Tejsav erjesztés: technológia és a szükséges berendezések. Heterofermentációs tejsav erjesztés

A természet lehetővé teszi az ember számára, hogy ezeket használjaa benne rejlő előnyöket. Ugyanakkor az emberek megpróbálják megsokszorozni ezeket a gazdagságokat, valami újat létrehozni és megtanulni a még ismeretleneket. A baktériumok a legkisebb természeti lények, amelyeket az emberek megtanultak felhasználni saját céljaikra is.

De nemcsak a kórokozóval járó károka folyamatokat és betegségeket ezek a prokarióta organizmusok hordozzák. Ugyancsak egy fontos ipari folyamat forrása, amelyet az emberek az ókor óta használnak - az erjedés. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi ez a folyamat, és mennyire specifikusan hajtják végre az anyagok tejsav-fermentációját.

Az erjedés keletkezésének és felhasználásának története

Az erjesztési folyamat első említéseaz emberek bizonyos termékek megszerzésére használták, már Kr. e. 5000-ben megjelentek. Ekkor a babilóniaiak ezt a módszert használták olyan termékek előállításához, mint:

• sajt;
• bor;
• joghurt és más tejtermékek.

Később hasonló ételeket kezdtek fogadniEgyiptom, Kína, Szudán, Mexikó és más ősi államok. Élesztő kenyeret kezdtek sütni, zöldségféléket erjeszteni, és megjelentek az első konzervipari kísérletek.

Tejsavas fermentációs eljárást alkalmaztak az emberekévezredek óta. A sajtok, a kefirek, a joghurtok mindig fontos részét képezték az étkezésnek. Minden orvos és gyógyító tudott e termékek előnyeiről. Az okok, amelyek miatt ilyen átalakulás lehetséges, sokáig ismeretlenek maradtak.

Az erjedési körülmények megkövetelik a jelenlététmikroorganizmusok, az emberek el sem tudták képzelni. A 17. század közepén Van Helmont azt javasolta, hogy vezessék be a "fermentáció" kifejezést azokra a főzési folyamatokra, amelyekhez gáz szabadul fel. Valójában fordításban ez a szó "forrást" jelent. Louis Pasteur francia mikrobiológus, vegyész és fizikus azonban csak a 19. században, vagyis csaknem kétszáz évvel később fedezte fel a világon a mikrobák és baktériumok létezését.

Azóta vált ismertté, hogy másaz erjedéshez különféle láthatatlan mikroorganizmusok jelenléte szükséges. Vizsgálatuk lehetővé tette az erjedés időbeli ellenőrzését és az embernek szükséges irányba történő irányítását.

A fermentációs folyamatok lényege

Ha arról beszélünk, mi azfermentációs folyamatot, akkor ki kell emelni annak biokémiai jellegét. Valójában lényegében egyszerűen a baktériumok tevékenysége az, amely az élet számára energiát biztosít, miközben különféle melléktermékeket állít elő.

Az erjedés általában egyetlen szóval foglalható össze -oxidáció. Egy anyag anaerob bomlása bizonyos baktériumok hatására, ami számos termék képződéséhez vezet. Hogy melyik anyag az alapja, valamint hogy mi lesz az eredménye, azt maga a folyamat típusa határozza meg. Számos fermentációs lehetőség létezik, ezért van osztályozás ezekre az átalakulásokra.

besorolás

Összesen három fő típusú fermentáció létezik.

1. Alkohol... Ez az eredeti molekula oxidációjából állszénhidrátból etil-alkohol, szén-dioxid, víz és ATP (energiaforrás) molekula. Ezeket az átalakításokat nemcsak baktériumok, hanem különböző nemzetségekből és fajokból származó gombák hatása alatt hajtják végre. Ilyen módon ősidők óta nyernek olyan termékeket, mint a sör, bor, sütőélesztő és alkohol. A szénhidrát bomlása során felszabaduló energiát a mikroorganizmus létfontosságú folyamatainak támogatására fordítják. Pontosan ez a folyamat biológiai lényege.
2. Tejsav fermentáció szénhidrátok tejsavvá történő oxidációjából áll, számos melléktermék felszabadulásával. Hogyan hajtják végre és milyen típusok történnek, részletesebben megvizsgáljuk.
3. Vajsav... Ez a fajta erjedés természetes méretben fontos.Anaerob körülmények között élő mocsarak, folyóiszapok stb. Alján élő vajsavbaktériumok létfontosságú aktivitása miatt hajtják végre. Munkájuknak köszönhetően hatalmas mennyiségű szerves komponenst dolgoznak fel a természetben. A termékek sok anyagból állnak, a fő a vajsav. Emittálódnak még: aceton, izopropil-alkohol, szén-dioxid, ecetsav, tejsav, etil-alkohol és egyéb vegyületek.
   

A megjelölt típusok mindegyikének van egy fontosmind a természetes, mind az ipari lépték fontossága. Az ilyen átalakulásokat végző organizmusok típusait a mai napig jól tanulmányozták, és sokukat mesterségesen tenyésztik a termék magas hozamának elérése érdekében.

