Naturen tillåter en person att njuta av fördelarna som finns i den. Samtidigt försöker människor öka dessa rikedomar, skapa något nytt och lära sig om det okända. Bakterier är naturens minsta varelser, som människor också har lärt sig att använda för sina egna syften.
Men inte bara den skada som är förknippad med patogena processer och sjukdomar bärs av dessa prokaryota organismer. De är också källan till en viktig industriell process som har använts av människor sedan urminnes tider - jäsning. I den här artikeln kommer vi att överväga vad denna process är och hur mjölksyrafermentering av ämnen utförs specifikt.
Historia om förekomst och användning av jäsning
Det första omnämnandet av att jäsningsprocessen användes av människor för att få fram vissa produkter dök upp så tidigt som 5000 f. Kr. Det var då som babylonierna använde denna metod för att få produkter som:
- ost;
- vin;
- ostmjölk och annatmejeriprodukter.
Senare började liknande mat tas emot i Egypten, Kina, Sudan, Mexiko och andra forntida stater. De började baka jästbröd, jäsa grönsaksgrödor och de första försöken med konservering dök upp.
Mjölksyrafermenteringsprocessen har använts av människor i tusentals år. Ostar, kefirer, yoghurt har varit en viktig del av måltiden hela tiden. Alla läkare och healers kände till fördelarna med dessa produkter. Men orsakerna till att denna typ av transformation är möjlig förblev okända under lång tid.
Faktumet att jäsningsförhållanden kräver närvaro av mikroorganismer kunde folk inte ens föreställa sig. I mitten av 1600-talet föreslog Van Helmont att man skulle introducera termen "jäsning" för de matlagningsprocesser som åtföljs av utsläpp av gas. När allt kommer omkring, i översättning betyder detta ord "kokande". Men först på 1800-talet, det vill säga nästan tvåhundra år senare, upptäckte den franske mikrobiologen, kemisten och fysikern Louis Pasteur förekomsten av mikrober, bakterier för världen.
Det har sedan dess blivit känt att olika typer av jäsning kräver närvaron av olika typer av mikroorganismer som är osynliga för ögat. Deras studie gjorde det möjligt att över tid kontrollera jäsningen och styra den i rätt riktning för en person.
essensen av jäsningsprocesser
Om vi talar om vad jäsningsprocessen är, då bör vi påpeka dess biokemiska natur. När allt kommer omkring, i dess kärna, är detta bara aktiviteten hos bakterier som utvinner energi för sig själva för livet, samtidigt som de producerar olikabiprodukter.
I allmänhet kan fermentering beskrivas med ett ord - oxidation. Anaerob nedbrytning av ett ämne under påverkan av vissa bakterier, vilket leder till bildandet av ett antal produkter. Vilket ämne som ligger till grund, liksom vad som blir resultatet, bestäms av själva typen av process. Det finns flera jäsnings alternativ, så det finns en klassificering för dessa omvandlingar.
Klassificering
Det finns tre huvudtyper av jäsning.
- Alkohol. Den består i oxidation av den ursprungliga kolhydratmolekylen till etylalkohol, koldioxid, vatten och en ATP-molekyl (en energikälla). Dessa transformationer utförs under verkan av inte bara bakterier utan också svampar av olika släkten och arter. Det är på detta sätt som produkter som öl, vin, bakjäst och alkohol har erhållits sedan urminnes tider. Energin som frigörs vid nedbrytningen av kolhydrater går åt till att säkerställa mikroorganismens vitala processer. Detta är den biologiska kärnan i processen.
- Mjölksyrajäsning är oxidation av kolhydrater till mjölksyra med frisättning av ett antal biprodukter. Hur det går till och vilka typer det händer kommer vi att överväga mer i detalj.
- Smörsyra. Denna typ av jäsning är viktig i naturlig skala. Det utförs på grund av den vitala aktiviteten hos smörsyrabakterier som lever under anaeroba förhållanden på botten av träsk, flodslam och så vidare. Tack vare deras arbete i naturen bearbetas en enorm mängd organiska komponenter. Produkter är många ämnen, de viktigaste bland vilkaSmörsyra. Avges även: aceton, isopropylalkohol, koldioxid, ättiksyra, mjölksyra, etylalkohol och andra föreningar.
Var och en av de angivna typerna är viktig både naturlig och industriell skala. De typer av organismer som utför sådana transformationer är väl studerade idag, och många av dem odlas artificiellt för att få ett stort utbyte av produkten.
