadar kacau larutan pada plat kacau ialah 500 pusingan seminit. Penunjuk harus ditukar kepada 500 rpm dengan bar magnet diletakkan di dalam larutan dan dengan yis, jika bilangan rpm tidak ditunjukkan, kadar revolusi ditukar kepada sederhana.

Pemalar lain ialah masa untuk merekodkan CO kepekatan selepas yis dimasukkan. Masa ialah 30 saat, 1 minit, 90 saat, 2 minit, 150 saat, 3 minit. Jam randik atau pemasa diperlukan dan juga tepat hingga 0.01 s. Pada selang 30 saat ini, CO2 kepekatan dipaparkan pada mesin GLX yang disambungkan kepada CO2 sensor, nombor itu dijoget ke bawah dengan melihat nombor yang dipaparkan dalam ppm.

Bahan kimia yang digunakan, iaitu larutan glukosa 10%, adalah satu lagi pembolehubah terkawal.

Ingat hanya glukosa, bukan gula lain, disiasat dalam eksperimen ini. Radas dan peralatan yang digunakan adalah pemalar juga. Ia adalah 12 tabung uji, 100 ml bikar, 50 ml silinder bergraduat dengan ketidakpastian ±0.1 ml, 250 ml kelalang Erlenmeyer, imbangan dalam g tepat hingga 2 tempat perpuluhan, plat panas yang juga mengandungi plat pengacau magnet dan bar kacau magnet. , julat termometer dari 0°C hingga 100°C dengan ketidakpastian ±0.01°C, CO2 penderia yang bersambung ke mesin Xplorer GLX, rak tabung uji, pemasa tepat hingga 0.01 s, 1 spatula, 1 mandi ais terdiri daripada bikar 50 ml dan kiub ais, 1 peti sejuk.


Karbonasi dalam Bir Masam

Baru-baru ini saya menghadiri salah satu acara bir masam tahunan kegemaran saya, Hari Cantillon Zwanze. Hari Zwanze, yang diadakan setiap musim gugur, adalah hari untuk meraikan lambic tradisional Belgium dan produk kilang bir Cantillon. Setiap tahun, Cantillon mengeluarkan bir unik yang berbeza untuk acara yang ditoreh pada masa yang sama di semua lokasi di seluruh dunia. Seperti yang kami alami sejak beberapa tahun yang lalu, saya dan rakan kongsi saya pergi ke lokasi terdekat yang menganjurkan acara itu, Monk’s Cafe di Philadelphia, dan menikmati hari yang indah menikmati masakan gaya Belgium mereka dan pelbagai jenis draf Cantillon yang hebat dan masam lain yang hebat. bir. Salah satu bir yang saya minum pada draf ialah Cantillon Rosé de Gambrinus, yang saya telah berpeluang menikmati dalam kedua-dua versi draf dan botol beberapa kali selama ini. Dalam kedua-dua draf dan botol, saya dapati bahawa tahap pengkarbonan yang berbeza boleh mengubah cara saya melihat dan menikmati bir ini dengan ketara. Pemikiran ini mendorong saya untuk membincangkan tahap pengkarbonan dalam bir masam dari sudut pandangan pembuat bir dan pengguna.

Asas – Apakah Karbonasi?

Karbon dioksida, molekul ringkas yang terdiri daripada satu atom karbon dan dua atom oksigen, adalah hasil sampingan semula jadi daripada sejumlah besar tindak balas kimia yang memecahkan sebatian karbon yang lebih kompleks. Dalam kes pengeluaran bir masam, sebatian karbon ini adalah gula ringkas yang terdapat dalam wort dan tindak balas kimia adalah penapaian alkohol yang menghasilkan spesies yis seperti Saccharomyces dan Brettanomyces serta strain tertentu (heterofermentative) bakteria Lactobacillus.

Untuk ahli kimia yang serius..

Untuk molekul yang agak mudah itu, kimia karbon dioksida boleh menjadi sangat kompleks. Walau bagaimanapun, untuk perbincangan kita, kita hanya akan menumpukan pada satu bahagian penting kimia ini: Apabila karbon dioksida larut ke dalam air, satu molekul karbon dioksida boleh bergabung dengan satu molekul air untuk menghasilkan asid karbonik. Pembentukan asid karbonik adalah sebab mengapa karbon dioksida melakukan lebih banyak untuk bir daripada sekadar menjadikannya berbuih. Asid karbonik merendahkan pH bir dan membawa bersamanya kesan rasa yang juga dibawa oleh asid lain dalam bir. Perlu diingat bahawa pengkarbonan tidak akan mengubah pH bir secara drastik untuk menjadikannya masam. Karbonasi boleh, bagaimanapun, menyerlahkan rasa masam sedia ada bir pada lelangit.

