Doğa, bir kişinin içinde mevcut olan avantajlardan yararlanmasını sağlar. Aynı zamanda insanlar bu zenginlikleri artırmaya, yeni bir şeyler yaratmaya ve bilinmeyeni öğrenmeye çalışırlar. Bakteriler, insanların kendi amaçları için kullanmayı da öğrendikleri doğanın en küçük canlılarıdır.
Ancak bu prokaryotik organizmalar yalnızca patojenik süreçler ve hastalıklarla ilişkili zararları taşımaz. Aynı zamanda, eski zamanlardan beri insanlar tarafından kullanılan önemli bir endüstriyel sürecin kaynağıdır - fermantasyon. Bu yazımızda bu işlemin ne olduğunu ve maddelerin laktik asit fermantasyonunun spesifik olarak nasıl yapıldığını ele alacağız.
Fermantasyonun ortaya çıkış tarihi ve kullanımı
Fermantasyon işleminin insanlar tarafından belirli ürünleri elde etmek için kullanıldığına dair ilk söz, MÖ 5000 gibi erken bir tarihte ortaya çıktı. O zaman Babilliler bu yöntemi aşağıdaki gibi ürünler elde etmek için kullandılar:
- peynir;
- şarap;
- peynirli süt ve diğerlerisüt ürünleri.
Daha sonra Mısır, Çin, Sudan, Meksika ve diğer antik devletlerde benzer yiyecekler alınmaya başlandı. Mayalı ekmek pişirmeye, sebze ürünlerini fermente etmeye başladılar ve ilk konserve denemeleri ortaya çıktı.
Laktik asit fermantasyon süreci insanlar tarafından binlerce yıldır kullanılmaktadır. Peynirler, kefirler, yoğurtlar her zaman yemeklerin önemli bir parçası olmuştur. Tüm doktorlar ve şifacılar bu ürünlerin faydalarını biliyordu. Ancak bu tür bir dönüşümün mümkün olmasının nedenleri uzun süre bilinmeden kaldı.
Fermantasyon koşullarının mikroorganizmaların varlığını gerektirdiği gerçeği, insanlar hayal bile edemezdi. 17. yüzyılın ortalarında Van Helmont, gaz salınımının eşlik ettiği pişirme işlemleri için "fermantasyon" terimini getirmeyi önerdi. Sonuçta, çeviride bu kelime "kaynama" anlamına gelir. Ancak ancak 19. yüzyılda, yani neredeyse iki yüz yıl sonra Fransız mikrobiyolog, kimyager ve fizikçi Louis Pasteur dünyaya mikropların, bakterilerin varlığını keşfetti.
O zamandan beri, farklı fermantasyon türlerinin gözle görülemeyen çeşitli mikroorganizmaların varlığını gerektirdiği bilinmektedir. Çalışmaları zamanla fermantasyonu kontrol etmeyi ve onu bir kişi için doğru yöne yönlendirmeyi mümkün kıldı.
Fermantasyon süreçlerinin özü
Fermantasyon sürecinin ne olduğundan bahsedeceksek, o zaman biyokimyasal doğasına da dikkat çekmeliyiz. Ne de olsa özünde bu sadece, yaşam için kendilerine enerji çıkaran, çeşitli enerjiler üreten bakterilerin faaliyetidir.yan ürünler.
Genel olarak, fermantasyon tek kelimeyle tanımlanabilir - oksidasyon. Bir maddenin belirli bakterilerin etkisi altında anaerobik ayrışması, bu da bir dizi ürünün oluşumuna yol açar. Hangi maddenin temel olduğu ve sonucun ne olacağı, sürecin türüne göre belirlenir. Birkaç fermantasyon seçeneği vardır, dolayısıyla bu dönüşümler için bir sınıflandırma vardır.
Sınıflandırma
Üç ana fermantasyon türü vardır.