Mjölksyrajäsning: ett allmänt koncept
Den här typen av jäsning har varit känd sedan antiken. Redan före vår tideräkning visste invånarna i det antika Egypten och andra stater hur man gör ost, brygger öl och vin, bakar bröd, jäser grönsaker och frukter.
Idag används speciella startkulturer för fermenterade mjölkprodukter, stammar av nödvändiga mikroorganismer odlas på konstgjord väg. Processen har moderniserats och automatiserats, genomförd med hjälp av komplett utrustning. Det finns många tillverkare som direkt producerar mjölksyrafermentering.
Kärnan i hela processen kan sammanfattas i flera stycken.
- En kolhydrat tas som huvudprodukt - enkel (fruktos, glukos, pentoser) eller komplex (sackaros, stärkelse, glykogen och andra).
- Anaeroba förhållanden skapas.
- Stammar av mjölksyrabakterier av en viss typ läggs till produkten.
- Alla nödvändiga externa faktorer tillhandahålls som är optimala för den önskade produkten: belysning, temperatur, närvaron av vissa ytterligarekomponenter, tryck.
- Efter att jäsningsprocessen är avslutad bearbetas produkten och alla sidoföreningar isoleras.
Det här är naturligtvis bara en allmän beskrivning av vad som händer. Faktum är att i varje steg finns det många komplexa biokemiska reaktioner, eftersom processen med mjölksyrajäsning är resultatet av levande varelsers vitala aktivitet.
Grunderna i mjölksyrafermenteringsprocessen
Ur en kemisk synvinkel är dessa transformationer en serie på varandra följande stadier.
- För det första sker en förändring i det ursprungliga substratet, det vill säga att ämnets (kolhydrat) kolkedja förändras. Detta leder till uppkomsten av mellanliggande föreningar av en helt annan natur, som tillhör olika klasser. Till exempel, om det initiala substratet är glukos, omarrangeras det till glukonsyra.
- Oxidations-reduktionsreaktioner, åtföljda av utsläpp av gaser, bildning av biprodukter. Huvudenheten i hela processen är mjölksyra. Det är hon som produceras och ackumuleras under jäsningen. Detta är dock inte det enda sambandet. Så det bildas molekyler av ättiksyra, etylalkohol, koldioxid, vatten och ibland andra medföljande sådana.
- Processens energiutbyte i form av molekyler av adenosintrifosforsyra (ATP). Det finns 2 ATP-molekyler per glukosmolekyl, men om det initiala substratet har en mer komplex struktur, till exempel cellulosa, så finns det tre ATP-molekyler. Denna energi används av mjölksyrabakterier för vidare liv.
Det är naturligt attom man förstår biokemiska transformationer i detalj, bör alla mellanliggande molekyler och komplex anges. Såsom:
- pyrodruvsyra;
- adenosin difosfat;
- molekyler av nikotinamindifosfat som bärare av väte och andra.
Denna fråga förtjänar dock särskild uppmärksamhet och bör övervägas ur biokemins synvinkel, så vi kommer inte att beröra den i den här artikeln. Låt oss titta närmare på vad som är tekniken för framställning av mjölksyraprodukter och vilka typer av jäsning det är fråga om.
Homofermentativ jäsning
Homofermentativ mjölksyrafermentering involverar användning av speciella former av patogener och skiljer sig från heterofermentativa i de resulterande produkterna och deras kvantitet. Det sker längs den glykolytiska vägen inuti mikroorganismens cell. Summan av kardemumman är, som i allmänhet med all jäsning, omvandlingen av kolhydrater till mjölksyra. Den största fördelen med denna process är att utbytet av den önskade produkten är 90%. Och bara resten går till sidoföreningar.
Bakteriejäsning av denna typ av följande arter:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus och andra.
Vilka andra ämnen bildas som ett resultat av homofermentativ jäsning? Det här är anslutningar som:
- etylalkohol;
- flyktiga syror;
- koldioxid;
- fumarsyra och bärnstenssyra.
Denna metod för att erhålla fermenterade mjölkprodukter används praktiskt taget inte inom industrin. Det bevaras i naturen som det inledande skedet av glykolys, det förekommer också i däggdjursmuskelceller under omfattande fysisk ansträngning.
Tekniken för produktion av de nödvändiga produkterna för mänsklig näring innebär användning av sådana initiala kolhydrater som:
- glukos;
- sackaros;
- fruktos;
- mannose;
- stärkelse och några andra.
