Что такое бактериальное брожение и с чем его едят + рецепт соленых лимонов

Ферментация никогда не выходила из моды, правда, еще полвека назад наши бабушки называли ее «квашением». Мисо, кимчи, комбуча, кефир, сыр и квашеная капуста — все это продукты ферментации, которые можно найти на полках каждого магазина. «Афиша Daily» выяснила все, что нужно знать об этом процессе.

Научный сотрудник бистро и пекарни «Футура»

Сооснователь бистро и пекарни «Футура»

Общий процесс брожения

Как мы уже говорили, ферментация – это химический процесс, который включает анаэробное преобразование (без кислорода) органического субстрата в более простые органические соединения, которые не могут метаболизироваться «ниже по течению» ферментативными системами без вмешательства кислорода.

Он осуществляется различными ферментами и обычно наблюдается у таких микроорганизмов, как плесень, дрожжи или бактерии, которые производят ряд вторичных продуктов, которые человек использовал в коммерческих целях на протяжении многих столетий.

В химических реакциях, происходящих во время ферментации, ферменты (белки, способные ускорять различные химические реакции) гидролизуют свои субстраты и расщепляют или «переваривают» их, производя более простые молекулы и более усваиваемые питательные вещества, говоря метаболически.

Следует отметить, что ферментация не является исключительным процессом для микроорганизмов, поскольку она может происходить в некоторых клетках животных (например, в мышечных клетках) и в некоторых клетках растений при определенных условиях.

Что такое ферментация

С биохимической точки зрения ферментация, или брожение — естественный метаболический процесс жизнедеятельности микроорганизмов: дрожжи и бактерии превращают органические соединения в энергию ради собственного деления и выживания.

Ферментация начинается с гликолиза, при котором глюкоза окисляется и превращается в пировиноградную кислоту, при недостатке кислорода подвергающуюся расщеплению с образованием молочной кислоты (в животных тканях) или этанола (из растительного сырья).

Таким образом, брожение — результат выживания бактерий в анаэробных условиях: они получают энергию, поглощая глюкозу из крахмала и сахаров, и преобразуют ее в спирт или кислоты.

В кулинарном смысле ферментация — изменение вкуса и сохранение пищи бактериями. Полезные микроорганизмы расщепляют сахара и крахмалы, делая еду более питательной, интересной, пикантной и с большим сроком годности. Уникальный вкус сыра с плесенью или бурлящие пузыри в комбуче — побочные эффекты анаэробного брожения.

Вино, пиво, квас, чайный гриб, кисломолочная продукция, сыры, хлеб на закваске и многое другое — продукты, невозможные без ферментирования.

Что такое брожение?

Когда дыхание не может происходить либо из-за отсутствия внешнего акцептора электронов, либо из-за какого-либо дефекта в дыхательной цепи клетки, ферментация – это катаболический путь, используемый для производства энергии из глюкозы или других источников углерода.

В случае глюкозы, например, ее частичное окисление осуществляется через гликолитический путь, по которому вырабатываются пируват, АТФ и НАДН (эти продукты различаются в зависимости от энергетического субстрата).

В аэробных условиях пируват дополнительно окисляется, когда он входит в цикл Кребса, и продукты этого цикла входят в цепь переноса электронов. NAD + также регенерируется во время этих процессов, что позволяет поддерживать непрерывность гликолитического пути.

Когда нет кислорода, то есть при анаэробиозе, пируват, полученный в результате окислительных реакций (или другие образующиеся органические соединения), подвергается восстановлению. Это уменьшение позволяет регенерировать NAD +, фундаментальное событие для процесса ферментации.

Восстановление пирувата (или другого продукта окисления) знаменует начало синтеза продуктов жизнедеятельности, которыми могут быть спирты, газы или органические кислоты, которые выводятся во внеклеточную среду.

Что такое ферментация?

Александр: Лучшее определение ферментации в одном из своих интервью дал повар и ученый Дэвид Зильбер, который работал в ресторане Noma. Он назвал ферментацию контролируемым гниением, что на самом деле таковым и является. Для того чтобы запустить процесс ферментации, нужно ввести определенный процент соли (не более 3,5% от общей массы) в среду, богатую сахаром. Это нужно для того, чтобы бактериям (если конкретнее, то лактобактериям) было на чем бродить, поэтому ферментация очень близка к брожению и квашению, только называется по-другому. Соль нужна для того, чтобы остановить развитие патогенных бактерий, которые могут повредить человеку.

