Živa bića obavljaju razne metabolički procesi s ciljem dobivanja energije. Vidljivi rezultat takvih procesa je transformacijaTo se definira kao promjena uvjeta i karakteristika spojeva. Vjerojatno ste primijetili ovaj proces u mnogim stvarima oko sebe, iako je istina da nisu svi procesi razgradnje fermentativni. Kao onaj put kada ste ostavili karton mlijeka izvan hladnjaka, bakterije... Lactobacillus Ukiselilo vam je svježe mlijeko. Usput, produkti ove reakcije nisu uvijek neželjeni: ta čaša vina koju ste popili uz večeru nastala je fermentacijom soka od grožđa.
Fermentacijske transformacije šećeri u proizvodima koji pripadaju etilnoj skupini (alkoholi), a obično je popraćeno stvaranjem kiselina koje daju karakterističan "kiseli" okus. U specifičnom slučaju mliječne fermentacije, ovi šećeri se pretvaraju uglavnom u mliječna kiselina, odgovoran za karakterističnu kiselost mnogih fermentiranih namirnica.
Od vrenja do mliječne fermentacije
Fermentacija je anaerobna kemijska reakcija (odvija se bez kisika) koji provode mikroorganizmi (bakterije i kvasci). Znanstvenik Louis Pasteur povezao je ovaj proces razgradnje u nekim namirnicama s djelovanjem mikroba. Tijekom vremena, mikrobiologija je pokazala da vrsta fermentacije (definirano konačnim proizvodima) ovisi o uključenom mikroorganizmu.
u mliječno vrenje Uključene su bakterije mliječne kiseline, uključujući vrste LactobacillusGlavni rezultat razgradnje glukoze je mliječna kiselina i, ovisno o ruti, također ugljični dioksid i drugi sekundarni spojevi poput etanola ili organskih kiselina.
Biokemijski, bakterije mliječne kiseline dobivaju energiju putem glikolizaDobiveni piruvat se reducira na laktat ili kombinaciju laktata i drugih spojeva, regenerirajući NAD + neophodan za nastavak glikolize u odsutnosti kisika.
Prevladavajući mehanizam reakcije u mliječnoj fermentaciji su uzastopne dehidrogenacije organskih tvari, koje su obično šećeri; ponekad mogu sudjelovati i drugi reaktanti, poput masnih kiselina. Radi povijesnog pojednostavljenja, opća fermentacija često se sažima jednadžbom:
Šećer = Alkohol + Ugljikov dioksid
Međutim, sveobuhvatniji pogled na mliječnu fermentaciju uzima u obzir stvaranje kiselina uz alkohole i CO₂.2:
Šećer → Alkohol + Ugljikov dioksid + Organske kiseline (uglavnom mliječna kiselina)
U praksi postoje različiti vrste mliječne fermentacije prema produktima i metaboličkim putovima:
- Homolaktički: Laktoza ili glukoza se razgrađuje gotovo isključivo u jedan glavni produkt, mliječna kiselinaTo rade, na primjer, neke vrste Lactobacillus y Streptococcus uključen u proizvodnju jogurta.
- Heterolaktički: Proizvodi kao što su mliječna kiselina, etanola y CO2a u nekim slučajevima i dodatne organske kiseline (npr. octena kiselina). Ovisno o putu, male količine vode mogu se pojaviti i kao nusprodukt. Bakterije kao što su Leuconostoc ili određeni sojevi Lactobacillus Izvode heterolaktičke fermentacije, koriste se u kiseljenju i složenim fermentacijama.
Funkcionalno, bakterije mliječne kiseline ne proizvode samo mliječnu kiselinu: one stvaraju i druge organske kiseline, egzopolisaharidi i aromatski spojevi koji modificiraju tekstura, okus i aroma fermentiranih namirnica, zbog čega je njihova upotreba toliko raširena u prehrambenoj industriji.
Uvjeti koji pogoduju mliječnoj fermentaciji
Uvjeti koji pogoduju razvoju mliječne fermentacije povezani su s fiziološke potrebe uključenih bakterija. Kontroliranje ovih čimbenika ključno je i u industriji i u kućnoj kuhinji.
