Alam semulajadi membolehkan seseorang menikmati faedah yang terdapat di dalamnya. Pada masa yang sama, orang cuba meningkatkan kekayaan ini, mencipta sesuatu yang baru dan belajar tentang yang tidak diketahui. Bakteria ialah makhluk terkecil alam semula jadi, yang mana orang juga telah belajar untuk menggunakannya untuk tujuan mereka sendiri.
Tetapi bukan sahaja bahaya yang berkaitan dengan proses dan penyakit patogenik dibawa oleh organisma prokariotik ini. Mereka juga merupakan sumber proses perindustrian penting yang telah digunakan oleh orang sejak zaman purba - penapaian. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan apakah proses ini dan cara penapaian asid laktik bahan dijalankan secara khusus.
Sejarah kejadian dan penggunaan penapaian
Sebutan pertama bahawa proses penapaian digunakan oleh orang untuk mendapatkan produk tertentu muncul seawal 5000 SM. Ketika itulah orang Babylon menggunakan kaedah ini untuk mendapatkan produk seperti:
- keju;
- wain;
- susu kental dan lain-lainproduk tenusu.
Kemudian, makanan serupa mula diterima di Mesir, China, Sudan, Mexico dan negeri purba yang lain. Mereka mula membakar roti yis, menapai tanaman sayuran, dan percubaan pertama mengetin muncul.
Proses penapaian asid laktik telah digunakan oleh manusia selama beribu-ribu tahun. Keju, kefir, yogurt telah menjadi bahagian penting dalam hidangan pada setiap masa. Semua doktor dan pakar perubatan tahu tentang kebaikan produk ini. Walau bagaimanapun, sebab mengapa transformasi seperti ini boleh berlaku masih tidak diketahui untuk masa yang lama.
Hakikat bahawa keadaan penapaian memerlukan kehadiran mikroorganisma, orang tidak dapat membayangkannya. Pada pertengahan abad ke-17, Van Helmont mencadangkan untuk memperkenalkan istilah "penapaian" untuk proses memasak yang disertai dengan pelepasan gas. Lagipun, dalam terjemahan, perkataan ini bermaksud "mendidih." Namun, hanya pada abad ke-19, iaitu hampir dua ratus tahun kemudian, ahli mikrobiologi, kimia dan fizik Perancis Louis Pasteur menemui kewujudan mikrob, bakteria kepada dunia.
Sejak itu diketahui bahawa pelbagai jenis penapaian memerlukan kehadiran pelbagai jenis mikroorganisma yang tidak dapat dilihat oleh mata. Kajian mereka membolehkan, dari masa ke masa, untuk mengawal penapaian dan mengarahkannya ke arah yang betul untuk seseorang.
Intipati proses penapaian
Jika kita bercakap tentang apa itu proses penapaian, maka kita harus menunjukkan sifat biokimianya. Lagipun, pada terasnya, ini hanyalah aktiviti bakteria yang mengekstrak tenaga untuk diri mereka sendiri untuk hidup, sambil menghasilkan pelbagaiproduk sampingan.
Secara umum, penapaian boleh diterangkan dalam satu perkataan - pengoksidaan. Penguraian anaerobik bahan di bawah pengaruh bakteria tertentu, yang membawa kepada pembentukan beberapa produk. Bahan apa yang menjadi asas, serta apa yang akan menjadi hasilnya, ditentukan oleh jenis proses itu sendiri. Terdapat beberapa pilihan penapaian, jadi terdapat klasifikasi untuk transformasi ini.
Klasifikasi
Terdapat tiga jenis utama penapaian.
- Alkohol. Ia terdiri daripada pengoksidaan molekul karbohidrat asal kepada etil alkohol, karbon dioksida, air dan molekul ATP (sumber tenaga). Transformasi ini dijalankan di bawah tindakan bukan sahaja bakteria, tetapi juga kulat pelbagai genera dan spesies. Dengan cara ini produk seperti bir, wain, yis pembakar, dan alkohol telah diperolehi sejak zaman purba. Tenaga yang dibebaskan semasa penguraian karbohidrat dibelanjakan untuk memastikan proses penting mikroorganisma. Ini adalah intipati biologi proses itu.
