Levende vesener utfører forskjellige metabolske prosesser med det formål å utvinne energi. Det synlige resultatet av slike prosesser er transformasjonDette defineres som en endring i forholdene og egenskapene til forbindelsene. Du har sannsynligvis observert denne prosessen i mange ting rundt deg, selv om det er sant at ikke alle nedbrytningsprosesser er fermentative. Som den gangen du lot melkekartongen stå utenfor kjøleskapet, bakteriene... laktobacillus Den gjorde den ferske melken din sur. Forresten, produktene fra denne reaksjonen er ikke alltid uønskede: det glasset vin du drakk til middag kom fra gjæringen av druesaft.
Fermenteringstransformasjoner sukkere i produkter som tilhører etylgruppen (alkoholer), og er vanligvis ledsaget av dannelse av syrer som gir den karakteristiske "sure" smaken. I det spesifikke tilfellet med melkesyregjæring omdannes disse sukkerartene hovedsakelig til melkesyre, ansvarlig for den karakteristiske surheten til mange fermenterte matvarer.
Fra gjæring til melkegjæring
Fermentering er en anaerob kjemisk reaksjon (forekommer uten oksygen) utført av mikroorganismer (bakterier og gjær). Det var vitenskapsmannen Louis Pasteur som assosierte denne nedbrytningsprosessen i noen matvarer med mikrobiell aktivitet. Over tid har mikrobiologi vist at type gjæring (definert av sluttproduktene) avhenger av hvilken mikroorganisme det er snakk om.
I melkesyregjæring Melkesyrebakterier er involvert, inkludert arter av LactobacillusHovedresultatet av glukosenedbrytning er melkesyre og, avhengig av ruten, også karbondioksid og andre sekundære forbindelser som etanol eller organiske syrer.
Biokjemisk får melkesyrebakterier energi gjennom glykolyseDet resulterende pyruvatet reduseres til laktat eller en kombinasjon av laktat og andre forbindelser, noe som regenererer NAD + nødvendig for at glykolysen skal kunne fortsette i fravær av oksygen.
Den dominerende reaksjonsmekanismen i melkesjæring er suksessive dehydrogeneringer av organiske stoffer, som vanligvis er sukkerarter; noen ganger kan andre reaktanter, som fettsyrer, delta. For historisk forenkling oppsummeres ofte generell gjæring med ligningen:
Sukker = Alkohol + Karbondioksid
Et mer omfattende syn på melkesyregjæring tar imidlertid hensyn til dannelsen av syrer i tillegg til alkoholer og CO₂.2:
Sukker → Alkohol + Karbondioksid + Organiske syrer (hovedsakelig melkesyre)
I praksis er det forskjellige typer melkesyregjæring i henhold til produktene og metabolske veier:
- Homolaktisk: Laktose eller glukose brytes nesten utelukkende ned til ett enkelt hovedprodukt, melkesyreDette gjøres for eksempel av noen arter av Lactobacillus y Streptokokker involvert i yoghurtproduksjon.
- Heterolaktisk: Produkter som melkesyre, etanol y CO2og i noen tilfeller ytterligere organiske syrer (f.eks. eddiksyre). Avhengig av prosessen kan små mengder vann også oppstå som et biprodukt. Bakterier som leuconostoc eller visse stammer av Lactobacillus De utfører heterolaktiske gjæringer, brukt i sylting og komplekse gjæringer.
Funksjonelt sett produserer ikke melkesyrebakterier bare melkesyre: de genererer andre organiske syrer, eksopolysakkarider og aromatiske forbindelser som modifiserer tekstur, smak og aroma av fermentert mat, og det er derfor bruken av dem er så utbredt i næringsmiddelindustrien.
Forhold som favoriserer melkesyregjæring
Forholdene som favoriserer utviklingen av melkesyregjæring er relatert til fysiologiske behov av bakteriene som er involvert. Å kontrollere disse faktorene er nøkkelen både i industrien og i hjemmelaget mat.
Standard miljøforhold: Det er klassisk nevnt at forhold nær 25 ºC og 1 atm De er gunstige for mange bakterier; i praksis, avhengig av arten, er de optimale områdene mellom 25-40 ºCFor eksempel, i yoghurtlaging, holdes blandingen rundt 35-40 ºC i flere timer slik at bakteriene kan omdanne laktosen til melkesyre. Hvis temperaturen er for lav (f.eks. kjøling ved 4 °C) avtar aktiviteten; hvis den er for høy, kan bakteriene dø og gjæringen stopper.
Tilstedeværelse av sukker og organiske komponenter: Bakterier utnytter fermenterbare sukkerarter (laktose i melk; enkle sukkerarter og stivelsesderivater i grønnsaker og korn). På dagligdagse vilkår kan vi si at bakterier De elsker sukker.
Luftfuktighet: Mange antibakterielle behandlinger har som mål å begrense fuktighet, da det fremmer gjæring og annen mikrobiell vekst. Et produkt med svært lavt fuktighetsinnhold er mindre utsatt for bakteriell virkning; det er derfor svært tørt kjøtt eller dehydrerte produkter er mer stabile.
Ved kontrollerte gjæringer tas det også hensyn til tilstedeværelse eller fravær av oksygenSelv om mange melkesyrebakterier tolererer oksygen, er fermenteringen i seg selv primært anaerob: begrensende oksygen favoriserer fermenteringsveien fremfor aerob respirasjon.
En annen nøkkelfaktor er pHEtter hvert som fermenteringen skrider frem, senker melkesyre pH-verdien, noe som skaper et miljø som er gunstig for LAB og ugunstig for mange patogener, noe som forklarer dens effektivitet som en konserveringsmetode.