Standardni uvjeti okoliša: Klasično se spominje da uvjeti bliski 25 ºC i 1 atm Povoljni su za mnoge bakterije; u praksi, ovisno o vrsti, optimalni rasponi su između 25-40 ºCNa primjer, kod izrade jogurta, smjesa se drži oko 35-40 ºC nekoliko sati kako bi bakterije mogle pretvoriti laktozu u mliječnu kiselinu. Ako je temperatura preniska (npr. hlađenje na 4°C), aktivnost se usporava; ako je previsoka, bakterije mogu uginuti i fermentacija prestaje.
Prisutnost šećera i organskih sastojaka: Bakterije iskorištavaju prednost fermentirajući šećeri (laktoza u mlijeku; jednostavni šećeri i derivati škroba u povrću i žitaricama). Kolokvijalno bismo mogli reći da bakterije Oni vole šećere.
Vlažnost: Mnogi antibakterijski tretmani imaju za cilj ograničiti vlagu, jer ona potiče fermentaciju i rast drugih mikroba. Proizvod s vrlo niskim udjelom vlage manje je osjetljiv na djelovanje bakterija; zato su vrlo suho meso ili dehidrirani proizvodi stabilniji.
Kod kontroliranih fermentacija, također se vodi računa o prisutnost ili odsutnost kisikaIako mnoge bakterije mliječne kiseline podnose kisik, sama fermentacija je prvenstveno anaerobna: ograničavanje kisika pogoduje fermentacijskom putu u odnosu na aerobno disanje.
Drugi ključni faktor je pHKako fermentacija napreduje, mliječna kiselina snižava pH, stvarajući okruženje povoljno za LAB, a nepovoljno za mnoge patogene, što objašnjava njezinu učinkovitost kao metode konzerviranja.
Lactobacillus, bakterije mliječne kiseline i njihovo djelovanje u mliječnoj fermentaciji
Spol Lactobacillus Dio je veće skupine poznate kao bakterije mliječne kiseline (LAB). To su gram-pozitivne bakterije, izduženog oblika sličnog štapiću; preferiraju okruženja anaerobiiako u mnogim slučajevima podnose kisik.
BAL-ovi uključuju žanrove kao što su Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc i Pediococcus, prisutan u jogurtu, kefiru, sirevima, kiselim krastavcima i kruhu od kiselog tijesta, među ostalim fermentiranim namirnicama.
Kada Lactobacillus Razvija fermentaciju laktoze, ne samo radi dobivanja hranjivih tvari, već pokazuje i sklonost prema kiselim okruženjima. Ovo svojstvo se koristi za konzerviranje hranejer kisela okolina ograničava rast mnogih patogenih bakterija.
Neke od uključenih vrsta su:
- Lactobacillus bulgaricus (trenutno se smatra dijelom kompleksa) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), široko se koristi u tradicionalnom jogurtu.
- Lactobacillus casei, čest u fermentiranom mlijeku i nekim sirevima, s potencijalom probiotik.
- Lactobacillus delbrueckii, uključen u mliječnu fermentaciju i industrijsku proizvodnju mliječne kiseline.
- Lactobacillus leichmannii, prisutan u specifičnim fermentacijama i u metaboličkim studijama.
Liječnici i nutricionisti potiču konzumaciju proizvoda s LAB-om jer oni mogu koristiti crijevna florapomažući njegovoj regeneraciji i ravnoteži. Mnogi brendovi navode prisutnost [sastojaka] na svojim etiketama. probioticiOve bakterije obavljaju svojevrsnu "predprobavu" šećera i proteina, čineći hranu probavljivijom. probavni i bolje ga podnose osobe osjetljive na laktozu.
Međutim, mnogi komercijalni mliječni proizvodi podvrgavaju se toplinskim procesima (pasterizaciji ili drugim) koji smanjuju ili uklanjaju živu floru: kemijski sastav (mliječna kiselina, tekstura i okus) može se održati, ali probiotički učinak povezan sa živim bakterijama se smanjuje ili nestaje.