Илья: Я бы сказал, что ферментация — это создание благотворной среды для бактерий. Человек в данном процессе контролирует все, что может контролировать. Например, блокирует воздух, если бактерии живут только при наличии кислорода, контролирует уровень кислотности раствора (pH), соль, сахар — и таким образом создает среду, в которой будут жить только те бактерии, которые ему нужны. В условиях, при которых средняя соленость продукта ферментации составляет 3%, могут жить только лактобактерии, которые запускают процесс квашения. Их жизнедеятельность будет продолжаться до тех пор, пока не закончится еда или не понизится температура.

Чем ферментация отличается от засола и маринования?

Илья: Все это нельзя сравнивать с ферментацией. Это как сравнивать обжаривание и тушение: можно начать с тушения для того, чтобы что‑то пожарить, но это совершенно разные процессы, в результате которых получается разный продукт. Какой из этих способов выбрать, зависит исключительно от ваших вкусовых предпочтений.

Идея ферментации состоит в том, что мы контролируем то, что для нас делают бактерии, а не убиваем их до конца. При идеальном раскладе мы убиваем все бактерии, кроме одного типа, в то время как соление и маринование обычно не подразумевают развития никаких бактерий — в этом принципиальное различие.

Соление — это регулирование количества соли, которое происходит за счет обратного осмоса (процесс, при котором вода стремится наружу для того, чтобы уравновесить концентрации. — Прим. авт.). Соль в этом случае не проходит в сам продукт, но при этом из него выходит влага, что повышает концентрацию соли внутри. При таком уровне солености не выживают никакие бактерии.

Александр: При мариновании продукт сохраняется за счет добавления большего количества соли, уксуса или другой кислоты, что блокирует любое поле деятельности для бактерий и позволяет продукту храниться дольше. Для ферментации, наоборот, необходимо вырастить бактерии, которые впоследствии изменят продукт: сделают его мягче, видоизменят волокна, придадут новый вкус и запах.

Рецепт квашеных (соленых) лимонов

— Лимоны — 300 г— Соль — 15 г— Сахар — 15 г

Как готовить и с чем есть

Лимоны помыть, нарезать дольками.

Взять банку, желательно стеклянную, смешать в ней нарезанные дольками лимоны, соль и сахар. По желанию можно добавить специи — например, лавровый лист и корицу или розовый и сычуаньский перец.

Хранить банку месяц в тепле (при теплой температуре, не ниже 24 градусов), ежедневно встряхивая.

Есть в качестве дополнения к рыбе, использовать как дрессинг для салатов или в приготовлении чатни и джемов.

Подробности по теме

Сладкая жизнь: чем варенье отличается от конфитюра и джема и как готовить их правильно

Узнавайте первыми о главных новостях и событиях — в нашем

Ферментированные продукты в повседневной жизни

Александр: Ферментация вокруг нас: например, вино и пиво — это продукты ферментации. Водка изначально подвергается процессу ферментации, только впоследствии она проходит дистилляцию, то есть это комбинированный процесс. Ферментация стоит у истоков очень многих вещей: квашеная капуста, кимчи, мисо, кефир, сыр, пиво, известный нам чайный гриб.

История брожения

Человеческие знания о феномене брожения, возможно, так же стары, как и сельское хозяйство, поскольку на протяжении тысячелетий человек способствовал превращению измельченного сладкого виноградного сока в шипучее вино или превращению пшеничного теста в хлеб. .

Однако для первых обществ превращение этих «основных» элементов в ферментированные продукты считалось своего рода «загадкой» или «чудесным» событием, поскольку неизвестно, что его вызвало.

Прогресс научной мысли и изобретение первых микроскопов, несомненно, создали важный прецедент в области микробиологии и, тем самым, позволили разгадать «загадку» брожения.

В чем польза ферментированных продуктов

Ферментированные продукты часто более питательны и богаче по составу микро- и макроэлементов, чем их неферментированные версии.