Dari segi kesan rasa pada bir, semua karbon dioksida dicipta sama. Ini adalah benar tanpa mengira sama ada pengkarbonan dicipta secara semula jadi melalui penapaian atau ditambah kepada bir dalam bekas bertekanan. Yang dikatakan, proses penyaman botol atau tong boleh menghasilkan perubahan halus namun ketara dalam rasa disebabkan kesan yang dialami oleh kedua-duanya. Saccharomyces dan Brettanomyces apabila ditapai di bawah tekanan. Perlu diingat bahawa kesan ini adalah halus dan bergantung kepada ketegangan. Lazimnya, apabila kita melihat perbezaan dalam perwatakan antara bir masam atau rumah ladang yang berhawa dingin dalam botol berbanding berkarbonat daya, perbezaan itu hanya disebabkan oleh tahap pengkarbonan yang lebih tinggi dalam versi berhawa dingin.

Tahap Karbonasi dan Kesannya

Untuk setiap gaya bir klasik, akan terdapat julat umum tahap pengkarbonan yang dianggap sesuai untuk gaya tersebut. Tahap ini, diukur dalam isipadu CO2, dibangunkan secara organik untuk setiap gaya berdasarkan kedua-dua rasa terbaik untuk bir itu serta kaedah penapaian dan hidangan yang berkembang dari segi sejarah. Sebagai contoh, banyak bir British secara tradisinya akan dihidangkan daripada tong kayu (bejana bertekanan rendah) dan, sebaliknya, ini cenderung menjadi gaya paling kurang berkarbonat, antara 0.75 hingga 1.5 volum CO.2. Di hujung spektrum yang lain, dan lebih menarik minat peminat bir masam, Gueuze Belgium tidak wujud sebagai gaya sehingga botol kaca mampu menahan paras champagne CO.2 menjadi tersedia secara sederhana. Gueuze, mengikut takrifan, ialah gaya berhawa dingin dan oleh itu menjadi lazim dihidangkan pada tekanan lebih tinggi yang mana bekas baharu ini mampu menampung, 3.0 hingga 4.5 isipadu CO.2.

Ini menimbulkan persoalan: Diketepikan konvensyen bersejarah, adakah British Mild rasa sedap pada pengkarbonan tinggi dan Gueuze rasa sedap pada karbonasi rendah? Jawapannya: Baik… Ia bergantung. Walaupun pada hakikatnya kebanyakan yang kami anggap sebagai “rasa sedap” adalah peribadi, terdapat ciri-ciri bagi mana-mana bir yang boleh memberi kesan lebih atau kurang melalui tahap pengkarbonan yang lebih tinggi atau lebih rendah. Tahap pengkarbonan yang lebih rendah cenderung untuk menekankan rasa malt manis dalam bir. Mereka juga cenderung untuk menghasilkan kemasan yang lebih licin, berpotensi lebih berkrim. Tahap pengkarbonan yang lebih tinggi cenderung untuk mengecilkan rasa manis malt sambil meningkatkan kedua-dua persepsi kepahitan dan/atau keasidan dalam bir. Mereka juga memacu lebih banyak sebatian aromatik daripada bir (meningkatkan aroma) dan cenderung meninggalkan kemasan berasa kering dan lebih segar. Dalam kes British Mild, bir beralkohol rendah dengan rasa malt yang kaya dan watak panggang yang halus, pengkarbonan yang terlalu banyak boleh menyebabkan bir terasa nipis di lelangit, dengan rasa manis yang kurang dan kualiti panggang yang lebih astringen. On the other hand, an under-carbonated Gueuze can taste sweeter than intended, while coming across as lackluster in the aroma department.

Additionally for Gueuze and other traditional lambics, I feel that lower levels of carbonation can accentuate the perception of their acetic acid and ethyl acetate components. These chemicals are present to at least some degree in all traditional lambics, but can be perceived as off-flavors if their levels are too high or if other elements of the beer are left unable to balance them. When properly balanced by lactic, malic, and carbonic acids, acetic acid will give a sour beer a round, complex, salivation producing acidity. If unbalanced, acetic acid can taste like vinegar, be harsh, or even burning in the throat. Ethyl acetate at low levels will smell like pears and provide a sharpening edge to a beer, while at higher levels this chemical will smell solventy, like nail polish remover. Traditional lambic brewers and blenders have the skill to optimize the levels of both of these components in their Gueuze and fruit lambics. Therefore, the level of carbonation and equivalently carbonic acid in the finished product can tip the scales in one direction or the other when it comes to perceiving these chemicals.

