Бактериальная ферментация. Ферментация и брожение. Что это вообще такое - ферментация
Автор книги - «рок-звезда Американской кулинарной сцены» - по мнению New York Times, самоучка, антиглобалист, дауншифтер и открытый гей - Сандор Эликс Катц. Эта книга, как вы уже наверняка догадались, выпадает из ряда нарядных кулинарных «книг для кофейного столика» (так в англосаксонском мире принято называть увесистые и красочные тома, предназначение которых - лежать на столике в гостиной и больше являться элементом декора, чем источником знаний).
Фотографии в этой книге достойны отдельного упоминания: глядя на них складывается впечатление, что они получились совершенно случайно. Но книга эта действительно полна уникальной информации: как ферментируют кассаву, пекут национальные эфиопские лепешки из муки тэфф, делают в России квас (да, даже это!) и еще множество всего. Теоретическая часть содержит данные из области антропологии, истории, медицины, нутрициологии и микробиологии. В книгу входит большое количество рецептов: они разделены на несколько тематических частей (приготовление ферментированных овощей, хлеба, вина, молочных продуктов).
Приводим здесь очень вольный перевод главы, посвященной полезным свойствам ферментации.
Многочисленные полезные свойства ферментированных продуктов
Ферментированные продукты обладают в прямом смысле живым ароматом и содержат живые питательные вещества. Вкус у них, как правило, ярко выраженный. Вспомните пахучие зрелые сыры, кислую квашеную капусту, густую терпкую пасту мисо, насыщенные благородные вина. Конечно, можно сказать, что вкус некоторых ферментированных продуктов - на любителя. Однако люди всегда по достоинству ценили уникальные вкусовые оттенки и пробуждающие аппетит ароматы, которые продукты приобретают благодаря работе бактерий и грибов.
С практической точки зрения основным преимуществом ферментированных продуктов является то, что они дольше хранятся. Микроорганизмы, участвующие в процессе ферментации, вырабатывают алкоголь, молочную и уксусную кислоты. Все эти «биоконсерванты» позволяют сохранить питательные вещества и подавить рост патогенных бактерий и таким образом предотвратить порчу продуктовых запасов.
Овощи, фрукты, молоко, рыба и мясо портятся быстро. И, когда удавалось получить их излишки, наши предки использовали все доступные средства, позволяющие как можно дольше сохранить запасы пищи. На протяжении всей истории человечества ферментацию для этого использовали повсеместно: от тропиков до Арктики.
Капитан Джеймс Кук был знаменитым английским исследователем XVIII-го века. Благодаря его активной деятельности границы Британской Империи значительно расширились. Кроме того Кук получил признание Лондонского королевского общества - ведущего научного общества Великобритании - за то, что вылечил членов своей команды от цинги (болезни, вызываемой острым недостатком витамина С). Победить болезнь Кук смог благодаря тому, что во время своих экспедиций брал на борт большой запас кислой капусты (которая содержит существенное количество витамина С).
Благодаря своему открытию Кук смог открыть много новых земель, которые затем оказались под властью Британской короны и укрепили ее могущество, в том числе и Гавайские острова, где он и был впоследствии убит.
Коренные жители островов, полинезийцы, пересекли Тихий океан и поселились на Гавайских островах более чем за 1000 лет до визита капитана Кука. Интересным является и тот факт, что пережить длительные путешествия, также, как и команде Кука, им помогли ферментированные продукты! В данном случае - «пои», каша из плотного крахмалистого корня таро , которая до сих пор популярна на Гавайях и в южной части тихоокеанского региона.
Корень таро:
Каша пои из корня таро:
Ферментация позволяет не только сохранить полезные свойства питательных веществ, но и помочь организму их усвоить . Многие питательные веществе представляют собой сложные химические соединения, но в процессе ферментации сложные молекулы расщепляются на более простые элементы.
В качестве примера такой трансформации свойств при ферментации обладают соевые бобы. Это уникальный, богатый белком продукт. Однако без ферментации соя практически не переваривается человеческим организмом (некоторые даже утверждают, что она токсична). В процессе ферментации сложные молекулы белка соевых бобов расщепляется, и в результате образуются аминокислоты, которые организм уже способен усвоить. Одновременно c этим расщепляются и нейтрализуются растительные токсины, которые содержатся в соевых бобах. В результате мы получаем традиционные ферментированные соевые продукты, такие как соевый соус, паста мисо и темпе .
В наши дни многие люди с трудом усваивают молоко. Причиной является непереносимость лактозы - молочного сахара. Молочнокислые бактерии кисломолочных продуктов преобразуют лактозу в молочную кислоту, которая усваивается уже гораздо легче.
