Naturen tillåter människan att använda dessafördelarna med det. Samtidigt försöker människor multiplicera dessa rikedomar, skapa något nytt och lära sig det fortfarande okända. Bakterier är de minsta naturens varelser som människor också har lärt sig att använda för sina egna syften.
Men inte bara skadan i samband med patogenprocesser 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 specifikt mjölksyrajäsning av ämnen utförs.
Historia om ursprung och användning av jäsning
Det första omnämnandet av jäsningsprocessenanvändes av människor i syfte att erhålla vissa produkter, dök upp så tidigt som 5000 f.Kr. Det var då babylonierna använde denna metod för att erhålla produkter som:
- ost;
- vin;
- yoghurt och andra mejeriprodukter.
Senare började liknande mat tas emot iEgypten, Kina, Sudan, Mexiko och andra forntida stater. De började baka jästbröd, jäsa grönsaksgrödor och de första konserveringsförsöken dök upp.
Mjölksyrajäsningsprocessen användes av människorårtusenden. Ostar, kefirer, yoghurt har alltid varit en viktig del av måltiden. Alla läkare och läkare visste om fördelarna med dessa produkter. Skälen till att en sådan omvandling är möjlig förblev dock okänd under lång tid.
Att fermenteringsförhållandena kräver närvaro avmikroorganismer kunde människor inte ens föreställa sig. I mitten av 1600-talet föreslog Van Helmont att införa termen "jäsning" för de matlagningsprocesser som åtföljs av utsläpp av gas. I själva verket betyder detta ord "kokande". Men först på 1800-talet, det vill säga nästan två hundra år senare, upptäckte den franska mikrobiologen, kemisten och fysikern Louis Pasteur förekomsten av mikrober och bakterier i världen.
Sedan dess har det blivit känt så annorlundajäsning kräver närvaron av olika typer av osynliga mikroorganismer. Deras studie gjorde det möjligt att kontrollera jäsning över tid och rikta den i den riktning som en person behöver.
Kärnan i jäsningsprocesser
Om vi pratar om vad det ärjäsningsprocess, bör man påpeka dess biokemiska natur. I själva verket är det helt enkelt aktiviteten hos bakterier som ger sig energi för livet samtidigt som de producerar olika biprodukter.
I allmänhet kan jäsning sammanfattas i 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 typen av själva processen. Det finns flera fermenteringsalternativ, så det finns en klassificering för dessa omvandlingar.
klassificering
Totalt finns det tre huvudtyper av jäsning.
- Alkohol... Den består i oxidationen av den ursprungliga molekylenkolhydrat till etylalkohol, koldioxid, vatten och ATP (energikälla) molekyl. Dessa omvandlingar utförs under påverkan av inte bara bakterier utan också svampar av olika släkt och arter. Det är på detta sätt som produkter som öl, vin, bakjäst och alkohol har erhållits sedan urminnes tider. Energin som frigörs under nedbrytningen av kolhydraterna spenderas på att stödja de vitala processerna i mikroorganismen. Detta är just den biologiska kärnan i processen.
- Mjölksyrajäsning består i oxidation av kolhydrater till mjölksyra med frisättning av ett antal biprodukter. Hur det utförs och vilka typer det händer kommer vi att närmare överväga.
- 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 längst ner i träsk, flodslam och så vidare. Tack vare sitt arbete bearbetas en enorm mängd organiska komponenter i naturen. Produkterna är många ämnen, den viktigaste är smörsyra. Emitteras också: aceton, isopropylalkohol, koldioxid, ättiksyra, mjölksyra, etylalkohol och andra föreningar.
Var och en av de angivna typerna har en viktigbetydelsen av både naturlig och industriell skala. De typer av organismer som utför sådana omvandlingar är väl studerade hittills, och många av dem odlas artificiellt för att få ett högt utbyte av produkten.
Mjölksyrajäsning: ett allmänt koncept
Denna typ av jäsning har varit känd sedan antiken. Redan före vår tid visste invånarna i det antika Egypten och andra stater hur man skulle tillverka ost, brygga öl och vin, baka bröd, jäsa grönsaker och frukt.