Carbonation from a Brewer’s Perspective

As a brewer, I want to provide my drinking audience with a beer that has at least enough carbonation to showcase its flavors and aromas in the best possible way. For my palate, this means erring slightly on the high side of the carbonation spectrum for the individual styles of sour beer that I produce.

When sampling base beers or testing out a blend, I am a big fan of using a simple set of tools that allow a brewer to quickly cool and carbonate a sample before tasting. This setup uses a plastic cap which screws onto most standard water or soda / pop bottles and connects to a ball lock gas fitting. With this low cost tool, we can taste small samples of a beer as they will taste when finished with carbonation. As mentioned earlier, carbonation can dramatically alter our perception of flavor and aroma when tasting a beer. Therefore I find it incredibly useful to be able to taste small carbonated samples without having to commit an entire batch to keg or bottle.

As a homebrewer who serves most of my beer on draft, hitting a desired carbonation level is a fairly straightforward process. When a blend is ready, I will transfer the beer to a keg and force carbonate it to the desired level. If bottling, I use counter pressure filling to ensure that every bottle I produce will have about the same carbonation level as the beer that I am tasting on draft. As a homebrewer, these processes are simple and effective, but have a few limitations. First, they are more expensive than bottle conditioning, requiring more equipment. Second, they may be difficult to scale up for professional breweries, as pressurized bottling or canning lines are very expensive and present unique sanitation challenges when working with Brettanomyces and bacteria. Third, the higher the desired carbonation level, the more challenging it is to dial-in handheld or automated counter-pressure bottle fillers. At CO2 volumes above 3.0, excessive foaming and associated low bottle fills and/or excessive wasting of product can easily occur.

At face value, bottle conditioning is a simpler overall process than force carbonation and allows a brewer to target higher levels of carbonation than are practical with other methods. Additionally, bottle conditioning requires less investment in equipment. Unfortunately, bottle conditioning can be less predictable and comes with its own unique set of challenges when dealing with mixed microbe fermentations. The bottle conditioning process for “clean” Saccharomyces-only beers is relatively straightforward and is calculated from a few basic pieces of information including:

  • The amount of CO2 dissolved in a beer after fermentation.
  • The potential residual fermentability of the beer.
  • The desired volumes of CO2.

The inherent difficulty and potential unpredictability of bottle conditioning sour beers arises from three potential issues that need to be dealt with:

  • Long aging times can make our estimates of dissolved CO2 inaccurate.
  • Unless a recipe has been brewed and aged several times using the same strains of microbes, it’s residual fermentability could be nearly impossible to guess. Many strains of Brettanomyces can be hyperattenuative, continuing to slowly ferment the complex residual carbohydrates for months or even years after the primary fermentation is complete.
  • Aggressive strains of Lactobacillus atau Pediococcus can convert some portion of simple priming sugar into lactic acid, a process which will not produce any additional carbon dioxide.

A certain amount of unpredictability will always exist when bottle conditioning sour beers. Luckily, these styles do taste great within a wide range of potential carbonation levels and there are some best practices that can help us hit those numbers:

  • When calculating the amount of residual CO2 in your beer, use the highest temperature that the beer reached during its aging period. If a beer was barrel aged, Michael Tonsmeire recommends halving the CO2 estimate. Check out his Priming Sugar Spreadsheet on The Mad Fermentationist Blog.
  • When bottling a beer with Brettanomyces, closely track the beer’s attenuation during its aging. I would recommend against bottling any beer with a specific gravity of 1.008 or less that has not had a stable attenuation for at least 3 months. If a beer has a specific gravity higher than 1.008, I would recommend observing a stable gravity for 6 months before bottling. The only time I would consider bottling younger is if you have brewed the exact beer previously and have a clear expectation of what the final gravity will be. Remember that this practice also applies to counter-pressure filled bottles. Unexpected rises in attenuation can lead to over-carbonation in these beers as well.
  • When bottling a mixed microbe beer, do not introduce new yeast or bacteria strains at the time of bottling. If adding fresh Saccharomyces atau Brettanomyces, make sure to use strains that already exist within the beer. Select bottles that can tolerate higher than expected carbonation pressures. No brewer wants to release beers that gush when opened, but it is a far better accident than bottles that explode. If your beer does continue to attenuate after bottling, it will gain approximately 0.5 volumes of CO2 for every point of specific gravity lost. For example: If a beer is bottled at 1.008 SG, and it drops to1.000 SG, it will gain 4 unintended volumes of CO2 in addition to whatever carbonation was provided by priming sugar. Such unexpected attenuation would put the total carbonation of the beer to between 6-7 volumes. Champagne bottles are the only glass containers on the market that can handle these pressures without exploding.

