Natyra lejon një person të shijojë përfitimet që janë në dispozicion në të. Në të njëjtën kohë, njerëzit përpiqen t'i rrisin këto pasuri, të krijojnë diçka të re dhe të mësojnë për të panjohurën. Bakteret janë krijesat më të vogla të natyrës, të cilat njerëzit gjithashtu kanë mësuar t'i përdorin për qëllimet e tyre.
Por jo vetëm dëmi që lidhet me proceset dhe sëmundjet patogjene mbartet nga këta organizma prokariote. Ato janë gjithashtu burimi i një procesi të rëndësishëm industrial që është përdorur nga njerëzit që nga kohërat e lashta - fermentimi. Në këtë artikull, ne do të shqyrtojmë se çfarë është ky proces dhe si kryhet në mënyrë specifike fermentimi i substancave me acid laktik.
Historia e shfaqjes dhe përdorimit të fermentimit
Përmendja e parë se procesi i fermentimit u përdor nga njerëzit për të marrë produkte të caktuara u shfaq që në vitin 5000 para Krishtit. Pikërisht atëherë babilonasit përdorën këtë metodë për të marrë produkte të tilla si:
- djathë;
- verë;
- qumësht i thartë dhe të tjerëproduktet e qumështit.
Më vonë, ushqime të ngjashme filluan të priten në Egjipt, Kinë, Sudan, Meksikë dhe shtete të tjera të lashta. Filluan të piqnin bukë maja, të fermentonin kulturat e perimeve dhe u shfaqën përpjekjet e para për konservimin.
Procesi i fermentimit të acidit laktik është përdorur nga njerëzit për mijëra vjet. Djathërat, kefirët, kosi kanë qenë një pjesë e rëndësishme e vaktit në çdo kohë. Të gjithë mjekët dhe shëruesit dinin për përfitimet e këtyre produkteve. Megjithatë, arsyet pse ky lloj transformimi është i mundur mbetën të panjohura për një kohë të gjatë.
Fakti që kushtet e fermentimit kërkojnë praninë e mikroorganizmave, njerëzit as që mund ta imagjinonin. Në mesin e shekullit të 17-të, Van Helmont propozoi të futej termi "fermentim" për ato procese gatimi që shoqërohen me lëshimin e gazit. Në fund të fundit, në përkthim, kjo fjalë do të thotë "vale". Megjithatë, vetëm në shekullin e 19-të, domethënë pothuajse dyqind vjet më vonë, mikrobiologu, kimisti dhe fizikani francez Louis Pasteur zbuloi ekzistencën e mikrobeve, baktereve në botë.
Që atëherë është bërë e ditur se lloje të ndryshme fermentimi kërkojnë praninë e llojeve të ndryshme të mikroorganizmave të padukshëm për syrin. Studimi i tyre bëri të mundur, me kalimin e kohës, kontrollin e fermentimit dhe drejtimin e tij në drejtimin e duhur për një person.
Esenca e proceseve të fermentimit
Nëse flasim për atë se çfarë është procesi i fermentimit, atëherë duhet të theksojmë natyrën e tij biokimike. Në fund të fundit, në thelbin e tij, ky është vetëm aktiviteti i baktereve që nxjerrin energji për veten e tyre për jetën, ndërsa prodhojnë të ndryshmenënproduktet.
Në përgjithësi, fermentimi mund të përshkruhet me një fjalë - oksidim. Dekompozimi anaerobik i një lënde nën ndikimin e baktereve të caktuara, gjë që çon në formimin e një numri produktesh. Cila substancë është baza, si dhe cili do të jetë rezultati, përcaktohet nga vetë lloji i procesit. Ka disa opsione fermentimi, kështu që ekziston një klasifikim për këto transformime.
Klasifikimi
Ekzistojnë tre lloje kryesore të fermentimit.