Idag används speciella förrätter tillfermenterade mjölkprodukter odlas stammar av nödvändiga mikroorganismer. Processen har moderniserats och automatiserats, utförd med hjälp av komplett utrustning. Det finns många tillverkningsanläggningar som direkt producerar mjölksyrajäsning.
Kärnan i hela processen kan sammanfattas i flera punkter.
- För huvudprodukten tas den ursprungliga kolhydraten - enkel (fruktos, glukos, pentos) eller komplex (sackaros, stärkelse, glykogen och andra).
- Anaeroba förhållanden skapas.
- Stammar av mjölksyrabakterier av en viss typ tillsätts till produkten.
- Alla nödvändiga externa faktorer tillhandahålls som är optimala för den önskade produkten: belysning, temperatur, närvaron av vissa ytterligare komponenter, tryck.
- Efter att jäsningsprocessen har avslutats bearbetas produkten och alla sidoföreningar isoleras.
Naturligtvis är detta bara en allmän beskrivning av vad som händer.I själva verket, i varje steg, äger många komplexa biokemiska reaktioner rum, eftersom processen med mjölksyrajäsning är resultatet av levande varelsers vitala aktivitet.
Grunderna i mjölksyrajäsningsprocessen
Ur kemisk synvinkel är dessa transformationer en serie successiva steg.
- Först är det en förändring i det ursprungliga substratet,det vill säga kolens kedja (kolhydrater) förändras. Detta leder till uppkomsten av mellanprodukter av en helt annan natur som tillhör olika klasser. Till exempel, om det initiala substratet är glukos, omvandlas det till glukonsyra.
- Redoxreaktioner,åtföljs av utsläpp av gaser, bildning av biprodukter. Den basiska enheten i hela processen är mjölksyra. Det är hon som produceras och ackumuleras under jäsning. Detta är dock inte den enda anslutningen. Så det finns bildandet av molekyler av ättiksyra, etylalkohol, koldioxid, vatten och ibland andra medföljande.
- Processens energiutbyte i form av molekyleradenosintrifosforsyra (ATP). Det finns 2 ATP-molekyler per glukosmolekyl, men om det ursprungliga substratet har en mer komplex struktur, till exempel cellulosa, finns det tre ATP-molekyler. Denna energi används av mjölksyrabakterier för längre livslängd.
Naturligtvis, om man förstår biokemiska transformationer i detalj, bör alla mellanliggande molekyler och komplex anges. Sådana, till exempel, som:
- Pyruvsyra;
- adenosindifosfat;
- molekyler av nikotinamindifosfat som bärare av väte och andra.
Denna fråga förtjänar dock en separat fråga.uppmärksamhet och bör övervägas ur biokemi, så vi kommer inte att beröra det i den här artikeln. Låt oss överväga mer detaljerat vad tekniken för produktion av mjölksyraprodukter är och vilka typer av fermentering som övervägs finns.
Homofermentativ jäsning
Homofermentativ mjölksyrajäsninginnebär användning av speciella former av patogener och skiljer sig från heterofermenteringsmedlet i de erhållna produkterna och i deras kvantitet. Det inträffar längs den glykolytiska vägen inuti mikroorganismens cell. Kärnan är, som vid all jäsning i allmänhet, i 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 sidoförbindelser.
Fermentationsbakterier av denna typ är av följande typer:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus och andra.
Vilka andra ämnen bildas som ett resultat av homofermentativ jäsning? Dessa är anslutningar som:
- etanol;
- flyktiga syror;
- koldioxid;
- fumarsyra och bärnstenssyra.
Men inom industrin, denna metod för att fåfermenterade mjölkprodukter används praktiskt taget inte. Det bevaras i naturen som det inledande stadiet av glykolys; det förekommer också i muskelceller från däggdjur under omfattande fysisk ansträngning.
Tekniken för produktion av nödvändiga produkter för mänsklig näring innebär användning av sådana initiala kolhydrater som:
- glukos;
- sackaros;
- fruktos;
- mannos;
- stärkelse och några andra.
Och homo-enzymatiska bakterier kan inte oxidera många av dessa föreningar, så det är inte möjligt att använda dem som startkulturer vid produktion.
