Tabiat insonga undagi mavjud imtiyozlardan foydalanish imkonini beradi. Shu bilan birga, odamlar bu boyliklarni ko'paytirishga, yangi narsalarni yaratishga va noma'lum narsalarni o'rganishga harakat qilishadi. Bakteriyalar tabiatning eng kichik jonzotlari bo'lib, odamlar ulardan o'z maqsadlari uchun foydalanishni ham o'rgandilar.
Ammo bu prokaryotik organizmlar nafaqat patogen jarayonlar va kasalliklar bilan bog'liq zarar keltiradi. Ular, shuningdek, qadim zamonlardan beri odamlar tomonidan qo'llanilgan muhim sanoat jarayonining manbai - fermentatsiya. Ushbu maqolada biz bu jarayon nima ekanligini va moddalarning sut kislotasi fermentatsiyasi qanday amalga oshirilishini ko'rib chiqamiz.
Fermantatsiyaning paydo boʻlishi va qoʻllanilishi tarixi
Fermantasyon jarayoni odamlar tomonidan ma'lum mahsulotlarni olish uchun ishlatilganligi haqida birinchi eslatma miloddan avvalgi 5000-yillarda paydo bo'lgan. O'shanda bobilliklar ushbu usuldan quyidagi mahsulotlarni olish uchun foydalanganlar:
- pishloq;
- vino;
- tvorog va boshqalarsut mahsulotlari.
Keyinchalik xuddi shunday oziq-ovqat Misr, Xitoy, Sudan, Meksika va boshqa qadimgi shtatlarda olina boshladi. Ular xamirturushli non pishirishni, sabzavot ekinlarini achitishni boshladilar va konservalashning birinchi urinishlari paydo bo'ldi.
Sut kislotasi fermentatsiyasi jarayoni odamlar tomonidan ming yillar davomida qo'llanilgan. Pishloqlar, kefirlar, yogurtlar har doim ovqatning muhim qismi bo'lgan. Barcha shifokorlar va tabiblar ushbu mahsulotlarning afzalliklari haqida bilishgan. Biroq, bunday o'zgartirish mumkin bo'lgan sabablar uzoq vaqt davomida noma'lumligicha qoldi.
Fermantasyon sharoitlari mikroorganizmlarning mavjudligini talab qilishini odamlar hatto tasavvur ham qila olmadilar. 17-asrning o'rtalarida Van Helmont gazning chiqishi bilan birga bo'lgan pishirish jarayonlari uchun "fermentatsiya" atamasini kiritishni taklif qildi. Axir, tarjimada bu so'z "qaynatish" degan ma'noni anglatadi. Biroq, faqat 19-asrda, ya'ni deyarli ikki yuz yil o'tgach, frantsuz mikrobiologi, kimyogari va fizigi Lui Paster dunyoda mikroblar, bakteriyalar mavjudligini aniqladi.
O'shandan beri ma'lum bo'ldiki, fermentatsiyaning har xil turlari ko'zga ko'rinmas har xil turdagi mikroorganizmlarning mavjudligini talab qiladi. Ularning tadqiqoti vaqt o'tishi bilan fermentatsiyani nazorat qilish va uni inson uchun to'g'ri yo'nalishga yo'n altirish imkonini berdi.
Fermantasyon jarayonlarining mohiyati
Agar fermentatsiya jarayoni nima haqida gapiradigan bo'lsak, unda uning biokimyoviy tabiatini ta'kidlashimiz kerak. Oxir oqibat, bu faqat bakteriyalarning hayoti uchun o'zlari uchun energiya ajratib, turli xil moddalar ishlab chiqaradigan faoliyatidir.yon mahsulotlar.
Umuman olganda, fermentatsiyani bir so'z bilan ta'riflash mumkin - oksidlanish. Ba'zi bakteriyalar ta'sirida moddaning anaerob parchalanishi, bu esa bir qator mahsulotlarning shakllanishiga olib keladi. Qaysi moddaning asosi, shuningdek, natija nima bo'lishi jarayonning o'zi bilan belgilanadi. Bir nechta fermentatsiya variantlari mavjud, shuning uchun bu transformatsiyalar uchun tasnif mavjud.
Tasnifi
Fermantatsiyaning uchta asosiy turi mavjud.
- Alkogol. U asl uglevod molekulasining etil spirti, karbonat angidrid, suv va ATP molekulasiga (energiya manbai) oksidlanishidan iborat. Bu transformatsiyalar nafaqat bakteriyalar, balki turli avlod va turlarning qo'ziqorinlari ta'sirida ham amalga oshiriladi. Qadim zamonlardan buyon pivo, vino, pishiriq xamirturushlari, spirt kabi mahsulotlar shu tarzda olingan. Uglevodlarning parchalanishi paytida ajralib chiqadigan energiya mikroorganizmning hayotiy jarayonlarini ta'minlashga sarflanadi. Bu jarayonning biologik mohiyati.
