Dzīvās būtnes veic dažādas darbības vielmaiņas procesi ar mērķi iegūt enerģiju. Šādu procesu redzamais rezultāts ir transformaciónTo definē kā savienojumu apstākļu un īpašību izmaiņas. Jūs droši vien esat novērojuši šo procesu daudzās lietās sev apkārt, lai gan ir taisnība, ka ne visi noārdīšanās procesi ir fermentatīvi. Tāpat kā toreiz, kad atstājāt piena paku ārpus ledusskapja, baktērijas... laktobacillus Tas padarīja tavu svaigo pienu skābu. Starp citu, šīs reakcijas produkti ne vienmēr ir nevēlami: tā glāze vīna, ko dzēri vakariņās, radās vīnogu sulas fermentācijas rezultātā.
Fermentācijas transformācijas cukuri produktos, kas pieder pie etilgrupas (spirti), un to parasti pavada skābju veidošanās, kas piešķir raksturīgo "skābo" garšu. Konkrētajā pienskābes fermentācijas gadījumā šie cukuri galvenokārt tiek pārvērsti par pienskābe, kas ir atbildīgs par daudzu fermentētu pārtikas produktu raksturīgo skābumu.
No fermentācijas līdz pienskābes fermentācijai
Fermentācija ir anaerobā ķīmiskā reakcija (notiek bez skābekļa), ko veic mikroorganismi (baktērijas un raugi). Tieši zinātnieks Luijs Pastērs šo noārdīšanās procesu dažos pārtikas produktos saistīja ar mikrobu darbību. Laika gaitā mikrobioloģija ir pierādījusi, ka fermentācijas veids (ko nosaka gala produkti) ir atkarīgs no iesaistītā mikroorganisma.
Jo pienskābes fermentācija Ir iesaistītas pienskābes baktērijas, tostarp sugas LactobacillusGalvenais glikozes sadalīšanās rezultāts ir pienskābe un, atkarībā no maršruta, arī oglekļa dioksīds un citi sekundārie savienojumi, piemēram, etanols vai organiskās skābes.
Bioķīmiski pienskābes baktērijas iegūst enerģiju, izmantojot glikolīzeIegūtais piruvāts tiek reducēts līdz laktātam vai laktāta un citu savienojumu kombinācijai, reģenerējot NAD + nepieciešams, lai glikolīze turpinātos bez skābekļa.
Laktācijas fermentācijā dominējošais reakcijas mehānisms ir secīgas dehidrogenēšanas organisko vielu, kas parasti ir cukuri; dažreiz var piedalīties arī citi reaģenti, piemēram, taukskābes. Vēsturiskas vienkāršošanas labad vispārējo fermentāciju bieži apkopo ar vienādojumu:
Cukurs = Alkohols + Oglekļa dioksīds
Tomēr visaptverošāks pienskābes fermentācijas skatījums ņem vērā skābju veidošanos papildus spirtiem un CO₂.2:
Cukurs → Alkohols + Oglekļa dioksīds + Organiskās skābes (galvenokārt pienskābe)
Praksē ir dažādi pienskābes fermentācijas veidi atkarībā no produktiem un vielmaiņas ceļiem:
- Homolaktika: Laktoze jeb glikoze tiek sadalīta gandrīz tikai vienā galvenajā produktā — pienskābeTo dara, piemēram, dažas sugas Lactobacillus y Streptokoks iesaistīts jogurta ražošanā.
- Heterolaktisks: Produkti, piemēram, pienskābe, etanols y CO2un dažos gadījumos papildu organiskās skābes (piemēram, etiķskābe). Atkarībā no metabolisma ceļa kā blakusprodukts var parādīties arī neliels ūdens daudzums. Baktērijas, piemēram, Leuconostoc vai noteikti celmi Lactobacillus Tie veic heterolaktisko fermentāciju, ko izmanto marinēšanā un sarežģītās fermentācijās.
Funkcionāli pienskābes baktērijas ne tikai ražo pienskābi: tās ģenerē arī citas organiskās skābes, eksopolisaharīdi un aromātiskie savienojumi, kas modificē tekstūra, garša un aromāts fermentētu pārtikas produktu, tāpēc to izmantošana pārtikas rūpniecībā ir tik plaši izplatīta.
Apstākļi, kas veicina pienskābes fermentāciju
Apstākļi, kas veicina pienskābes fermentācijas attīstību, ir saistīti ar fizioloģiskās vajadzības iesaistīto baktēriju. Šo faktoru kontrole ir ļoti svarīga gan rūpniecībā, gan mājas ēdienu gatavošanā.