- Alkol. Orijinal karbonhidrat molekülünün etil alkol, karbon dioksit, su ve bir ATP molekülüne (bir enerji kaynağı) oksidasyonundan oluşur. Bu dönüşümler sadece bakterilerin değil, aynı zamanda çeşitli cins ve türlerin mantarlarının etkisi altında gerçekleştirilir. Eski çağlardan beri bira, şarap, hamur mayası, alkol gibi ürünler bu şekilde elde edilmiştir. Karbonhidratların ayrışması sırasında açığa çıkan enerji, mikroorganizmanın hayati süreçlerini sağlamak için harcanır. Bu, sürecin biyolojik özüdür.
- Laktik asit fermantasyonu, bir dizi yan ürünün salınmasıyla karbonhidratların laktik aside oksidasyonudur. Nasıl yapılır ve ne tür olur, daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
- Butirik asit. Bu tür bir fermantasyon doğal ölçekte önemlidir. Bataklıkların dibinde anaerobik koşullarda yaşayan butirik asit bakterilerinin hayati aktivitesi nedeniyle gerçekleştirilir, nehir silti vb. Doğadaki çalışmaları sayesinde çok miktarda organik bileşen işlenir. Ürünler, aralarında ana olan birçok maddedir.bütirik asit. Ayrıca yayılan: aseton, izopropil alkol, karbon dioksit, asetik asit, laktik asit, etil alkol ve diğer bileşikler.
Belirtilen türlerin her biri hem doğal hem de endüstriyel ölçekte önemlidir. Bu tür dönüşümleri gerçekleştiren organizma türleri bugün iyi bir şekilde incelenmektedir ve birçoğu, yüksek ürün verimi elde etmek için yapay olarak yetiştirilmektedir.
Laktik asit fermantasyonu: genel bir kavram
Bu tür fermantasyon antik çağlardan beri bilinmektedir. Çağımızdan önce bile, Eski Mısır ve diğer eyaletlerin sakinleri peynir yapmayı, bira ve şarap hazırlamayı, ekmek pişirmeyi, sebze ve meyveleri fermente etmeyi biliyorlardı.
Günümüzde fermente süt ürünleri için özel starter kültürler kullanılmakta, gerekli mikroorganizmaların suşları yapay olarak yetiştirilmektedir. Proses modernize edilerek otomatize edilmiş, komple ekipman yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Doğrudan laktik asit fermantasyonu üreten birçok üretici var.
Bütün sürecin özü birkaç paragrafta özetlenebilir.
- Ana ürün olarak bir karbonhidrat alınır - basit (fruktoz, glikoz, pentozlar) veya kompleks (sakaroz, nişasta, glikojen ve diğerleri).
- Anaerobik koşullar oluşturulur.
- Belirli tipte laktik asit bakterilerinin suşları ürüne eklenir.
- İstenen ürün için en uygun olan tüm gerekli dış faktörler sağlanır: aydınlatma, sıcaklık, belirli ekbileşenler, basınç.
- Fermantasyon işlemi tamamlandıktan sonra ürün işlenir ve tüm yan bileşikler izole edilir.
Tabii ki, bu sadece neler olduğuna dair genel bir açıklama. Aslında, her aşamada birçok karmaşık biyokimyasal reaksiyon vardır, çünkü laktik asit fermantasyonu süreci canlıların hayati aktivitesinin sonucudur.
Laktik asit fermantasyon sürecinin temelleri
Kimyasal bir bakış açısından, bu dönüşümler bir dizi ardışık aşamadır.
- Önce orijinal substratta bir değişiklik olur, yani maddenin (karbonhidrat) karbon zinciri değişir. Bu, farklı sınıflara ait tamamen farklı nitelikteki ara bileşiklerin ortaya çıkmasına neden olur. Örneğin, ilk substrat glikoz ise, o zaman glukonik asit olarak yeniden düzenlenir.
- Gazların salınımı, yan ürünlerin oluşumu ile birlikte oksidasyon-redüksiyon reaksiyonları. Tüm süreçteki ana birim laktik asittir. Fermantasyon sırasında üretilen ve biriken odur. Ancak, bu tek bağlantı değil. Yani asetik asit, etil alkol, karbon dioksit, su ve bazen de bunlara eşlik eden diğer moleküllerin oluşumu söz konusudur.
