Warum gärt Hefe gleich Süßstoff

Ich ließ meine Schüler ein Fermentationsexperiment durchführen, bei dem Zuckermengen (Anzahl der Zuckerpäckchen in Lösung) manipuliert und die CO₂-Produktion durch Einfangen in einem Ballon und Messen des Umfangs gemessen wurden (sehr häufiges HS-Laborexperiment). Ich ließ sie auch einen Versuch mit zwei Päckchen Equal-Süßstoff durchführen. Zur Überraschung aller produzierten zwei Päckchen des „Null-Kalorien“-Süßstoffs so viel CO₂ wie vier Päckchen Zucker. Kann jemand Aufschluss darüber geben, warum dies geschehen wäre? Equal enthält neben Aspartam auch Maltodextrin und Dextrose. Ich gehe davon aus, dass Hefen in der Lage sind, einen oder mehrere dieser Stoffe zu verstoffwechseln, habe aber keine genauere Erklärung finden können.

Antworten (3)

Ihr Zuckersubstrat war Saccharose. Hefezellen verstoffwechseln dies, indem sie ein Enzym, Invertase, sezernieren, das das Disaccharid in Glucose und Fructose spaltet, die beide von Hefe fermentiert werden können, um CO 2 zu produzieren .

Laut dieser Seite

Equal Original (blaue Verpackung) ist ein kalorienfreier Süßstoff, der Aspartam und Acesulfam-Kalium als süßende Inhaltsstoffe zusammen mit einem Füllstoff enthält.

Equal Original PACKETS: Dextrose mit Maltodextrin, Aspartam, Acesulfam-Kalium

Das stimmt mit dem überein, was Sie sagen – dass der von Ihnen verwendete Süßstoff Dextrose enthielt – und lässt mich sehr verwirrt zurück. Dextrose ist ein anderer Name für Glukose, also wie kann diese null Kalorien enthalten?

Die Antwort liegt in der gesetzlichen Definition von null Kalorien = weniger als 5 Kalorien pro Portion (in diesem Fall vermutlich pro Packung). Nehmen wir also an, dass Sie durch Hinzufügen von zwei Packungen 8 Kalorienäquivalent an Glukose hinzufügen.

Kaloriengehalt von Kohlenhydraten = 4 Kalorien pro Gramm

Zwei Packungen könnten 8 Kalorien = 2 g Glukose enthalten.

Das Molekulargewicht von Glucose = 180

also 2 g = 2/180 Mol

wenn vollständig zu CO 2 fermentiert , jedes Mol -> 6 Mol CO 2 12/180 Mol CO 2 = 0,75 Liter CO 2 .

Ich schließe daraus, dass in zwei Päckchen Equal genug Glukose enthalten ist, um eine angemessene Menge CO 2 zu erzeugen .

Hefe kann Maltodextrine nicht fermentieren. Es ist möglich, dass Aspartam (Aspartyl-Phenylalanin-Methylester) metabolisiert werden könnte, aber ich denke, die Dextrose/Glucose-Lösung ist die beste Erklärung.

BEARBEITEN: Ich wollte sagen, nur um zu veranschaulichen, dass dies eine signifikante Menge an Glukose ist, Standard-reiches Hefemedium ist 2 g Glukose / 100 ml (2 % w / v).

BEARBEITEN #2 Meine Berechnung der Rückseite eines Umschlags enthält einen grundlegenden Fehler, aber zum Glück bin ich der Erste, der ihn entdeckt. Wird Glucose fermentativ genutzt, landet nur ein Drittel des Kohlenstoffs im CO 2 , der Rest im Ethanol. Das bedeutet 0,25 Liter statt 0,75 Liter. Hefe ist so auf Fermentation ausgerichtet, dass selbst in Gegenwart von Sauerstoff der Fermentationsweg dominiert.