Tejsavfermentáció: általános fogalom

Ez a fajta fermentáció már az ókorban ismert volt. Korunk előtt még az ókori Egyiptom és más államok lakói tudták, hogyan kell sajtot készíteni, sört és bort főzni, kenyeret sütni, zöldségeket és gyümölcsöket fermentálni.

Ma speciális indítókat használnakerjesztett tejtermékeket, a szükséges mikroorganizmus törzseket mesterségesen tenyésztik. A folyamat korszerűsödött és automatizálódott, komplett berendezések segítségével valósult meg. Számos olyan üzem áll rendelkezésre, amelyek közvetlenül termelnek tejsavfermentációt.

Az egész folyamat lényege több pontban összefoglalható.

1. A fő termékhez a kezdeti szénhidrátot veszik - egyszerű (fruktóz, glükóz, pentóz) vagy komplex (szacharóz, keményítő, glikogén és mások).
2. Anaerob körülmények jönnek létre.
3. Bizonyos típusú tejsavbaktériumok törzsét adják a termékhez.
4. Minden szükséges külső tényező rendelkezésre áll, amelyek optimálisak a kívánt termékhez: megvilágítás, hőmérséklet, bizonyos kiegészítő komponensek jelenléte, nyomás.
5. A fermentációs folyamat befejezése után a terméket feldolgozzuk, és az összes mellékvegyületet elkülönítjük.

Természetesen ez csak egy általános leírás a történésekről.Valójában minden szakaszban sok komplex biokémiai reakció megy végbe, mert a tejsav fermentáció folyamata az élőlények létfontosságú tevékenységének eredménye.

A tejsav fermentációs folyamat alapjai

Kémiai szempontból ezek az átalakulások egymást követő szakaszok sorozata.

1. Először is, változás van az eredeti szubsztrátumban,vagyis megváltozik az anyag (szénhidrát) szénlánca. Ez teljesen más jellegű, különböző osztályokba tartozó köztitermékek megjelenéséhez vezet. Például, ha a kezdeti szubsztrát glükóz, akkor átalakul glükonsavvá.
2. Redox reakciók,gázok felszabadulásával, melléktermékek képződésével jár. Az egész folyamat bázikus egysége a tejsav. Ő termelődik és halmozódik fel az erjedés során. Azonban nem ez az egyetlen kapcsolat. Tehát az ecetsav, az etil-alkohol, a szén-dioxid, a víz és néha más kísérő molekulák képződnek.
3. A folyamat energiahozama molekulák formájábanadenozin-trifoszforsav (ATP). Glükózmolekulánként 2 ATP-molekula van, de ha az eredeti szubsztrát összetettebb szerkezetű, például cellulóz, akkor három ATP-molekula van. Ezt az energiát a tejsavbaktériumok használják fel a további életre.

Természetesen, ha valaki részletesen megérti a biokémiai átalakulásokat, akkor az összes köztes molekulát és komplexet meg kell jelölni. Ilyenek például:

• pironsav;
• adenozin-difoszfát;
• a nikotinamin-difoszfát molekulái hidrogénhordozóként és mások.
  

Ez a kérdés azonban külön megérdemel.figyelmet és figyelembe kell venni a biokémia szempontjából, ezért ebben a cikkben nem érintjük. Vizsgáljuk meg részletesebben, hogy mi a tejsavtermékek előállításának technológiája és milyen típusú fermentáció létezik.

Homofermentatív fermentáció

Homofermentatív tejsav fermentációa kórokozók speciális formáinak használatát jelenti, és a kapott termékekben és mennyiségükben különbözik a heterofermentatívaktól. A mikroorganizmus sejtjének belsejében lévő glikolitikus út mentén fordul elő. A lényeg, mint általában minden fermentációban, a szénhidrátok tejsavvá alakításában rejlik. Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy a kívánt termék kitermelése 90%. És csak a többi megy az oldalsó kapcsolatokra.

Az ilyen típusú fermentációs baktériumok a következő típusúak:

• Streptococcus lactis.
• Lactobacillus casei.
• Lactobacillus acidophilus és mások.

Milyen egyéb anyagok keletkeznek a homofermentatív fermentáció eredményeként? Ezek olyan kapcsolatok, mint:

• etil-alkohol;
• illékony savak;
• szén-dioxid;
• fumársav és borostyánkősav.

Azonban az iparban ez a megszerzési módszererjesztett tejtermékeket gyakorlatilag nem használnak. A természetben a glikolízis kezdeti szakaszaként megőrződik, és emlős izomsejtjeiben is kiterjedt fizikai erőfeszítések során fordul elő.

Az emberi táplálkozáshoz szükséges termékek előállításának technológiája olyan kezdeti szénhidrátok felhasználását vonja maga után, mint:

• szőlőcukor;
• szacharóz;
• fruktóz;
• mannóz;
• keményítő és néhány más.
  