Standarta vides apstākļi: Klasiski tiek minēts, ka apstākļi ir tuvi 25 ºC un 1 atm Tie ir labvēlīgi daudzām baktērijām; praksē atkarībā no sugas optimālie diapazoni ir starp 25-40 ºCPiemēram, jogurta gatavošanā maisījums tiek turēts apm. 35-40 ºC vairākas stundas, lai baktērijas varētu pārveidot laktozi pienskābē. Ja temperatūra ir pārāk zema (piemēram, ledusskapī 4°C), aktivitāte palēninās; ja tā ir pārāk augsta, baktērijas var iet bojā un fermentācija apstājas.
Cukuru un organisko komponentu klātbūtne: Baktērijas izmanto priekšrocības fermentējamie cukuri (laktoze pienā; vienkāršie cukuri un cietes atvasinājumi dārzeņos un graudaugos). Sarunvalodā mēs varētu teikt, ka baktērijas Viņi mīl cukurus.
Mitrums: Daudzu antibakteriālu līdzekļu mērķis ir ierobežot mitrumu, jo tas veicina fermentāciju un citu mikrobu augšanu. Produkts ar ļoti zemu mitruma saturu ir mazāk uzņēmīgs pret baktēriju iedarbību; tāpēc ļoti sausa gaļa vai dehidrēti produkti ir stabilāki.
Kontrolētās fermentācijās uzmanība tiek pievērsta arī skābekļa klātbūtne vai neesamībaLai gan daudzas pienskābes baktērijas panes skābekli, pati fermentācija galvenokārt ir anaeroba: skābekļa ierobežošana dod priekšroku fermentācijas ceļam, nevis aerobai elpošanai.
Vēl viens svarīgs faktors ir pHFermentācijas gaitā pienskābe pazemina pH līmeni, radot vidi, kas ir labvēlīga LAB un nelabvēlīga daudziem patogēniem, kas izskaidro tās efektivitāti kā konservēšanas metodi.
Lactobacillus, pienskābes baktērijas un to darbība pienskābes fermentācijā
Dzimums Lactobacillus Tā ir daļa no lielākas grupas, kas pazīstama kā pienskābes baktērijas (LAB). Tās ir grampozitīvas baktērijas, iegarenas formas, līdzīgas stienītim; tās dod priekšroku videi anaerobilai gan daudzos gadījumos tie panes skābekli.
BAL ietver tādus žanrus kā Laktobacilas, laktokoki, streptokoki, enterokoki, leikokoki un pediokoki, kas atrodams jogurtā, kefīrā, sieros, marinētos gurķos un ierauga maizē, kā arī citos fermentētos pārtikas produktos.
Kad Lactobacillus Tas veicina laktozes fermentāciju ne tikai barības vielu iegūšanai, bet arī dod priekšroku skābai videi. Šo īpašību izmanto, lai pārtikas konservēšanajo skāba vide ierobežo daudzu patogēnu baktēriju augšanu.
Dažas no iesaistītajām sugām ir:
- Lactobacillus bulgaricus (pašlaik tiek uzskatīta par kompleksa daļu) Lactobacillus delbrueckii apakšsp. bulgaricus), ko plaši izmanto tradicionālajā jogurtā.
- Lactobacillus casei, kas bieži sastopama raudzētos piena produktos un dažos sieros, ar potenciālu probiotikas.
- Lactobacillus delbrueckii, iesaistīta pienskābes fermentācijā un pienskābes rūpnieciskajā ražošanā.
- Lactobacillus leichmannii, kas atrodams specifiskās fermentācijās un metabolisma pētījumos.
Ārsti un uztura speciālisti veicina produktu ar LAB lietošanu uzturā, jo tie var sniegt labumu zarnaveicinot tā atjaunošanos un līdzsvaru. Daudzi zīmoli norāda [sastāvdaļu] klātbūtni uz savām etiķetēm. probiotikasŠīs baktērijas veic sava veida cukuru un olbaltumvielu "priekšgremošanu", padarot pārtiku vieglāk sagremojamu. gremošanas un labāk panesamas cilvēkiem ar laktozes nepanesamību.
Tomēr daudzi komerciāli piena produkti tiek pakļauti termiskiem procesiem (pasterizācijai vai citiem), kas samazina vai iznīcina dzīvo floru: ķīmiskais sastāvs (pienskābe, tekstūra un garša) var tikt saglabāts, bet ar dzīvajām baktērijām saistītā probiotiskā iedarbība samazinās vai izzūd.
