Fermentacija mliječne kiseline: tehnologija i potrebna oprema. Heterofermentativna mliječna fermentacija

Priroda dopušta osobi da uživa u onim prednostima koje se nalaze u njemu. Istovremeno, ljudi pokušavaju razmnožiti ta bogatstva, stvoriti nešto novo i naučiti nešto drugo. Bakterije su najmanji stvorovi prirode, koji je čovjek također naučio koristiti za svoje ciljeve.

Ali ne samo štetu povezanu s patogenim procesima i bolesti, ti prokariotički organizmi nose unutar sebe. Oni su još uvijek izvor važnog industrijskog procesa, koji su od davnih vremena koristili ljudi - fermentacija. U ovom članku ćemo ispitati što taj proces predstavlja i kako se provodi lička fermentacija tvari.

Povijest podrijetla i upotreba fermentacije

Prvo spominjanje činjenice da su ljudi koristili postupak fermentacije za dobivanje određenih proizvoda, pojavili su se još u 5. stoljeću prije Krista. Tada su Babilonci koristili ovu metodu kako bi dobili proizvode kao što su:

• sir;
• vino;
• jogurt i ostali mliječni proizvodi.

Kasnije je slična hrana počela primati iu Egiptu, Kini, Sudanu, Meksiku i drugim drevnim državama. Počeli su peći kvasac, fermentirati povrće, prvi su pokušaji očuvanja.

Ljudi već tisućama godina koriste proces fermentacije mliječne kiseline. Sire, kefir, jogurti bili su važan dio obroka u svakom trenutku. Svi iscjelitelji i iscjelitelji znali su o prednostima ovih proizvoda. Međutim, razlozi za eventualnu transformaciju te vrste dugo su ostali nepoznati.

Činjenica da uvjeti fermentacije zahtijevaju prisutnost mikroorganizama, ljudi nisu mogli ni pogoditi. Sredinom XVII. Stoljeća, Van Helmont je predložio da se pojam "fermentacija" upozna s onim procesima kuhanja, koji je praćen puštanjem plina. Uostalom, u prijevodu ova riječ znači "ključanje". Međutim, tek u XIX stoljeću, gotovo dvjesto godina kasnije, francuski mikrobiolog, kemičar i fizičar Louis Pasteur otkrio je svijet postojanje mikroba, bakterija.

Otada je postalo poznato da različita fermentacija zahtijeva prisutnost raznih vrsta mikroorganizama nevidljivih očima. Njihovo je istraživanje omogućilo vremenu da kontrolira fermentaciju i usmjerava ga na desnu stranu osobe.

Bit procesa fermentacije

Ako govorimo o tome što je proces fermentacije, moramo istaknuti svoju biokemijsku prirodu. Uostalom, u svojoj jezgri, to je jednostavno aktivnost bakterija, koja izdvajaju energiju za život, dok proizvode različite nusproizvode.

Općenito, fermentacija se može odrediti u jednoj riječi - oksidaciji. Anaerobna dekompozicija tvari pod utjecajem određenih bakterija, što dovodi do formiranja brojnih proizvoda. Koja je tvar koja se temeljila, a isto tako i ono što će rezultirati, određuje se prema vrsti samog procesa. Postoji nekoliko varijanti fermentacije, tako da postoji klasifikacija za ove transformacije.

klasifikacija

Postoje tri glavne vrste fermentacije.

1. alkohol. Sastoji se od oksidacije izvorne ugljikohidratne molekule do etanola, ugljičnog dioksida, vode i ATP molekule (izvor energije). Te se transformacije provode pod utjecajem bakterija, ali i gljiva različitih vrsta i vrsta. Na ovaj način s vremena na vrijeme dobivaju se proizvodi kao što su pivo, vino, kvasac za pečenje, alkohol. Energija koja se oslobađa tijekom raspadanja ugljikohidrata, utrošena je na osiguravanje vitalnih procesa mikroorganizma. Ovo je biološka bit procesa.
2. Fermentacija mliječne kiseline je oksidacija ugljikohidrata u mliječnu kiselinu s otpuštanjem niza nusproizvoda. Kako se provodi i kakve su stvari, pogledajmo bliže.
3. Oleaginous kiselina. Ova vrsta fermentacije važna je u prirodnoj veličini. To se provodi na štetu života bakterija nafte koje žive pod anaerobnim uvjetima na dnu bogova, riječne blato i tako dalje. Zbog svog rada u prirodi, obrađuje se velika količina organskih komponenti. Proizvodi su mnoge tvari, od kojih je glavni butirne kiseline. Također se istaknuli: aceton, izopropil alkohol, ugljični dioksid, octena kiselina, mliječna, etil alkohol i drugih spojeva.

   

Svaki od navedenih vrsta važan je i na prirodnoj i industrijskoj razini. Vrste organizama koje provode takve transformacije dobro su proučavane do danas, a mnoge od njih umjetno se uzgajaju kako bi se dobio veliki prinos proizvoda.