És a homoenzimatikus baktériumok nem képesek sok ilyen vegyületet oxidálni, ezért a termelésben indító kultúraként való felhasználás nem lehetséges.

Heteroenzimatikus tejsav fermentáció

Ez a módszer pontosan az, ami iparilagalkalmazható, amelynek köszönhetően az összes erjesztett tejterméket előállítják, zöldségeket tartósítanak, szilázstakarmányt készítenek az állatok számára.

A fő különbség a korábban leírtaktól az, hogyhogy a tejsavfermentációt kórokozók végzik nagyobb számú melléktermék képződésével. A baktériumok csak a cukor 50% -át dolgozzák fel tejsavvá, a fennmaradó részt pedig olyan molekulák képződésére fordítják, mint:

• ecetsav;
• glicerin;
• szén-dioxid;
• etil-alkohol és mások.

Miért jobb és jövedelmezőbb, mint az oktatás 90%tiszta tejsav a homofermentatív módszerben? A helyzet az, hogy amikor túl nagy mennyiségű fő terméket állítanak elő, sok baktérium létfontosságú aktivitása teljesen gátolt. Ezenkívül a termékek elveszítik a mellékvegyületek révén megszerzett ízbeli tulajdonságaik sokaságát. Például az ecetsav és az izoamil-alkohol biztosítja a konzerv zöldségek kellemes illatát. Ha ezek a vegyületek hiányoznak, akkor a konzerválás eredménye teljesen más lesz.

50% -os tejsavhozam elegendőhogy elnyomja a rendszerben lévő idegen gombák és mikroorganizmusok fejlődését és létfontosságú aktivitását. Mert még 1-2% is túl erős savasodást okoz a környezetben, amelyben a tejsavbaktériumok kivételével más szervezetek nem létezhetnek. Az egész folyamatot a pentóz-foszfát útvonal mentén hajtjuk végre.

A heteroenzimatikus módszer fermentációs feltételeinek a következőknek kell lenniük:

• jó és friss kezdőkultúra a kezdeti szakaszban;
• optimális külső körülmények, amelyeket minden termékhez külön választanak;
• jó minőségű és jól működő berendezések;
• a folyamathoz szükséges összes technikai eszköz.

A külső körülmények között különösen fontos a folyamat hőmérséklete. Nem lehet túl magas, de a hideg drasztikusan lelassítja az erjedés teljes menetét.

Ma van egy speciális fermentációs tartály, amely automatikusan megteremti a mikroorganizmusok helyes és kényelmes működéséhez szükséges feltételeket.

Szükséges felszerelés

Mint fentebb megjegyeztük, a legfontosabbak közöttaz attribútumokat meg kell jegyezni a fermentációs képességet. Ha az eljárás otthoni elvégzéséről beszélünk, akkor figyelnie kell a tartósítás során használt edények tisztaságára, joghurt és egyéb termékek készítésére. A mikroorganizmusok idegen populációinak számának csökkentésének egyik módja az edények sterilizálása használat előtt.

Milyen ételek alkalmasak a heteroenzimatikus kezelésreerjesztés? Ez lehet üveg vagy kiváló minőségű műanyag (polipropilén, polietilén) tartály, amelyet fedéllel szorosan le lehet zárni.

Az iparban speciális eszközöket használnak a tartályok fertőtlenítésére és tisztítására az erjesztési folyamat megkezdése előtt.

A folyamatban használt baktériumok

Ha a konzerv és erjesztett tejtermékek előállításához használt baktériumok tenyészeteiről beszélünk, akkor a leggyakoribb organizmustípusokat azonosíthatjuk.

1. Bolgár acidophilus bacillus.
2. A Sporolactobacillus inulinus fajhoz tartozó Lactobacillus.
3. Bifidobaktériumok.
4. Leikonostok.
5. Tejsav kokkok.
6. Lactobacillus L. Casei.
7. A Streptococcus nemzetség baktériumai és mások.
   

A kombináció és a tiszta tenyészetek alapjánszervezetek, erjesztést készítenek az erjesztett tejtermékek számára. Közkincsen vannak, bárki megvásárolhatja őket. A legfontosabb dolog az erjedési folyamat feltételeinek való megfelelés annak érdekében, hogy a kapott termék előnyeit élvezhesse.

Milyen termékek keletkeznek ilyen erjedés eredményeként?

Ha arról beszélünk, hogy milyen fermentációs termékek nyerhetők a laktobacillusok felhasználásával, akkor több fő kategóriát is megnevezhetünk.

1. Erjesztett tejtermékek (erjesztett sült tej, joghurtok, varenetek, kefir, túró, tejföl, vaj, acidofil termékek és mások).
2. Silótakarmány haszonállatoknak.
3. Tejsav, amelyet üdítők, szőrmék gyártásához stb.
4. Pékség, sajt gyártása.
5. Zöldségek és gyümölcsök konzerválása.

Mindez bizonyítja bizonyos baktériumtípusok fontosságát az emberek életében, ipari tevékenységükben.