Pinapayagan ng kalikasan ang isang tao na tamasahin ang mga benepisyong makukuha rito. Kasabay nito, sinusubukan ng mga tao na dagdagan ang mga kayamanan na ito, lumikha ng bago at matuto tungkol sa hindi alam. Ang bakterya ay ang pinakamaliit na nilalang ng kalikasan, na natutunan din ng mga tao na gamitin para sa kanilang sariling mga layunin.
Ngunit hindi lamang ang pinsalang nauugnay sa mga pathogenic na proseso at sakit ang dala ng mga prokaryotic na organism na ito. Sila rin ang pinagmumulan ng isang mahalagang prosesong pang-industriya na ginagamit ng mga tao mula pa noong sinaunang panahon - ang pagbuburo. Sa artikulong ito, isasaalang-alang natin kung ano ang prosesong ito at kung paano partikular na isinasagawa ang lactic acid fermentation ng mga sangkap.
Kasaysayan ng paglitaw at paggamit ng fermentation
Ang unang pagbanggit na ang proseso ng fermentation ay ginamit ng mga tao upang makakuha ng ilang partikular na produkto ay lumabas noong 5000 BC. Noon ay ginamit ng mga Babylonians ang pamamaraang ito upang makakuha ng mga produkto tulad ng:
- keso;
- alak;
- curdled milk at iba pamga produktong gatas.
Mamaya, nagsimulang tumanggap ng mga katulad na pagkain sa Egypt, China, Sudan, Mexico at iba pang sinaunang estado. Nagsimula silang maghurno ng yeast bread, mag-ferment ng mga pananim na gulay, at lumitaw ang mga unang pagtatangka sa canning.
Ang proseso ng lactic acid fermentation ay ginagamit ng mga tao sa loob ng libu-libong taon. Ang mga keso, kefir, yogurt ay naging mahalagang bahagi ng pagkain sa lahat ng oras. Alam ng lahat ng mga doktor at manggagamot ang tungkol sa mga benepisyo ng mga produktong ito. Gayunpaman, ang mga dahilan kung bakit posible ang ganitong uri ng pagbabago ay nanatiling hindi alam sa loob ng mahabang panahon.
Ang katotohanan na ang mga kondisyon ng fermentation ay nangangailangan ng pagkakaroon ng mga microorganism, hindi man lang maisip ng mga tao. Sa kalagitnaan ng ika-17 siglo, iminungkahi ni Van Helmont na ipakilala ang terminong "fermentation" para sa mga proseso ng pagluluto na sinamahan ng paglabas ng gas. Pagkatapos ng lahat, sa pagsasalin, ang salitang ito ay nangangahulugang "kumukulo." Gayunpaman, noong ika-19 na siglo lamang, iyon ay, halos dalawang daang taon na ang lumipas, natuklasan ng French microbiologist, chemist at physicist na si Louis Pasteur ang pagkakaroon ng microbes, bacteria sa mundo.
Mula nang nalaman na ang iba't ibang uri ng fermentation ay nangangailangan ng pagkakaroon ng iba't ibang uri ng microorganism na hindi nakikita ng mata. Dahil sa kanilang pag-aaral, naging posible, sa paglipas ng panahon, na kontrolin ang fermentation at idirekta ito sa tamang direksyon para sa isang tao.
Ang kakanyahan ng mga proseso ng pagbuburo
Kung pag-uusapan natin kung ano ang proseso ng fermentation, dapat nating ituro ang biochemical na katangian nito. Pagkatapos ng lahat, sa kaibuturan nito, ito lamang ang aktibidad ng bakterya na kumukuha ng enerhiya para sa kanilang sarili habang buhay, habang gumagawa ng iba't-ibangby-products.
Sa pangkalahatan, ang fermentation ay maaaring ilarawan sa isang salita - oksihenasyon. Anaerobic decomposition ng isang sangkap sa ilalim ng impluwensya ng ilang mga bakterya, na humahantong sa pagbuo ng isang bilang ng mga produkto. Anong sangkap ang batayan, pati na rin kung ano ang magiging resulta, ay tinutukoy ng uri ng proseso mismo. Mayroong ilang mga opsyon sa fermentation, kaya mayroong klasipikasyon para sa mga pagbabagong ito.
Pag-uuri
May tatlong pangunahing uri ng fermentation.