Пробиотики, образующиеся во время ферментации, восстановить баланс полезных бактерий в кишечнике, улучшают его работу и функционирование пищеварительной системы, симптоматику синдрома раздраженного кишечника во всех проявлениях.

Микрофлора кишечника — микроорганизмы, которые живут в ЖКТ, — оказывает значительное влияние на иммунную систему. Таким образом, рацион, богатый пробиотиками, способствует укреплению иммунитета и снижает риск инфекционных заболеваний. А употребление еды с пробиотиками во время заболеваний помогает . Кроме того, многие ферментированные продукты богаты витамином С, железом и цинком — вещества положительно сказываются на иммунитете

Ферментация помогает расщеплять питательные вещества, что облегчает переваривание. Например, лактоза — природный молочный сахар — при ферментации разделяется на более простые сахара: глюкозу и галактозу. Поэтому люди с , как правило, к кисломолочным продуктам: кефиру и йогурту.

Не все ферментированные продукты полезны — некоторые могут содержать увеличенное количество сахара, соли и жира, поэтому важно изучать этикетки.

Дрожжи в действии

Позже Луи Пастер, в 1857 году, ознаменовал рождение микробиологической химии, когда он связал ферментацию с микроорганизмами, такими как дрожжи, от которых этот термин был связан с идеей существования живых клеток с производством газов. и некоторые органические соединения.

Позже, в 1920 году, было обнаружено, что в отсутствие кислорода некоторые мышечные экстракты млекопитающих катализируют образование лактата из глюкозы, и что многие соединения, продуцируемые во время ферментации зерна, также продуцируются мышечными клетками.

Благодаря этому открытию ферментация была распространена как форма утилизации глюкозы, а не как исключительный процесс для дрожжей и бактерий.

Многие более поздние исследования значительно уточнили знания, связанные с феноменом ферментации, поскольку были выяснены метаболические пути и задействованные ферменты, что позволило использовать их в различных промышленных целях.

Какие продукты подходят для ферментации и можно ли делать это дома?

Александр: Можно ферментировать любые продукты, но делать это можно только методом проб и ошибок. Именно с опытом начинаешь понимать, какие продукты выйдут вкусными и классными, а какие не получатся.

Если заниматься ферментацией в домашних условиях, то единственное, что вам понадобится, — это весы и любая емкость, желательно стеклянная. Нужно взять одинаковое количество продукта и воды, сложить и добавить 2–3% соли от общей массы. Процесс должен происходить при температуре от 18 до 30 градусов: именно в этом диапазоне путем экспериментов подбирается идеальная температура для конкретного продукта.

Илья: Все зависит от цели. Если нужно просто что‑то сферментировать, то можно сделать это и с куском пластиковой банки: есть бактерии, которые растут на пластике. Если мы хотим взять от продукта максимум вкуса, то к любому из них можно подобрать подход. Почти все можно ферментировать вкусно: например, сделать уксус из сока, или мисо-пасту из жмыха, оставшегося после сока.

– Пропионовая ферментация

Это осуществляется пропионибактериями, способными производить пропионовую кислоту (CH3-CH2-COOH) и населяющими рубец травоядных животных.

Это тип ферментации, при котором бактерии гликолитически используют глюкозу для производства пирувата. Этот пируват карбоксилируется до оксалоацетата, который затем восстанавливается в две стадии до сукцината с использованием обратных реакций цикла Кребса.

Затем сукцинат превращается в сукцинил-КоА, а тот, в свою очередь, в метилмалонил-КоА ферментом метилмалонилмутазой, который катализирует внутримолекулярную перегруппировку сукцинил-КоА. Затем метилмалонил-КоА декарбоксилируют с получением пропионил-КоА.

Этот пропионил-КоА дает пропионовую кислоту в результате реакции переноса от КоА к сукцинату, катализируемой КоА-трансферазой. Молочнокислые бактерии и пропионибактерии используются для производства швейцарского сыра, так как пропионовая кислота придает ему особый вкус.

Спиртовое брожение

Говоря об этом типе ферментации, обычно подразумевают, что он связан с производством этанол (CH3CH2OH или C2H6O), который представляет собой тип алкоголя (например, содержится в алкогольных напитках, таких как вино и пиво).