Lactobacillus, melkesyrebakterier og deres virkning i melkesyregjæring
Kjønnet Lactobacillus Den er en del av en større gruppe kjent som melkesyrebakterier (LAB). Dette er grampositive bakterier, avlange i formen, lik en stav; de foretrekker miljøer anaerobeselv om de i mange tilfeller tåler oksygen.
BAL-er inkluderer sjangre som Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc og Pediococcus, finnes i yoghurt, kefir, oster, sylteagurk og surdeigsbrød, blant annen fermentert mat.
Når Lactobacillus Den utvikler laktosefermentering, ikke bare for å få næringsstoffer, men viser også en preferanse for sure miljøer. Denne egenskapen brukes til matkonserveringfordi et surt miljø begrenser veksten av mange patogene bakterier.
Noen av artene som er involvert er:
- Lactobacillus bulgaricus (regnes for tiden som en del av komplekset) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), mye brukt i tradisjonell yoghurt.
- Lactobacillus casei, vanlig i fermentert melk og noen oster, med potensial probiotiske.
- Lactobacillus delbrueckii , involvert i melkesyregjæring og i industriell produksjon av melkesyre.
- Lactobacillus leichmannii, tilstede i spesifikke fermenteringer og i metabolske studier.
Leger og ernæringsfysiologer fremmer forbruket av produkter med LAB fordi de kan være til fordel for guthjelper regenerering og balanse. Mange merker oppgir tilstedeværelsen av [ingredienser] på etikettene sine. probiotikaDisse bakteriene utfører en slags «forfordøyelse» av sukker og proteiner, noe som gjør maten mer fordøyelig. fordøyelsessystemet og tolereres bedre av personer med laktoseintoleranse.
Mange kommersielle meieriprodukter gjennomgår imidlertid varmeprosesser (pasteurisering eller andre) som reduserer eller eliminerer levende flora: den kjemiske sammensetningen (melkesyre, tekstur og smak) kan opprettholdes, men den probiotiske effekten forbundet med levende bakterier avtar eller forsvinner.
Melkesyregjæring i menneskekroppen: muskler og muskelsmerter
Melkegjæring er ikke eksklusivt for bakterier. Vår muskelceller De tyr også til en melkesyrebane når energibehovet overstiger oksygentilførselen.
I løpet av en intens innsatsMuskler får energi gjennom glykolyse; hvis det mangler oksygen, omdannes pyruvat til laktatNAD-regenerering+ for at glykolysen skal fortsette:
Pyruvat + NADH + H++ → Laktat + NAD+
Denne prosessen skjer i cytoplasma og tillater fortsatt ATP-produksjon under forhold med lite oksygen. Laktatakkumulering og fall i pH bidrar til følelsen av tretthet og umiddelbar muskelsmerter. Forsinket muskelsmerter er imidlertid mer relatert til mikrorifter i muskelfibrene. Når oksygentilførselen forbedres, kan laktat transporteres til andre vev (f.eks. leveren) og omdannes tilbake til energi for metabolisme.
Laktosefermentering i matkonservering og -forbedring
Fermentering er en eldgammel metode, utviklet av må forvandle mat slik at den varer lenge og for å forhindre mageinfeksjoner i perioder når antibiotika ikke er tilgjengelige. Ulike kulturer utviklet fermenteringsmetoder (for eksempel i Asia med grønnsaker, korn og soyabønner) uten å fullt ut forstå mekanismene som er involvert.
Louis Pasteur etablerte det vitenskapelige grunnlaget for disse reaksjonene, og banet vei for konserveringsteknikker. I dag vet vi at melkesyregjæring ikke bare konserverer, men også kan Forbedre tekstur, smak, aroma og næringsverdi av mat.
I industrien tillater melkesyregjæring:
- forbedre tekstur av produkter som yoghurt, og unngå overdreven bruk av fortykningsmidler. Noen stammer produserer eksopolysakkarider som naturlig skaper en kremet og stabil tekstur.
- Forbedre smak og aroma i oster og annen fermentert mat gjennom aromatiske forbindelser utvunnet fra metabolismen av proteiner, sukker og lipider.
- Reduser uønskede komponenter som laktose, noe som reduserer fordøyelsesubehag hos personer med intoleranse.
Eksempler på bemerkelsesverdige melkesyregjæringer inkluderer:
- Melkefermentering: BAL-ene får energi fra laktosesurgjøring av melken. surmelk Det skyldes utfelling av proteiner (kaseiner) når pH-verdien synker; fra dette lages yoghurt, oster, kefir og andre produkter.
- Gjæring av grønnsaker: Salt brukes til å hemme patogener; når det brukes riktig, selekterer salt for resistente LAB og letter sylting som surkål, sylteagurk og kimchiHvis det brukes for mye, kan det også begrense utviklingen av Lactobacillus.
- Gjæring i kjøtt: I fermenterte pølser og spekemat virker fermenteringen på glykogen (eller tilstedeværende sukkerarter) som omdanner det til melkesyre, noe som bidrar til konservering, smak og farge.
Melkegjæring gjelder også for substrater som kaffeslimBAL som finnes i massen (for eksempel Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. acidophilus) forbruker sukker fra frukten og produserer melkesyre, alkohol, eddiksyre og CO2Ved å kontrollere temperatur, pH, oksygen og tid oppnås kaffe med spesifikke profiler. behagelig syreSøtme og komplekse aromaer, verdsatt i spesialkaffe.
Kort sagt, melkesyregjæring syrner, konserverer og forbedrer Sensoriske egenskaper og, i mange tilfeller, næringsverdien og fordøyeligheten til mat. Den fungerer som en bro mellom energiproduksjon og den dype transformasjonen av det vi konsumerer, og gir trygghet, smak og et komplekst samspill med tarmhelsen vår som fortsatt studeres.