- Alak. Binubuo ito sa oksihenasyon ng orihinal na molekula ng carbohydrate sa ethyl alcohol, carbon dioxide, tubig at isang molekula ng ATP (isang mapagkukunan ng enerhiya). Ang mga pagbabagong ito ay isinasagawa sa ilalim ng pagkilos ng hindi lamang bakterya, kundi pati na rin ang mga fungi ng iba't ibang genera at species. Ito ay sa ganitong paraan na ang mga produkto tulad ng beer, alak, baking lebadura, at alkohol ay nakuha mula noong sinaunang panahon. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng agnas ng carbohydrates ay ginugugol sa pagtiyak ng mahahalagang proseso ng microorganism. Ito ang biyolohikal na kakanyahan ng proseso.
- Ang Lactic acid fermentation ay ang oksihenasyon ng carbohydrates sa lactic acid na may paglabas ng ilang by-products. Paano ito isinasagawa at kung anong mga uri ang nangyayari, isasaalang-alang namin nang mas detalyado pa.
- Butyric acid. Ang ganitong uri ng pagbuburo ay mahalaga sa natural na sukat. Isinasagawa ito dahil sa mahalagang aktibidad ng butyric acid bacteria na naninirahan sa anaerobic na kondisyon sa ilalim ng mga latian, river silt, at iba pa. Salamat sa kanilang trabaho sa kalikasan, isang malaking halaga ng mga organikong sangkap ang naproseso. Ang mga produkto ay maraming mga sangkap, ang pangunahing kung saanbutyric acid. Naglalabas din: acetone, isopropyl alcohol, carbon dioxide, acetic acid, lactic acid, ethyl alcohol at iba pang compound.
Ang bawat isa sa mga itinalagang uri ay mahalaga kapwa natural at pang-industriya na sukat. Ang mga uri ng mga organismo na nagsasagawa ng gayong mga pagbabago ay pinag-aralan nang mabuti ngayon, at marami sa kanila ay nilinang ng artipisyal upang makakuha ng malaking ani ng produkto.
Lactic acid fermentation: isang pangkalahatang konsepto
Ang ganitong uri ng fermentation ay kilala mula pa noong unang panahon. Bago pa man ang ating panahon, alam na ng mga naninirahan sa Sinaunang Egypt at iba pang estado kung paano gumawa ng keso, magtimpla ng serbesa at alak, maghurno ng tinapay, mag-ferment ng mga gulay at prutas.
Ngayon, ang mga espesyal na kultura ng panimula ay ginagamit para sa mga produktong fermented na gatas, ang mga strain ng kinakailangang microorganism ay artipisyal na lumaki. Ang proseso ay na-moderno at dinala sa automatism, na isinasagawa sa tulong ng kumpletong kagamitan. Maraming manufacturer na direktang gumagawa ng lactic acid fermentation.
Ang esensya ng buong proseso ay maaaring ibuod sa ilang talata.
- Ang carbohydrate ay kinuha bilang pangunahing produkto - simple (fructose, glucose, pentoses) o complex (sucrose, starch, glycogen at iba pa).
- Nagawa ang mga anaerobic na kundisyon.
- Ang mga strain ng lactic acid bacteria ng isang partikular na uri ay idinaragdag sa produkto.
- Lahat ng kinakailangang panlabas na salik ay ibinigay na pinakamainam para sa nais na produkto: pag-iilaw, temperatura, pagkakaroon ng ilang karagdagangmga bahagi, presyon.
- Pagkatapos makumpleto ang proseso ng fermentation, ang produkto ay ipoproseso at ang lahat ng side compound ay ihihiwalay.
Siyempre, ito ay isang pangkalahatang paglalarawan lamang ng kung ano ang nangyayari. Sa katunayan, sa bawat yugto mayroong maraming kumplikadong biochemical reactions, dahil ang proseso ng lactic acid fermentation ay resulta ng mahahalagang aktibidad ng mga nabubuhay na nilalang.
Mga pangunahing kaalaman sa proseso ng pagbuburo ng lactic acid
Mula sa kemikal na pananaw, ang mga pagbabagong ito ay isang serye ng mga sunud-sunod na yugto.
- Una, may pagbabago sa orihinal na substrate, iyon ay, nagbabago ang carbon chain ng substance (carbohydrate). Ito ay humahantong sa paglitaw ng mga intermediate compound ng isang ganap na magkakaibang kalikasan, na kabilang sa iba't ibang mga klase. Halimbawa, kung ang unang substrate ay glucose, ito ay muling isasaayos sa gluconic acid.