Говоря промышленным языком, основным микроорганизмом, используемым человеком для получения алкогольных напитков, является дрожжеподобный грибок, принадлежащий к виду Saccharomyces cerevisiae.

Дрожжи на самом деле являются аэробными организмами, которые могут расти как факультативные анаэробы, то есть, если того требуют условия, они изменяют свой метаболизм и приспосабливаются к отсутствию кислорода, чтобы жить.

Как мы обсуждали в предыдущем разделе, энергетические показатели в анаэробных условиях намного ниже, чем в аэробных, поэтому рост происходит медленнее.

Алкогольная ферментация включает преобразование пирувата в этанол, которое происходит в двухступенчатом процессе: сначала преобразование пирувата в ацетальдегид, а затем из ацетальдегида в этанол.

Первая реакция, реакция превращения пирувата в ацетальдегид, представляет собой декарбоксилирование, при котором одна молекула CO2 высвобождается для каждой молекулы пирувата и катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, которому необходим кофактор, известный как пирофосфат тиамина или TPP.

Полученный таким образом ацетальдегид восстанавливается до этанола с помощью фермента алкогольдегидрогеназы, который использует одну молекулу НАДН2 в качестве кофактора для каждой молекулы ацетальдегида, высвобождая этанол и НАД +.

НАД + можно повторно использовать для восстановления глицеральдегид-3-фосфата на одном из этапов гликолитического пути, что позволяет продолжить синтез АТФ.

На промышленном уровне разные сорта С. cerevisiae Они используются для разных целей, так как некоторые из них были «специализированы» для производства вина, пива, хлеба и т. Д., Поэтому они могут иметь некоторые отличительные метаболические различия.

В чем преимущества и успех ферментированных продуктов?

Александр: Все изменилось, когда Дэвид Зильбер начал популяризировать процесс ферментации. Например, в России есть книга Р.Э.Лойко «Консервируем сами», датированная 1989 годом. Ферментация была задолго до нас, но ей никто не придавал значения, а когда Дэвид Зильбер и Рене Редзели выпустили «The Noma Guide to Fermentation», у всех вдруг проснулся интерес к этому процессу.

Илья: Это очень вкусно и позволяет сэкономить много денег: продукты в сезон дешевле, и если их заквасить, то можно использовать в течение года. Также это крутой маркетинг. Ферментация существовала всегда, просто раньше называлась иначе и в инстаграме о ней не рассказывали.

Как давно мы знаем о ферментации

Если первые опыты с ферментацией были спонтанными (как дикие дрожжи, попавшие в кувшин с виноградным соком), то со временем древние люди стали использовать необъяснимые, но действенные приемы для преобразования продуктов и увеличения срока их годности.

Первые фермеры стали сбраживать молоко, чтобы получить кефир, творог и сыр. Восточные культуры производили еду уже в . Так было с кимчи, мисо и другими продуктами из ферментированных соевых бобов.

Археологические исследования показали, что технологии ферментации были распространенной практикой у древних цивилизаций, концепция «заквасочных» культур широко ценилась и поддерживалась в разных частях света.

Человечество пользовалось технологией ферментации интуитивно, пока в 1676 году голландский микроскопист Антони ван Левенгук не открыл миру бактерии, положив начало изучению микроорганизмов.

в XIX веке установил существование разных типов бактерий. Его коллега исследовал их роль в возникновении болезней и стал первооткрывателем специфических возбудителей смертельных инфекционных заболеваний.

И наконец, французский биолог Луи Пастер раскрыл роль микроорганизмов в ферментации, в том числе пролил свет на менее желательные результаты брожения, как заболевания и порча продуктов. Толчком к исследовательской работе Пастера стала Биго, производившего спирт из свекольного сока.

Некоторые чаны со свекольным соком Биго не превращались в спирт, вместо этого сок скисал и больше походил на уксус. Оказия угрожала бизнесу, и Пастер провел расследование. Его результатом стало открытие, что для ферментации необходимы живые клетки, дрожжи играют решающую роль в этом процессе, а скисший свекольный сок — итог заражения особыми бактериями, способными превращать этанол в уксусную кислоту. Чтобы устранить возможные загрязнения и предотвратить порчу сырья, Пастер впервые применил метод нагревания для стерилизации продуктов — пастеризацию.

