प्रकृति मनुष्य को इनका उपयोग करने की अनुमति देती हैइसमें जो लाभ हैं। साथ ही, लोग इन दौलत को बढ़ाने की कोशिश करते हैं, कुछ नया बनाते हैं और अज्ञात को सीखते हैं। बैक्टीरिया प्रकृति के सबसे छोटे जीव हैं, जिन्हें इंसानों ने अपने उद्देश्यों के लिए इस्तेमाल करना भी सीखा है।
लेकिन न केवल रोगजनक से जुड़े नुकसानइन प्रोकैरियोटिक जीवों द्वारा प्रक्रियाओं और रोगों को वहन किया जाता है। वे एक महत्वपूर्ण औद्योगिक प्रक्रिया का स्रोत भी हैं जिसका उपयोग लोग प्राचीन काल से करते आ रहे हैं - किण्वन। इस लेख में, हम विचार करेंगे कि यह प्रक्रिया क्या है और विशेष रूप से पदार्थों का लैक्टिक एसिड किण्वन कैसे किया जाता है।
किण्वन की उत्पत्ति और उपयोग का इतिहास
किण्वन प्रक्रिया का पहला उल्लेखकुछ उत्पादों को प्राप्त करने के उद्देश्य से लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले, 5000 ईसा पूर्व के रूप में दिखाई दिए। यह तब था जब बेबीलोनियों ने इस तरह के उत्पादों को प्राप्त करने के लिए इस पद्धति का इस्तेमाल किया था:
- पनीर;
- वाइन;
- दही और अन्य डेयरी उत्पाद।
बाद में, इसी तरह का भोजन प्राप्त होने लगामिस्र, चीन, सूडान, मैक्सिको और अन्य प्राचीन राज्य। उन्होंने खमीर की रोटी सेंकना शुरू कर दिया, सब्जी की फसलों को किण्वित किया, और डिब्बाबंदी के पहले प्रयास दिखाई दिए।
लोगों द्वारा लैक्टिक एसिड किण्वन प्रक्रिया का उपयोग किया गया थासहस्राब्दी। पनीर, केफिर, दही हर समय भोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा रहा है। सभी डॉक्टर और चिकित्सक इन उत्पादों के लाभों के बारे में जानते थे। हालांकि, ऐसा परिवर्तन संभव क्यों है, इसके कारण लंबे समय तक अज्ञात रहे।
किण्वन की स्थिति के लिए की उपस्थिति की आवश्यकता होती हैसूक्ष्मजीव, लोग कल्पना भी नहीं कर सकते थे। 17 वीं शताब्दी के मध्य में, वैन हेलमोंट ने उन खाना पकाने की प्रक्रियाओं के लिए "किण्वन" शब्द पेश करने का प्रस्ताव रखा जो गैस की रिहाई के साथ हैं। दरअसल, अनुवाद में इस शब्द का अर्थ है "उबलना।" हालाँकि, केवल 19वीं शताब्दी में, यानी लगभग दो सौ साल बाद, फ्रांसीसी माइक्रोबायोलॉजिस्ट, केमिस्ट और भौतिक विज्ञानी लुई पाश्चर ने दुनिया के लिए रोगाणुओं और बैक्टीरिया के अस्तित्व की खोज की।
तब से यह ज्ञात हो गया है कि भिन्नकिण्वन के लिए विभिन्न प्रकार के अदृश्य सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। उनके अध्ययन ने समय के साथ किण्वन को नियंत्रित करना और इसे उस दिशा में निर्देशित करना संभव बना दिया जिसकी किसी व्यक्ति को आवश्यकता है।
किण्वन प्रक्रियाओं का सार
अगर हम बात करें कि यह क्या हैकिण्वन प्रक्रिया, तो इसकी जैव रासायनिक प्रकृति को इंगित करना चाहिए। दरअसल, इसके मूल में, यह केवल बैक्टीरिया की गतिविधि है जो विभिन्न उप-उत्पादों का उत्पादन करते हुए खुद को जीवन के लिए ऊर्जा प्रदान करती है।
