La natura permet que una persona gaudeixi dels beneficis que hi tenen disponibles. Al mateix temps, la gent intenta augmentar aquestes riqueses, crear alguna cosa nova i aprendre sobre allò desconegut. Els bacteris són les criatures més petites de la natura, que la gent també ha après a utilitzar per als seus propis propòsits.
Però no només el dany associat als processos patògens i les mal alties és portat per aquests organismes procariotes. També són la font d'un important procés industrial que ha estat utilitzat per la gent des de l'antiguitat: la fermentació. En aquest article, considerarem en què consisteix aquest procés i com es duu a terme específicament la fermentació làctica de les substàncies.
Historial d'aparició i ús de la fermentació
La primera menció que el procés de fermentació era utilitzat per la gent per obtenir determinats productes va aparèixer ja l'any 5000 aC. Va ser llavors quan els babilonis van utilitzar aquest mètode per obtenir productes com ara:
- formatge;
- vi;
- llet quallada i altresproductes lactis.
Més tard, es van començar a rebre aliments similars a Egipte, Xina, Sudan, Mèxic i altres estats antics. Van començar a coure pa amb llevat, a fermentar els cultius d'hortalisses i van aparèixer els primers intents de conservar.
El procés de fermentació de l'àcid làctic ha estat utilitzat per la gent durant milers d'anys. Els formatges, els kefirs, els iogurts han estat una part important del menjar en tot moment. Tots els metges i curanderos coneixien els beneficis d'aquests productes. Tanmateix, els motius pels quals aquest tipus de transformació és possible es van mantenir desconeguts durant molt de temps.
El fet que les condicions de fermentació requereixin la presència de microorganismes, la gent ni tan sols es podia imaginar. A mitjans del segle XVII, Van Helmont va proposar introduir el terme "fermentació" per a aquells processos de cocció que van acompanyats de l'alliberament de gas. Al cap i a la fi, en traducció, aquesta paraula significa "bullint". Tanmateix, només al segle XIX, és a dir, gairebé dos-cents anys més tard, el microbiòleg, químic i físic francès Louis Pasteur va descobrir l'existència de microbis, bacteris al món.
Des de llavors s'ha sabut que diferents tipus de fermentació requereixen la presència de diversos tipus de microorganismes invisibles a l'ull. El seu estudi va permetre, amb el temps, controlar la fermentació i dirigir-la en la direcció correcta per a una persona.
L'essència dels processos de fermentació
Si parlem de què és el procés de fermentació, cal destacar-ne la naturalesa bioquímica. Després de tot, en el seu nucli, aquesta és només l'activitat dels bacteris que extreuen energia per a si mateixos per a la vida, alhora que en produeixen diversessubproductes.
En general, la fermentació es pot descriure en una paraula: oxidació. Descomposició anaeròbica d'una substància sota la influència de certs bacteris, que condueix a la formació d'una sèrie de productes. Quina substància és la base, així com quin serà el resultat, està determinada pel propi tipus de procés. Hi ha diverses opcions de fermentació, de manera que hi ha una classificació per a aquestes transformacions.
Classificació
Hi ha tres tipus principals de fermentació.
- Alcohol. Consisteix en l'oxidació de la molècula d'hidrats de carboni original a alcohol etílic, diòxid de carboni, aigua i una molècula d'ATP (una font d'energia). Aquestes transformacions es duen a terme sota l'acció no només de bacteris, sinó també de fongs de diversos gèneres i espècies. És d'aquesta manera que s'han obtingut des de l'antiguitat productes com la cervesa, el vi, el llevat de forn i l'alcohol. L'energia que s'allibera durant la descomposició dels hidrats de carboni es destina a garantir els processos vitals del microorganisme. Aquesta és l'essència biològica del procés.
- La fermentació de l'àcid làctic és l'oxidació dels hidrats de carboni a àcid làctic amb l'alliberament d'una sèrie de subproductes. Com es duu a terme i quins tipus passa, ho considerarem amb més detall.
- Àcid butíric. Aquest tipus de fermentació és important a escala natural. Es duu a terme a causa de l'activitat vital dels bacteris de l'àcid butíric que viuen en condicions anaeròbiques al fons dels pantans, llims fluvials, etc. Gràcies al seu treball a la natura, es processa una gran quantitat de components orgànics. Els productes són moltes substàncies, la principal entre les qualsàcid butíric. També s'emeten: acetona, alcohol isopropílic, diòxid de carboni, àcid acètic, àcid làctic, alcohol etílic i altres compostos.