То же происходит и с глютеном, белком злаковых растений. В процессе бактериальной ферментации при помощи заквасок (в отличие от дрожжевого брожения, которое сейчас чаще всего используется в хлебопечении) молекулы глютена расщепляются, а ферментированный глютен усваивается легче, чем не прошедший ферментацию.
По мнению экспертов Продовольственной и Сельскохозяйственной Организации ООН (United Nations Food and Agriculture Organization) ферментированные продукты являются источником жизненно важных питательных элементов. Организация ведет активную работу по повышению популярности ферментированных продуктов во всем мире. По данным Организации ферментация повышает биодоступность (т. е. способность организма усваивать то или иное вещество) минералов , присутствующих в продуктах.
Билл Моллисон (Bill Mollison), автор книги «Ферменты и питание человека» (The Permaculture Book of Ferment and Human Nutrition), называет ферментацию «формой предварительного пищеварения». «Предварительное пищеварение» также позволяет расщепить и нейтрализовать определенные токсичные вещества, содержащиеся в продуктах. В качестве примера мы уже приводили соевые бобы.
Еще одной иллюстрацией процесса нейтрализации токсинов является ферментация кассавы (также известной под названиями юкка или маниока). Это корнеплод родом из Южной Америки, который позднее стал одним из основных продуктов питания в экваториальной Африке и Азии.
Кассава может содержать высокую концентрацию цианида. Уровень содержания этого вещества сильно зависит от вида почвы, на который растет корнеплод. Если не нейтрализовать цианид, то кассаву нельзя употреблять в пищу: она попросту ядовита. Для удаления токсина часто используют обычное замачивание: для этого очищенные и крупно порезанные клубни помещают в воду примерно на 5 дней. Это позволяет расщепить цианид и сделать кассаву не только безопасной для употребления, но и сохранить полезные вещества, которые в ней содержатся.
Сбор корня маниоки:
Паста соевая мисо ферментированная разных видов с добавками:
Но не все содержащиеся в продуктах токсины так опасны, как цианид. Например, злаковые, бобовые культуры (а также орехи - прим. ред.) содержат соединение, которое называется фитиновая кислота . Эта кислота обладает способностью связывать цинк, кальций, железо, магний и другие минералы . В результате эти минералы не будут усвоены организмом. Ферментация злаков с помощью предварительного замачивания позволяет расщепить фитиновую кислоту и благодаря этому повышается питательная ценность злаковых, бобовых и орехов.
Существует и другие потенциально токсичные вещества, действие которых можно ослабить или нейтрализовать с помощью ферментации. Среди них - нитриты, синильная кислота, щавелевая кислота, нитрозамины, лектины и глюкозиды.
Ферментация не только позволяет расщепить «растительные» токсины, результатом этого процесса являются и новые питательные вещества.
Так, в процессе своего жизненного цикла,
бактерии заквасок вырабатывают витамины группы В, включая фолиевую кислоту (В9), рибофлавин (В2), ниацин (В3), тиамин (В1) и биотин (В7,Н)
. Также ферментам часто приписывают выработку витамина В12, который отсутствует в продуктах растительного происхождения. Однако не все согласны с этой точкой зрения. Существует версия, что вещество, которое содержится в ферментированной сое и овощах на самом деле только похоже по некоторым признакам на витамин В12, однако оно не обладает его активными свойствами. Это вещество называют «псевдовитамин» В12.
Некоторые ферменты, возникщие в процессе ферментации, действуют как антиоксиданты , то есть удаляют из клеток организма человека свободные радикалы , которые считаются предшественниками раковых клеток.
Молочнокислые бактерии (которые в частности содержаться в хлебной закваске, а также в йогуртах, кефире и других кисломолочных продуктах - прим. ред.) помогают вырабатывать жирные кислоты Oмега-3, которые жизненно важны для нормальной работы клеточной мембраны клеток человеческого организма и иммунной системы.
В процессе ферментации овощей вырабатываются изотиоцианаты и индол-3-карбинол. Считается, что оба этих вещества обладают противоонкологическими свойствами.
Продавцы «натуральных пищевых добавок» часто "гордтся" тем, что «в процессе их культивации вырабатывается большое количество полезных натуральных веществ». Таких как, например, супероксид-дисмутаза, или GTF-хром (разновидность хрома, которая легче усваивается организмом человека и способствует поддержанию нормальной концентрации глюкозы в крови), или детоксицирующие соединения: глутатион, фосфолипиды, пищеварительные энзимы и бета 1,3 глюканы. Честно говоря, я просто (слова автора книги) теряю интерес к разговору, когда слышу подобные псевдонаучные факты. Понять, насколько полезен продукт, вполне можно и без молекулярного анализа.