- Pepenapaian asid laktik ialah pengoksidaan karbohidrat kepada asid laktik dengan pembebasan beberapa produk sampingan. Bagaimana ia dijalankan dan jenis ia berlaku, kami akan mempertimbangkan dengan lebih terperinci dengan lebih lanjut.
- Asid butirik. Penapaian jenis ini penting pada skala semula jadi. Ia dijalankan kerana aktiviti penting bakteria asid butirik yang hidup dalam keadaan anaerobik di dasar paya, kelodak sungai, dan sebagainya. Terima kasih kepada kerja mereka secara semula jadi, sejumlah besar komponen organik diproses. Produk adalah banyak bahan, yang utama di antaranyaasid butirik. Juga dipancarkan: aseton, isopropil alkohol, karbon dioksida, asid asetik, asid laktik, etil alkohol dan sebatian lain.
Setiap jenis yang ditetapkan adalah penting dalam skala semula jadi dan industri. Jenis organisma yang melakukan transformasi sedemikian dikaji dengan baik hari ini, dan kebanyakannya ditanam secara buatan untuk mendapatkan hasil produk yang besar.
Pepenapaian asid laktik: konsep umum
Jenis penapaian ini telah diketahui sejak zaman dahulu. Malah sebelum zaman kita, penduduk Mesir Purba dan negeri lain tahu cara membuat keju, membancuh bir dan wain, membakar roti, menapai sayur-sayuran dan buah-buahan.
Hari ini, kultur permulaan khas digunakan untuk produk susu yang ditapai, strain mikroorganisma yang diperlukan ditanam secara buatan. Proses ini telah dimodenkan dan dibawa ke automatisme, dijalankan dengan bantuan peralatan yang lengkap. Terdapat banyak pengeluar yang secara langsung menghasilkan penapaian asid laktik.
Intipati keseluruhan proses boleh diringkaskan dalam beberapa perenggan.
- Karbohidrat diambil sebagai produk utama - ringkas (fruktosa, glukosa, pentosa) atau kompleks (sukrosa, kanji, glikogen dan lain-lain).
- Keadaan anaerobik dicipta.
- Terikan bakteria asid laktik dari jenis tertentu ditambahkan pada produk.
- Semua faktor luaran yang diperlukan disediakan yang optimum untuk produk yang diingini: pencahayaan, suhu, kehadiran tambahan tertentukomponen, tekanan.
- Selepas proses penapaian selesai, produk diproses dan semua sebatian sampingan diasingkan.
Sudah tentu, ini hanyalah penerangan umum tentang perkara yang berlaku. Malah, pada setiap peringkat terdapat banyak tindak balas biokimia yang kompleks, kerana proses penapaian asid laktik adalah hasil daripada aktiviti penting makhluk hidup.
Asas proses penapaian asid laktik
Dari sudut pandangan kimia, transformasi ini adalah satu siri peringkat berturut-turut.
- Pertama, terdapat perubahan pada substrat asal, iaitu rantai karbon bahan (karbohidrat) berubah. Ini membawa kepada kemunculan sebatian perantaraan yang sama sekali berbeza, kepunyaan kelas yang berbeza. Contohnya, jika substrat awal ialah glukosa, maka ia disusun semula menjadi asid glukonik.
- Tindak balas pengurangan pengoksidaan, disertai dengan pembebasan gas, pembentukan hasil sampingan. Unit utama dalam keseluruhan proses ialah asid laktik. Dialah yang dihasilkan dan terkumpul semasa penapaian. Walau bagaimanapun, ini bukan satu-satunya sambungan. Jadi, terdapat pembentukan molekul asid asetik, etil alkohol, karbon dioksida, air, dan kadangkala molekul lain yang menyertainya.