Cada un dels tipus designats és important tant a escala natural com industrial. Els tipus d'organismes que duen a terme aquestes transformacions estan ben estudiats avui dia, i molts d'ells es conreen artificialment per tal d'obtenir un gran rendiment del producte.
Fermentació àcid làctic: un concepte general
Aquest tipus de fermentació es coneix des de l'antiguitat. Fins i tot abans de la nostra era, els habitants de l'Antic Egipte i d' altres estats sabien fer formatge, fer cervesa i vi, coure pa, fermentar verdures i fruites.
Avui, s'utilitzen cultius inicials especials per a productes lactis fermentats, es cultiven artificialment soques dels microorganismes necessaris. El procés s'ha modernitzat i automatitzat, realitzat amb l'ajuda d'equips complets. Hi ha molts fabricants que produeixen directament fermentació d'àcid làctic.
L'essència de tot el procés es pot resumir en diversos paràgrafs.
- Un hidrat de carboni es pren com a producte principal: simple (fructosa, glucosa, pentoses) o complex (sacarosa, midó, glicogen i altres).
- Es creen condicions anaeròbiques.
- S'afegeixen al producte soques de bacteris làctics d'un tipus determinat.
- Es proporcionen tots els factors externs necessaris i òptims per al producte desitjat: il·luminació, temperatura, presència de certs elements addicionals.components, pressió.
- Un cop finalitzat el procés de fermentació, el producte es processa i tots els compostos secundaris s'aïllen.
Per descomptat, aquesta és només una descripció general del que està passant. De fet, en cada etapa hi ha moltes reaccions bioquímiques complexes, perquè el procés de fermentació de l'àcid làctic és el resultat de l'activitat vital dels éssers vius.
Fons del procés de fermentació de l'àcid làctic
Des del punt de vista químic, aquestes transformacions són una sèrie d'etapes successives.
- Primer, hi ha un canvi en el substrat original, és a dir, canvia la cadena de carboni de la substància (hidrats de carboni). Això comporta l'aparició de compostos intermedis de naturalesa completament diferent, pertanyents a classes diferents. Per exemple, si el substrat inicial és la glucosa, llavors es reorganitza en àcid glucònic.
- Reaccions d'oxidació-reducció, acompanyades d'alliberament de gasos, formació de subproductes. La unitat principal de tot el procés és l'àcid làctic. És ella qui es produeix i s'acumula durant la fermentació. Tanmateix, aquesta no és l'única connexió. Per tant, hi ha la formació de molècules d'àcid acètic, alcohol etílic, diòxid de carboni, aigua i, de vegades, d' altres que l'acompanyen.
- Rendiment energètic del procés en forma de molècules d'àcid adenosina trifosfòric (ATP). Hi ha 2 molècules d'ATP per molècula de glucosa, però si el substrat inicial és d'una estructura més complexa, per exemple cel·lulosa, llavors hi ha tres molècules d'ATP. Aquesta energia la fan servir els bacteris de l'àcid làctic per continuar la vida.
És natural que aixòsi s'entén detalladament les transformacions bioquímiques, s'han d'indicar totes les molècules i complexos intermedis. Com ara:
- àcid pirúvic;
- difosfat d'adenosina;
- molècules de difosfat de nicotinamina com a portador d'hidrogen i altres.
No obstant això, aquest tema mereix una atenció especial i s'ha de considerar des del punt de vista de la bioquímica, per la qual cosa no el tocarem en aquest article. Mirem més de prop quina és la tecnologia per a la producció de productes d'àcid làctic i quins tipus de fermentació existeixen.
Fermentació homofermentativa
La fermentació homofermentativa d'àcid làctic implica l'ús de formes especials de patògens i es diferencia de la heterofermentativa en els productes resultants i la seva quantitat. Es produeix al llarg de la via glicolítica dins de la cèl·lula del microorganisme. El resultat final és, com en general amb qualsevol fermentació, la conversió dels hidrats de carboni en àcid làctic. El principal avantatge d'aquest procés és que el rendiment del producte desitjat és del 90%. I només la resta es destina a compostos secundaris.
Fermentació bacteriana d'aquest tipus de les espècies següents:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus i altres.
Quines altres substàncies es formen com a resultat de la fermentació homofermentativa? Aquestes són connexions com:
- alcohol etílic;
- àcids volàtils;
- diòxid de carboni;
- àcid fumàric i succínic.
No obstant això, aquest mètode d'obtenció de productes lactis fermentats pràcticament no s'utilitza a la indústria. Es conserva a la natura com l'etapa inicial de la glucòlisi, també es produeix a les cèl·lules musculars dels mamífers durant un esforç físic extens.