Luckily, it’s rare for any beer which has had a stable gravity over several months to later ferment to 100% apparent attenuation after bottling. While it may be rare, it is however possible, and this has led many professional sour brewers to avoid bottling any beer with a final gravity higher than 1.008 (2 Plato).

For references on performing the actual calculations needed to bottle condition your beers, check out these resources:

Like any brewing process, repetition and experience with your recipes, strains, and fermentations will help take the guesswork out of proper carbonation. I personally err on the side of slighter higher carbonation levels because, as we will see, from a consumer’s standpoint, it’s relatively simple to remove a little extra carbonation from a beer but it is practically impossible for the drinker to add more CO2 to a flat beer.

Carbonation from a Consumer’s Perspective

As sour beer drinkers, we will encounter beers that range from completely still (intentionally or unintentionally uncarbonated) to those with such high carbonation levels that the beers may gush a little (or a lot) upon opening.

When I am trying a new sour beer for the first time, I always open the beer with the assumption that it may be slightly over-carbonated. Regardless of how a beer has been cellared, I prefer to put my sour beers upright into a refrigerator for at least a few days (but more frequently for several weeks) before opening them to allow for yeast and other sediment to settle to the bottom of the bottle and for any carbonation that may have been agitated out of solution by transport to stabilize. When I open a bottle, I like to do so with enough glasses to serve the beer ready to go. If a beer does begin to foam up once opened, having several glasses available can keep from losing beer to spillage that may have been perfectly delicious to drink. Unlike “clean” styles, which generally become very unappealing if they become over carbonated via hyperattenuative wild yeast strains, sour beers tend not to suffer a dramatic drop in flavor quality if they become over-carbonated.

This bottle of Oud Beersel’s Oude Kriek Vieille is an example of a beer that I may consider degassing.

Some sour beers may be purposefully carbonated to the higher end of the range for their styles. It is quite common to find Gueuzes, Fruit Lambics, and Farmhouse Ales with carbonation levels ranging from 3.5 to 4.5 volumes of CO2. While these beers may not gush upon opening, their very high levels of carbonation, in my opinion, can make it difficult to taste the wide variety of other more subtle characteristics in the beer. Beers such as this may benefit from the drinker actually allowing some of the carbonation to escape the beer before consumption. My rule of thumb in regards to this goes as follows:

  • If I pour a beer into my glass that seems to be very highly carbonated (creates a large volume of head with a moderately gentle pour and continues to bubble strongly), I will slowly take a sip of it into my mouth and hold it there.
  • Once in my mouth I will feel how the beer is reacting on my tongue. If the beer feels so spritzy / prickly in my mouth that I’m not actually able to taste much beyond the sensation of carbonation, then I may consider removing some of the extra CO2 from the beer. The best way that I can describe this sensation is to say that if feels like more gas bubbles are hitting your taste buds than actual liquid.
  • The easiest way to remove some extra CO2 from a beer is to pour it gently once or twice from one glass to another, this will release additional carbonation in the form of head with each pour.
  • A second way to degas a highly carbonated beer is to pour it into a decanter and allow it to rest and open up over a period of 10 to 20 minutes. This is very similar to a process used to open up certain varieties of wine and can be done using the same containers. Lambics from the brewery Drie Fonteinen are a classic example of beers that often benefit from some degassing. Their master blender Armand Debelder highly recommends it and I can attest that doing so does bring out a wide range of complex flavors in his blends that may be otherwise missed.

Drie Fonteinen’s Golden Doesjel is an example of a lambic beer served intentionally still.

On the other end of the spectrum exist a wide number of sour beers which are purposely bottled still or with very low carbonation. This is the norm for unblended Lambic and is also often the case for certain single barrel American sour releases. In my opinion, the best way to serve these beers is at the high end of cellar temperature, 55 to 60 F. To help drive aromatics, I will give these beers a vigorous pour and often drink them a little more slowly, allowing some oxygen to gradually mix into the beer. It is interesting to see how these still varietals will open up and change in character over the course of 30 to 60 minutes.

Ending Thoughts

From a brewer’s perspective, sour beers generally undergo complex fermentations with a variety of microorganisms. In some cases the exact organisms involved may be unknown. While we can make educated guesses which tend to become more accurate with experience brewing and fermenting a particular recipe, miscalculations do occur. In fact, they occur rather frequently. This fact leads to a wide variability between the carbonation levels of different sour beers, and even between different batches of the same sour beer. To compound the matter, safety and the prevention of exploding bottles is a very real concern on the minds of sour brewers who distribute their products. That being said, carbonation doesn’t have to be a total shot in the dark. The keys to success in hitting a desired carbonation level are patience, accuracy in measurements, and detailed note taking for future repeatability.