Доверяйте своим инстинктам и вкусовым рецепторам. Прислушайтесь к своему организму: как вы чувствуете себя после употребления того или иного продукта. Поинтересуйтесь, что говорит наука по этому поводу. Результаты исследований подтверждают: ферментация повышает питательную ценность продуктов.
Пожалуй, наибольшая польза ферментированных продуктов заключается именно в самих бактериях, осуществлющих процесс ферментации. Их также называют пробиотиками . Многие ферментированные продукты содержат компактные колонии микроорганизмов: такие колонии включают в себя множество видов самых различных бактерий. Только сейчас ученые начинают понимать, каким образом колонии бактерий влияют на работу нашей кишечной микрофлоры. Взаимодействие микроорганизмов, содержащихся в ферментированных продуктах, с бактериями нашей пищеварительной системы может улучшить работу пищеварительной и иммунной систем , психологические аспекты здоровья и общее самочувствие.
Однако не все ферментированные продукты остаются «живыми» к тому моменту, когда попадают к нам на стол. Некоторые из них, в силу своей природы, не могут содержать живые бактерии. Хлеб, например, нужно выпекать при высокой температуре и он не может служить истчником прибиотиков (аспекты пользы хлеба другие, в этой статье мы их не рассматриваем). И это приводит к гибели всех содержащихся в нем живых организмов.
Ферментированные продукты не требуют подобного способа приготовления, их рекомендуется употреблять, когда они еще содержат живые бактерии, то есть без термообработки (в нашей российской действительности - квашеные капуста, огурцы: моченая брусника, яблоки, сливы; разные виды живого кваса; напиток чайного гриба; непастеризованные живые виноградные вина; молочные непастеризованные кисломолочные продукты короткого срока хранения такие, как: кефир, ряженка, ацидофилин, тан, мацони, кумыс; фермерские сыры и др., прим. ред.). И именно в таком виде ферментированные продукты наиболее полезны.
Квашеная капуста, моченые яблоки:
Внимательно читайте этикетки продуктов. Помните, многие ферментированные продукты, которые продаются в магазинах, подвергаются процессу пастеризации или другой термической обработке. Это позволяет продлить срок годности, но убивает микроорганизмы. На этикетке ферментированных продуктов часто можно увидеть фразу «содержит живые культуры». Эта надпись свидетельствует о том, что в конечном продукте все еще присутствуют живые бактерии.
К сожалению, мы живем в то время, когда в магазинах, в большинстве своем, продаются полуфабрикаты, рассчитанные на массового потребителя, и живые бактерии в таких продуктах трудно найти. Если вы хотите видеть на своем столе действительно «живые» ферментированные продукты, вам придется хорошенько их поискать или приготовить самостоятельно.
«Живые» фементированные продукты полезны для здоровья пищеварительной системы. Поэтому они эффективны для лечения диареи и дизентерии. Продукты, содержащие живые бактерии, помогают бороться с детской смертностью в младенческом возрасте.
В Танзании было проведено исследование, в ходе которого изучался уровень младенческой смертности. Ученые наблюдали за младенцами, которых кормили разными смесями после отъема от груди. Одних детей кормили кашей из ферментированных злаков, других - из обычных.
У младенцев, которых кормили ферментированной кашей, было отмечено в два раза меньше случаев диареи по сравнению с теми, кто ел кашу не прошедшую ферментацию. Причина в том, что молочнокислое брожение подавляет рост бактерии, вызывающей диарею.
Согласно результатам другого исследования, опубликованного в журнале «Нутришн» (Nutrition), богатая микрофлора кишечника позволяет предотвратить развитие болезней пищеварительного тракта. Молочнокислые бактерии «борются с потенциальными патогенами за присоединение к рецепторам клеток слизистой оболочки кишечника». Таким образом, лечить болезни можно с помощью «экоиммунопитания».
Само слово, конечно, не так просто произнести. Но мне, все равно, нравится термин «экоиммунопитание». Он подразумевает, что иммунная система и бактериальная микрофлора организма функционируют как единое целое.
Бактериальная экосистема состоит из колоний различных микроорганизмов. И такую систему можно создать и поддерживать с помощью определенного рациона питания. Употребление продуктов с высоким содержанием живых бактерий - один из способов построения бактериальной экосистемы в организме.
Моченая брусника, сливы:
Чайный гриб:
Упомянутая книга была удостоена нескольких наград. Кроме нее в библиографии Катца:
The Big Book of Kombucha («Большая Книга Комбучи»)
The Wild Wisdom of Weeds («Мудрость диких трав»)
Art Natural Cheese Making («Искусство натурального сыроделия»)
Revolution Will Not Be Microvaved: inside America"s underground Food movements («Революцию не приготовят в микроволновке: внутренний взгляд на подпольные гастро-течения современной Америки»).