Heteroenzymatisk mjölksyrajäsning
Denna metod är exakt vad som är industriellttillämpligt, tack vare vilken produktionen av alla jästa mjölkprodukter utförs, konserveras grönsaker, ensilagefoder förbereds för boskap.
Huvudskillnaden från den som beskrivits tidigare är attatt jäsning av mjölksyra utförs av patogener med bildandet av ett större antal biprodukter. Endast 50% av sockret bearbetas av bakterier till mjölksyra, medan resten går till bildandet av molekyler som:
- ättiksyra;
- glycerol;
- koldioxid;
- etylalkohol och andra.
Varför är det bättre och mer lönsamt än utbildning 90%ren mjölksyra i homofermentativ metod? Saken är att när för mycket av huvudprodukten produceras hämmas den vitala aktiviteten hos många bakterier helt. Dessutom förlorar produkterna många av de gustatoriska egenskaperna som de får på grund av sidoföreningar. Till exempel ger ättiksyra och isoamylalkohol den behagliga doften av konserverade grönsaker. Om dessa föreningar saknas kommer resultatet av konserveringen att bli helt annorlunda.
50% mjölksyrautbyte är tillräckligtför att undertrycka utvecklingen och vitala aktiviteten hos alla främmande svampar och mikroorganismer i systemet. Eftersom även 1-2% orsakar för stark försurning av miljön, där inga andra organismer, förutom mjölksyrabakterier, kan existera. Hela processen utförs längs pentosfosfatvägen.
Fermenteringsförhållandena för den heteroenzymatiska metoden bör vara följande:
- god och frisk startkultur tillagd i början
- optimala yttre förhållanden som väljs individuellt för varje produkt;
- högkvalitativ och väl fungerande utrustning;
- alla tekniska anordningar som är nödvändiga för processen.
Bland de yttre förhållandena är procestemperaturen av särskild betydelse. Det bör inte vara för högt, men kylan kommer att sakta ner hela jäsningens gång.
Idag finns en specialiserad jäsningstank som automatiskt skapar alla nödvändiga förutsättningar för korrekt och bekvämt arbete av mikroorganismer.
Nödvändig utrustning
Som vi nämnde ovan, bland de viktigasteattribut bör noteras jäsningskapacitet. Om vi pratar om att utföra proceduren hemma, bör du vara uppmärksam på renheten hos de rätter som används under konservering, göra yoghurt och andra produkter. Ett av sätten att uppnå en minskning av antalet främmande populationer av mikroorganismer är att sterilisera behållare före användning.
Vilken typ av rätter är lämpliga för heteroenzymatiskajäsning? Det kan vara en behållare av glas eller plast (polypropen, polyeten) av hög kvalitet, som kan stängas tätt med lock.
Inom industrin används speciella anordningar för desinficering och rengöring av behållare innan jäsningsprocessen påbörjas.
Bakterier som används i processen
Om vi pratar om bakteriekulturer som används för att skapa konserverade och fermenterade mjölkprodukter kan vi identifiera flera av de vanligaste typerna av organismer.
- Bulgarisk acidophilus bacillus.
- Lactobacillus av arten Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobakterier.
- Leikonostok.
- Mjölksyra kockar.
- Lactobacillus L. Casei.
- Bakterier av släktet Streptococcus och andra.
Baserat på den angivna kombinationen och rena kulturerorganismer, göra ferment för fermenterade mjölkprodukter. De är offentliga, vem som helst kan köpa dem. Det viktigaste är att följa villkoren för jäsningsprocessen för att dra nytta av den resulterande produkten.
Vilka produkter erhålls som ett resultat av sådan jäsning?
Om vi pratar om vilka jäsningsprodukter som kan erhållas med laktobaciller, kan vi nämna flera huvudkategorier.
- Fermenterade mjölkprodukter (fermenterad bakad mjölk, yoghurt, varenetter, kefir, keso, gräddfil, smör, acidofila produkter och andra).
- Ensilagefoder för husdjur.
- Mjölksyra, som används vid tillverkning av läskedrycker, tillverkning av pälsskinn och mer.
- Bageri, ostproduktion.
- Konservering av grönsaker och frukter.
Allt detta bevisar vikten av vissa typer av bakterier i människors liv, deras industriella aktiviteter.