Ich stimme all dem zu, außer dass es ein Problem mit den Daten gibt. (Denken Sie daran, dass dies High School Bio war.) Ein Päckchen mit gleichem Gewicht hat weitaus weniger Masse als ein Päckchen Saccharose (da Aspartam ein so hohes Süßigkeitsprofil hat), und als solches enthält ein Päckchen im Vergleich zur Menge eine sehr kleine Menge Dextrose von Glucose/Fructose in den Saccharosepaketen. Allerdings wurde durch zwei Päckchen Equal fast so viel CO2 erzeugt wie durch vier Päckchen Saccharose. Zugegeben, es gibt eine Obergrenze für die Hefewachstumskurve und den Stoffwechsel, aber es gab höhere Raten, als wir von 2 auf 4 Päckchen Saccharose zunahmen.
Ohne den tatsächlichen Inhalt einer Packung Equal zu kennen, befinden wir uns in einer Sackgasse. Es ist jedoch bemerkenswert, dass die in meiner Antwort zitierte Formulierung "Dextrose mit ..." lautet. Ich bin mit dem US-Kennzeichnungsrecht nicht vertraut, aber in der EU ist der zuerst aufgeführte Inhaltsstoff auf höchstem Niveau vorhanden. Und natürlich ist Glukose wahrscheinlich billiger als Aspartam, daher wäre es wirtschaftlich sinnvoll, die höchstmögliche Menge an Glukose zu verwenden, während "Null Kalorien" bleiben.

Equal wird im Hinblick auf die menschliche Verdauung als Süßungsmittel mit "null Kalorien" vermarktet. Die Süßstoffe sind Aspartam (Asp-Phe; ein Dipeptid) und Acesulfam K. Das Maltodextrin und die Dextrose sind wahrscheinlich Füllstoffe, um dem Produkt eine freifließende Pulverkonsistenz zu verleihen.

Die fraglichen "Fermentables" sind:

  1. Traubenzucker. Dies ist ein anderer Name für Glukose und der am leichtesten metabolisierbare Zucker im Equal-Paket.
  2. Maltodextrin ist ein durch D-Glucose verknüpftes Oligomer a (1,4) Verknüpfungen. Wenn dies das Disaccharid von Glucose-Glucose oder Maltose wäre, dann könnte Hefe dies leicht fermentieren. Hefe kann Maltodextrin jedoch nicht hydrolysieren und kann es daher nicht verstoffwechseln.
  3. Aspartam ist ein Dipeptid, das leicht fermentiert werden kann.

Daher verstoffwechselt Hefe gerne Dextrose und Aspartam, aber nicht die beiden anderen Wirkstoffe.

Ich glaube nicht, dass es richtig ist, dass Dextrose linear ist. Da die beiden zyklischen Pyranoseformen (Alpha und Beta) im Gleichgewicht mit der linearen Form in Lösung sind, ist nicht klar, wie Sie reine azyklische Glucose (weniger als 1 % dessen, was in Lösung vorhanden ist) isolieren könnten, und selbst wenn Sie könnte, sobald es in Lösung ginge, würde es wieder zu den Pyranoseformen äquilibrieren.
Allan, ganz richtig. Ich machte einen Fehler. Die offenkettige Form steht im Gleichgewicht mit alpha- und beta-zyklischen Pyranose- und Furanoseformen. Ich habe mich korrigiert.

Ich habe keine endgültige Antwort darauf, aber vor etwas mehr als einem Jahrzehnt war ich in einem Studentenlabor, in dem etwas Ähnliches passierte – eine kleine Menge des Stoffwechsels einer „Kontrollgruppe“ von Bakterien, die künstlich mit Zucker/Kalorien gefüttert wurde kostenlose Süßstoffe statt Zucker.

Unsere damaligen Lauftheorien waren:

  • Kontamination. Immer ein Problem bei Laborexperimenten und insbesondere bei Laborexperimenten im Grundstudium.
  • Verfolgen Sie Schadstoffe. "Null Kalorien" ist nicht wirklich 0 , es ist nur klein , und zähe Mikroorganismen können mit kleinen Mengen an Nährstoffen gut auskommen. Wenn es einen anderen Faktor gibt, der ihr Wachstum begrenzt, kann dies zu identischen CO₂-Ergebnissen führen.
  • Irgendeine Zwischenverbindung oder dergleichen, die für den Metabolismus nützlich ist . Wie Sie sagten, möglicherweise die Möglichkeit, Maltodextrin oder Dextrose zu verwenden.
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