- Alkool. Ai konsiston në oksidimin e molekulës origjinale të karbohidrateve në alkool etilik, dioksid karboni, ujë dhe një molekulë ATP (një burim energjie). Këto transformime kryhen nën veprimin jo vetëm të baktereve, por edhe të kërpudhave të gjinive dhe llojeve të ndryshme. Është në këtë mënyrë që produkte të tilla si birra, vera, maja e bukës dhe alkooli janë marrë që nga kohërat e lashta. Energjia që lirohet gjatë dekompozimit të karbohidrateve shpenzohet për sigurimin e proceseve jetësore të mikroorganizmit. Ky është thelbi biologjik i procesit.
- Fermentimi i acidit laktik është oksidimi i karbohidrateve në acid laktik me çlirimin e një numri nënproduktesh. Si kryhet dhe çfarë llojesh ndodh, do të shqyrtojmë më në detaje më tej.
- Acidi butirik. Ky lloj fermentimi është i rëndësishëm në një shkallë natyrore. Ajo kryhet për shkak të aktivitetit jetësor të baktereve të acidit butirik që jetojnë në kushte anaerobe në fund të kënetave, llumit të lumenjve etj. Falë punës së tyre në natyrë, përpunohet një sasi e madhe e përbërësve organikë. Produktet janë shumë substanca, kryesore ndër të cilatacid butirik. Emetohen gjithashtu: aceton, alkool izopropil, dioksid karboni, acid acetik, acid laktik, alkool etilik dhe komponime të tjera.
Secili nga llojet e përcaktuara është i rëndësishëm si në shkallë natyrore ashtu edhe në atë industriale. Llojet e organizmave që kryejnë transformime të tilla janë studiuar mirë sot dhe shumë prej tyre kultivohen artificialisht për të marrë një rendiment të madh të produktit.
Fermentimi i acidit laktik: një koncept i përgjithshëm
Ky lloj fermentimi është i njohur që nga lashtësia. Edhe para epokës sonë, banorët e Egjiptit të lashtë dhe të shteteve të tjera dinin të bënin djathë, të bënin birrë dhe verë, të piqnin bukë, të fermentonin perime dhe fruta.
Sot përdoren kultura të veçanta fillestare për produktet e qumështit të fermentuar, shtamet e mikroorganizmave të nevojshëm rriten artificialisht. Procesi është modernizuar dhe sjellë në automatizëm, i realizuar me ndihmën e pajisjeve të plota. Ka shumë prodhues që prodhojnë drejtpërdrejt fermentimin e acidit laktik.
Thelbi i të gjithë procesit mund të përmblidhet në disa paragrafë.
- Një karbohidrat merret si produkt kryesor - i thjeshtë (fruktozë, glukozë, pentoza) ose kompleks (saharozë, niseshte, glikogjen dhe të tjerë).
- Krijohen kushte anaerobe.
- Produktit i shtohen lloje të baktereve të acidit laktik të një lloji të caktuar.
- Sigurohen të gjithë faktorët e jashtëm të nevojshëm që janë optimale për produktin e dëshiruar: ndriçimi, temperatura, prania e disa shtesave.komponentët, presioni.
- Pasi të përfundojë procesi i fermentimit, produkti përpunohet dhe të gjitha përbërjet anësore izolohen.
Sigurisht, ky është vetëm një përshkrim i përgjithshëm i asaj që po ndodh. Në fakt, në çdo fazë ka shumë reaksione komplekse biokimike, sepse procesi i fermentimit të acidit laktik është rezultat i aktivitetit jetësor të qenieve të gjalla.
Bazat e procesit të fermentimit të acidit laktik
Nga pikëpamja kimike, këto transformime janë një seri fazash të njëpasnjëshme.
- Së pari, ka një ndryshim në substratin origjinal, domethënë ndryshon zinxhiri i karbonit i substancës (karbohidrateve). Kjo çon në shfaqjen e përbërjeve të ndërmjetme të një natyre krejtësisht të ndryshme, që u përkasin klasave të ndryshme. Për shembull, nëse substrati fillestar është glukoza, atëherë ajo riorganizohet në acid glukonik.
- Reaksionet oksido-reduktuese, të shoqëruara me çlirimin e gazrave, formimin e nënprodukteve. Njësia kryesore në të gjithë procesin është acidi laktik. Është ajo që prodhohet dhe grumbullohet gjatë fermentimit. Megjithatë, kjo nuk është e vetmja lidhje. Pra, ka formimin e molekulave të acidit acetik, alkoolit etilik, dioksidit të karbonit, ujit dhe ndonjëherë edhe molekulave të tjera shoqëruese.
