Fermentacija mlečne kisline: tehnologija in potrebna oprema. Heterofermentativna mlečna fermentacija

Narava omogoča osebi, da uživa tiste koristi, ki so v njej. Hkrati ljudje poskušajo množiti to bogastvo, ustvariti nekaj novega in se naučiti nekaj drugega. Bakterije so najmanjša bitja narave, ki jih je človek tudi naučil uporabljati za lastne cilje.

Toda ne samo škoda, povezana s patogenimi procesi in boleznimi, ti prokariontski organizmi nosijo v sebi. Še vedno so vir pomembnega industrijskega procesa, ki ga ljudje uporabljajo že od antičnih časov - fermentacije. V tem članku bomo preučili, kaj predstavlja ta proces in kako se izvaja mlečna fermentacija snovi.

Zgodovina izvora in uporaba fermentacije

Prva omemba dejstva, da je postopek fermentacije uporabil za pridobitev določenih izdelkov, se je pojavil celo 5000 pr. N. Št. Takrat so Babilonci to metodo uporabili za pridobivanje izdelkov, kot so:

• sir;
• vino;
• jogurt in druge mlečne izdelke.

Kasneje podobna hrana je začela prejemati tudi v Egiptu, na Kitajskem, v Sudanu, v Mehiki in v drugih starodavnih državah. Začeli so peči kruh, fermentirajo rastlinske pridelke, prvič so poskušali ohraniti.

Proces fermentacije mlečne kisline so ljudje uporabljali tisoče let. Siri, kefir, jogurti so bili pomemben del obroka ves čas. Vsi zdravilci in zdravilci so vedeli o koristih teh izdelkov. Vendar pa so bili razlogi za morebitno preoblikovanje te vrste dolgo časa neznani.

Dejstvo, da pogoji fermentacije zahtevajo prisotnost mikroorganizmov, ljudje niti niso mogli uganiti. Sredi 17. stoletja je Van Helmont predlagal uvedbo izraza "fermentacija" za tiste procese kuhanja, ki jih spremlja sproščanje plina. Konec koncev, v prevodu ta beseda pomeni "vrelo". Vendar pa je le v XIX stoletju, skoraj dve sto let kasneje, francoski mikrobiolog, kemik in fizik Louis Pasteur odkril svet obstoj mikrobov, bakterij.

Od takrat je postalo znano, da različna fermentacija zahteva prisotnost različnih vrst mikroorganizmov, ki so nevidni za oči. Njihova študija je omogočila pravočasno kontrolo fermentacije in jo usmerila na desno stran osebe.

Bistvo procesov fermentacije

Če govorimo o tem, kakšen je postopek fermentacije, moramo poudariti svojo biokemično naravo. Konec koncev je v jedru preprosto dejavnost bakterij, ki pridobivajo svojo energijo za življenje, medtem ko proizvajajo različne stranske proizvode.

Na splošno lahko fermentacijo označimo z eno besedo - oksidacijo. Anaerobna razgradnja snovi pod vplivom nekaterih bakterij, kar vodi v nastanek številnih izdelkov. Katera snov je osnova in tudi posledica tega je odvisna od same vrste procesa. Obstaja več variant fermentacije, zato je za te preobrazbe razvrstitev.

Razvrstitev

Obstajajo tri glavne vrste fermentacije.

1. Alkohol. Sestoji iz oksidacije izvirne molekule ogljikovih hidratov v etanol, ogljikov dioksid, vodo in ATP molekulo (vir energije). Te spremembe se izvajajo pod vplivom ne le bakterij, temveč tudi gliv različnih rodov in vrst. Na ta način se od časa do časa dosežejo proizvodi, kot so pivo, vino, kvas za peko, alkohol. Energijo, ki se sprošča med razgradnjo ogljikovih hidratov, se porabi za zagotavljanje vitalnih procesov mikroorganizma. To je biološko bistvo postopka.
2. Fermentacija mlečne kisline je oksidacija ogljikovih hidratov v mlečno kislino s sproščanjem številnih stranskih produktov. Kako se izvaja in kakšne vrste stvari so, poglejmo podrobneje.
3. Oljna kislina. Ta vrsta fermentacije je pomembna v naravnem obsegu. To se izvaja na račun vitalnih aktivnosti bakterij masleno kislino, ki živijo v anaerobnih pogojih na dnu močvirja, reke blata, in tako naprej. Zaradi svojega dela v naravi se obdeluje ogromna količina organskih sestavin. Izdelki so številne snovi, od katerih je glavna maslena kislina. Izstopajte tudi: aceton, izopropil alkohol, ogljikov dioksid, ocetna kislina, mlečna, etilni alkohol in druge spojine.