- Oxidation-reduction reactions, na sinamahan ng pagpapalabas ng mga gas, ang pagbuo ng by-products. Ang pangunahing yunit sa buong proseso ay lactic acid. Siya ang ginawa at naipon sa panahon ng pagbuburo. Gayunpaman, hindi lamang ito ang koneksyon. Kaya, mayroong pagbuo ng mga molekula ng acetic acid, ethyl alcohol, carbon dioxide, tubig, at kung minsan ay iba pang kasama nito.
- Energy yield ng proseso sa anyo ng mga molecule ng adenosine triphosphoric acid (ATP). Mayroong 2 molekula ng ATP bawat molekula ng glucose, ngunit kung ang paunang substrate ay mas kumplikadong istraktura, halimbawa selulusa, mayroong tatlong molekula ng ATP. Ang enerhiya na ito ay ginagamit ng lactic acid bacteria para sa karagdagang buhay.
Natural lang iyonkung ang isang tao ay nauunawaan nang detalyado ang mga pagbabagong biochemical, kung gayon ang lahat ng mga intermediate molecule at complex ay dapat ipahiwatig. Gaya ng:
- pyruvic acid;
- adenosine diphosphate;
- molecules ng nikotinamine diphosphate bilang carrier ng hydrogen at iba pa.
Gayunpaman, ang isyung ito ay nararapat na espesyal na atensyon at dapat isaalang-alang mula sa punto ng view ng biochemistry, kaya hindi namin ito hawakan sa artikulong ito. Tingnan natin kung ano ang teknolohiya para sa paggawa ng mga produktong lactic acid at kung anong mga uri ng fermentation na pinag-uusapan ang umiiral.
Homofermentative fermentation
Ang Homofermentative lactic acid fermentation ay kinabibilangan ng paggamit ng mga espesyal na anyo ng mga pathogen at naiiba sa heterofermentative sa mga resultang produkto at sa dami ng mga ito. Ito ay nangyayari sa kahabaan ng glycolytic pathway sa loob ng cell ng microorganism. Ang ilalim na linya ay, tulad ng sa pangkalahatan sa anumang pagbuburo, ang conversion ng carbohydrates sa lactic acid. Ang pangunahing bentahe ng prosesong ito ay ang ani ng nais na produkto ay 90%. At ang iba lang ang napupunta sa mga side compound.
Pagbuburo ng bakterya ng ganitong uri ng mga sumusunod na species:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus at iba pa.
Ano pang mga substance ang nabuo bilang resulta ng homofermentative fermentation? Ito ang mga koneksyon tulad ng:
- ethyl alcohol;
- volatile acids;
- carbon dioxide;
- fumaric at succinic acid.
Gayunpaman, ang pamamaraang ito ng pagkuha ng mga produktong fermented milk ay halos hindi ginagamit sa industriya. Ito ay napanatili sa kalikasan bilang paunang yugto ng glycolysis, nangyayari rin ito sa mga selula ng kalamnan ng mammalian sa panahon ng matinding pisikal na pagsusumikap.
Ang teknolohiya para sa paggawa ng mga kinakailangang produkto para sa nutrisyon ng tao ay kinabibilangan ng paggamit ng mga paunang carbohydrates gaya ng:
- glucose;
- sucrose;
- fructose;
- mannose;
- starch at ilang iba pa.
At hindi kayang i-oxidize ng homofermentative bacteria ang marami sa mga compound na ito, kaya hindi posible ang kanilang paggamit bilang mga panimulang kultura sa produksyon.
Heterofermentative lactic acid fermentation
Ang paraang ito ay tiyak na naaangkop sa industriya, salamat sa kung saan ang paggawa ng lahat ng produktong fermented milk ay isinasagawa, ang mga gulay ay pinapanatili, at ang silage feed para sa mga alagang hayop ay inaani.
Ang pangunahing pagkakaiba sa naunang inilarawan ay ang mga pathogen ay nagsasagawa ng lactic acid fermentation na may pagbuo ng mas malaking bilang ng mga by-product. 50% lamang ng asukal ang pinoproseso ng bacteria para maging lactic acid, ang natitira ay napupunta sa pagbuo ng mga molekula gaya ng:
- acetic acid;
- glycerin;
- carbon dioxide;
- ethyl alcohol at iba pa.
