किण्वन की परिभाषा किण्वन चयापचय प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसके द्वारा कार्बनिक अणु (सामान्य रूप से ग्लूकोज) ऑक्सीजन या किसी इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की अनुपस्थिति में एसिड, गैस या शराब में परिवर्तित हो जाते हैं। किण्वन रास्ते कोएंजाइम निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी +) को पुन: उत्पन्न करते हैं, जिसका उपयोग ग्लाइकोलाइसिस में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में ऊर्जा जारी करने के लिए किया जाता है। किण्वन केवल ग्लूकोज अणु (ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से) में 2 एटीपी प्रति नेट का उत्पादन करता है, जबकि एरोबिक श्वसन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला की सहायता से प्रति ग्लूकोज अणु के एटीपी के 32 अणुओं के रूप में उपज देता है।

किण्वन के अध्ययन और इसके व्यावहारिक उपयोग का नाम जियोलॉजी है और इसकी उत्पत्ति 1856 में हुई जब फ्रांसीसी रसायनज्ञ लुई पाश्चर ने प्रदर्शित किया कि किण्वन खमीर के कारण होता है। किण्वन कुछ प्रकार के बैक्टीरिया और कवक में होता है, जिन्हें रहने के लिए ऑक्सीजन रहित वातावरण की आवश्यकता होती है (जिसे ओब्जर्वेट एनारोबेस के रूप में जाना जाता है), खमीर जैसे फेशियल एनेरोब में, और मांसपेशियों की कोशिकाओं में भी जब ऑक्सीजन कम आपूर्ति (ज़ोरदार अभ्यास के रूप में) में होता है। किण्वन की प्रक्रियाएं खाद्य और पेय उद्योगों के लिए मूल्यवान हैं, शर्करा के इथेनॉल में अल्कोहल पेय पदार्थों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है, ब्रेड के रिसाव में उपयोग किए जाने वाले खमीर द्वारा सीओ 2 की रिहाई, और संरक्षण और स्वाद के लिए कार्बनिक एसिड के उत्पादन के साथ। सब्जियों और डेयरी उत्पादों।

किण्वन का कार्य

किण्वन का मुख्य कार्य NADH को वापस कोएंजाइम NAD + में परिवर्तित करना है ताकि इसे पुनः क्लोकोसिस के लिए इस्तेमाल किया जा सके। किण्वन के दौरान, एक कार्बनिक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता (जैसे कि पाइरूवेट या एसिटालडिहाइड) NAD के साथ मिलकर NAD + बनाता है, इस प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड और इथेनॉल (इथेनॉल किण्वन) या लैक्टेट (लैक्टिक एसिड किण्वन) जैसे उत्पादों का निर्माण करता है।

किण्वन के प्रकार

कई प्रकार के किण्वन होते हैं जो पाइरूवेट या इसके डेरिवेटिव से बने अंतिम उत्पादों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। वाणिज्यिक खाद्य पदार्थों का उत्पादन करने के लिए मनुष्यों द्वारा सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले दो किण्वन इथेनॉल किण्वन (बीयर और ब्रेड में उपयोग किए जाते हैं) और लैक्टिक एसिड किण्वन (स्वाद और डेयरी और सब्जियों को संरक्षित करने के लिए उपयोग किया जाता है) हैं।

इथेनॉल किण्वन में, ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से उत्पादित पाइरूवेट को दो चरणों में इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया जाता है। सबसे पहले, पाइरूवेट एक दो-कार्बन यौगिक बनाने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है जिसे एसिटाल्डीहाइड कहा जाता है। अगला, एसिटालडिहाइड को एनएडीएच द्वारा इथेनॉल में घटाया जाता है, जिससे ग्लाइकोलिसिस में उपयोग के लिए एनएडी + पुनर्जीवित होता है। कुल मिलाकर, ग्लूकोज का एक अणु कार्बन डाइऑक्साइड के दो अणुओं और इथेनॉल के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाता है।

लैक्टिक एसिड किण्वन

लैक्टिक एसिड किण्वन के दो मुख्य प्रकार हैं: होमोलैक्टिक और हेटेरोलैक्टिक। होमोलैक्टिक एसिड किण्वन में, NADH लैक्टेट बनाने के लिए सीधे पाइरूवेट को कम करता है। यह प्रक्रिया गैस नहीं छोड़ती है। कुल मिलाकर, ग्लूकोज का एक अणु लैक्टेट के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाता है। हेटेरोलैक्टिक किण्वन में, कुछ लैक्टेट को और अधिक चयापचय किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इथेनॉल और कार्बन डाइऑक्साइड फॉस्फोकेटोलेज़ मार्ग के माध्यम से होता है।

लैक्टिक एसिड किण्वन मुख्य रूप से कुछ प्रकार के बैक्टीरिया और कवक द्वारा किया जाता है। हालांकि, इस प्रकार की किण्वन एटीपी का उत्पादन करने के लिए मांसपेशियों की कोशिकाओं में भी होता है जब ज़ोरदार व्यायाम के दौरान ऑक्सीजन की आपूर्ति कम हो गई है और एरोबिक श्वसन संभव नहीं है।

किण्वन समीकरण

इथेनॉल किण्वन
GLUCOSE → 2 ETHANOL + 2 कार्बन डायऑक्साइड
C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

लैक्टिक एसिड किण्वन
ग्लूकोस → 2 फैक्टरी ACID
C6H12O6 → 2 C3H6O3

किण्वन के उत्पाद

जबकि किण्वन से कई उत्पाद हैं, सबसे आम इथेनॉल, लैक्टिक एसिड, कार्बन डाइऑक्साइड, और हाइड्रोजन गैस (H2) हैं। इन उत्पादों को व्यावसायिक रूप से खाद्य पदार्थों, विटामिन, फार्मास्यूटिकल्स या औद्योगिक रसायनों के रूप में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, कई कम आम उत्पाद अभी भी वाणिज्यिक मूल्य प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, एसीटोन के माध्यम से एसीटोन का उत्पादन – ब्यूटेनॉल – इथेनॉल किण्वन पहली बार यहूदी रसायनज्ञ चैम वीज़मैन द्वारा विकसित किया गया था और प्रथम विश्व युद्ध के दौरान ब्रिटिश युद्ध उद्योग के लिए महत्वपूर्ण था।

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