Fermentacija mliječne kiseline: opći koncept

Ova vrsta fermentacije poznata je još od davnih vremena. Još prije naše ere stanovnici drevnog Egipta i drugih zemalja uspjeli su napraviti sir, pripremati pivo i vino, ispeći kruh, uzgajati povrće i voće.

Danas se koriste posebni fermenti za fermentirane mliječne proizvode, a sojevi potrebnih mikroorganizama se umjetno uzgajaju. Proces se modernizira i dovodi do automatizma, koji se provodi uz pomoć potpune opreme. Postoji mnogo proizvođača koji izravno proizvode fermentaciju mliječne kiseline.

Bit cijelog procesa može se reći u nekoliko odlomaka.

1. Za glavni proizvod se preuzme ugljikohidratni izvor - jednostavna (fruktoza, glukoza, pentoze) ili ester (saharoza, škrob, glikogen, itd.)
2. Anaerobni uvjeti nastaju.
3. Proizvod služi kao soj bakterija mliječne kiseline određene vrste.
4. Daju se svi potrebni vanjski faktori koji su optimalni za željeni proizvod: osvjetljenje, temperatura, dostupnost određenih dodatnih komponenti, pritisak.
5. Po završetku procesa fermentacije, proizvod se tretira, a sve su strane veze izolirane.

Naravno, ovo je samo opći opis onoga što se događa. Zapravo, u svakoj fazi postoje mnoge složene biokemijske reakcije, jer je proces fermentacije mliječne kiseline rezultat vitalne aktivnosti živih bića.

Temelj procesa mliječne fermentacije

S kemijske točke gledišta, ove su transformacije niz slijedovitih faza.

1. Prvo, mijenja se izvorni supstrat, tj. Promjena ugljikovog lanca tvari (ugljikohidrata). To dovodi do pojave intermedijarnih spojeva potpuno različite prirode, koji pripadaju različitim klasama. Na primjer, ako je početni supstrat glukoza, tada se preuređuje u glukonsku kiselinu.
2. Reakcije smanjenja oksidacije, praćene oslobađanjem plinova, formiraju se nusproizvodi. Glavna cjelina u cijelom procesu je mliječna kiselina. To je ono što se proizvodi i akumulira tijekom fermentacije. Međutim, to nije jedina veza. Dakle, dolazi do formiranja molekula octene kiseline, etilnog alkohola, ugljičnog dioksida, vode, a ponekad i drugih pratećih.
3. Energetska proizvodnja procesa u obliku adenozin trifosfata (ATP) molekula. Postoje 2 ATP molekule po molekuli glukoze, ako je početni supstrat složeniji, na primjer celuloza, zatim tri molekule ATP. Ova energija koristi bakterije mliječne kiseline za daljnji život.

Naravno, ako se detaljno razumiju biokemijske transformacije, tada bi se trebale navesti sve međuslojne molekule i komplekse. Takvi, na primjer, kao:

• piruvatna kiselina;
• adenozin difosfat;
• molekule nikotinamid difosfata kao nosača vodika i drugih.

  

Međutim, ovo pitanje zaslužuje posebnu pažnju i treba ga razmotriti sa stajališta biokemije, stoga se u ovom članku nećemo dodirivati. Mi ćemo detaljnije razmotriti što je tehnologija proizvodnje mliječne kiseline i kakve vrste fermentacije postoji.

Homofermentativna fermentacija

Homofermentativna fermentacija mliječne kiseline podrazumijeva upotrebu posebnih oblika patogena i razlikuje se od heterfermentativnih proizvoda dobivenih proizvoda i njihove količine. To se događa na glikolitičkom putu unutar stanice mikroorganizma. Bit se sastoji, kao u cjelini, bilo koje fermentacije, u pretvorbi ugljikohidrata u mliječnu kiselinu. Glavna prednost ovog postupka je da je prinos željenog produkta 90%. I samo preostali dio ide na bočne veze.

Bakterije fermentacije ove vrste su sljedeće:

• Streptococcus lactis.
• Lactobacillus casei.
• Lactobacillus acidophilus i drugi.

Koje druge tvari nastaju kao rezultat homofermentacijske fermentacije? To su takve veze kao:

• etil alkohol;
• hlapive kiseline;
• Ugljični dioksid;
• fumarna i jantarna kiselina.

Međutim, u industriji ova metoda dobivanja kiselih mliječnih proizvoda praktički se ne koristi. Očuvana je u prirodi kao početna faza glikolize, također se javlja u stanicama mišića sisavaca pod opsežnim fizičkim poteškoćama.

Tehnologija za proizvodnju pravih proizvoda za prehranu ljudi uključuje upotrebu takvih početnih ugljikohidrata kao:

• glukozu;
• sukroza;
• fruktoza;
• manoza;
• škrob i neki drugi.