Paano ito mas mahusay at mas kumikita kaysa sa pagbuo ng 90% purong lactic acid gamit ang homofermentative method? Ang bagay ay kapag ang pangunahing produkto ay ginawalabis, kung gayon ang mahahalagang aktibidad ng maraming bakterya ay ganap na napipigilan. Bilang karagdagan, ang mga produkto ay nawawala ang marami sa mga katangian ng panlasa na nakuha nila dahil sa mga side compound. Kaya, halimbawa, ang kaaya-ayang aroma ng mga de-latang gulay ay ibinibigay ng acetic acid at isoamyl alcohol. Kung wala ang mga compound na ito, magiging ganap na iba ang resulta ng konserbasyon.
Ang yield ng lactic acid na 50% ay sapat na upang sugpuin ang pag-unlad at mahahalagang aktibidad ng lahat ng extraneous fungi at microorganisms sa system. Dahil kahit 1-2% ay nagiging sanhi ng masyadong malakas na pag-aasido ng kapaligiran kung saan walang ibang mga organismo ang maaaring umiral, maliban sa lactic acid bacteria. Ang buong proseso ay isinasagawa sa kahabaan ng pentose phosphate pathway.
Ang mga kondisyon ng fermentation para sa heterofermentative method ay dapat na ang mga sumusunod:
- mahusay at sariwang panimula na idinagdag sa paunang yugto;
- pinakamainam na panlabas na kundisyon na pinili para sa bawat produkto nang paisa-isa;
- mataas na kalidad at mahusay na gumaganang kagamitan;
- lahat ng mga teknikal na device na kailangan para sa proseso.
Sa mga panlabas na kondisyon, ang temperatura ng proseso ay partikular na kahalagahan. Hindi ito dapat masyadong mataas, ngunit ang lamig ay lubhang magpapabagal sa buong kurso ng pagbuburo.
Ngayon ay mayroong espesyal na tangke ng fermentation na awtomatikong lumilikha ng lahat ng kinakailangang kondisyon para sa maayos at komportableng paggana ng mga microorganism.
Kailangan ng kagamitan
Tulad ng nabanggit namin sa itaas, kabilang sa mga pinakamahalagang katangiandapat tandaan na kapasidad para sa pagbuburo. Kung pinag-uusapan natin ang pamamaraan sa bahay, dapat mong bigyang-pansin ang kalinisan ng mga pagkaing ginagamit sa panahon ng konserbasyon, ang paggawa ng yogurt at iba pang mga produkto. Ang isang paraan upang bawasan ang bilang ng mga extraneous na populasyon ng mga microorganism ay ang isterilisado ang mga lalagyan bago gamitin ang mga ito.
Aling mga pagkain ang angkop para sa heterofermentative fermentation? Maaari itong maging isang baso o de-kalidad na plastic (polypropylene, polyethylene) na lalagyan na maaaring mahigpit na sarado na may takip.
Gumagamit ang industriya ng mga espesyal na device para sa pagdidisimpekta at paglilinis ng mga lalagyan bago magsimula ang proseso ng fermentation.
Bacteria na ginamit sa proseso
Kung pag-uusapan natin ang tungkol sa mga bacterial culture na ginagamit sa paggawa ng mga de-lata at fermented na produkto ng gatas, matutukoy natin ang ilan sa mga pinakakaraniwang uri ng mga organismo.
- Acidophilic bulgarian stick.
- Lactobacillus species Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobacteria.
- Leukostocks.
- Lactic acid cocci.
- Lactobacillus species L. Casei.
- Bacteria ng genus Streptococcus at iba pa.
Batay sa kumbinasyon at mga purong kultura ng mga ipinahiwatig na organismo, ang mga panimulang kultura para sa mga produktong fermented na gatas ay ginawa. Nasa pampublikong domain sila, kahit sino ay maaaring bumili ng mga ito. Ang pinakamahalagang bagay ay upang obserbahan ang mga kondisyon ng proseso ng pagbuburo upang makinabang mula sa resultaprodukto.
Anong mga produkto ang nakukuha mula sa fermentation na ito?
Kung pag-uusapan natin kung anong mga produkto ng fermentation ang maaaring makuha sa tulong ng lactobacilli, maaari nating pangalanan ang ilang pangunahing kategorya.
- Fermented milk products (fermented baked milk, yoghurts, varenets, kefir, cottage cheese, sour cream, butter, acidophilus products at iba pa).
- Silo-type na feed para sa mga hayop sa bukid.
- Lactic acid, na ginagamit sa paggawa ng mga soft drink, dressing fur skin at higit pa.
- Pagluluto, paggawa ng keso.
- Mga de-latang prutas at gulay.
Lahat ng ito ay nagpapatunay sa kahalagahan ng ilang uri ng bacteria sa buhay ng mga tao, ang kanilang mga aktibidad sa industriya.