सामान्यतः किण्वन को एक शब्द में अभिव्यक्त किया जा सकता है -ऑक्सीकरण। कुछ बैक्टीरिया के प्रभाव में किसी पदार्थ का अवायवीय अपघटन, जिससे कई उत्पादों का निर्माण होता है। कौन सा पदार्थ आधार है, साथ ही परिणाम क्या होगा, यह प्रक्रिया के प्रकार से ही निर्धारित होता है। कई किण्वन विकल्प हैं, इसलिए इन परिवर्तनों के लिए एक वर्गीकरण है।
वर्गीकरण
कुल मिलाकर, किण्वन के तीन मुख्य प्रकार हैं।
- शराब... इसमें मूल अणु का ऑक्सीकरण होता हैएथिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और एटीपी (ऊर्जा स्रोत) अणु के लिए कार्बोहाइड्रेट। ये परिवर्तन न केवल बैक्टीरिया के प्रभाव में होते हैं, बल्कि विभिन्न प्रजातियों और प्रजातियों के कवक भी होते हैं। यह इस तरह से है कि प्राचीन काल से बीयर, वाइन, बेकिंग यीस्ट और अल्कोहल जैसे उत्पाद प्राप्त किए गए हैं। कार्बोहाइड्रेट के अपघटन के दौरान जो ऊर्जा निकलती है वह सूक्ष्मजीव की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं का समर्थन करने पर खर्च की जाती है। यह ठीक प्रक्रिया का जैविक सार है।
- लैक्टिक एसिड किण्वन कई उप-उत्पादों की रिहाई के साथ लैक्टिक एसिड में कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है। इसे कैसे किया जाता है और यह किस प्रकार का होता है, हम आगे और अधिक विस्तार से विचार करेंगे।
- ब्यूट्रिक एसिड... इस प्रकार का किण्वन प्राकृतिक पैमाने पर महत्वपूर्ण है।यह ब्यूटिरिक एसिड बैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण किया जाता है जो दलदलों, नदी गाद, और इसी तरह के अवायवीय परिस्थितियों में रहते हैं। उनके काम के लिए धन्यवाद, प्रकृति में बड़ी मात्रा में कार्बनिक घटकों को संसाधित किया जाता है। उत्पाद कई पदार्थ हैं, जिनमें से मुख्य ब्यूटिरिक एसिड है। उत्सर्जित भी हैं: एसीटोन, आइसोप्रोपिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, एसिटिक एसिड, लैक्टिक एसिड, एथिल अल्कोहल और अन्य यौगिक।
संकेतित प्रकारों में से प्रत्येक का एक महत्वपूर्ण . हैप्राकृतिक और औद्योगिक पैमाने दोनों का महत्व। इस तरह के परिवर्तनों को अंजाम देने वाले जीवों के प्रकारों का आज तक अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है, और उनमें से कई को उत्पाद की उच्च उपज प्राप्त करने के लिए कृत्रिम रूप से खेती की जाती है।
लैक्टिक एसिड किण्वन: एक सामान्य अवधारणा
इस प्रकार के किण्वन को प्राचीन काल से जाना जाता है। हमारे युग से पहले भी, प्राचीन मिस्र और अन्य राज्यों के निवासी पनीर बनाना, बीयर और शराब बनाना, रोटी पकाना, सब्जियों और फलों को किण्वित करना जानते थे।
आज, विशेष शुरुआत के लिए उपयोग किया जाता हैकिण्वित दूध उत्पाद, आवश्यक सूक्ष्मजीवों के उपभेद कृत्रिम रूप से उगाए जाते हैं। प्रक्रिया का आधुनिकीकरण किया गया है और पूर्ण उपकरणों की सहायता से स्वचालितता में लाया गया है। कई विनिर्माण संयंत्र हैं जो सीधे लैक्टिक एसिड किण्वन का उत्पादन करते हैं।
पूरी प्रक्रिया का सार कई बिंदुओं में संक्षेपित किया जा सकता है।
- मुख्य उत्पाद के लिए, प्रारंभिक कार्बोहाइड्रेट लिया जाता है - सरल (फ्रुक्टोज, ग्लूकोज, पेंटोस) या जटिल (सुक्रोज, स्टार्च, ग्लाइकोजन और अन्य)।