Piena fermentācija cilvēka organismā: muskuļi un muskuļu sāpīgums
Piena fermentācija nav raksturīga tikai baktērijām. Mūsu muskuļu šūnas Viņi arī izmanto laktāta ceļu, kad enerģijas pieprasījums pārsniedz skābekļa piegādi.
Laikā a intensīvas pūlesMuskuļi iegūst enerģiju, izmantojot glikolīzi; ja trūkst skābekļa, piruvāts tiek pārvērsts par laktātsNAD reģenerācija+ Lai glikolīze turpinātos:
Piruvāts + NADH + H++ → Laktāts + NAD+
Šis process notiek citoplazma un ļauj turpināt ATF ražošanu zema skābekļa apstākļos. Laktāta uzkrāšanās un pH pazemināšanās veicina noguruma sajūtu un tūlītēju muskuļu sāpīgumu; tomēr aizkavēta muskuļu sāpīguma sākšanās vairāk ir saistīta ar mikroplīsumiem muskuļu šķiedrās. Kad uzlabojas skābekļa piegāde, laktātu var transportēt uz citiem audiem (piemēram, aknām) un pārvērst atpakaļ enerģijā metabolismam.
Laktozes fermentācija pārtikas konservēšanā un uzlabošanā
Fermentācija ir sena metode, ko izstrādāja nepieciešams pārveidot pārtiku, lai tā saglabātos ilgāk un lai novērstu kuņģa infekcijas laikā, kad antibiotikas nav pieejamas. Dažādas kultūras izstrādāja fermentācijas metodes (piemēram, Āzijā ar dārzeņiem, graudiem un sojas pupiņām), pilnībā neizprotot iesaistītos mehānismus.
Luijs Pastērs noteica šo reakciju zinātnisko pamatu, bruģējot ceļu konservēšanas metodēm. Mūsdienās mēs zinām, ka pienskābes fermentācija ne tikai konservē, bet arī var Uzlabojiet tekstūru, garšu, aromātu un uzturvērtību pārtikas.
Rūpniecībā pienskābes fermentācija ļauj:
- Uzlabojiet tekstūru tādu produktu kā jogurts, izvairoties no pārmērīgas biezinātāju lietošanas. Daži celmi ražo eksopolisaharīdus, kas dabiski rada krēmīgu un stabilu tekstūru.
- Uzlabojiet garšu un aromātu sieros un citos fermentētos pārtikas produktos ar aromātisku savienojumu palīdzību, kas rodas olbaltumvielu, cukuru un lipīdu metabolisma rezultātā.
- Samaziniet nevēlamo komponentu daudzumu piemēram, laktoze, mazinot gremošanas traucējumus cilvēkiem ar nepanesību.
Ievērojamu pienskābes fermentāciju piemēri ir:
- Piena fermentācija: BAL iegūst enerģiju no laktozepiena paskābināšana. rūgušpiens Tas rodas olbaltumvielu (kazeīnu) nogulsnēšanās rezultātā, samazinoties pH līmenim; no tā tiek gatavoti jogurti, sieri, kefīrs un citi produkti.
- Dārzeņu fermentācija: Sāli izmanto patogēnu nomākšanai; pareizi lietojot, sāls selektīvi veicina rezistentu LAB veidošanos un veicina kodināšanu, piemēram, skābēti kāposti, marinēti gurķi un kimchiPārmērīga lietošana var arī ierobežot attīstību Lactobacillus.
- Fermentācija gaļā: Raudzētās desās un kūpinātās gaļas produktos fermentācija iedarbojas uz glikogēns (vai klātesošos cukurus), pārveidojot to pienskābē, tādējādi veicinot saglabāšanu, garšu un krāsu.
Piena fermentācija attiecas arī uz tādiem substrātiem kā kafijas gļotasBAL, kas atrodas pulpā (piemēram, Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. acidophilus) patērē cukurus no augļiem un ražo pienskābi, alkoholu, etiķskābi un CO2Kontrolējot temperatūru, pH līmeni, skābekli un laiku, tiek iegūtas kafijas ar specifiskām īpašībām. patīkams skābumssaldums un sarežģīti aromāti, kas tiek augstu novērtēti īpašajās kafijās.
Rezumējot, pienskābes fermentācija paskābina, konservē un uzlabo Sensorās īpašības un daudzos gadījumos pārtikas uzturvērtība un sagremojamība. Tā darbojas kā tilts starp enerģijas ražošanu un mūsu patērētā ēdiena dziļu pārveidošanu, nodrošinot drošību, garšu un sarežģītu mijiedarbību ar mūsu zarnu veselību, kas joprojām tiek pētīta.