7.3 - Fermentasi

Apakah Fermentasi?

• Fermentasi ialah proses penguraian glukosa tidak lengkap dalam keadaan oksigen terhad atau tanpa oksigen.
• Laluan metaboliknya selepas peringkat glikolisis berbeza daripada respirasi aerob.
• Selepas glikolisis, piruvat menjalani sama ada fermentasi alkohol atau fermentasi asid laktik.

Jenis Fermentasi

Fermentasi Alkohol

• Glukosa diuraikan secara tidak lengkap kepada etanol, karbon dioksida dan tenaga.

$\text{Glukosa}\to \text{Etanol}+\text{Karbon dioksida}+\text{Tenaga (210 kJ)}$

• Yis:
  • Etanol digunakan dalam pembuatan bir dan wain.
  • Karbon dioksida yang dibebaskan menaikkan adunan dalam pembuatan roti.
• Pokok padi:
  • Pokok padi di kawasan berair yang kekurangan oksigen berupaya menjalankan fermentasi alkohol.
  • Etanol toksik kepada kebanyakan tumbuhan, tetapi sel pokok padi mempunyai toleransi yang lebih tinggi terhadap etanol berbanding spesies lain.
  • Pokok padi menghasilkan banyak enzim alkohol dehidrogenase yang menguraikan etanol kepada karbon dioksida yang tidak toksik.

Fermentasi Asid Laktik

• Glukosa diuraikan kepada asid laktik dan tenaga.

$\text{Glukosa}\to \text{Asid laktik}+\text{Tenaga}$

• Sel otot manusia:
  • Semasa aktiviti cergas, kadar penggunaan oksigen melebihi kadar yang dibekalkan oleh sistem peredaran darah.
  • Otot kekurangan oksigen dan mengalami hutang oksigen.
  • Glukosa tidak diuraikan dengan lengkap; setiap molekul glukosa menghasilkan hanya dua molekul ATP atau $150\text{ kJ}$ tenaga.
  • Asid laktik terkumpul sehingga mencapai kepekatan yang boleh menyebabkan kelesuan dan kekejangan otot.
  • Setelah aktiviti cergas berhenti, oksigen berlebihan mengoksidakan asid laktik kepada karbon dioksida, air dan tenaga.
  • Hutang oksigen dibayar apabila semua asid laktik disingkirkan.
• Lactobacillus:
  • Lactobacillus menjalankan fermentasi susu untuk menghasilkan dadih.
  • Bakteria ini menukarkan laktosa (gula susu) kepada asid laktik.
  • Asid laktik menggumpalkan kasein (protein susu) menjadi dadih atau yogurt dan menyebabkan rasa masam yogurt.

Eksperimen: Mengkaji Fermentasi Yis

• Pernyataan masalah: Apakah hasil yang diperoleh melalui proses fermentasi yis?
• Hipotesis: Fermentasi yis menghasilkan tenaga, karbon dioksida dan etanol.
• Pemboleh ubah dimanipulasikan: Kehadiran yis.
• Pemboleh ubah bergerak balas: Perubahan suhu, perubahan air kapur dan bau etanol.
• Pemboleh ubah dimalarkan: Isi padu larutan glukosa terdidih dan keadaan anaerob.
• Masukkan 15 ml larutan glukosa 5% yang telah dididihkan dan disejukkan ke dalam tabung didih A dan B; tambahkan 5 ml ampaian yis 5% ke dalam A sahaja.
• Tambahkan minyak parafin ke dalam kedua-dua tabung untuk mengekalkan keadaan anaerob. Sambungkan setiap tabung kepada air kapur dan biarkan selama satu jam.
• Bandingkan suhu awal dan akhir, perubahan air kapur dan bau larutan.

Perbandingan antara Respirasi Aerob dengan Fermentasi

Persamaan

• Menguraikan glukosa dan menukarkannya kepada tenaga kimia.
• Menghasilkan tenaga kimia dalam bentuk ATP.
• Bermula dengan glikolisis apabila glukosa ditukarkan kepada piruvat.
• Berlaku dalam yis, bakteria, haiwan dan tumbuhan.
• Bermula di dalam sitoplasma.

Perbezaan

Aspek	Respirasi aerob	Fermentasi
Penguraian glukosa	Lengkap; oksigen hadir	Tidak lengkap; oksigen tiada atau terhad
Tapak	Sitoplasma dan mitokondrion	Sitoplasma
Air	Dihasilkan	Tidak dihasilkan
Hasil pengoksidaan	Karbon dioksida dan air	Etanol dan karbon dioksida, atau asid laktik
Tenaga bagi setiap molekul glukosa	$2898\text{ kJ}$	$210\text{ kJ}$ (alkohol) atau $150\text{ kJ}$ (asid laktik)