   

Vsaka od določenih vrst je pomembna tako na naravnem kot v industrijskem merilu. Vrste organizmov, ki izvajajo takšne transformacije, so bile dobro preučene do danes in mnogi od njih se umetno gojijo, da bi dobili velik donos proizvoda.

Fermentacija mlečne kisline: splošen koncept

Ta vrsta fermentacije je znana že od antičnih časov. Še BC prebivalci starega Egipta in drugih držav so bili sposobni proizvajati sir, pivo pivo in vino, pečejo kruh, nakisajte zelenjave in sadja.

Danes se uporabljajo posebni fermenti za fermentirane mlečne izdelke, sevi potrebnih mikroorganizmov se umetno gojijo. Proces je posodobljen in prinesen v avtomatizacijo, izveden s pomočjo popolne opreme. Obstaja veliko proizvajalcev, ki neposredno proizvajajo fermentacijo mlečne kisline.

Bistvo celotnega procesa je mogoče navesti v več odstavkih.

1. Za glavni izdelek je izvedel ogljikohidratni vir - enostavna (fruktoza, glukoza, pentoz) ali ester (saharoza, škrob, glikogen, itd).
2. Ustvarjajo se anaerobne razmere.
3. Produkti tvorijo seve mlečnokislinskih bakterij določene vrste.
4. Zagotovljeni so vsi potrebni zunanji dejavniki, ki so optimalni za želeni izdelek: osvetlitev, temperatura, razpoložljivost nekaterih dodatnih komponent, tlak.
5. Po končanem procesu fermentacije zdravimo zdravilo in izoliramo vse stranske povezave.

Seveda je to le splošen opis tega, kar se dogaja. Pravzaprav na vsaki stopnji je veliko kompleksnih biokemičnih reakcij, saj je proces mlečne fermentacije rezultat vitalne aktivnosti živih bitij.

Osnova procesa mlečne fermentacije

S kemičnega vidika so te transformacije serija zaporednih stopenj.

1. Najprej se spremeni prvotni substrat, to je ogljikova veriga snovi (ogljikovih hidratov). To vodi k pojavu vmesnih spojin popolnoma drugačne narave, ki pripadajo različnim razredom. Na primer, če je začetni substrat glukoza, potem se preuredi v glukonsko kislino.
2. Reakcije z redukcijo oksidacije, ki jih spremlja sproščanje plinov, nastajanje stranskih produktov. Glavna enota v celotnem postopku je mlečna kislina. To se proizvaja in nabira med fermentacijo. Vendar to ni edina povezava. Torej, nastajajo molekule ocetne kisline, etilnega alkohola, ogljikovega dioksida, vode in včasih tudi drugih spremljajočih.
3. Energijska proizvodnja procesa v obliki adenozin trifosfatnih (ATP) molekul. Ena molekula glukoze dve molekuli ATP, če izhodni substrat bolj kompleksne strukture, kot so celuloza, potem treh molekul ATP. To energijo uporabljajo mlečne kisline za nadaljnjo življenjsko dobo.

Seveda, če natančno razumemo biokemične transformacije, je treba navesti vse vmesne molekule in komplekse. Tako npr. Kot:

• piruvična kislina;
• adenozin difosfat;
• molekule nikotinamid difosfata kot nosilca vodika in drugih.

  

Toda to vprašanje si zasluži posebno pozornost in ga je treba obravnavati z vidika biokemije, zato se v tem članku ne bomo dotaknili. Podrobneje bomo razmislili, kakšna je tehnologija proizvodnje mlečnih kislin in kakšne vrste fermentacije obstajajo.

Homofermentativna fermentacija

Homofermentativna fermentacija mlečne kisline pomeni uporabo posebnih oblik patogenov in se razlikuje od heterofermentativnega po pridobljenih proizvodih in njihovi količini. Pojavijo se na glikolitični poti znotraj celice mikroorganizma. Bistvo je, kot v celoti, vsaka fermentacija pri pretvorbi ogljikovih hidratov v mlečno kislino. Glavna prednost tega postopka je, da je donos želenega produkta 90%. In le preostali del gre na stranske povezave.

Bakterije fermentacije te vrste so naslednje:

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

Katere druge snovi nastanejo kot posledica homo fermentacijske fermentacije? To so povezave, kot so:

• etilni alkohol;
• hlapne kisline;
• Ogljikov dioksid;
• fumarna in jantarna kislina.

Vendar se v industriji ta metoda pridobivanja kislega mleka praktično ne uporablja. Ohranjen je v naravi kot začetni stopnji glikolize, se pojavlja tudi v celicah sesalskih mišic pod obsežnimi fizičnimi napori.

Tehnologija izdelave prave hrane za prehrano ljudi vključuje uporabo takih začetnih ogljikovih hidratov kot:

• glukoza;
• saharoza;
• fruktoza;
• manoza;
• škrob in nekatere druge.