Och homofermentativa bakterier kan inte oxidera många av dessa föreningar, så deras användning som startkulturer i produktionen är inte möjlig.
Heterofermentativ mjölksyrajäsning
Denna metod är just den industriellt tillämpliga, tack vare vilken produktionen av alla fermenterade mjölkprodukter sker, grönsaker konserveras och ensilagefoder för boskap skördas.
Den största skillnaden från det som beskrivits tidigare är att patogener utför mjölksyrajäsning med bildandet av ett större antal biprodukter. Endast 50 % av sockret bearbetas av bakterier till mjölksyra, resten går till bildning av molekyler som:
- ättiksyra;
- glycerin;
- koldioxid;
- etylalkohol och andra.
Hur är det bättre och mer lönsamt än att bilda 90 % ren mjölksyra med den homofermentativa metoden? Saken är att när huvudprodukten producerasför mycket, då hämmas den vitala aktiviteten hos många bakterier helt. Dessutom förlorar produkterna många av de smakegenskaper som de förvärvar på grund av biföreningar. Så till exempel tillhandahålls den trevliga aromen av konserverade grönsaker av ättiksyra och isoamylalkohol. Om dessa föreningar inte är närvarande kommer resultatet av konserveringen att bli helt annorlunda.
Ett utbyte av mjölksyra på 50 % är helt tillräckligt för att undertrycka utvecklingen och vital aktivitet hos alla främmande svampar och mikroorganismer i systemet. För även 1-2% orsakar för kraftig försurning av miljön där inga andra organismer kan existera, förutom mjölksyrabakterier. Hela processen utförs längs pentosfosfatvägen.
Jäsningsvillkoren för den heterofermentativa metoden bör vara följande:
- bra och fräsch förrätt lades till i det inledande skedet;
- optimala externa förhållanden som väljs för varje produkt individuellt;
- högkvalitativ och välfungerande utrustning;
- alla tekniska enheter som behövs för processen.
Bland yttre förhållanden är processtemperaturen av särskild betydelse. Den bör inte vara för hög, men kylan kommer drastiskt att bromsa hela jäsningsförloppet.
Idag finns det en specialiserad jäsningstank som automatiskt skapar alla nödvändiga förutsättningar för att mikroorganismer ska fungera korrekt och bekvämt.
Utrustning krävs
Som vi noterade ovan, bland de viktigaste egenskapernabör noteras kapacitet för jäsning. Om vi pratar om hemproceduren, bör du vara uppmärksam på städningen av disken som används under konservering, tillverkning av yoghurt och andra produkter. Ett sätt att minska antalet främmande populationer av mikroorganismer är att sterilisera behållare innan de används.
Vilka rätter är lämpliga för heterofermentativ jäsning? Det kan vara en behållare av glas eller högkvalitativ plast (polypropen, polyeten) som kan stängas tätt med ett lock.
Industrien använder speciella anordningar för desinfektion och rengöring av behållare innan jäsningsprocessen påbörjas.
Bakterier som används i processen
Om vi talar om bakteriekulturer som används för att skapa konserverade och fermenterade mjölkprodukter, då kan vi identifiera flera av de vanligaste typerna av organismer.
- Acidofil bulgarisk pinne.
- Lactobacillus species Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobacteria.
- Leukostocks.
- Mjölksyrakocker.
- Lactobacillus species L. Casei.
- Bakterier av släktet Streptococcus och andra.
Baserat på kombinationen och rena kulturer av de angivna organismerna, tillverkas startkulturer för fermenterade mjölkprodukter. De är offentliga, alla kan köpa dem. Det viktigaste är att observera förhållandena för jäsningsprocessen för att dra nytta av resultatetprodukt.
Vilka produkter erhålls från denna jäsning?
Om vi talar om vilka jäsningsprodukter som kan erhållas med hjälp av laktobaciller, då kan vi nämna flera huvudkategorier.
- Jästa mjölkprodukter (jäst bakad mjölk, yoghurt, varenets, kefir, keso, gräddfil, smör, acidophilus-produkter och andra).
- foder av silotyp för lantbruksdjur.
- Mjölksyra, som används vid tillverkning av läsk, dressing av pälsskinn med mera.
- Bakning, osttillverkning.
- Konserverade frukter och grönsaker.
Allt detta bevisar betydelsen av vissa typer av bakterier i människors liv, deras industriella verksamhet.