- Sut kislotasi fermentatsiyasi - bu uglevodlarning sut kislotasiga oksidlanishi va bir qator qo'shimcha mahsulotlarning ajralib chiqishi. Bu qanday amalga oshiriladi va qanday turlari sodir bo'ladi, biz batafsilroq ko'rib chiqamiz.
- Butirik kislota. Ushbu turdagi fermentatsiya tabiiy miqyosda muhim ahamiyatga ega. U botqoqlar, daryo loylari va boshqalar tubida anaerob sharoitda yashovchi butir kislotasi bakteriyalarining hayotiy faoliyati tufayli amalga oshiriladi. Tabiatdagi ishi tufayli juda ko'p miqdordagi organik komponentlar qayta ishlanadi. Mahsulotlar ko'plab moddalardir, ularning asosiylaributir kislotasi. Shuningdek, chiqariladi: aseton, izopropil spirti, karbonat angidrid, sirka kislotasi, sut kislotasi, etil spirti va boshqa birikmalar.
Belgilangan turlarning har biri ham tabiiy, ham sanoat miqyosida muhim ahamiyatga ega. Bunday o'zgarishlarni amalga oshiruvchi organizmlarning turlari bugungi kunda yaxshi o'rganilgan va ularning ko'pchiligi mahsulotdan katta hosil olish uchun sun'iy ravishda etishtiriladi.
Sut kislotasi fermentatsiyasi: umumiy tushuncha
Bu fermentatsiya turi qadim zamonlardan beri ma'lum. Bizning eramizdan oldin ham Qadimgi Misr va boshqa davlatlar aholisi pishloq tayyorlashni, pivo va vino tayyorlashni, non pishirishni, sabzavot va mevalarni achitishni bilishgan.
Bugungi kunda fermentlangan sut mahsulotlari uchun maxsus starter kulturalaridan foydalaniladi, zarur mikroorganizmlarning shtammlari sun'iy ravishda yetishtiriladi. Jarayon modernizatsiya qilindi va avtomatizatsiyaga keltirildi, to'liq jihozlar yordamida amalga oshirildi. To'g'ridan-to'g'ri sut kislotasi fermentatsiyasini ishlab chiqaradigan ko'plab ishlab chiqaruvchilar mavjud.
Butun jarayonning mohiyatini bir nechta paragraflarda umumlashtirish mumkin.
- Asosiy mahsulot sifatida uglevod olinadi - oddiy (fruktoza, glyukoza, pentozalar) yoki murakkab (saxaroza, kraxmal, glikogen va boshqalar).
- Anaerob sharoitlar yaratilgan.
- Mahsulotga ma'lum turdagi sut kislotasi bakteriyalarining shtammlari qo'shiladi.
- Istalgan mahsulot uchun maqbul bo'lgan barcha zarur tashqi omillar ta'minlangan: yorug'lik, harorat, ma'lum qo'shimchalarning mavjudligikomponentlar, bosim.
- Fermantasyon jarayoni tugagandan so'ng mahsulot qayta ishlanadi va barcha yon birikmalar ajratiladi.
Albatta, bu sodir bo'layotgan voqealarning umumiy tavsifi xolos. Darhaqiqat, har bir bosqichda juda ko'p murakkab biokimyoviy reaktsiyalar mavjud, chunki sut kislotasi fermentatsiyasi jarayoni tirik mavjudotlarning hayotiy faoliyati natijasidir.
Sut kislotasi fermentatsiyasining asoslari
Kimyoviy nuqtai nazardan, bu transformatsiyalar ketma-ket bosqichlardan iborat.
- Birinchidan, asl substratning oʻzgarishi, yaʼni moddaning (uglevod) uglerod zanjiri oʻzgaradi. Bu turli sinflarga mansub, butunlay boshqa tabiatdagi oraliq birikmalarning paydo bo'lishiga olib keladi. Misol uchun, agar boshlang'ich substrat glyukoza bo'lsa, u glyukonik kislotaga aylanadi.
- Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari, gazlar chiqishi, qo'shimcha mahsulotlarning shakllanishi bilan birga. Butun jarayonda asosiy birlik sut kislotasi hisoblanadi. Aynan u fermentatsiya paytida hosil bo'ladi va to'planadi. Biroq, bu yagona aloqa emas. Shunday qilib, sirka kislotasi, etil spirti, karbonat angidrid, suv va ba'zan boshqa hamrohlik qiluvchi molekulalar hosil bo'ladi.