- Adenozin trifosforik asit (ATP) molekülleri şeklinde prosesin enerji verimi. Glikoz molekülü başına 2 ATP molekülü vardır, ancak ilk substrat daha karmaşık bir yapıya sahipse, örneğin selüloz ise, o zaman üç ATP molekülü vardır. Bu enerji laktik asit bakterileri tarafından daha fazla yaşam için kullanılır.
Doğaldır kiBiyokimyasal dönüşümler ayrıntılı olarak anlaşılırsa, tüm ara moleküller ve kompleksler belirtilmelidir. Örneğin:
- piruvik asit;
- adenozin difosfat;
- Hidrojen ve diğerlerinin taşıyıcısı olarak nikotinamin difosfat molekülleri.
Ancak, bu konu özel bir ilgiyi hak ediyor ve biyokimya açısından ele alınmalıdır, bu yüzden bu yazıda buna değinmeyeceğiz. Laktik asit ürünlerinin üretim teknolojisinin ne olduğuna ve söz konusu fermantasyon türlerinin neler olduğuna daha yakından bakalım.
Homofermentatif fermantasyon
Homofermentatif laktik asit fermantasyonu, özel patojen formlarının kullanımını içerir ve ortaya çıkan ürünlerde ve miktarlarında heterofermentatiften farklıdır. Mikroorganizmanın hücresinin içindeki glikolitik yol boyunca oluşur. Sonuç olarak, genel olarak herhangi bir fermantasyonda olduğu gibi, karbonhidratların laktik aside dönüştürülmesidir. Bu işlemin ana avantajı, istenen ürünün veriminin %90 olmasıdır. Ve sadece geri kalanı yan bileşiklere gider.
Aşağıdaki türlerin bu tipinin bakteri fermantasyonu:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus ve diğerleri.
Homofermentatif fermentasyon sonucunda başka hangi maddeler oluşur? Bunlar şuna benzer bağlantılar:
- etil alkol;
- uçucu asitler;
- karbondioksit;
- fumarik ve süksinik asit.
Ancak bu fermente süt ürünleri elde etme yöntemi pratikte endüstride kullanılmamaktadır. Glikolizin ilk aşaması olarak doğada korunur, ayrıca yoğun fiziksel efor sırasında memeli kas hücrelerinde de oluşur.
İnsan beslenmesi için gerekli ürünlerin üretim teknolojisi, şu tür ilk karbonhidratların kullanımını içerir:
- glikoz;
- sükroz;
- fruktoz;
- mannoz;
- nişasta ve diğerleri.
Ve homofermentatif bakteriler bu bileşiklerin çoğunu oksitleyemezler, bu nedenle üretimde starter kültür olarak kullanılmaları mümkün değildir.
Heterofermentatif laktik asit fermantasyonu
Bu yöntem, tüm fermente süt ürünlerinin üretiminin gerçekleştirildiği, sebzelerin korunduğu ve çiftlik hayvanları için silajlık yemlerin hasat edildiği, tam olarak endüstriyel olarak uygulanabilir bir yöntemdir.
Daha önce açıklanandan temel farkı, patojenlerin daha fazla sayıda yan ürün oluşumu ile laktik asit fermantasyonu gerçekleştirmesidir. Şekerin sadece %50'si bakteriler tarafından laktik aside işlenir, geri kalanı aşağıdaki gibi moleküllerin oluşumuna gider:
- asetik asit;
- gliserin;
- karbondioksit;
- etil alkol ve diğerleri.
Homofermentatif yöntemle %90 saf laktik asit oluşumundan nasıl daha iyi ve daha karlı? Mesele şu ki, ana ürün üretildiğindeçok fazla, o zaman birçok bakterinin hayati aktivitesi tamamen inhibe edilir. Ayrıca ürünler, yan bileşikler nedeniyle kazandıkları tat niteliklerinin çoğunu kaybeder. Örneğin, konserve sebzelerin hoş aroması asetik asit ve izoamil alkol tarafından sağlanır. Bu bileşikler mevcut değilse, korumanın sonucu tamamen farklı olacaktır.
