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乳酸発酵：技術と必要な機器。ヘテロ発酵乳酸発酵

自然は人がそれらを使用することを可能にしますその中にある利点。同時に、人々はこれらの富を増やし、何か新しいものを作り、まだ未知のものを学ぼうとします。バクテリアは自然界で最も小さな生き物であり、人間も自分の目的のために使うことを学びました。

しかし、病原性に関連する害だけではありませんプロセスと病気はこれらの原核生物によって運ばれます。それらはまた、古代から人々によって使用されてきた重要な工業プロセスの源でもあります-発酵。この記事では、このプロセスとは何か、そして物質の乳酸発酵がどのように具体的に行われるかを考察します。

発酵の起源と使用の歴史

発酵プロセスの最初の言及特定の製品を入手する目的で人々によって使用され、紀元前5000年には早くも登場しました。その時、バビロニア人はこの方法を使って次のような製品を手に入れました。

チーズ
ワイン;
ヨーグルトやその他の乳製品。

その後、同様の食品がで受け取られるようになりましたエジプト、中国、スーダン、メキシコ、その他の古代諸国。彼らは酵母パンを焼き始め、野菜作物を発酵させ、缶詰の最初の試みが現れました。

乳酸発酵プロセスは人々によって使用されましたミレニアム。チーズ、ケフィア、ヨーグルトは常に食事の重要な部分です。すべての医師とヒーラーは、これらの製品の利点を知っていました。しかし、そのような変化が可能である理由は長い間不明のままでした。

その発酵条件はの存在を必要とします微生物、人々は想像さえできませんでした。 17世紀半ば、ヴァンヘルモントは、ガスの放出を伴う調理プロセスに「発酵」という用語を導入することを提案しました。確かに、翻訳では、この単語は「沸騰」を意味します。しかし、19世紀、つまりほぼ200年後、フランスの微生物学者、化学者、物理学者のルイパスツールは、微生物と細菌の存在を世界に発見しました。

それ以来、異なることが知られるようになりました発酵には、さまざまな種類の目に見えない微生物の存在が必要です。彼らの研究は、時間の経過とともに発酵を制御し、人が必要とする方向にそれを向けることを可能にしました。

発酵プロセスの本質

それが何であるかについて話すならば発酵プロセスでは、その生化学的性質を指摘する必要があります。確かに、その核となるのは、さまざまな副産物を生成しながら、生命にエネルギーを提供するのは単にバクテリアの活動です。

一般的に、発酵は一言で要約することができます-酸化。特定のバクテリアの影響下での物質の嫌気性分解。これにより、多くの生成物が形成されます。どの物質が基礎であり、何が結果になるかは、プロセス自体のタイプによって決まります。いくつかの発酵オプションがあるので、これらの変換には分類があります。

乳酸発酵：一般的な概念

この種の発酵は古くから知られています。私たちの時代の前でさえ、古代エジプトや他の州の住民は、チーズの作り方、ビールやワインの醸造、パンの焼き方、野菜や果物の発酵の仕方を知っていました。

今日、特別なスターターが使用されています発酵乳製品、必要な微生物の菌株は人工的に育てられます。プロセスは近代化され、完全な機器の助けを借りて実行され、自動化されました。乳酸発酵を直接行う製造工場はたくさんあります。

プロセス全体の本質は、いくつかのポイントに要約できます。

主な製品として、最初の炭水化物が摂取されます-単純なもの（果糖、ブドウ糖、ペントース）または複雑なもの（ショ糖、デンプン、グリコーゲンなど）。
嫌気性条件が作成されます。
特定の種類の乳酸菌の菌株が製品に追加されます。
照明、温度、特定の追加コンポーネントの存在、圧力など、目的の製品に最適なすべての必要な外部要因が提供されます。
発酵プロセスの完了後、製品が処理され、すべての副化合物が分離されます。

もちろん、これは何が起こっているのかについての一般的な説明にすぎません。実際、乳酸発酵のプロセスは生物の生命活動の結果であるため、各段階で多くの複雑な生化学反応が起こります。