- Adenozin-trifosfor kislotasi (ATP) molekulalari shaklidagi jarayonning energiya chiqishi. Glyukoza molekulasida 2 ta ATP molekulasi mavjud, ammo agar boshlang'ich substrat murakkabroq tuzilishga ega bo'lsa, masalan, tsellyuloza, u holda uchta ATP molekulasi mavjud. Bu energiya sut kislotasi bakteriyalari tomonidan keyingi hayot uchun ishlatiladi.
Bu tabiiyAgar biokimyoviy o'zgarishlarni batafsil tushunsa, unda barcha oraliq molekulalar va komplekslar ko'rsatilishi kerak. Masalan:
- piruvik kislota;
- adenozin difosfat;
- nikotinamin difosfat molekulalari vodorod va boshqalarning tashuvchisi sifatida.
Biroq, bu masala alohida e'tiborga loyiq va biokimyo nuqtai nazaridan ko'rib chiqilishi kerak, shuning uchun biz ushbu maqolada unga tegmaymiz. Keling, sut kislotasi mahsulotlarini ishlab chiqarish texnologiyasi nima va fermentatsiyaning qanday turlari mavjudligini batafsil ko'rib chiqaylik.
Homofermentativ fermentatsiya
Homofermentativ sut kislotasi fermentatsiyasi patogenlarning maxsus shakllaridan foydalanishni o'z ichiga oladi va hosil bo'lgan mahsulotlar va ularning miqdori bilan heterofermentativdan farq qiladi. Mikroorganizm hujayrasi ichidagi glikolitik yo'l bo'ylab sodir bo'ladi. Xulosa, odatda, har qanday fermentatsiyada bo'lgani kabi, uglevodlarni sut kislotasiga aylantirishdir. Ushbu jarayonning asosiy afzalligi shundaki, kerakli mahsulotning rentabelligi 90% ni tashkil qiladi. Qolganlari esa yon birikmalarga ketadi.
Quyidagi turdagi bakteriyalarning fermentatsiyasi:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus va boshqalar.
Homofermentativ fermentatsiya natijasida yana qanday moddalar hosil bo'ladi? Bular quyidagi kabi ulanishlar:
- etil spirti;
- uchuvchi kislotalar;
- karbonat angidrid;
- fumar va süksin kislotasi.
Ammo fermentlangan sut mahsulotlarini olishning bu usuli sanoatda amalda qoʻllanilmaydi. Tabiatda glikolizning dastlabki bosqichi sifatida saqlanadi, shuningdek, sutemizuvchilarning mushak hujayralarida katta jismoniy kuch sarflaganda sodir bo'ladi.
Insonning ovqatlanishi uchun zarur mahsulotlarni ishlab chiqarish texnologiyasi dastlabki uglevodlardan foydalanishni o'z ichiga oladi:
- glyukoza;
- saxaroza;
- fruktoza;
- mannoz;
- kraxmal va boshqalar.
Homofermentativ bakteriyalar esa bu birikmalarning koʻpini oksidlay olmaydi, shuning uchun ularni ishlab chiqarishda boshlangʻich madaniyat sifatida ishlatish mumkin emas.
Heterofermentativ sut kislotasi fermentatsiyasi
Ushbu usul sanoatda qoʻllanilishi mumkin boʻlgan usul boʻlib, uning yordamida barcha fermentlangan sut mahsulotlari ishlab chiqariladi, sabzavotlar saqlanadi va chorva uchun silos yemi olinadi.
Yuqorida tavsiflanganidan asosiy farqi shundaki, patogenlar sut kislotasi fermentatsiyasini ko'proq miqdorda qo'shimcha mahsulotlar hosil qilish bilan amalga oshiradilar. Shakarning atigi 50% bakteriyalar tomonidan sut kislotasiga qayta ishlanadi, qolgan qismi quyidagi molekulalarning shakllanishiga ketadi, masalan:
- sirka kislotasi;
- glitserin;
- karbonat angidrid;
- etil spirti va boshqalar.
Qanday qilib gomofermentativ usul bilan 90% sof sut kislota hosil qilishdan yaxshiroq va foydaliroq? Gap shundaki, asosiy mahsulot ishlab chiqarilgandajuda ko'p, keyin ko'plab bakteriyalarning hayotiy faoliyati butunlay inhibe qilinadi. Bundan tashqari, mahsulotlar yon birikmalar tufayli olingan ko'plab ta'm sifatlarini yo'qotadi. Masalan, konservalangan sabzavotlarning yoqimli hidi sirka kislotasi va izoamil spirti bilan ta'minlanadi. Agar bu birikmalar mavjud boʻlmasa, saqlash natijasi butunlay boshqacha boʻladi.