Mliječna fermentacija u ljudskom tijelu: mišići i bol u mišićima
Mliječna fermentacija nije isključivo bakterijska. Naša mišićne stanice Također pribjegavaju mliječnom putu kada potreba za energijom premašuje opskrbu kisikom.
Tijekom a intenzivan naporMišić dobiva energiju glikolizom; ako nedostaje kisika, piruvat se pretvara u laktatregeneracija NAD-a+ da bi se glikoliza nastavila:
Piruvat + NADH + H++ → Laktat + NAD+
Ovaj proces se događa u citoplazma i omogućuje kontinuiranu proizvodnju ATP-a u uvjetima niske razine kisika. Nakupljanje laktata i pad pH doprinose osjećaju umora i trenutnoj boli u mišićima; međutim, bol u mišićima s odgođenim početkom više je povezana s mikropukotinama u mišićnim vlaknima. Kada se opskrba kisikom poboljša, laktat se može transportirati u druga tkiva (npr. jetru) i pretvoriti natrag u mišićno tkivo za metabolizam.
Fermentacija laktoze u konzerviranju i poboljšanju hrane
Fermentacija je drevna metoda koju su razvili potrebno je transformirati hranu kako bi trajala i za sprječavanje želučanih infekcija u vrijeme kada antibiotici nisu dostupni. Razne kulture razvile su metode fermentacije (na primjer u Aziji s povrćem, žitaricama i sojom) bez potpunog razumijevanja uključenih mehanizama.
Louis Pasteur je postavio znanstvenu osnovu za ove reakcije, utrvši put tehnikama konzerviranja. Danas znamo da mliječna fermentacija ne samo da konzervira, već može i Poboljšajte teksturu, okus, aromu i nutritivnu vrijednost od hrane.
U industriji, mliječna fermentacija omogućuje:
- Poboljšajte teksturu proizvoda poput jogurta, izbjegavajući pretjeranu upotrebu zgušnjivača. Neki sojevi proizvode egzopolisaharide koji prirodno stvaraju kremastu i stabilnu teksturu.
- Pojačajte okus i aromu u sirevima i drugoj fermentiranoj hrani putem aromatskih spojeva dobivenih metabolizmom proteina, šećera i lipida.
- Smanjite neželjene komponente kao što je laktoza, smanjujući probavne tegobe kod osoba s intolerancijom.
Primjeri značajnih mliječnih fermentacija uključuju:
- Mliječna fermentacija: BAL-ovi dobivaju energiju iz laktozazakiseljavanje mlijeka. kiselo mlijeko Nastaje taloženjem proteina (kazeina) kada se pH smanji; od toga se izrađuju jogurti, sirevi, kefir i drugi proizvodi.
- Fermentacija povrća: Sol se koristi za inhibiciju patogena; kada se pravilno koristi, sol potiče selekciju otpornih LAB i olakšava kiseljenje kao što je kiseli kupus, kiseli krastavci i kimchiAko se koristi pretjerano, može ograničiti i razvoj Lactobacillus.
- Fermentacija u mesu: U fermentiranim kobasicama i suhomesnatim proizvodima, fermentacija djeluje na glikogen (ili prisutnih šećera) pretvarajući ga u mliječnu kiselinu, što doprinosi očuvanju, okusu i boji.
Mliječna fermentacija se također odnosi na supstrate kao što su kavin sluzBAL prisutan u pulpi (na primjer, Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. acidophilus) konzumiraju šećere iz voća i proizvode mliječnu kiselinu, alkohol, octenu kiselinu i CO22Kontroliranjem temperature, pH vrijednosti, kisika i vremena dobivaju se kave sa specifičnim profilima. ugodna kiselostslatkoća i složene arome, cijenjene u specijalnim kavama.
Ukratko, mliječna fermentacija zakiseljuje, konzervira i poboljšava Senzorne karakteristike i, u mnogim slučajevima, nutritivna vrijednost i probavljivost hrane. Djeluje kao most između proizvodnje energije i duboke transformacije onoga što konzumiramo, pružajući sigurnost, okus i složenu interakciju s našim zdravljem crijeva koja se i dalje proučava.