- अवायवीय स्थितियां बनती हैं।
- उत्पाद में एक निश्चित प्रकार के लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया के उपभेद जोड़े जाते हैं।
- सभी आवश्यक बाहरी कारक प्रदान किए जाते हैं जो वांछित उत्पाद के लिए इष्टतम हैं: रोशनी, तापमान, कुछ अतिरिक्त घटकों की उपस्थिति, दबाव।
- किण्वन प्रक्रिया के पूरा होने के बाद, उत्पाद को संसाधित किया जाता है और सभी पक्ष यौगिकों को अलग किया जाता है।
बेशक, यह क्या हो रहा है इसका सिर्फ एक सामान्य विवरण है।वास्तव में, प्रत्येक चरण में, कई जटिल जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, क्योंकि लैक्टिक एसिड किण्वन की प्रक्रिया जीवित प्राणियों की महत्वपूर्ण गतिविधि का परिणाम है।
लैक्टिक एसिड किण्वन प्रक्रिया की मूल बातें
रासायनिक दृष्टिकोण से, ये परिवर्तन क्रमिक चरणों की एक श्रृंखला है।
- सबसे पहले, मूल सब्सट्रेट में परिवर्तन होता है,यानी पदार्थ (कार्बोहाइड्रेट) की कार्बन श्रृंखला बदल जाती है। यह विभिन्न वर्गों से संबंधित पूरी तरह से अलग प्रकृति के मध्यवर्ती की उपस्थिति की ओर जाता है। उदाहरण के लिए, यदि प्रारंभिक सब्सट्रेट ग्लूकोज है, तो इसे ग्लूकोनिक एसिड में बदल दिया जाता है।
- रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं,गैसों की रिहाई के साथ, उप-उत्पादों का निर्माण। पूरी प्रक्रिया में मूल इकाई लैक्टिक एसिड है। यह वह है जो किण्वन के दौरान उत्पन्न और संचित होती है। हालाँकि, यह एकमात्र कनेक्शन नहीं है। तो, एसिटिक एसिड, एथिल अल्कोहल, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, और कभी-कभी अन्य के साथ अणुओं का निर्माण होता है।
- अणुओं के रूप में प्रक्रिया की ऊर्जा उपजएडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी)। प्रति ग्लूकोज अणु में 2 एटीपी अणु होते हैं, लेकिन यदि मूल सब्सट्रेट अधिक जटिल संरचना का है, उदाहरण के लिए सेलूलोज़, तो तीन एटीपी अणु होते हैं। इस ऊर्जा का उपयोग लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया द्वारा आगे के जीवन के लिए किया जाता है।
स्वाभाविक रूप से, यदि कोई जैव रासायनिक परिवर्तनों को विस्तार से समझता है, तो सभी मध्यवर्ती अणुओं और परिसरों को इंगित किया जाना चाहिए। जैसे, उदाहरण के लिए, जैसे:
- पाइरुविक तेजाब;
- एडेनोसिन डिपोस्फेट;
- हाइड्रोजन और अन्य के वाहक के रूप में निकोटिनमाइन डाइफॉस्फेट के अणु।
हालाँकि, यह मुद्दा एक अलग के योग्य है।ध्यान और जैव रसायन के दृष्टिकोण से माना जाना चाहिए, इसलिए हम इस लेख में इसे नहीं छूएंगे। आइए अधिक विस्तार से विचार करें कि लैक्टिक एसिड उत्पादों के उत्पादन की तकनीक क्या है और किस प्रकार के किण्वन पर विचार किया जा रहा है।
होमोफेरमेंटेटिव किण्वन
होमोफेरमेंटेटिव लैक्टिक एसिड किण्वनइसका तात्पर्य रोगजनकों के विशेष रूपों के उपयोग से है और प्राप्त उत्पादों और उनकी मात्रा में विषमलैंगिक से भिन्न होता है। यह सूक्ष्मजीव की कोशिका के अंदर ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के साथ होता है। सार, सामान्य रूप से किसी भी किण्वन में, कार्बोहाइड्रेट के लैक्टिक एसिड में रूपांतरण में होता है। इस प्रक्रिया का मुख्य लाभ यह है कि वांछित उत्पाद की उपज 90% है। और बाकी केवल साइड कनेक्शन में जाता है।