Sistemdeki tüm yabancı mantar ve mikroorganizmaların gelişimini ve hayati aktivitesini bastırmak için %50'lik bir laktik asit verimi oldukça yeterlidir. Çünkü %1-2 bile laktik asit bakterileri dışında başka hiçbir organizmanın yaşayamayacağı ortamın çok kuvvetli asitlenmesine neden olur. Tüm süreç pentoz fosfat yolu boyunca gerçekleştirilir.
Heterofermentatif yöntem için fermantasyon koşulları aşağıdaki gibi olmalıdır:
- ilk aşamada eklenen iyi ve taze marş;
- Her ürün için ayrı ayrı seçilen optimum dış koşullar;
- yüksek kaliteli ve iyi işleyen ekipman;
- süreç için gerekli tüm teknik cihazlar.
Dış koşullar arasında proses sıcaklığı özellikle önemlidir. Çok yüksek olmamalıdır, ancak soğuk, tüm fermantasyon sürecini büyük ölçüde yavaşlatacaktır.
Bugün, mikroorganizmaların düzgün ve rahat çalışması için gerekli tüm koşulları otomatik olarak oluşturan özel bir fermantasyon tankı var.
Ekipman gerekli
Yukarıda belirttiğimiz gibi, en önemli özellikler arasındafermantasyon kapasitesi not edilmelidir. Ev prosedürü hakkında konuşursak, konserve sırasında kullanılan bulaşıkların temizliğine, yoğurt üretimine ve diğer ürünlere dikkat etmelisiniz. Yabancı mikroorganizma popülasyonlarının sayısını az altmanın bir yolu, kapları kullanmadan önce sterilize etmektir.
Hangi yemekler heterofermentatif fermantasyon için uygundur? Bir kapakla sıkıca kapatılabilen cam veya yüksek kaliteli plastik (polipropilen, polietilen) bir kap olabilir.
Sektör, fermantasyon süreci başlamadan önce kapların dezenfeksiyonu ve temizliği için özel cihazlar kullanır.
Süreçte kullanılan bakteri
Konserve ve fermente süt ürünleri oluşturmak için kullanılan bakteri kültürlerinden bahsedersek, en yaygın organizma türlerinden birkaçını tanımlayabiliriz.
- Asidofilik bulgar çubuğu.
- Lactobacillus türleri Sporolaktobasillus inulinus.
- Bifidobakteriler.
- Leukostocks.
- Laktik asit kokları.
- Lactobacillus türü L. Casei.
- Streptococcus cinsinin bakterileri ve diğerleri.
Belirtilen organizmaların kombinasyonu ve saf kültürlerine dayanarak, fermente süt ürünleri için starter kültürler yapılır. Kamusal alandalar, herkes onları satın alabilir. En önemli şey, sonuçtan yararlanmak için fermantasyon sürecinin koşullarını gözlemlemektir.ürün.
Bu fermantasyondan hangi ürünler elde edilir?
laktobasil yardımıyla hangi fermantasyon ürünlerinin elde edilebileceğinden bahsedersek, o zaman birkaç ana kategori sayabiliriz.
- Fermente süt ürünleri (fermente pişmiş süt, yoğurtlar, varenetler, kefir, süzme peynir, ekşi krema, tereyağı, acidophilus ürünleri ve diğerleri).
- Çiftlik hayvanları için silo tipi yem.
- Alkolsüz içeceklerin imalatında, kürk derilerinin giydirilmesinde ve daha fazlasında kullanılan laktik asit.
- Pişirme, peynir üretimi.
- Konserve meyve ve sebzeler.
Bütün bunlar, belirli bakteri türlerinin insanların yaşamlarında, endüstriyel faaliyetlerindeki önemini kanıtlıyor.