From a consumer’s perspective, we are sometimes disappointed by sour beers that may have a lower or higher amount of carbonation than expected. Fortunately, most sour beers have redeeming flavors at a wide range of carbonation levels. Additionally, there are methods that we as drinkers can use to maximize our enjoyment of these beers.

Hopefully this article has provided both an understanding of the complexities of carbon dioxide in relation to sour beers as well as some practical tips for both the brewers and consumers who love these styles. As always, I welcome your thoughts and questions on the topic!

Cheers!
Matt “Dr. Lambic” Miller

Okay.. Technically its not “impossible” for the consumer to add their own carbonation.. but you’ve got to be a nutcase like your’s truly to bother doing so! Cheers Sour Fans!

Goodwin, Jay, and Scott Moskowitz. “The Sour Hour / Episode 4.” The Sour Hour. The Brewing Network. Concord, CA, 20 Nov. 2014. Radio. (Troy Casey of Casey Brewing & Blending discusses bottle conditioning)

Palmer, John J. How to Brew: Everything You Need to Know to Brew Beer Right the First Time. Boulder, CO: Brewers Publications, 2006. Print.

Steen, Jef Van Den. Geuze & Kriek: The Secret of Lambic. Tielt, Belgium: Lannoo, 2011. Print.

Tonsmeire, Michael. American Sour Beers: Innovative Techniques for Mixed Fermentations. Boulder, CO: Brewers Publications, 2014. Print.


What Are the Waste Products of Respiration?

In animals, such as humans, the waste products of aerobic respiration are water and carbon dioxide, and the waste product of anaerobic respiration is lactic acid. Aerobic respiration is a series of reactions that sees oxygen being consumed in order to release energy from glucose. Anaerobic respiration occurs when there is an oxygen debt in cells.

Aerobic respiration happens mostly within the mitochondria in eukaryotic cells and the energy found in these cells is in the form of adenosine triphosphate (ATP). Respiration is essentially a production process for ATP. During the process, glucose goes through glycolysis, which creates pyruvate and ATP. If there is oxygen available, this pyruvate is oxygenated, creating acetyl-CoA, and moved on to the mitochondrion where more ATP is produced and both water and carbon dioxide are given. Both the water and the carbon dioxide combine to make carbolic acid, which helps maintain the blood's pH levels.

If there is no oxygen available to the pyruvate after glycolysis, the pyruvate enters a process of fermentation. This is known as anaerobic respiration, and it is used when muscle cells have exhausted their oxygen supply. During aerobic respiration, up to 38 ATP can be produced however, in anaerobic respiration, only two are produced. When oxygen is available again, NAD+ in the cell forms with the hydrogen in lactic acid to form more ATP.


Why is carbon dioxide produced in alcohol fermentation but not in lactic acid fermentation? - Biology

Have you ever wondered about how small germs are?
And what are germs anyway?
Are you always being told to wash your hands? Do you know why?

The tiny things you know of as germs are known as bacteria by scientists. They are very small and you can't see them. Many thousands could fit on a pin head. They are alive, in the same way that you are, or a dog is, or a
plant is. The study of these and other small living things or organisms is called Microbiology.

What is a microbiology?

Micro means very small and biology is the study of living things, so microbiology is the study of very small living things normally too small tobe seen with the naked eye.

Activity Using Microscopes

What sort of small, living things do microbiologists study?

First we need to understand the classification of all living organisms. We also need to understand the fundamental characteristics of different types of organisms. As outlined in the classification, microbiology includes the study of:

bacteria (or Eubacteria ) fungi (or Archaeobacteria )
protists archaea algae However, there are other organisms that are studied by microbiologists and these cannot be classified as living by the conventional definitions.

No. It is true that some microbes cause disease and others cause decay and damage to inanimate objects, but without microbes we would not be able to exist. Microbes are everywhere and the more we look the more we find, sometimes in the most unlikely of places.

Our body is infested with microorganisms and most of them are essential for our survival. They assist in food digestion in our digestive system, for instance.

Even microbes that cause decay are useful for they breakdown dead matter into simple chemicals, so the matter can be recycled and used by other - probably more complex - life forms. Without the decay process, the world would soon be covered in dead creatures and plants.

Microbes have different functions for different purposes and to occupy different niches in the biology of the planet. They have evolved when and where they had the opportunity, without any moral imperative. But as humans, we find that some are useful to us and others are dangerous to us. So we view them as either good or bad.

"Good" microorganisms include those that are necessary to maintain our environment, in a way that will support our existence. Then there are our very own microorganisms that our body uses as part of its internal defense system, to fight infection from outside.