В 1905 году болгарский ученый и микробиолог Стамен Григоров впервые описал причину молочнокислой ферментации в йогурте, и с этого момента в XX веке началась новая эпоха изучения брожения, прокладывая путь разработке пробиотиков и исследованиям влияния ферментированных продуктов на организм человека.

Ссылки

• Чиани М., Комитини Ф. и Маннаццу И. (2013). Ферментация.
• Юнкер, Б. (2000). Ферментация. Кирк-Отмер Энциклопедия химической технологии.
• Фрутон, Дж. (2006). Ферментация: жизненный или химический процесс? Брилл.
• Doelle, H. W. (1975). Ферментация. Бактериальный метаболизм, 559-692.
• Нельсон, Д. Л., Ленингер, А. Л., и Кокс, М. М. (2008). Принципы биохимии Ленингера. Макмиллан.
• Барнетт, Дж. А. (2003). Начала микробиологии и биохимии: вклад дрожжевых исследований. Микробиология, 149 (3), 557-567.

Сколько энергии производится?

В то время как полное окисление одного моля глюкозы до диоксида углерода (CO2) и воды в аэробных условиях генерирует 38 моль АТФ, ферментация производит от 1 до 3 моль АТФ на каждый моль потребленной глюкозы.

Виды ферментации

Разные типы микроорганизмов, работающих над превращением химических веществ в сырье, способствуют производству разнообразных продуктов питания и напитков. Вот три основных типа брожения, используемые в пищевой промышленности:

Штаммы дрожжей и бактерии превращают сладкое (простые углеводы) в кислое, не требуя нагрева при приготовлении продукта. Молочнокислые бактерии относятся к таксономическому порядку Lactobacillales, который включает десятки разных видов. Такое разнообразие затрудняет обобщение процесса. Например, некоторые семейства отряда имеют отношение к маринованию и консервированию, а в производстве молочных продуктов и сыра участвуют микробы семейства Streptococcaceae.

Молочнокислые бактерии нужны для изготовления и хранения недорогих полезных продуктов питания: квашеная капуста, соленые огурцы, кимчи, йогурт и хлеб на закваске.

Спиртовое брожение участвует в процессах преобразования, стабилизации и сохранения богатых сахаром субстратов, таких как фрукты, фруктовые и овощные соки. Ферментацию осуществляют дрожжи, некоторые грибы и бактерии. Дрожжи расщепляют молекулы пирувата в крахмалах или сахарах до молекул спирта и углекислого газа. Так производят вино и пиво.

Уксуснокислые бактерии — микроорганизмы, участвующие в процессе получения уксуса, чайного гриба, кефира и пива ламбик. Форма метаболизма — «окислительное» брожение, наиболее известная из них — окисление этанола в уксусную кислоту.

Молочная или кисломолочная ферментация

Этот тип ферментации можно разделить на два: гомоферментативный и гетероферментативный. Первый связан с производством молочной кислоты как единственного ферментативного продукта восстановления гликолитического пирувата, а второй включает производство молочной кислоты и этанола.

– Масляное брожение

Его переносят спорообразующие бактерии, которые являются облигатными анаэробами и обычно принадлежат к роду Clostridium. В зависимости от вида эти бактерии могут также производить бутанол, уксусную кислоту, этанол, изопропанол и ацетон (углекислый газ всегда является продуктом).

Эти бактерии расщепляют глюкозу через гликолитический путь и производят пируват, который декарбоксилируется с образованием ацетил-КоА.

У некоторых бактерий две молекулы ацетил-КоА конденсируются ферментом тиолазой, производя ацетоацетил-КоА и высвобождая КоА. Ацетоацетил-КоА дегидрируется ферментом β-гидроксибутирил-КоА дегидрогеназа с образованием P-гидроксибутирил-КоА.

Этот последний продукт дает кротонил-КоА под действием фермента кротоназы. Кротонил-КоА снова восстанавливается бутирил-КоА дегидрогеназой, связанной с FADH2, продуцируя бутирил-КоА.

Наконец, бутирил-КоА превращается в масляную кислоту путем удаления части КоА и добавления молекулы воды. В щелочных условиях (высокий pH) некоторые бактерии могут превращать масляную кислоту в н-бутанол.