乳酸発酵プロセスの基本

化学的観点から、これらの変換は一連の連続した段階です。

まず、元の基板に変更があります、つまり、物質（炭水化物）の炭素鎖が変化します。これは、異なるクラスに属する、完全に異なる性質の中間体の出現につながります。たとえば、最初の基質がグルコースの場合、それはグルコン酸に変換されます。
レドックス反応、ガスの放出、副産物の形成を伴う。プロセス全体の基本単位は乳酸です。発酵中に生産され蓄積されるのは彼女です。ただし、これが唯一の接続ではありません。したがって、酢酸、エチルアルコール、二酸化炭素、水、そして時には他の付随する分子の形成があります。
分子の形でのプロセスのエネルギー収量アデノシン三リン酸（ATP）。グルコース分子ごとに2つのATP分子がありますが、元の基質がより複雑な構造、たとえばセルロースである場合、3つのATP分子があります。このエネルギーは、乳酸菌によってさらなる寿命のために使用されます。

当然、生化学的変換を詳細に理解している場合は、すべての中間分子と複合体を示す必要があります。たとえば、次のようになります。

ピルビン酸;
アデノシン二リン酸;
水素などの担体としてのニコチンアミン二リン酸の分子。

ただし、この問題は別の問題に値します。注意しており、生化学の観点から検討する必要があるため、この記事では触れません。乳酸製品の製造技術とは何か、検討中の発酵の種類は何かを詳しく考えてみましょう。

ホモ発酵発酵

ホモ発酵乳酸発酵特殊な形態の病原体の使用を意味し、得られる生成物とその量がヘテロ発酵とは異なります。それは微生物の細胞内の解糖経路に沿って発生します。本質は、一般的な発酵と同様に、炭水化物を乳酸に変換することです。このプロセスの主な利点は、目的の生成物の収率が90％であることです。そして、残りだけがサイド接続に行きます。

このタイプの発酵細菌には、次のタイプがあります。

ラクトコッカスラクチス。
ラクトバチルスカゼイ。
ラクトバチルスアシドフィルスなど。

ホモ発酵発酵の結果、他にどのような物質が形成されますか？これらは次のような接続です。

エチルアルコール。
揮発性酸;
二酸化炭素;
フマル酸とコハク酸。

ただし、業界では、この取得方法発酵乳製品はほとんど使用されていません。それは解糖の初期段階として自然界に保存されています;それはまた広範囲の身体運動の間に哺乳類の筋肉細胞で起こります。

人間の栄養に必要な製品を生産する技術は、次のような初期炭水化物の使用を意味します。

グルコース
スクロース;
フルクトース;
マンノース;
でんぷんと他のいくつか。

また、ホモ酵素細菌はこれらの化合物の多くを酸化することができないため、生産におけるスターターカルチャーとしての使用は不可能です。

ヘテロ酵素的乳酸発酵

この方法はまさに工業的に行われている方法です該当する場合、すべての発酵乳製品の生産が行われるおかげで、野菜は保存され、サイレージ飼料は家畜用に準備されます。

前述のものとの主な違いはその乳酸発酵は、より多くの副産物の形成を伴う病原体によって実行されます。砂糖の50％だけがバクテリアによって乳酸に処理され、残りは次のような分子の形成に行きます。

酢酸;
グリセリン。
二酸化炭素;
エチルアルコールなど。

なぜそれは教育よりも優れていて収益性が高いのですか90％ホモ発酵法における純粋な乳酸？生産量が多すぎると、多くのバクテリアの活力が完全に阻害されてしまいます。さらに、これらの製品は、副次的な化合物のために、それらが獲得する味覚の質の多くを失います。たとえば、酢酸とイソアミルアルコールは、缶詰の野菜の心地よい香りを提供します。これらの化合物が存在しない場合、保存の結果は完全に異なります。

50％の乳酸収率で十分ですシステム内のすべての外来真菌および微生物の発生と生命活動を抑制するため。なぜなら、1〜2％でも環境の酸性化が強すぎて、乳酸菌以外の生物は存在できないからです。プロセス全体は、ペントースリン酸経路に沿って実行されます。