Cсылка на книгу в Амазоне: https://www.amazon.com/gp/product/B01KYI04CG/ref=kinw_myk_ro_title
________________________________________ _________
Ферментированный продукт питания темпе — полезные свойства и применение
Темпе (англ. Tempeh) - ферментированный продукт питания, приготовляемый из соевых бобов.
Приготовление
Темпе популярен в Индонезии и других странах юго-восточной Азии. Процесс приготовления темпе схож с процессом ферментации сыров. Темпе производится из целых соевых бобов. Соевые бобы размягчаются, затем раскрываются или очищаются от шелухи и варятся, но не до готовности. Затем добавляется окислитель (обычно уксус) и закваска, содержащая полезные бактерии. Под действием этих бактерий получается ферментированный продукт, обладающий сложным запахом, который сравнивают с ореховым, мясным или грибным, а по вкусу напоминающий цыпленка.
При низкой температуре или повышенной вентиляции на поверхности темпе иногда появляются споры в виде безвредных серых или черных пятен. Это нормальное явление, не влияющее на вкус и запах продукта. Готовый качественный темпе имеет легкий запах аммиака, однако этот запах не должен быть очень сильным.
Обычно темпе выпускается в брикетах толщиной около 1,5 см. Темпе относится к категории скоропортящихся продуктов и не подлежит длительному хранению, поэтому его сложно встретить за пределами Азии.
Полезные свойства и применение
В Индонезии и Шри-Ланке темпе употребляют в качестве основного продукта питания. Темпе богат белком. Благодаря ферментации в процессе изготовления белок из темпе легче переваривается и усваивается организмом. Темпе - хороший источник пищевой клетчатки, так как содержит большое количество пищевых волокон, в отличие от тофу, в котором волокна отсутствуют.
Чаще всего разрезанный на кусочки темпе обжаривают на растительном масле с добавлением других продуктов, соусов и специй. Иногда темпе предварительно замачивается в маринаде или соленом соусе. Он легко готовится: на приготовление уходит всего несколько минут. Мясоподобная структура позволяет использовать темпе вместо мяса в гамбургерах или вместо цыпленка в салате.
Готовый темпе подается с гарниром, в супах, в тушеных или жареных блюдах, а также как самостоятельное блюдо. Из-за низкой калорийности темпе используют как диетическое и вегетарианское блюдо.
Состав
Темпе содержит ряд полезных микроорганизмов, типичных для ферментированных продуктов, которые подавляют болезнетворные бактерии. Более того, в нем содержатся фитаты, которые вступают в связь с радиоактивными элементами и выводят их из организма. Темпе, как и все соевые продукты очень богат белком и пищевой клетчаткой. В грибковой культуре, используемой в процессе производства темпе, содержатся бактерии, производящие витамин B12, который подавляет поглощение радиоактивного кобальта.
Любопытный факт
Темпе, как и другие изделия из сои, плохо сочетаются со всеми белковыми продуктами животного происхождения и животными жирами, но хорошо сочетаются с рыбой и морепродуктами. Не стоит есть соевые продукты и вместе с другими бобовыми.
Калорийность темпе
Калорийность темпе - от 90 до 150 ккал в 100 г продукта в зависимости от способа приготовления.
Один из этапов приготовления самого распространенного напитка – ферментация чая. От степени ферментации зависит вид полученного чая, его вкусовые особенности и полезные свойства. Это довольно сложный химический процесс, обеспечивающий основную часть преобразований, происходящих с чайными листьями после сбора.
Что такое ферментация
Ферментация – третий этап обработки чайных листьев после подвяливания и скручивания. В результате скручивания нарушаются клетки листьев, начинают выделяться специфические чайные ферменты и полифенолы. В процессе их окисления образуются теафлавины и теарубигины, которые обеспечивают привычный красновато-коричневый оттенок чайного настоя.
Упрощенно этот процесс можно объяснить так: в результате разрушения клеток листа, выделяется их сок. При обеспечении подходящих температурных условий он начинает бродить, происходит ферментация чайного листа в собственном соку.
Изменяя продолжительность процедуры ферментации чая и степень обжарки листьев, можно получить разные сорта этого напитка. Условно их разделяют на несколько групп:
- неферментированный чай;
- легко ферментированный;
- чай средней ферментации;
- чай полной ферментации.
Процесс ферментации
Подготовленные листья располагают в темных помещениях со стабильной температурой воздуха на уровне от 15 до 29 градусов и высокой влажностью (около 90%). Такие условия считаются идеальными для начала ферментации, хотя получить их в местах выращивания чая очень непросто.
Для начала ферментации чайные листья раскладывают на специально обработанные деревянные или алюминиевые поверхности, которые не будут вступать в реакцию с фенолами чая, слоем не толще 10 см.
