Alcoholische versus melkzuurfermentatie

Door Kimberly Yavorski – Bijgewerkt op 24 maart 2022

Fermentatie is het eeuwenoude biochemische proces dat suikers omzet in bruikbare verbindingen. Twee van de meest alomtegenwoordige routes zijn alcoholische fermentatie en melkzuurfermentatie . Hoewel beide beginnen met glycolyse en oxidatie-reductiereacties met zich meebrengen, verschillen ze in de microben die hen aandrijven, de bijproducten die ze produceren en de rol die ze spelen in de voeding, de industrie en de menselijke fysiologie.

De microbiële motor

• Alcoholische gisting wordt voornamelijk uitgevoerd door de gist Saccharomyces cerevisiae (algemeen bekend als bakkersgist). Sinds het Neolithicum is dit organisme essentieel geweest voor de productie van bier, wijn, brood en biobrandstoffen.
• Melkzuurfermentatie wordt uitgevoerd door melkzuurbacteriën zoals Lactobacillus soorten, bepaalde gisten en zelfs spiercellen van zoogdieren. Deze microben zetten glucose om in lactaat, dat vervolgens wordt geprotoneerd tot melkzuur.

Belangrijke chemische routes

Bij alcoholische fermentatie metaboliseert gist glucose om kooldioxide en ethanol te produceren. Het proces is doorgaans anaeroob, maar gist kan ook in een zuurstofarme omgeving werken, waardoor het profiel van het eindproduct dienovereenkomstig wordt aangepast.

Melkzuurfermentatie volgt op de glycolyse, maar stopt vóór volledige oxidatie. Lactaatdehydrogenase zet pyruvaat om in lactaat, dat zich ophoopt totdat er opnieuw zuurstof wordt geïntroduceerd, waarna het weer kan worden gerecycled in de metabolische routes.

Industriële en culinaire toepassingen

Beide fermentatietypen zijn van fundamenteel belang voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie:

• Alcoholische gisting maakt dranken zoals bier, wijn en sterke drank, maar ook gebak waarbij CO₂ het deeg laat rijzen.
• Melkzuurfermentatie bewaart voedsel (bijvoorbeeld zuurkool, kimchi, augurken), geeft onderscheidende smaken aan zuivelproducten (yoghurt, kefir, kaas) en is in bepaalde contexten essentieel voor de productie van biobrandstoffen.

Gevolgen voor de gezondheid van melkzuur

Tijdens intensieve inspanning overtreft de zuurstofbehoefte de zuurstoftoevoer, waardoor de spieren gedwongen worden te vertrouwen op anaerobe ademhaling. Het resulterende lactaat kan zich ophopen, wat leidt tot de bekende ‘spierverbranding’. Hoewel lactaat een tijdelijk bijproduct is, wordt het via de Cori-cyclus efficiënt door de lever gerecycled tot glucose. Overmatige opbouw kan misselijkheid en kortademigheid veroorzaken, of na verloop van tijd bijdragen aan aandoeningen zoals jicht als het herstel onvoldoende is.

Daarentegen is ethanol uit alcoholische gisting een depressivum voor het centrale zenuwstelsel en een bekend carcinogeen bij hoge consumptieniveaus. Verantwoord gebruik en moderatie zijn essentieel voor het behoud van de gezondheid.

Beide fermentatieroutes illustreren de vindingrijkheid van de natuur:het omzetten van eenvoudige suikers in verbindingen die het leven in culturen en industrieën voeden, behouden en stimuleren.