- Hasil tenaga proses dalam bentuk molekul asid trifosforik adenosin (ATP). Terdapat 2 molekul ATP bagi setiap molekul glukosa, tetapi jika substrat awal adalah struktur yang lebih kompleks, contohnya selulosa, maka terdapat tiga molekul ATP. Tenaga ini digunakan oleh bakteria asid laktik untuk kehidupan selanjutnya.
Sememangnya lumrahjika seseorang memahami transformasi biokimia secara terperinci, maka semua molekul dan kompleks perantaraan harus ditunjukkan. Seperti:
- asid piruvik;
- adenosine diphosphate;
- molekul nikotinamina difosfat sebagai pembawa hidrogen dan lain-lain.
Walau bagaimanapun, isu ini patut diberi perhatian khusus dan harus dipertimbangkan dari sudut biokimia, jadi kami tidak akan menyentuhnya dalam artikel ini. Mari kita lihat lebih dekat apakah teknologi untuk penghasilan produk asid laktik dan jenis penapaian yang dimaksudkan wujud.
penapaian homofermentatif
penapaian asid laktik homofermentatif melibatkan penggunaan bentuk khas patogen dan berbeza daripada heterofermentatif dalam produk yang terhasil dan kuantitinya. Ia berlaku di sepanjang laluan glikolitik di dalam sel mikroorganisma. Intinya adalah, seperti secara umum dengan mana-mana penapaian, penukaran karbohidrat menjadi asid laktik. Kelebihan utama proses ini ialah hasil produk yang diingini ialah 90%. Dan hanya selebihnya pergi ke sebatian sampingan.
Pepenapaian bakteria jenis spesies berikut:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus dan lain-lain.
Apakah bahan lain yang terbentuk hasil daripada penapaian homofermentatif? Ini ialah sambungan seperti:
- etil alkohol;
- asid meruap;
- karbon dioksida;
- asid fumarik dan suksinik.
Walau bagaimanapun, kaedah mendapatkan produk susu yang ditapai ini boleh dikatakan tidak digunakan dalam industri. Ia dipelihara secara semula jadi sebagai peringkat awal glikolisis, ia juga berlaku dalam sel otot mamalia semasa melakukan senaman fizikal yang meluas.
Teknologi untuk penghasilan produk yang diperlukan untuk pemakanan manusia melibatkan penggunaan karbohidrat awal seperti:
- glukosa;
- sukrosa;
- fruktosa;
- mannose;
- kanji dan beberapa yang lain.
Dan bakteria homofermentatif tidak dapat mengoksidakan banyak sebatian ini, jadi penggunaannya sebagai kultur permulaan dalam pengeluaran tidak mungkin.
penapaian asid laktik heterofermentatif
Kaedah ini tepat digunakan dalam industri, berkat pengeluaran semua produk susu yang ditapai, sayur-sayuran diawet, dan makanan silaj untuk ternakan dituai.
Perbezaan utama daripada yang diterangkan sebelum ini ialah patogen menjalankan penapaian asid laktik dengan pembentukan lebih banyak produk sampingan. Hanya 50% gula diproses oleh bakteria menjadi asid laktik, selebihnya menuju kepada pembentukan molekul seperti:
- asid asetik;
- gliserin;
- karbon dioksida;
- etil alkohol dan lain-lain.
Bagaimanakah ia lebih baik dan lebih menguntungkan daripada pembentukan 90% asid laktik tulen dengan kaedah homofermentatif? Perkara itu ialah apabila produk utama dihasilkanterlalu banyak, maka aktiviti penting banyak bakteria dihalang sepenuhnya. Di samping itu, produk kehilangan banyak kualiti rasa yang mereka peroleh disebabkan oleh sebatian sampingan. Jadi, sebagai contoh, aroma yang menyenangkan sayur-sayuran dalam tin disediakan oleh asid asetik dan alkohol isoamyl. Jika sebatian ini tiada, maka hasil pemuliharaan akan berbeza sama sekali.