- Rendimenti energjetik i procesit në formën e molekulave të acidit adenozintrifosforik (ATP). Ka 2 molekula ATP për molekulë glukoze, por nëse substrati fillestar është i një strukture më komplekse, për shembull celuloza, atëherë ka tre molekula ATP. Kjo energji përdoret nga bakteret e acidit laktik për jetën e mëtejshme.
Është e natyrshme qënëse dikush kupton transformimet biokimike në detaje, atëherë duhet të tregohen të gjitha molekulat dhe komplekset e ndërmjetme. Të tilla si:
- acidi piruvik;
- adenozina difosfat;
- molekula të difosfatit nikotinamin si bartës i hidrogjenit dhe të tjerë.
Megjithatë, kjo çështje meriton vëmendje të veçantë dhe duhet marrë në konsideratë nga pikëpamja e biokimisë, ndaj nuk do ta prekim në këtë artikull. Le të hedhim një vështrim më të afërt se cila është teknologjia për prodhimin e produkteve të acidit laktik dhe çfarë lloje fermentimi ekzistojnë.
fermentim homofermentativ
Fermentimi homofermentativ i acidit laktik përfshin përdorimin e formave të veçanta të patogjenëve dhe ndryshon nga heterofermentativi në produktet që rezultojnë dhe sasinë e tyre. Ndodh përgjatë rrugës glikolitike brenda qelizës së mikroorganizmit. Përfundimi është, si në përgjithësi me çdo fermentim, shndërrimi i karbohidrateve në acid laktik. Avantazhi kryesor i këtij procesi është se rendimenti i produktit të dëshiruar është 90%. Dhe vetëm pjesa tjetër shkon te komponimet anësore.
Fermentimi i baktereve të këtij lloji të specieve të mëposhtme:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus dhe të tjerë.
Cilat substanca të tjera formohen si rezultat i fermentimit homofermentues? Këto janë lidhje si:
- alkool etilik;
- acide të paqëndrueshme;
- dioksid karboni;
- acidi fumarik dhe succinic.
Megjithatë, kjo metodë e marrjes së produkteve të qumështit të fermentuar praktikisht nuk përdoret në industri. Ai ruhet në natyrë si faza fillestare e glikolizës, gjithashtu shfaqet në qelizat muskulore të gjitarëve gjatë një sforcimi fizik të gjerë.
Teknologjia për prodhimin e produkteve të nevojshme për ushqimin e njeriut përfshin përdorimin e karbohidrateve fillestare si:
- glukozë;
- saharozë;
- fruktozë;
- manozë;
- amidon dhe disa të tjera.
Dhe bakteret homofermentuese nuk janë në gjendje të oksidojnë shumë nga këto komponime, kështu që përdorimi i tyre si kultura fillestare në prodhim nuk është i mundur.
Fermentimi heterofermentativ acid laktik
Kjo metodë është pikërisht ajo e aplikueshme industrialisht, falë së cilës kryhet prodhimi i të gjitha produkteve të qumështit të fermentuar, ruhen perimet dhe mblidhet ushqimi i silazhit për bagëtinë.
Dallimi kryesor nga ai i përshkruar më parë është se patogjenët kryejnë fermentimin e acidit laktik me formimin e një numri më të madh nënproduktesh. Vetëm 50% e sheqerit përpunohet nga bakteret në acid laktik, pjesa tjetër shkon në formimin e molekulave të tilla si:
- acid acetik;
- glicerinë;
- dioksid karboni;
- alkool etilik dhe të tjerë.
Si është më mirë dhe më fitimprurëse se formimi i acidit laktik 90% të pastër me metodën homofermentuese? Puna është se kur prodhohet produkti kryesorshumë, atëherë aktiviteti jetësor i shumë baktereve frenohet plotësisht. Përveç kësaj, produktet humbasin shumë nga cilësitë e shijes që fitojnë për shkak të përbërjeve anësore. Kështu, për shembull, aroma e këndshme e perimeve të konservuara sigurohet nga acidi acetik dhe alkooli izoamil. Nëse këto komponime nuk janë të pranishme, atëherë rezultati i ruajtjes do të jetë krejtësisht i ndryshëm.