– Смешанное кислотное брожение

Это распространено у бактерий, известных как Enterobacteriaceae, которые могут расти с кислородом или без него. Его называют «смешанной кислотой», потому что в результате ферментации образуются различные типы органических кислот и нейтральных соединений.

В зависимости от вида могут производиться муравьиная кислота, уксусная кислота, янтарная кислота, молочная кислота, этанол, CO2, бутандиол и т. Д.

Это также часто называют ферментацией муравьиной кислоты, поскольку в анаэробных условиях некоторые бактерии могут образовывать муравьиную кислоту и ацетил-КоА из пирувата под действием фермента муравьиной кислоты-пируватлиазы.

– Гетеролактическая ферментация

В этом типе ферментации две молекулы пирувата, полученные в результате гликолиза, не используются для синтеза молочной кислоты. Вместо этого для каждой молекулы глюкозы один пируват превращается в молочную кислоту, а другой – в этанол или уксусную кислоту и CO2.

Бактерии, которые таким образом метаболизируют глюкозу, известны как гетероферментативные молочнокислые бактерии.

Они не производят пируват на протяжении всего гликолитического пути, а вместо этого используют часть пентозофосфатного пути для производства глицеральдегид-3-фосфата, который затем метаболизируется в пируват гликолитическими ферментами.

Вкратце, эти бактерии «разрезают» ксилулозо-5-фосфат (синтезированный из глюкозы) на глицеральдегид-3-фосфат и ацетилфосфат, используя TPP-связанный фермент пентозофосфат-кетолаза, производя глицеральдегид-3-фосфат (GAP) и ацетилфосфат.

GAP вступает в гликолитический путь и превращается в пируват, который затем превращается в молочную кислоту благодаря ферменту лактатдегидрогеназе, а ацетилфосфат может быть восстановлен до уксусной кислоты или этанола.

Молочнокислые бактерии очень важны для человека, так как они используются для производства различных производных кисломолочных продуктов, среди которых выделяется йогурт.

Они также отвечают за другие ферментированные продукты, такие как квашеная или квашеная капуста, соленые огурцы и ферментированные оливки.

Примеры процессов, в которых происходит ферментация

Есть много примеров процессов ферментации и их продуктов. Некоторые из этих примеров могут включать:

– The салями (ферментированное мясо), полученное путем молочной ферментации молочнокислых бактерий

– The йогурт (ферментированное молоко), также продуцируемое молочнокислыми бактериями

– The сыр (ферментированное молоко), продуцируемое молочнокислыми бактериями и пропионибактериями путем молочной и пропионовой ферментации

– The хлеб (ферментация клейковины из пшеничного теста), произведенная дрожжами путем спиртовой ферментации

– The вино и пиво (ферментация сахаров в виноградном соке и зерновых сахаров), вырабатываемые дрожжами путем спиртовой ферментации

– The кофе и какао (ферментация сахаров, присутствующих в слизи фруктов), продуцируемая молочнокислыми бактериями и дрожжами путем молочнокислого и спиртового брожения.

Эксперименты Лавуазье и Гей-Люссака

Французский ученый Лавуазье в конце 1700-х годов показал, что в процессе преобразования сахаров в спирт и углекислый газ (как это происходит при производстве вина) вес потребляемых субстратов был таким же, как и вес продуктов. синтезированы.

Позже, в 1810 году, Гей-Люссак обобщил эти утверждения в следующей химической реакции:

Однако в течение многих лет утверждалось, что эти химические изменения, наблюдаемые во время ферментации, были продуктом молекулярных колебаний, излучаемых разлагающимся веществом, то есть мертвыми клетками.

Проще говоря: все исследователи были убеждены, что брожение – это побочный эффект смерти какого-то организма, а не необходимый процесс для живого существа.

– Гомолактическая ферментация

Пируват, производимый гликолитическим путем, превращается непосредственно в молочную кислоту благодаря ферментативному действию дегидрогеназы молочной кислоты. В этой реакции, как и во второй реакции спиртового брожения, молекула НАД + регенерируется для окисления глицеральдегид-3-фосфата при гликолизе.