"Bad" microorganisms enter the body in a number of different ways, but most commonly by the respiratory and digestive system, or by damaged skin. They cause problems to the body because they destroy body tissue and release toxic substances. This upsets the normal running of the body, which has to divert energy to its internal defense system in order to fight the invader.

Microorganisms that cause disease include:

Firstly, it should be understood that all living things "work" in the same way at the most basic level. There are certain structures and functions that are common to all living organisms. Likewise all living things use similar chemical processes to work - this is known as organic chemistry. One chemical element above all others dominates organic chemistry - carbon. This has some unique properties that allow trillions of different chemicals to be made from a few chemical elements. An account of why carbon is the basis of life is shown here.

Lets us look at some of the key structural and chemical components of living organisms in general and microbes in particular.

The Cell
All living organisms are made from cells . They are the basic unit from which living things are constructed and the smallest part of an animal or plant that can function independently. All cells have an outer coat or membrane that is resilient to the external environment. It is tough and resists damage to the cell, physically, chemically and biologically. It also provides a good internal environment with a boundary where life processes can be performed by the organic chemicals inside the cell. The boundary is important, too, because that stops the contents of the cell from being dispersed.

Prokaryote cells lack a nucleus, and consist of a cell membrane in which several distinct components function. Typically these are:

Chromosomes - A coiled strand of DNA
Ribosomes - Factory-like elements of a cell, where messenger RNA is turned into proteins - building blocks and enzymes - the cell needs
Cytoplasm - The general cell contents
Glycogen granules - to provide energy

Prokaryotes often also possess flagella, which help them move.

Eukaryote cells have additional internal components, notably a nucleus and mitochondria.


Chloroplast Mitochondria
© 1999 The Centre for Microscopy and Microanalysis

Enzymes are organic catalysts which speed-up an organism's chemical reactions, without changing themselves. Chemical reactions can often be speeded up by heating, but in the case of living organisms this can damage them. The enzyme, which is usually protein with a specific shape for each purpose, controls the chemical reactions in the cell and thus allows the organism to metabolize.

There are two groups of enzymes: intracellular and extracellular. The former exist inside cells, controlling the metabolic rate. The latter are produced by cells, but work outside of these. For instance, digestive enzymes are used by the body to break down food in the digestive system.

Enzymes speed up reactions, without being destroyed by the reaction itself. They will not work in high temperatures, or at the wrong pH balance. Each enzyme has a specific function, but it can work in either direction of the chemical reaction.

DNA , deoxyribonucleic acid, is a complex molecule containing instructions for all the functions of the cells of an organism, its "genetic information". It replicates itself by separating its two interwoven strands (the helix) like a zip fastener and attracting free nucleotides (simpler molecules of nucleic acid) in the same order as the original.

The DNA molecule is a double helix made of four types of nucleotide. These are aligned in a ladder formation, which is twisted like a screw. On opposite sides of the double helix are companion nucleotides. Adenine (A) dan Thymine (T) are always located opposite other, and so are Guanine (G) dan Cytosine (C) . So, each strand of the double helix is a "mirror image" of the other. This is why A, T, G and C are the four letters associated with the genetic code.

DNA is the "master copy" for all the instructions for the cells of the organism.

The image shows the double helix structure of the DNA, which consists of two strands with the cross links at intervals joined be hydrogen bonds. There are ten crosslinks for every complete twist of the double strand. The lower image shows a section of the DNA helix, untwisted. It shows the main components of the strand: Sugars (pentagonal shapes), phosphates (spheres) and organic bases (A, C, G and T).

To replicate, the DNA unzips along the center of the rungs of the ladder. The exposed free ends can then form two new DNA strands by allowing "partner" molecules to link at the exposed rungs. A can only pair with T, and C with G.

RNA , ribonucleic acid, is a much smaller molecule than DNA, which copies the information and takes part in the process of protein synthesis in cells. It differs from DNA in that Uracil (U) replaces Thymine. Unlike DNA it can interact with other molecules, specifically ribosomes. The RNA copy of the DNA information is transcribed from the DNA template, this is known as transcription RNA, this is the copied message of the DNA.

mRNA , messenger RNA, is a further copy of the RNA transcript which has been spliced and modified. It carries the information from the DNA which specifies an amino acid sequence of proteins. In a eukaryote it then moves out of the nucleus into the cytoplasm, where it attaches to the ribosome. In a prokaryote, which does not have a nucleus wall, the next process takes place on-site. mRNA is the new message of instructions from the DNA.

tRNA , transfer RNA, is the adapter molecule which allows the mRNA nucleotide sequences to be translated into protein amino acid sequences. The tRNA anticodons link up to their corresponding codons of the mRNA, one at a time, as the mRNA moves through the ribosome. Ini adalah translation . tRNA is the receiver of the message.

rRNA , ribosomal RNA, occurs with proteins to make up the ribosome which provides the site for translation to occur. Ribosomes can be be located in clusters, or as free individuals, depending upon the final purpose of the altered proteins. Ribosomes are the "factories" that use the message to make essential chemicals for a cell to function.