इस प्रकार के किण्वन जीवाणु निम्न प्रकार के होते हैं:
- स्ट्रेप्टोकोकस लैक्टिस।
- लैक्टोबैसिलस केसी।
- लैक्टोबैसिलस एसिडोफिलस और अन्य।
होमोफेरमेंटेटिव किण्वन के परिणामस्वरूप अन्य पदार्थ क्या बनते हैं? ये कनेक्शन हैं जैसे:
- एथिल अल्कोहल;
- वाष्पशील अम्ल;
- कार्बन डाइऑक्साइड;
- फ्यूमरिक और स्यूसिनिक एसिड।
हालांकि, उद्योग में, प्राप्त करने की यह विधिकिण्वित दूध उत्पादों का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। यह प्रकृति में ग्लाइकोलाइसिस के प्रारंभिक चरण के रूप में संरक्षित है; यह व्यापक शारीरिक परिश्रम के दौरान स्तनधारी मांसपेशियों की कोशिकाओं में भी होता है।
मानव पोषण के लिए आवश्यक उत्पादों के उत्पादन की तकनीक का तात्पर्य इस तरह के प्रारंभिक कार्बोहाइड्रेट के उपयोग से है:
- ग्लूकोज;
- सुक्रोज;
- फ्रुक्टोज;
- मैनोस;
- स्टार्च और कुछ अन्य।
और होमोएंजाइमेटिक बैक्टीरिया इनमें से कई यौगिकों का ऑक्सीकरण करने में सक्षम नहीं हैं, इसलिए उत्पादन में स्टार्टर कल्चर के रूप में उनका उपयोग संभव नहीं है।
Heteroenzymatic लैक्टिक एसिड किण्वन
यह विधि ठीक वही है जो औद्योगिक रूप से हैलागू, जिसके लिए सभी किण्वित दूध उत्पादों का उत्पादन किया जाता है, सब्जियों को संरक्षित किया जाता है, पशुओं के लिए सिलेज चारा तैयार किया जाता है।
पहले वर्णित एक से मुख्य अंतर यह है किकि लैक्टिक एसिड किण्वन बड़ी संख्या में उप-उत्पादों के गठन के साथ रोगजनकों द्वारा किया जाता है। केवल 50% चीनी को बैक्टीरिया द्वारा लैक्टिक एसिड में संसाधित किया जाता है, जबकि शेष अणुओं के निर्माण में जाता है जैसे:
- सिरका अम्ल;
- ग्लिसरॉल;
- कार्बन डाइऑक्साइड;
- एथिल अल्कोहल और अन्य।
यह शिक्षा से 90% बेहतर और अधिक लाभदायक क्यों है?होमोफेरमेंटेटिव विधि में शुद्ध लैक्टिक एसिड? बात यह है कि जब मुख्य उत्पाद का बहुत अधिक उत्पादन होता है, तो कई जीवाणुओं की महत्वपूर्ण गतिविधि पूरी तरह से बाधित हो जाती है। इसके अलावा, उत्पाद कई स्वाद गुणों को खो देते हैं जो वे साइड यौगिकों के कारण प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड और आइसोमाइल अल्कोहल डिब्बाबंद सब्जियों की सुखद सुगंध प्रदान करते हैं। यदि ये यौगिक अनुपस्थित हैं, तो संरक्षण का परिणाम पूरी तरह से अलग होगा।
50% लैक्टिक एसिड उपज पर्याप्त हैप्रणाली में सभी बाहरी कवक और सूक्ष्मजीवों के विकास और महत्वपूर्ण गतिविधि को दबाने के लिए। क्योंकि 1-2% भी पर्यावरण के बहुत मजबूत अम्लीकरण का कारण बनते हैं, जिसमें लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया को छोड़कर कोई अन्य जीव मौजूद नहीं हो सकता। पूरी प्रक्रिया पेंटोस फॉस्फेट मार्ग के साथ की जाती है।
हेटेरोएंजाइमेटिक विधि के लिए किण्वन की शर्तें इस प्रकार होनी चाहिए:
- प्रारंभिक अवस्था में जोड़ा गया अच्छा और ताजा स्टार्टर कल्चर;