Длительность процесса определяется желаемым результатом и некоторыми дополнительными показателями:
- Температура листьев после скручивания.
- Влажность листа после завяливания.
- Уровень влажности воздуха в помещении, где проходит ферментация.
- Качество его проветриваемости.
Как правило этот процесс может длиться от 45 минут до 5 часов, в течение которых листья будут темнеть и изменять аромат. Останавливают ферментацию сразу после того, как листья приобретут характерный чайных запах, варьирующийся от цветочного или фруктового до орехового, пряного.
В промышленной ферментации чайный лист разложен на конвейере, который медленно двигается к сушилке, попадая в нее в установленное время. При ручном методе необходим отдельный специалист, который будет контролировать процесс, проверяя степень «готовности» чая, чтобы вовремя остановить его.
Как остановить процесс ферментации
Единственным способом остановить ферментацию листьев является их сушка при высокой температуре. Если не остановить ферментацию вовремя, процесс брожения будет продолжаться до тех пор, пока листья не сгниют и не покроются плесенью.
Сушка также требует особой тщательности, так как недосушенный чай после упаковки может быстро испортиться. Если же чай пересушить, он обуглится и обретет неприятный горелый привкус. В идеально высушенном чае содержится всего 2-5% влаги.
Изначально листья высушивали на больших противнях или сковородках, используя открытый огонь, что значит ферментированный чай получался поджаренным. В таких условиях получить правильную степень просушки было достаточно сложно.
Начиная с конца 19 века для этих целей используют духовки, которые позволяют обеспечить высокую температуру сушки – до 120-150 градусов по Цельсию, тем самым сократив ее время до 15-20 минут. Также духовые шкафы снабжены воздухоподдувом, что также улучшает качество процесса.
В процессе сушки листья подвергаются влиянию потока горячего воздуха, выделяемый ими сок и эфирные масла как бы «припекаются» к поверхности каждой чаинки, обретая способность сохранить свои полезные свойства в течение довольно длительного периода. Конечно, при условии правильного хранения. Извлечь эти полезные свойства довольно просто – достаточно заварить листья горячей водой.
Важно! Одним из главных условий правильной сушки является быстрое охлаждение готового сырья. Если этого не сделать, листья могут «дожариться» на противне даже после извлечения из духовки или начать тлеть.
Особенности ферментации разных видов чая
Большинство знакомых сортов индийского или китайского чая производят из листьев одного и того же растения — Camellia Sinensis. Различный цвет и вкус обеспечивается степенью ферментации и обжарки. Каждый вид чая имеет определенные рекомендации по завариванию (в частности, по температуре воды):
Соблюдение этих требований позволяет вкусовым и ароматическим качествам каждого вида чая раскрыться максимально полно.
Неферментированный или легко ферментированный чай
Чаи этой группы в своем производстве пропускают этап ферментации, что позволяет им сохранить свой оригинальный травяной запах и привкус свежей зелени.
К этой категории относятся белые чаи, который высушивают сразу после завяливания, и зеленый, который после завяливания высушивается частично, затем листья скручивают и досушивают полностью.
Большинство этих чаев высушивают, используя обжарку листьев, хотя некоторые сорта подвергаются обработке горячим паром.
Сорта чая, относящиеся к данной категории:
- Сенча;
- Пи Ло Чу;
- Стена Дракона;
- Жасминовый зеленый.
Жасмином ароматизируют, как правило, те сорта чая, которые подверглись самой слабой ферментации.
Чай средней ферментации
Листья этих сортов ферментируются частично – от 10 до 80%. Так как разброс этот довольно велик, внутри этой категории существует дополнительная классификация, объединяющая сорта чая по степени окисления от 10% до 20%, от 20% до 50% и от 50% до 80%.
В любом случае все сорта этого вида чая при заваривании дают густой желтый или коричневый цвет и обладают насыщенным, но тонким ароматом. Сюда относят некоторые сорта зеленого чая и большинство улунов.
Чай полной ферментации
К этой категории относятся сорта черного и красного китайского чая, которые прошли процесс ферментации полностью. При заваривании их листья образуют настой густого рубинового, красного или темно-коричневого цвета с насыщенным, густым ароматом.
Постферментированный чай
Некоторые сорта чая подвергают так называемой двойной ферментации: в определенный момент этот процесс прерывают, а затем возобновляют. Классическим примером такой обработки считается пуэр.
Ферментация в домашних условиях
Несмотря на то, что ферментация чая – это сложный химический процесс, ее вполне можно провести в домашних условиях, приготовив свой собственный чай, например, из листьев кипрея или смородины.