Chromosomes and Genes are very long thread-like structures in the nucleus of eukaryotic cells, that carry the hereditary information of the cell. They contain a long length of double-stranded DNA coiled up - the famous Double Helix , along with some RNA and special proteins. Bacteria or prokaryotic cells, only have one chromosome each, which is not in the nucleus.

Genes are units or factors of inheritance, each one being a length of DNA containing a particular instruction. For instance your eventual height is determined by a particular gene.

Comparison of relative efficiencies of different types of respiration:

Aerobic respiration:
C 6 H 12 0 6 + 6O 2 > 6H 2 O + 6CO 2 + 2880 kJ
sugar + oxygen > water + carbon dioxide + energy

Anaerobic respiration with ethanol formation (alcohol fermentation):
C 6 H 12 0 6 > 2CH 3 CH 20 H + 2CO 2 + 210 kJ
sugar > ethanol + carbon dioxide + energy

Anaerobic respiration with lactic acid formation (fermentation):
C 6 H 12 0 6 > 2CH 3 CH(OH)COOH + 150 kJ
sugar > lactic acid + energy

For more information use the on-line glossaries for Glycolysis, ATP, Krebs Cycle dan Calvin Cycle

Types of association between and among life forms:

Symbiotic - a relationship between two different species of organisms, living together in direct contact.

Mutualistic - a relationship between two symbionts that is of mutual benefit, eg lichen(which is not an individual organism but the symbiosis of cyanobacteria and a fungus).

Commensal - a symbiotic relationship which benefits the symbiont , but has no effect on the host , eg many of the bacteria living inside and on the surface of the human body.

Saprophytic - absorbing nutrients from dead organic matter and decomposing it in the process, eg methanogens - an anaerobic sub-group of archaebacteria, used as decomposers for sewage treatment.

Host - participant which is exploited by the symbiont.
Symbiont - participant living in or on the host.

Microbes have many different ways of metabolizing - getting the energy they need to live, known as nutrition .

Nutrition means the way an organism acquires two resources - energy and carbon - with which it synthesizes organic compounds for it to function, grow, and repair itself. If the species uses light as its energy source it is called a phototroph , if it uses energy from chemicals it is a chemotroph .

Autotrophs are organisms that only require inorganic compounds such as carbon-dioxide for their source of carbon.

Heterotrophs are organisms which require at least one organic nutrient from organisms, or their by-products, as a carbon source for producing their own organic compounds.

Photoautotrophs are photosynthetic bacteria and cyanobacteria which build up carbon-dioxide and water into organic cell materials using energy from sunlight. One product of this process is starch, which is a storage or reserve form of carbon, which can be used when light conditions are too poor to satisfy the immediate needs of the organism. Photosynthetic bacteria have a substance called bacteriochlorophyll, live at the bottom of lakes and pools, and use the hydrogen from hydrogen-sulphide instead of from water, for the chemical process. (The bacteriochlorophyll pigment absorbs light in the extreme UV and infra-red parts of the spectrum which is outside the range used by normal chlorophyll). Purple dan green sulfur bacteria use light, carbon-dioxide and hydrogen-sulphide from anaerobic decay, to produce carbohydrate, sulfur and water. Cyanobacteria live in fresh water, seas, soil and lichen, and use a plant-like photosynthesis which releases oxygen as a by-product.
Cyanobacteria Lyngbia © 1997, Microbial Diversity

Photoheterotrophs use light, but obtain their carbon in organic form. Only certain types of prokaryotes can do this. The first life on Earth may have been of this type, using organic material such as amino acids not produced by biological activity.

Chemoautotrophs include many bacteria. They use special chemical processes instead of sunlight to produce organic material from inorganic. Usually compounds other than sugar are oxidized for the chemical process. Colorless sulfur bacteria which live in decaying organic matter where they are unable to use sunlight, oxidize the hydrogen-sulphide given off, to form water and sulfur. Iron bacteria, which live in streams that run over iron-rich rocks, oxidize the iron salts. Hydrogen bacteria can oxidize hydrogen with the formation of water. Nitrifying bacteria are important for enriching soil with nitrogen in a form that can be used by plants. (See nitrification dan denitrification).