La tecnologia per a la producció dels productes necessaris per a la nutrició humana implica l'ús d'hidrats de carboni inicials com:
- glucosa;
- sacarosa;
- fructosa;
- manosa;
- midó i alguns altres.
I els bacteris homofermentatius no són capaços d'oxidar molts d'aquests compostos, de manera que no és possible el seu ús com a cultius iniciadors en la producció.
Fermentació heterofermentativa d'àcid làctic
Aquest mètode és precisament el d'aplicació industrial, gràcies al qual es fa la producció de tots els productes lactis fermentats, es conserven les hortalisses i es recullen pinsos d'ensitjat per al bestiar.
La principal diferència amb la descrita anteriorment és que els patògens duen a terme la fermentació de l'àcid làctic amb la formació d'un nombre més gran de subproductes. Només el 50% del sucre és processat pels bacteris en àcid làctic, la resta es destina a la formació de molècules com:
- àcid acètic;
- glicerina;
- diòxid de carboni;
- alcohol etílic i altres.
Com és millor i més rendible que la formació d'àcid làctic pur al 90% amb el mètode homofermentatiu? El cas és que quan es produeix el producte principalmassa, llavors l'activitat vital de molts bacteris queda completament inhibida. A més, els productes perden moltes de les qualitats gustatives que adquireixen a causa dels compostos secundaris. Així, per exemple, l'aroma agradable de les verdures en conserva és proporcionada per l'àcid acètic i l'alcohol isoamílic. Si aquests compostos no estan presents, el resultat de la conservació serà completament diferent.
Un rendiment d'àcid làctic del 50% és prou suficient per suprimir el desenvolupament i l'activitat vital de tots els fongs i microorganismes estranys del sistema. Perquè fins i tot un 1-2% provoquen una acidificació massa forta del medi en què no poden existir altres organismes, excepte els bacteris làctics. Tot el procés es porta a terme al llarg de la via de la pentosa fosfat.
Les condicions de fermentació per al mètode heterofermentatiu han de ser les següents:
- entrant bo i fresc afegit a la fase inicial;
- condicions externes òptimes que es seleccionen per a cada producte individualment;
- equip d' alta qualitat i bon funcionament;
- tots els dispositius tècnics necessaris per al procés.
Entre les condicions externes, la temperatura del procés és de particular importància. No hauria de ser massa alt, però el fred frenarà dràsticament tot el curs de la fermentació.
Avui hi ha un dipòsit de fermentació especialitzat que crea automàticament totes les condicions necessàries per al correcte i còmode funcionament dels microorganismes.
Equip necessari
Com hem assenyalat anteriorment, entre els atributs més importantsCal destacar la capacitat de fermentació. Si parlem del procediment casolà, hauríeu de parar atenció a la neteja dels plats utilitzats durant la conservació, la fabricació de iogurt i altres productes. Una manera de reduir el nombre de poblacions estranyes de microorganismes és esterilitzar els recipients abans d'utilitzar-los.
Quins plats són adequats per a la fermentació heterofermentativa? Pot ser un recipient de vidre o plàstic d' alta qualitat (polipropilè, polietilè) que es pot tancar hermèticament amb una tapa.
La indústria utilitza dispositius especials per a la desinfecció i neteja dels contenidors abans de l'inici del procés de fermentació.
Bacteris utilitzats en el procés
Si parlem de cultius bacterians que s'utilitzen per crear productes làctics en conserva i fermentats, podem identificar diversos dels tipus d'organismes més comuns.
- Pas búlgar acidòfil.
- Espècies de Lactobacillus Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobacteris.
- Leucostocks.
- Cocs d'àcid làctic.
- Lactobacillus espècie L. Casei.
- Bacteris del gènere Streptococcus i altres.
A partir de la combinació i cultius purs dels organismes indicats, s'elaboren cultius iniciadors per a productes lactis fermentats. Són de domini públic, tothom els pot comprar. El més important és observar les condicions del procés de fermentació per tal de beneficiar-se del resultatproducte.
Quins productes s'obtenen d'aquesta fermentació?
Si parlem de quins productes de fermentació es poden obtenir amb l'ajuda de lactobacils, podem anomenar diverses categories principals.
- Productes làctics fermentats (llet fermentada al forn, iogurts, varenets, kefir, formatge cottage, crema agra, mantega, productes acidòfils i altres).
- Penso tipus sitja per a animals de granja.
- Àcid làctic, que s'utilitza en la fabricació de refrescs, per a acondicionar pells i molt més.
- Cuina, producció de formatges.
- Fruites i verdures en conserva.
Tot això demostra la importància de certs tipus de bacteris en la vida de les persones, les seves activitats industrials.