Процесс домашней ферментации мало чем отличается от промышленной, разве что объемами сырья. Основные этапы создания собственного чая:
- Сбор сырья (листья и цветы иван-чая, смородины, малины);
- Его подготовка (сырье можно нарезать, скрутить, размять руками, пропустить через мясорубку, прокатать деревянной скалкой. Главная цель – разрушить структуру для выделения сока).
- Ферментация.
- Сушка.
- Упаковка.
Чтобы сырье не забродило, его периодически перемешивают и увлажняют ткань. После окончания ферментации зеленый чай сушат в затемненном месте естественным путем. Для черного потребуется активная сушка в духовке при постоянном помешивании.
Ферментация является основным этапом приготовления чая, который определяет его будущие вкусовые качества и аромат. Получение желаемого результата требует большого внимания и тщательного соблюдения процедуры, но при этом ферментацию листьев для чая можно провести даже в домашних условиях.
Ферментация чая на примере улуна:
Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!
50. Метаболизм бактерий. Брожение. Виды брожения. Микроорганизмы, вызывающие эти процессы
Метаболизм – совокупность разнообразных ферментативных реакций, происходящих в микробной клетке и направленных на получение энергии и превращение простых химических соединений в более сложные. Метаболизм обеспечивает воспроизводство всего клеточного материала, включая два единых и одновременно противоположных процесса – конструктивный и энергетический обмен.
Метаболизм протекает в три этапа:
1.катаболизм – распад органических веществ на более простые фрагменты;
2.амфиболизм – реакции промежуточного обмена, в результате которых простые вещества превращаются в ряд органических кислот, фосфорных эфиров и пр.;
3.анаболизм – этап синтеза мономеров и полимеров в клетке.
Метаболические пути формировались в процессе эволюции.
Основным свойством бактериального метаболизма является пластичность и высокая интенсивность, обусловленная малыми размерами организмов.
К метаболическим путям у прокариот относятся брожение, фотосинтез и хемосинтез. Наиболее примитивным способом получения энергии, присущим определенным группам прокариот, являются процессы брожения.
Брожение – метаболический процесс, присущий бактериям, характеризующий энергетическую сторону способа существования нескольких групп прокариот, при котором они осуществляют в анаэробных условиях окислительно-восстановительные превращения органических соединений, сопровождающиеся выходом энергии, которую эти организмы используют.
брожение протекает без участия молекулярного кислорода, все окислительно-восстановительные превращения субстрата происходят за счет его «внутренних» возможностей. В результате на окислительных этапах процесса высвобождается часть свободной энергии, заключенной в молекуле субстрата, и происходит ее запасание в молекулах АТФ. Происходит расщепление углеродного скелета молекулы субстрата.
Круг органических соединений, которые могут сбраживаться, довольно широк:
Углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины.
Может быть подвергнуто сбраживанию, если оно содержит неполностью окисленные (или восстановленные) углеродные атомы
продуктами брожений являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый), ацетон, а также СО2 и Н2
образуется несколько продуктов. В зависимости от того, какой основной продукт накапливается в среде, различают молочно-кислое, спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожений.
В каждом виде брожения можно выделить две стороны: окислительную и восстановительную. Процессы окисления сводятся к отрыву электронов от определенных метаболитов с помощью специфических ферментов (дегидрогеназ) и акцептированию их другими молекулами, образующимися из сбраживаемого субстрата, т. е. в процессе брожения происходит окисление анаэробного типа
Энергетической стороной процессов брожения является их окислительная часть, реакции являются окислительными
Существует несколько исключений из этого правила: некоторые анаэробы часть энергии при сбраживании субстрата получают также в результате его расщепления, катализируемого лиазами.
Примитивность процессов брожения заключается в том, что из субстрата в результате его анаэробного преобразования извлекается лишь незначительная доля той химической энергии, которая в нем содержится. Продукты, образующиеся в процессе брожения, все еще содержат в себе значительное количество энергии, заключавшейся в исходном субстрате.
При дыхательном метаболизме при расщеплении глюкозы выделяется 2870,22 кДж/моль энергии, при брожении на том же субстрате извлекается 196,65 кДж/моль энергии. В процессе гомоферментативного молочнокислого брожения синтезируются 2 молекулы АТФ на 1 молекулу сброженной глюкозы; в процессе дыхания при полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. В обоих случаях эффективность запасания выделяющейся энергии в макроэргических связях АТФ приблизительно одинакова.
При брожении некоторые реакции на пути анаэробного преобразования субстрата связаны с наиболее примитивным типом фосфорилирования – субстратным фосфорилированием, реакции которого локализованы в цитозоле клетки, что указывает на простоту химических механизмов, лежащих в основе этого типа получения энергии.
