Biologie.

Gärung.

Durch Gärungsprozesse decken viele Mikroorganismen wie Bakterien oder Hefepilze ihren Energiebedarf. Diese Lebewesen wandeln organische Stoffe, besondersKohlenhydrate [Zucker, Stärke] in niedrigmolekulare organische Stoffe wie Ethanol, Ethansäure Milchsäure, Buttersäure sowie verschiedene Gase [z.B. Kohlenstoffdioxid] um.
Schon seit Jahrtausenden bis in die Gegenwart nutzt der Mensch Gärungen, beispielsweise bei der Herstellung von Bier oder Wein, Sauerteigbrot, Gebäck, Sauerkraut, Käse oder Joghurt, Speiseessig oder Silofutter. Manche Gärungen dienen dazu, um Lebensmittel länger haltbar zu machen.

Dissimilation unter aeroben Bedingungen

    Abbau organischer Stoffe unter Anwesenheit von Sauerstoff
  • z.B. Essigsäuregärung, Zellatmung, Fermentieren von Kakaosamen

Dissimilation unter anaeroben Bedingungen

    Abbau organischer Stoffe ohne Anwesenheit von Sauerstoff
  • z.B. alkoholische Gärung, Milchsäuregärung
PNG Alkoholische Gärung Bildzoom schließen

Alkoholische Gärung

  • zur Erzeugung von Bio-Alkohol [genauer Ethanol] aus Traubenzucker o.a. Kohlenhydraten
  • durch Enzyme von Hefepilzen, z.B. Bier-, Wein- und Bäckerhefe
  • bei 15% Ethanolgehalt sterben die Hefepilze, so dass höherprozentiger Alkohol durch Destillieren erzeugt werden muss
  • dabei entweicht das Gas Kohlenstoffdioxid
  • Abbildung → hausübliche Apparatur zur Herstellung von Obstwein aus zuckerhaltigen Fruchtsäften; Gärröhrchen verhindert Zutritt von Sauerstoff, damit kein Essig entsteht
  • Bedingungen bei der Gärung → nicht zu niedrige Temperatur [Zimmertemperatur bei Rotwein, kälter bei Weißwein]; Gärungsdauer ca. 5–8 Tage mit Weinhefe
Gesamtreaktion
↓
  • Glucose → Ethanol + Kohlenstoffdioxid  ;  exotherm
  • C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2  ;  ΔH = –a kJ · mol–1
PNG Essigsäuregärung Bildzoom schließen

Essigsäuregärung

  • Abbildung → Schnellessigverfahren
  • eine alkoholhaltige Flüssigkeit [Maische] lässt man mehrfach über Buchenholzspäne mit Essigsäurebakterien unter ständiger Belüftung rieseln [Zwischenprodukt: Ethanal CH3CHO]
  • nach Filterung und kurzer oder längerer Lagerung wird der Essig in Flaschen oder Fässer abgefüllt — hochwertigen Balsamico–Essig [Aceto balsamico] lagert man oft viele Jahre z.B. in Eichenholzfässern; dabei wird er dickflüssiger [durch Wasserverdunstung] und süßlicher
  • bekannteste Speiseessigsorten » Speiseessig [3,5-5%-ig], Weinessig [etwa 6%-ig], Essigessenz [25%-ig]
Hauptreaktionen
↓
  • 2 C2H5OH + O2 → 2 CH3CHO + 2 H2O ; exotherm
  • 2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH ; exotherm

Andere Gärungsformen.

    Milchsäuregärung.
  • Milchsäurebakterien bauen dabei mit Hilfe von Enzymen Milchzucker [Lactose] schrittweise in Milchsäure ab
  • anaerobe Gärungsform
  • durch Milchsäure werden die Milcherzeugnisse [z.B. Quark, Joghurt, Schmand, Buttermilch usw.], Gemüse [z.B. Sauerkraut, Salzgurken] oder Tierfutter [Silage] länger haltbar gemacht
    Buttersäuregärung.
  • bakterieller Abbau von Kohlenhydraten [z.B. Stärke, Zellulose, Zucker] oder [je nach Bakterienart] von Peptiden bzw. Aminosäuren zu Buttersäure [Butansäure] bzw. deren Salzen [Butyrate], Wasserstoff H2 und Kohlenstoffdioxid CO2, in geringen Mengen auch Ethansäure und/oder Ethanol
  • anaerobe Gärungsform
  • Verdauungsprozesse im Pansen der Wiederkäuer, Verderben von Butter u.a. Lebensmitteln [ranziger Buttersäuregeruch wahrnehmbar]

Tipp.

Erfahre mehr zu Alkoholen und Carbonsäuren im Homepageteil Chemie.

Downloads.

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