  

A homofermentativne bakterije nisu u stanju oksidirati mnoge od tih spojeva pa njihova upotreba kao fermentacija tijekom proizvodnje nije moguća.

Heterofermentativna mliječna fermentacija

Ova je metoda upravo industrijski primjenjiva, zahvaljujući kojoj se provodi proizvodnja svih proizvoda od kiselog mlijeka, provodi se konzerviranje povrća, priprema se silosa za stočnu hranu.

Glavna razlika od prethodno opisanog je da se patogeni mliječne fermentacije provode uz formiranje većeg broja nusproizvoda. Samo 50% šećera obrađuje bakterije u mliječnu kiselinu, a ostatak se troši na stvaranje takvih molekula kao što su:

• octena kiselina;
• glicerol;
• ugljični dioksid;
• etil alkohol i drugi.

Što je bolje i isplativo nego formiranje 90% čiste mliječne kiseline s homoenzimskom metodom? Stvar je u tome što kad je glavni proizvod previše proizveden, vitalna aktivnost mnogih bakterija je u potpunosti potisnuta. Osim toga, proizvodi gube mnoge okusne kvalitete koje dobivaju kroz bočne veze. Na primjer, ugodnu aromu konzerviranog povrća daje octena kiselina i izoamilni alkohol. Ako ti spojevi ne postoje, rezultat očuvanja bit će potpuno drugačiji.

Prinos mliječne kiseline u 50% je prilično dovoljan za suzbijanje razvoja i vitalne aktivnosti svih stranih gljiva i mikroorganizama u sustavu. Budući da čak i 1-2% uzrokuje previše kiseljenja okoliša, u kojem ne može postojati niti jedan drugi organizam, osim bakterija mliječne kiseline. Cijeli postupak provodi pentoza fosfatni put.

Fermentacijski uvjeti za heteroenzimsku metodu trebaju biti sljedeći:

• dobro i svježe kvasac, dodano u početnoj fazi;
• optimalni vanjski uvjeti koji se pojedinačno odabiru za svaki proizvod;
• kvalitetna i dobro funkcionirana oprema;
• sve potrebne tehničke uređaje za taj proces.

Od vanjskih uvjeta, procesna temperatura je od posebne važnosti. Ne bi trebalo biti previsoko, ali hladnoće će dramatično usporiti cijeli tijek fermentacije.

Danas postoji specijalizirani kapacitet za fermentaciju, koji automatski stvara sve potrebne uvjete za pravilan i udoban rad mikroorganizama.

Potrebna oprema

Kao što smo već napomenuli, među najvažnijim atributima treba zabilježiti kapacitet za fermentaciju. Ako govorimo o kućnom postupku, trebamo obratiti pažnju na čistoću korištenih jela pri konzerviranju, stvaranju jogurta i ostalih proizvoda. Jedan od načina za smanjenje broja stranih populacija mikroorganizama jest steriliziranje spremnika prije njihovog korištenja.

Koja su jela prikladna za heterofermentativnu fermentaciju? To može biti staklo ili visokokvalitetni plastični (polipropilenski, polietilenski) spremnik, koji se može čvrsto zatvoriti s poklopcem.

U industriji se posebni uređaji koriste za dekontaminiranje i čišćenje spremnika prije početka fermentacijskog procesa.

Bakterije korištene u procesu

Ako govorimo o kulturama bakterija koje se koriste za proizvodnju konzerviranih i fermentiranih mliječnih proizvoda, možemo identificirati nekoliko najčešćih vrsta organizama.

1. acidophilic bugarski štapić.
2. Lactobacillus vrste Sporolactobacillus inulinus.
3. Bifidobakterije.
4. Leykonostoki.
5. Cocci mliječne kiseline.
6. Lactobacillus L. L. Casei.
7. Bakterije roda Streptococcus i drugi.

   

Na temelju kombinacije i čistih kultura određenih organizama, fermenti se pripreme za proizvode od kiselog mlijeka. Oni su u javnoj domeni, mogu ih kupiti bilo tko. Najvažnije je da se promatraju uvjeti fermentacijskog procesa kako bismo imali koristi od dobivenog proizvoda.

Koje proizvode dobivate kao rezultat ove fermentacije?

Ako govorimo o proizvodima fermentacije koji se mogu dobiti uz pomoć laktobacila, tada možemo navesti nekoliko osnovnih kategorija.

1. Fermentirani mliječni proizvodi hrana (fermentirani pečeni mlijeko, jogurt, Varentsov, jogurt, sir, kiselo vrhnje, maslac, acidophilic proizvoda, itd).
2. Krmna smjesa za uzgoj životinja.
3. Mliječna kiselina, koja se koristi u proizvodnji bezalkoholnih pića, oblačenja krzna i stvari.
4. Pekara, proizvodnja sira.
5. Očuvanje povrća i voća.

Sve to dokazuje važnost bakterija određenih vrsta u životu ljudi, njihovih industrijskih aktivnosti.