*Спиртовое брожение. При спиртовом брожении из пировиноградной кислоты в результате ее окислительного декарбоксилирования образуется ацетальдегид, который становится конечным акцептором водорода. В итоге из 1 молекулы гексозы образуются 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислоты. Спиртовое брожение распространено среди прокариотных (различные облигатно- и факультативно-анаэробные бактерии) и эукариотных (дрожжи) форм.
Способность осуществлять в анаэробных условиях спиртовое брожение: Sarcina ventriculi, Erwinia amylouora, Zymomonas mobilis, Основными продуцентами этилового спирта среди эукариот являются дрожжи –аэробы со сформированным аппаратом дыхания, но в анаэробных условиях осуществляют спиртовое брожение по пути субстратного фосфорилирования.
*Молочно-кислое брожение бывает гомоферментативным, при котором в числе продуктов образуется до 90 % молочной кислоты, и гетероферментативным, при котором помимо молочной кислоты значительную долю в продуктах составляют СО2, этанол и/или уксусная кислота.
а)Молочнокислое брожение (гомоферментативное) – это процесс получения энергии молочнокислыми бактериями Lactococcus lactis, Lactobacterium bulgaricum, Lactobacterium planterum и т.д., заключающийся в превращении молекулы сахара в две молекулы молочной кислоты с выделением энергии:C6H12О6 = 2СН3СНОНСООН + 0,075х106 Дж
б)Молочнокислое брожение (гетероферментативное). В этом процессе кроме молочной кислоты в числе продуктов образуются уксусная, янтарная кислоты, этиловый спирт, углекислота и водород. Возбудителем этого процесса является E. coli.
Процесс, подобный нетипичному гетероферментативному молочно-кислому брожению, идет при созревании рыбы пряного посола, пресервов. В этих случаях он возбуждается ароматообразующими молочнокислымим бактериями типа Streptococcus citrovorus.
Кроме того, при порче консервов, возбуждаемой бактериями Вас. stearothermophilus и Cl. thermosaccharolyticum, в продукте накапливаются кислоты – молочная, уксусная, масляная, образование которых, вероятно, связано с процессом, подобному нетипичному молочно-кислому брожению.
*Маслянокислое брожение вызывается облигатно анаэробными маслянокислыми бактериями Cl. pasteurianum. Глюкоза в этом энергодающем процессе превращается в масляную кислоту, водород и углекислый газ:C6H12О6 = С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2 + 0,063х106 Дж
Некоторые клостридии, например, Cl. sporogenes или токсичные виды Cl. botulinum, Cl. perfringens имеют протеолитические способности и не только сбраживают углеводы, но и гидролизуют белки. Возбудители маслянокислого брожения образуют термостойкие споры, поэтому они могут сохраняться в стерилизованных консервах и вызывать их бомбажную порчу.
Известно много других брожений, отдельные типы которых различаются составом конечных продуктов, что зависит от комплекса ферментов возбудителя брожения.
| " |
В последнее время мы все чаще слышим о таком процессе, как ферментация. Однако не все еще имеют понятие о том, что же она собой представляет на самом деле и как именно происходит. Преимущественно с этим термином сталкивались потребители чая и табака, однако это не единственная сфера применения процесса ферментации.
Как происходит ферментация?
Ферментация - это процесс, в результате которого происходит брожение за счет воздействия собственных ферментов продукта. Если говорить конкретно об этом процессе в растениях, то при разрушении листа происходит выделение некоторого количества сока, который вследствие окисления и способствует началу ферментации. Чтобы остановить это явление, необходимо прожарить сырье.
При помощи такой технологии получают не только высококачественный табак, но и превосходные чаи. Ведь некоторые растения при обычном сборе и последующей заварке не способны сохранить свой природный аромат и воссоздать неповторимый вкус, а процесс ферментации помогает им в этом и дает возможность раскрыть новые вкусовые качества.
Какие растения можно ферментировать?
Ферментация - это процесс, который выполняется вовсе не со всеми растениями. Некоторые в этом просто не нуждаются, а для полноценного употребления других без такой технологии никак не обойтись. Полный список трав, которые нужно ферментировать, выглядит довольно скучным и длинным. Достаточно остановить свое внимание лишь на самых популярных из них.
На первом месте уже довольно давно находится иван-чай. Он вполне может конкурировать с обычным китайским чаем по вкусовым качествам и полезным свойствам. Ферментация - это именно тот процесс, который дает этому напитку возможность приобрести привычные всем вкусовые качества чая.
При ферментировании листьев черной смородины и вишни получается великолепный запах, который по достоинству смогут оценить любители. А вот листья яблони после такой же обработки наделяются тонким ароматом, который не оставляет равнодушным никого. Очень своеобразный аромат и вкус можно получить, ферментировав листья грецкого ореха.
Многие успели заметить, что конкуренцию иван-чаю могут составить листья обычной малины. Ферментация - это процесс, который творит с ними настоящие чудеса, позволяя получить не только вкусный, но и полезный напиток.