- इष्टतम बाहरी स्थितियां जो प्रत्येक उत्पाद के लिए व्यक्तिगत रूप से चुनी जाती हैं;
- उच्च गुणवत्ता और अच्छी तरह से काम करने वाले उपकरण;
- प्रक्रिया के लिए आवश्यक सभी तकनीकी उपकरण।
बाहरी परिस्थितियों में, प्रक्रिया तापमान का विशेष महत्व है। यह बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, लेकिन ठंड तेजी से किण्वन के पूरे पाठ्यक्रम को धीमा कर देगी।
आज एक विशेष किण्वन टैंक है जो सूक्ष्मजीवों के सही और आरामदायक काम के लिए सभी आवश्यक परिस्थितियों को स्वचालित रूप से बनाता है।
आवश्यक उपकरण
जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, सबसे महत्वपूर्ण के बीचविशेषताओं को किण्वन क्षमता पर ध्यान दिया जाना चाहिए। अगर हम घर पर प्रक्रिया को अंजाम देने की बात करते हैं, तो आपको संरक्षण के दौरान इस्तेमाल होने वाले व्यंजनों, दही और अन्य उत्पादों की सफाई पर ध्यान देना चाहिए। सूक्ष्मजीवों की बाहरी आबादी की संख्या में कमी लाने के तरीकों में से एक है उपयोग करने से पहले कंटेनरों को जीवाणुरहित करना।
हेटेरोएंजाइमेटिक के लिए किस तरह के व्यंजन उपयुक्त हैं?किण्वन? यह एक ग्लास या उच्च गुणवत्ता वाला प्लास्टिक (पॉलीप्रोपाइलीन, पॉलीइथाइलीन) कंटेनर हो सकता है, जिसे ढक्कन के साथ कसकर बंद किया जा सकता है।
उद्योग में, किण्वन प्रक्रिया शुरू करने से पहले कंटेनरों को कीटाणुरहित और साफ करने के लिए विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है।
प्रक्रिया में प्रयुक्त बैक्टीरिया
यदि हम डिब्बाबंद और किण्वित दूध उत्पादों को बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले बैक्टीरिया की संस्कृतियों के बारे में बात करते हैं, तो हम कई सबसे सामान्य प्रकार के जीवों की पहचान कर सकते हैं।
- बल्गेरियाई एसिडोफिलस बेसिलस।
- स्पोरोलैक्टोबैसिलस इनुलिनस प्रजाति के लैक्टोबैसिलस।
- बिफीडोबैक्टीरिया।
- लिकोनोस्तोक।
- लैक्टिक एसिड कोक्सी।
- लैक्टोबैसिलस एल केसी।
- जीनस स्ट्रेप्टोकोकस और अन्य के बैक्टीरिया।
संकेतित संयोजन और शुद्ध संस्कृतियों के आधार परजीव, किण्वित दूध उत्पादों के लिए किण्वन करते हैं। वे सार्वजनिक डोमेन में हैं, कोई भी उन्हें खरीद सकता है। परिणामी उत्पाद से लाभ उठाने के लिए किण्वन प्रक्रिया की शर्तों का पालन करना सबसे महत्वपूर्ण बात है।
इस तरह के किण्वन के परिणामस्वरूप कौन से उत्पाद प्राप्त होते हैं?
यदि हम इस बारे में बात करें कि लैक्टोबैसिली का उपयोग करके कौन से किण्वन उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं, तो हम कई मुख्य श्रेणियों का नाम दे सकते हैं।
- किण्वित दूध उत्पाद (किण्वित पके हुए दूध, दही, वैरनेट, केफिर, पनीर, खट्टा क्रीम, मक्खन, एसिडोफिलिक उत्पाद और अन्य)।
- खेत जानवरों के लिए सिलेज चारा।
- लैक्टिक एसिड, जिसका उपयोग शीतल पेय के निर्माण, फर की खाल के निर्माण, और बहुत कुछ में किया जाता है।
- बेकरी, पनीर उत्पादन।
- डिब्बाबंद सब्जियां और फल।
यह सब लोगों के जीवन, उनकी औद्योगिक गतिविधियों में कुछ विशेष प्रकार के जीवाणुओं के महत्व को साबित करता है।