Një rendiment i acidit laktik prej 50% është mjaft i mjaftueshëm për të shtypur zhvillimin dhe aktivitetin jetësor të të gjitha kërpudhave dhe mikroorganizmave të jashtëm në sistem. Sepse edhe 1-2% shkaktojnë acidifikimin shumë të fortë të mjedisit në të cilin nuk mund të ekzistojnë organizma të tjerë, përveç baktereve të acidit laktik. I gjithë procesi kryhet përgjatë rrugës së pentozës fosfatit.
Kushtet e fermentimit për metodën heterofermentative duhet të jenë si më poshtë:
- startues i mirë dhe i freskët u shtua në fazën fillestare;
- kushtet e jashtme optimale që zgjidhen për secilin produkt individualisht;
- pajisje me cilësi të lartë dhe që funksionojnë mirë;
- të gjitha pajisjet teknike të nevojshme për procesin.
Ndër kushtet e jashtme, temperatura e procesit ka një rëndësi të veçantë. Nuk duhet të jetë shumë i lartë, por i ftohti do të ngadalësojë në mënyrë drastike të gjithë rrjedhën e fermentimit.
Sot ekziston një rezervuar i specializuar fermentimi që krijon automatikisht të gjitha kushtet e nevojshme për funksionimin e duhur dhe komod të mikroorganizmave.
Kërkohen pajisje
Siç e kemi theksuar më lart, ndër atributet më të rëndësishmeduhet theksuar kapaciteti për fermentim. Nëse flasim për procedurën në shtëpi, atëherë duhet t'i kushtoni vëmendje pastërtisë së enëve të përdorura gjatë konservimit, prodhimit të kosit dhe produkteve të tjera. Një mënyrë për të reduktuar numrin e popullatave të jashtme të mikroorganizmave është sterilizimi i kontejnerëve përpara përdorimit të tyre.
Cilat pjata janë të përshtatshme për fermentim heterofermentativ? Mund të jetë një enë qelqi ose plastike me cilësi të lartë (polipropileni, polietileni) që mund të mbyllet fort me kapak.
Industria përdor pajisje speciale për dezinfektimin dhe pastrimin e kontejnerëve përpara fillimit të procesit të fermentimit.
Bakteret e përdorura në proces
Nëse flasim për kulturat bakteriale që përdoren për të krijuar produkte të qumështit të konservuar dhe të fermentuar, atëherë mund të identifikojmë disa nga llojet më të zakonshme të organizmave.
- Shkop bullgar acidofilik.
- Specie Lactobacillus Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobacteria.
- Leukostocks.
- Koke të acidit laktik.
- Lactobacillus species L. Casei.
- Bakteret e gjinisë Streptococcus dhe të tjerët.
Bazuar në kombinimin dhe kulturat e pastra të organizmave të treguar, bëhen kultura fillestare për produktet e qumështit të fermentuar. Ato janë në domenin publik, kushdo mund t'i blejë. Gjëja më e rëndësishme është të vëzhgoni kushtet e procesit të fermentimit në mënyrë që të përfitoni nga rezultatiprodukt.
Çfarë produktesh përftohen nga ky fermentim?
Nëse flasim se cilat produkte fermentimi mund të merren me ndihmën e laktobacileve, atëherë mund të përmendim disa kategori kryesore.
- Produkte të qumështit të fermentuar (qumësht i pjekur i fermentuar, kos, varenet, kefir, gjizë, salcë kosi, gjalpë, produkte acidophilus dhe të tjera).
- Ushqim i tipit silo për kafshët e fermës.
- Acidi laktik, i cili përdoret në prodhimin e pijeve joalkoolike, veshjen e lëkurës së gëzofit dhe më shumë.
- Pjekje, prodhim djathi.
- Fruta dhe perime të konservuara.
E gjithë kjo dëshmon rëndësinë e disa llojeve të baktereve në jetën e njerëzve, aktivitetet e tyre industriale.