Домашняя ферментация
Ознакомившись с самим понятием, многие сразу же представили, что весь этот процесс может происходить только в промышленных условиях, при наличии необходимого оборудования и технических условий. Однако это вовсе не так. Условия ферментации вполне допускают протекание этого процесса и дома. Главное, что необходимо сделать, - это разрушить структуру листа и пустить из него сок. Если объем небольшой, то можно просто перетереть листики руками, но при больших объемах это нереально.
В этом случае можно воспользоваться другой технологией:
- Листья растения помещаются в полиэтиленовый пакет и несколько подвяливаются. Воздух из пакета убирается, и в течение нескольких часов на солнце происходит вяление. Появляющийся при этом воздух периодически удаляют.
- После этого листья перетираются любым доступным способом, например, в мясорубке.
- Далее этот метод ферментации предусматривает досушивание материала в духовке. Если его вовремя и хорошо не высушить, то может появиться плесень.
Полученный таким образом чай будет радовать вас своим неповторимым вкусом.
Ферментация табака
Этот процесс несколько отличается от аналогичного, выполняемого над травами для чая. Дело в том, что для того чтобы произвести ферментацию табака в домашних условиях, необходимо прежде всего соблюдение температурного режима и влажности листьев, которая достигает 50%. Длится этот процесс от семи до четырнадцати дней.
Одним из способов ферментировать табак является его природное старение. Для этого растение просто сушат и убирают на хранение, однако вся процедура может длиться больше года. Зато полученный таким способом материал ценится за великолепное качество.
Самый простой способ ферментации табака
Многих интересует, как наиболее быстро и без особых хлопот получить качественный табак. В этом случае ферментация табака может происходить следующим образом:
- Листья намачиваются таким образом, чтобы они оставались сухими, но в то же время не ломались. Такую массу укладывают в банки и закрывают железными крышками.
- В летний период банки выносятся на солнце. При этом весьма предпочтительно поставить их на металлическую поверхность, поскольку она способна накаляться и давать необходимую высокую температуру.
- Спустя десять дней табак проверяют на готовность. Если вы чувствуете аромат, который вас устраивает, то можно достать массу из банок и хорошо просушить.
Полученный таким образом продукт вполне можно употреблять.
Ферментация при производстве удобрений
Ферментация - это процесс, который нашел применение не только при производстве чая и табака, но и при изготовлении органических удобрений. При этом появляется возможность получить эти самые удобрения гораздо быстрее, чем при обычном естественном разложении. Наверное, многие огородники не только слышали о компосте, но и имеют на своем участке компостную яму. Однако не все из них знают о том, что в основе процесса производства в ней удобрений лежит именно технология ферментации.
Тем не менее у этого чудесного метода есть и недостаток: органика в этом случае может разлагаться не полностью. Дело в том, что если масса имеет большую плотность или же слежалась, то распад ее прекращается из-за недостатка кислорода. Полученная масса, особенно если она находилась под дождем и в нее попало обильное количество воды, может издавать неприятный запах, обусловленный наличием сероводорода.
Зато с помощью ферментации можно с пользой использовать не только сорняки, которые некогда росли на вашем участке, но и утилизировать кухонные отходы (например, картофельные очистки). Теперь они будут не просто выброшенным мусором, а полноценным удобрением. Сам процесс ферментации не очень трудоемкий, а результат получается впечатляющий. Да и полученное таким образом удобрение куда безопаснее купленных в магазине химических.
Ферментация - химические реакции с участием белковых катализаторов - ферментов . Обычно происходят в живой клетке. Часто путают с брожением , но ферментация лишь более простая часть из многих сложных процессов брожения. Например, в результате брожения размножаются дрожжи, а под действием ферментов, вырабатываемых дрожжами, сахар превращается в спирт.
Использование
Исторически наиболее древняя методика использования ферментации - пивоварение. Зерна злаков содержат нерастворимый трудно усваиваемый крахмал. Это делает зерна защищёнными против многих бактерий в течение очень большого срока, но и в то же время крахмал недоступен и самому ростку. Но растущий росток вырабатывает ферменты, превращающие крахмал в легко растворимую и усваиваемую глюкозу. В пивоварении специально проращивают зерна и в оптимальный момент приготовления солода , когда концентрация фермента высокая, росток убивают нагревом. Фермент продолжает превращать крахмал в сахар, который используется для дальнейшего брожения. Таким ферментом является амилаза , превращающая крахмал в мальтозу . Амилаза содержится также в слюне, благодаря чему долго пережёвываемый рис или картофель получает сладковатый привкус.
Другой старинный способ ферментации - сыроделие. Для свёртывания молока используют различные