Таким образом, для каждой потребляемой молекулы глюкозы образуются две молекулы пирувата, так что результат молочной ферментации соответствует двум молекулам молочной кислоты на молекулу глюкозы (и двум молекулам НАД +).

Этот тип ферментации очень распространен среди определенных типов бактерий, называемых молочнокислыми бактериями, и является самым простым из существующих типов ферментации.

Молочная кислота также может вырабатываться некоторыми мышечными клетками, поскольку пируват под действием лактатдегидрогеназы (которая использует NADH2) превращается в молочную кислоту.

Какие субстраты можно сбраживать?

В начале научных исследований, связанных с ферментацией, считалось, что основными молекулами для этого процесса являются углеводы.

Однако вскоре стало понятно, что многие органические кислоты (включая аминокислоты), белки, жиры и другие соединения являются ферментируемыми субстратами для различных типов микроорганизмов, поскольку они могут служить для них источником пищи и энергии.

Важно уточнить, что анаэробный метаболизм не дает такого же количества энергии, как аэробный метаболизм, поскольку субстраты, как правило, не могут быть полностью окислены, поэтому из них извлекается не вся возможная энергия.

Следовательно, анаэробные микроорганизмы, как правило, потребляют гораздо большее количество субстратов, чтобы извлечь ту же энергию, которую аналогичный микроорганизм извлекал бы в аэробных условиях (в присутствии кислорода).

Виды брожения

Существуют различные типы ферментации, во многих случаях определяемые не только конечными продуктами процесса, но и энергетическими субстратами, которые используются в качестве «топлива». Многие из них будут определены, в частности, в промышленном контексте.

В качестве примечания для читателя, вероятно, будет хорошей идеей сначала рассмотреть некоторые аспекты энергетического метаболизма, особенно в отношении катаболизма углеводов (гликолиза), цикла Кребса и цепи переноса электронов (дыхания), чтобы понять эту тему с помощью большая глубина.

Можно назвать 5 видов ферментации:

– Алкогольное брожение

– Молочная или кисломолочная ферментация

– Пропионовая ферментация

– Масляное брожение

– Смешанное кислотное брожение

Как понять, что продукт ферментации готов и как долго после этого его можно хранить?

Илья: Когда ферментация подходит к своему пику и ее результат вас устраивает, то можно либо съесть продукт, либо как‑то его сохранить — остановить жизнь бактерий. Сохранить продукт можно путем заморозки, охлаждения, добавления соли или с помощью вакуумации. Продолжительность хранения зависит от того, каким образом мы остановили развитие бактерий, но предсказать точное время хранения невозможно. Например, есть рябина, в которой много танинов: если хранить ее в стеклянной банке, то из‑за воздействия света она в какой‑то момент станет непригодной для еды.

Если выбирать морозилку как способ хранения, то продукт в ней может лежать и полгода, но в какой‑то момент кристаллы начнут портить текстуру. А вот мисо можно считать вечным: в нем достаточное количество соли (9%), чтобы бактерии перестали размножаться, а следовательно, процесс ферментации прекратился. Остается только следить за тем, чтобы на нем не появилась плесень.

Нужно понимать, что от вашего решения, каким образом ферментировать и хранить продукт, будет зависеть его дальнейшая судьба, так как у каждого из них есть свои временные, вкусовые, текстурные, энергетические ограничения.

Например, при ферментации имбирного эля или мексиканского напитка тапаче бактерии развиваются в сладкой среде, а в случае с хлебной закваской дрожжи, которые находятся в муке, вступают в реакцию с водой, в результате чего крахмал переходит в сахар и запускает процесс брожения, — это все разные способы ферментации.

Александр: Я считаю, что у всего есть срок годности, и это очень хорошо видно на примере вина: есть вино, которое может храниться достаточно долго, но оно не бессмертно. Процесс ферментации также может идти долго, но время в этой ситуации не всегда является хорошим спутником, потому что что‑то может прокиснуть, стать негодным или слишком размягчиться. Например, ферментированная тыква, если оставить ее при температуре 24–28 градусов, за три дня сферментируется, будет мягкой, элегантной и вкусной, но если подождать чуть больше или изменить температурный режим, тыква разойдется по волокнам.