A saprophytic species of penicillium - mold on orange

Nitrification and de-nitrification: Most of the ammonia from decayed animal and plant proteins in the soil is used by bacteria such as nitrosomonasdan nitrococcusas an energy source. This activity oxidizes ammonia to nitrite whereupon other bacteria, nitrobacter, oxidize the nitrite to nitrate in a process called nitrification . Nitrate released from this process can be assimilated by plants through their roots and converted to organic form such as amino acids and proteins. Animals, however, can only assimilate organic nitrogen by eating other animals or plants.

The Food Chain or Food Web: is the process by which biomass is recycled. This involves the movement or cycling of organic chemicals through the environment, ie the movement of carbon, nitrogen, oxygen and water, through plants, animals, fungi, bacteria, etc by respiration and metabolism. For the processes involved, see Cycling Chemicals and Rainforest Ecology


Nanobacteria filaments x35000
© 1999 The Centre for Microscopy and Microanalysis

How small are microbes?

Microbes are extremely small but how small? They are so small that we cannot normally see them. You could fit many thousands on this full stop .

Let us consider a typical bacterium. How big is it and what would it weigh?

It would be something like 0.003 mm long and it would weigh 0.000000000001 grams

Viruses are even smaller and recently nanobacteria a hundred times smaller than common bacteria, have been found. At the other end of the scale, giant bacteria are known. One, Epulopiscium fishelsoni is 0.06 mm long and 0.008 mm wide.

We use microscopes to see individual microorganisms, but it is possible to see colonies with the naked eye. Yeasts and molds are easy to see, as are the matted strands of algae. But in such instances you will be looking at thousands of individuals.


Growing Yeast: Sugar Fermentation

Yeast is most commonly used in the kitchen to make dough rise. Have you ever watched pizza crust or a loaf of bread swell in the oven? Yeast makes the dough expand. But what is yeast exactly and how does it work? Yeast strains are actually made up of living eukaryotic microbes, meaning that they contain cells with nuclei. Being classified as fungi (the same kingdom as mushrooms), yeast is more closely related to you than plants! In this experiment we will be watching yeast come to life as it breaks down sugar, also known as sucrose, through a process called fermentation. Let&rsquos explore how this happens and why!

Problem

What is sugar&rsquos effect on yeast?

Materials

  • 3 Clear glass cups
  • 2 Teaspoons sugar
  • Water (warm and cold)
  • 3 Small dishes
  • Permanent marker

Procedure

  1. Fill all three dishes with about 2 inches of cold water
  2. Place your clear glasses in each dish and label them 1, 2, and 3.
  3. In glass 1, mix one teaspoon of yeast, ¼ cup of warm water, and 2 teaspoons of sugar.
  4. In glass 2, mix one teaspoon of yeast with ¼ cup of warm water.
  5. In glass 3, place one teaspoon of yeast in the glass.
  6. Observe each cups reaction. Why do you think the reactions in each glass differed from one another? Try using more of your senses to evaluate your three glasses sight, touch, hearing and smell especially!

Results

The warm water and sugar in glass 1 caused foaming due to fermentation.

Fermentation is a chemical process of breaking down a particular substance by bacteria, microorganisms, or in this case, yeast. The yeast in glass 1 was activated by adding warm water and sugar. The foaming results from the yeast eating the sucrose. Did glass 1 smell different? Typically, the sugar fermentation process gives off heat and/or gas as a waste product. In this experiment glass 1 gave off carbon dioxide as its waste.

Yeast microbes react different in varying environments. Had you tried to mix yeast with sugar and cold water, you would not have had the same results. The environment matters, and if the water were too hot, it would kill the yeast microorganisms. The yeast alone does not react until sugar and warm water are added and mixed to create the fermentation process. To further investigate how carbon dioxide works in this process, you can mix yeast, warm water and sugar in a bottle while attaching a balloon to the open mouth. The balloon will expand as the gas from the yeast fermentation rises.

Disclaimer and Safety Precautions

Education.com provides the Science Fair Project Ideas for informational purposes only. Education.com does not make any guarantee or representation regarding the Science Fair Project Ideas and is not responsible or liable for any loss or damage, directly or indirectly, caused by your use of such information. By accessing the Science Fair Project Ideas, you waive and renounce any claims against Education.com that arise thereof. In addition, your access to Education.com's website and Science Fair Project Ideas is covered by Education.com's Privacy Policy and site Terms of Use, which include limitations on Education.com's liability.

Warning is hereby given that not all Project Ideas are appropriate for all individuals or in all circumstances. Implementation of any Science Project Idea should be undertaken only in appropriate settings and with appropriate parental or other supervision. Reading and following the safety precautions of all materials used in a project is the sole responsibility of each individual. For further information, consult your state's handbook of Science Safety.


Tonton video: Fermentasi Asid Laktik Yogurt PBL Biologi Tingkatan 4 KSSM (Oktober 2022).