  

In homofermentativne bakterije ne morejo oksidirati mnoge od teh spojin, zato njihova uporaba kot fermenti med proizvodnjo ni mogoča.

Heterofermentativna mlečna fermentacija

Ta metoda je ravno industrijsko uporabljiv, zaradi katerega proizvodnja poteka vse mlečne izdelke, konzervirane zelenjave se izvaja, je gredice silaže.

Glavna razlika iz predhodno opisane je, da mlečne fermentacijske patogene izvedemo s tvorbo večjega števila stranskih produktov. Le 50% sladkorja bakterije obdelujejo v mlečno kislino, preostanek pa porabi za nastanek takšnih molekul, kot so:

• ocetna kislina;
• glicerol;
• ogljikov dioksid;
• etilni alkohol in drugi.

Kaj je bolje in bolj donosno kot tvorba 90% čiste mlečne kisline s homoenzimatsko metodo? Stvar je v tem, da če je glavni proizvod proizveden preveč, je vitalna aktivnost mnogih bakterij popolnoma izključena. Poleg tega izdelki izgubijo veliko življenjskih lastnosti, ki jih pridobivajo s stranskimi povezavami. Na primer, prijeten vonj konzerviranih zelenjave zagotavlja ocetna kislina in izoamil alkohol. Če teh spojin ne obstaja, bo rezultat ohranjanja popolnoma drugačen.

Donos mlečne kisline v 50% je zadosten za zatiranje razvoja in vitalne aktivnosti vseh tujih gob in mikroorganizmov v sistemu. Ker celo 1-2% povzroči preveč zakisljevanja okolja, v katerem ni drugih organizmov, razen bakterij mlečne kisline. Celoten postopek opravlja pentozna fosfatna pot.

Pogoji fermentacije za heteroenzimaticno metodo morajo biti naslednji:

• dober in svež kvas, dodan v začetni fazi;
• optimalni zunanji pogoji, ki so izbrani za vsak izdelek posebej;
• visokokakovostna in dobro delujoča oprema;
• vse potrebne tehnične naprave za postopek.

Med zunanjimi pogoji je še posebej pomembna procesna temperatura. Ne sme biti previsoka, vendar bo mraz močno upočasnil celotno potek fermentacije.

Danes je specializirana zmogljivost fermentacije, ki samodejno ustvarja vse potrebne pogoje za pravilno in udobno delo mikroorganizmov.

Potrebna oprema

Kot smo že omenili, je med najpomembnejšimi lastnostmi treba zabeležiti zmogljivost za fermentacijo. Če govorimo o domačem postopku, moramo pri ohranjanju, izdelavi jogurta in drugih izdelkov upoštevati čistost uporabljenih jedi. Eden od načinov za zmanjšanje števila tujih populacij mikroorganizmov je sterilizacija posod pred njihovo uporabo.

Katere jedi so primerne za hetero fermentacijsko fermentacijo? Lahko je stekleni ali visokokakovostni plastični (polipropilenski, polietilenski) posodo, ki se lahko tesno zapre s pokrovom.

V industriji se pred začetkom fermentacije uporabljajo posebne naprave za dekontaminacijo in čiščenje posod.

Uporabljene bakterije v procesu

Če govorimo o kulturah bakterij, ki se uporabljajo za izdelavo konzerviranih in fermentiranih mlečnih izdelkov, lahko ugotovimo nekaj najpogostejših vrst organizmov.

1. Acidofil bolgarsko palico.
2. Lactobacillus vrste Sporolactobacillus inulinus.
3. Bifidobakterije.
4. Leukonostok.
5. Mlečne kisline.
6. Lactobacillus L. L. Casei.
7. Bakterije iz rodu Streptococcus in drugi.

   

Na osnovi kombinacije in čistih kultur določenih organizmov se fermentacije pripravijo za kisle mlečne izdelke. So v javni domeni, jih lahko kupi kdorkoli. Najpomembneje je, da upoštevamo pogoje procesa fermentacije, da bi lahko izkoristili nastali izdelek.

Kateri izdelki so pridobljeni kot rezultat te fermentacije?

Če govorimo o tem, kakšne proizvode fermentacije lahko dobimo s pomočjo laktobacilov, potem lahko navedemo nekaj osnovnih kategorij.

1. Fermentirani mlečni izdelki živila (fermentirani pečen mleko, jogurt, Varentsov, jogurt, skuta, kisla smetana, maslo, kisloljubnim izdelki, itd).
2. Krmna krmna mošta za domače živali.
3. Mlečna kislina, ki se uporablja pri izdelavi brezalkoholnih pijač, krznenih krzna in drugih stvari.
4. Pekarstvo, proizvodnja sira.
5. Ohranjanje zelenjave in sadja.

Vse to dokazuje pomen bakterij nekaterih vrst v življenju ljudi in njihovih industrijskih dejavnostih.