Sut kislotasining 50% hosili tizimdagi barcha begona zamburugʻlar va mikroorganizmlarning rivojlanishi va hayotiy faoliyatini bostirish uchun yetarli. Chunki hatto 1-2% ham sut kislotasi bakteriyalaridan tashqari boshqa organizmlar mavjud bo'lmaydigan muhitning juda kuchli kislotalanishiga olib keladi. Butun jarayon pentoza fosfat yo'li bo'ylab amalga oshiriladi.
Heterofermentativ usul uchun fermentatsiya shartlari quyidagicha bo'lishi kerak:
- yaxshi va yangi boshlovchi dastlabki bosqichda qo'shilgan;
- har bir mahsulot uchun alohida tanlanadigan optimal tashqi sharoitlar;
- yuqori sifatli va yaxshi ishlaydigan uskunalar;
- jarayon uchun zarur boʻlgan barcha texnik qurilmalar.
Tashqi sharoitlar orasida jarayon harorati alohida ahamiyatga ega. U juda baland bo'lmasligi kerak, lekin sovuq fermentatsiya jarayonini keskin sekinlashtiradi.
Bugungi kunda mikroorganizmlarning toʻgʻri va qulay ishlashi uchun barcha zarur shart-sharoitlarni avtomatik tarzda yaratadigan maxsus fermentatsiya tanki mavjud.
Uskunalar kerak
Yuqorida ta'kidlaganimizdek, eng muhim atributlar qatoridafermentatsiya qobiliyatini ta'kidlash kerak. Agar uy tartibi haqida gapiradigan bo'lsak, unda siz konservalash, yogurt va boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan idishlarning tozaligiga e'tibor berishingiz kerak. Mikroorganizmlarning begona populyatsiyalari sonini kamaytirishning bir usuli idishlarni ishlatishdan oldin sterilizatsiya qilishdir.
Heterofermentativ fermentatsiya uchun qaysi idishlar mos keladi? Bu qopqoq bilan mahkam yopilishi mumkin bo'lgan shisha yoki yuqori sifatli plastmassa (polipropilen, polietilen) idish bo'lishi mumkin.
Sanoat fermentatsiya jarayoni boshlanishidan oldin idishlarni dezinfektsiyalash va tozalash uchun maxsus qurilmalardan foydalanadi.
Bu jarayonda ishlatiladigan bakteriyalar
Agar biz konservalangan va fermentlangan sut mahsulotlarini yaratish uchun ishlatiladigan bakterial madaniyatlar haqida gapiradigan bo'lsak, unda organizmlarning eng keng tarqalgan turlarini aniqlashimiz mumkin.
- Asidofil bolgar tayoqchasi.
- Lactobacillus turlari Sporolactobacillus inulinus.
- Bfidobakteriyalar.
- Leykostocks.
- Sut kislotali kokklar.
- Lactobacillus turlari L. Casei.
- Streptococcus jinsi bakteriyalari va boshqalar.
Ko'rsatilgan organizmlarning kombinatsiyasi va sof kulturalari asosida achitilgan sut mahsulotlari uchun starter kulturalar tayyorlanadi. Ular jamoat mulki hisoblanadi, har kim ularni sotib olishi mumkin. Eng muhimi, natijada foyda olish uchun fermentatsiya jarayonining shartlariga rioya qilishdirmahsulot.
Ushbu fermentatsiyadan qanday mahsulotlar olinadi?
Agar biz laktobakteriyalar yordamida qanday fermentatsiya mahsulotlarini olish mumkinligi haqida gapiradigan bo'lsak, unda biz bir nechta asosiy toifalarni nomlashimiz mumkin.
- Fermentlangan sut mahsulotlari (fermentlangan pishirilgan sut, yogurtlar, varenets, kefir, tvorog, smetana, sariyog ', atsidofil mahsulotlari va boshqalar).
- Qishloq hayvonlari uchun silos turidagi ozuqa.
- Sut kislotasi, u alkogolsiz ichimliklar ishlab chiqarishda, mo'ynali terilarni bezashda va boshqalarda ishlatiladi.
- Pishirish, pishloq ishlab chiqarish.
- Konservalangan meva va sabzavotlar.
Bularning barchasi ma'lum turdagi bakteriyalarning odamlar hayotida, ularning sanoat faoliyatida muhimligini isbotlaydi.