Hasil asid laktik sebanyak 50% cukup mencukupi untuk menyekat perkembangan dan aktiviti penting semua kulat dan mikroorganisma luar dalam sistem. Kerana walaupun 1-2% menyebabkan pengasidan terlalu kuat persekitaran di mana tiada organisma lain boleh wujud, kecuali bakteria asid laktik. Keseluruhan proses dijalankan di sepanjang laluan pentosa fosfat.
Syarat penapaian untuk kaedah heterofermentatif hendaklah seperti berikut:
- pemula yang baik dan segar ditambah pada peringkat awal;
- syarat luaran optimum yang dipilih untuk setiap produk secara individu;
- peralatan berkualiti tinggi dan berfungsi dengan baik;
- semua peranti teknikal yang diperlukan untuk proses itu.
Di antara keadaan luaran, suhu proses adalah amat penting. Ia tidak sepatutnya terlalu tinggi, tetapi sejuk akan melambatkan keseluruhan proses penapaian secara drastik.
Hari ini terdapat tangki penapaian khusus yang secara automatik mencipta semua keadaan yang diperlukan untuk mikroorganisma berfungsi dengan betul dan selesa.
Peralatan diperlukan
Seperti yang kami nyatakan di atas, antara sifat yang paling pentingperlu diperhatikan kapasiti untuk penapaian. Jika kita bercakap tentang prosedur rumah, maka anda harus memberi perhatian kepada kebersihan hidangan yang digunakan semasa pemuliharaan, pembuatan yogurt dan produk lain. Satu cara untuk mengurangkan bilangan populasi luar mikroorganisma adalah dengan mensterilkan bekas sebelum menggunakannya.
Hidangan manakah yang sesuai untuk penapaian heterofermentatif? Ia boleh menjadi bekas kaca atau plastik berkualiti tinggi (polipropilena, polietilena) yang boleh ditutup rapat dengan penutup.
Industri menggunakan peranti khas untuk pembasmian kuman dan pembersihan bekas sebelum permulaan proses penapaian.
Bakteria yang digunakan dalam proses
Jika kita bercakap tentang kultur bakteria yang digunakan untuk mencipta produk susu dalam tin dan ditapai, maka kita boleh mengenal pasti beberapa jenis organisma yang paling biasa.
- Tongkat bulgarian asidofilik.
- spesies Lactobacillus Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobakteria.
- Leukostocks.
- Kokus asid laktik.
- Spesies Lactobacillus L. Casei.
- Bakteria genus Streptococcus dan lain-lain.
Berdasarkan gabungan dan kultur tulen organisma yang ditunjukkan, kultur permulaan untuk produk susu yang ditapai dibuat. Mereka berada dalam domain awam, sesiapa sahaja boleh membelinya. Perkara yang paling penting ialah memerhatikan keadaan proses penapaian untuk mendapat manfaat daripada yang terhasilproduk.
Apakah produk yang diperoleh daripada penapaian ini?
Jika kita bercakap tentang produk penapaian yang boleh diperolehi dengan bantuan lactobacilli, maka kita boleh menamakan beberapa kategori utama.
- Produk susu yang ditapai (susu bakar yang ditapai, yogurt, varenet, kefir, keju kotej, krim masam, mentega, produk acidophilus dan lain-lain).
- Suapan jenis silo untuk haiwan ternakan.
- Asid laktik, yang digunakan dalam pembuatan minuman ringan, pembalut kulit bulu dan banyak lagi.
- Membakar, pengeluaran keju.
- Buah-buahan dan sayur-sayuran dalam tin.
Semua ini membuktikan kepentingan jenis bakteria tertentu dalam kehidupan manusia, aktiviti perindustrian mereka.
