Процесс ферментации что это
Ферментация
Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения. Наука о ферментации называется энзимологией.
Брожение обычно предполагает желательную реакцию со стороны микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса взаимного брожения.
Содержание
История
Поскольку фрукты сбраживаются в своем натуральном состоянии, брожение появилось раньше человеческой истории. Однако, люди с некоторых пор научились контролировать процесс брожения. Есть веские доказательства того, что люди сбраживали напитки в Вавилоне около 5000 г. до н. э., в Древнем Египте около 3000 г. до н. э., в доиспанской Мексике около 2000 г. до н. э. и в Судане около 1500 г. до н. э. Также существуют данные о дрожжевом хлебе в Древнем Египте около 1500 г. до н. э. и сбраживания молока в Вавилоне около 3000 г. до н. э. Китайцы, вероятно, первыми стали сбраживать овощи.
Биохимия
Брожение — это процесс, важный в анаэробных условиях, в отсутствие окислительного фосфорилирования, способного поддерживать генерацию АТФ в процессе гликолиза. Во время брожения пируват преобразуется в различные структуры. Стандартные примеры продуктов брожения: этанол (питьевой спирт), молочная кислота и водород. Однако, продукты брожения могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота и ацетон.
Хотя на последнем этапе брожения (превращения пирувата в конечные продукты брожения) не освобождается энергия, он крайне важен для анаэробной клетки, поскольку на этом этапе регенерируется никотинамид аденин динуклеотид (NAD + ), который требуется для гликолиза. Это важно для нормальной клеточной деятельности, поскольку гликолиз — единственный источник АТФ в анаэробных условиях.
Продукты брожения содержат химическую энергию (они не полностью окислены), но считаются отходами, поскольку не могут быть подвергнуты дальнейшему метаболизму в отсутствие кислорода (или других более высоко-окисленных приемников электронов). Последствием этого является тот факт, что получение АТФ брожением менее эффективно, чем путём окислительного фосфорилирования, когда пируват полностью окисляется до двуокиси углерода. В ходе брожения на одну молекулу глюкозы получается две молекулы АТФ (ср. около 36 молекул путём аэробного дыхания). Однако, даже у позвоночных ферментация используется как эффективный способ получения энергии во время коротких периодов интенсивного напряжения, когда перенос кислорода к мышцам недостаточен для поддержания аэробного метаболизма. Тогда как ферментация помогает во время коротких периодов интенсивного напряжения, она не предназначена для длительного использования. Например, у людей ферментация молочной кислоты дает энергию на период от 30 секунд до 2 минут. Скорость генерации АТФ примерно в 100 раз больше, чем при окислительном фосфорилировании. Уровень pH в цитоплазме быстро падает, когда в мышце накапливается молочная кислота, в конечном итоге сдерживая ферменты, вовлеченные в процесс гликолиза.
Продукты реакции брожения
Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время превращения пирувата с целью регенерации NAD + в отсутствие кислорода.
Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в двуокись углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Считается, что это был первый источник энергии в ранних организмах до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.
Использование
Основная польза от брожения — это превращение, например, сока в вино, зерна в пиво, а углеводов в двуокись углерода при брожении хлебного теста.
По Штейнкраузу (Steinkraus; 1995), брожение пищи выполняет пять главных задач:
У брожения есть несколько преимуществ, исключительных для пищи. В процессе брожения можно получать важные питательные вещества или устранять непитательные. С помощью брожения пищу можно дольше сохранять, поскольку брожение использует энергию пищи и может создать условия, неподходящие для нежелательных микроорганизмов. Например, при мариновании кислота, получаемая из доминирующей бактериеи, препятствует росту всех других микроорганизмов.
Ферментация
С момента установления определяющей роли микробиома для здоровья, большое внимание стало уделяться употреблению ферментированных продуктов, поддерживающих здоровую микрофлору кишечника. Ферментация — один из самых древних способов обработки пищи, заслуживший высокую популярность в современном мире. Представляет собой процесс обработки продуктов питания различными видами бактерий и дрожжей. Это готовый комплекс симбиотиков — пребиотиков с пробиотиками.
Употребление ферментированных продуктов имеет множество преимуществ: от улучшения метаболизма и иммунитета до снижения риска раковых заболеваний. Они могут снизить риск развития диабета и ожирения, предотвратить синдром раздраженного кишечника. Если вы употребляете много ферментированных продуктов, то ваш желудочно-кишечный тракт просто купается в здоровье.
Немного о понятии «ферментация». В это понятие включают два близких процесса — брожение и собственно ферментация. Брожение — это процесс анаэробного (проходящего в бескислородной среде) расщепления органических веществ, происходящий под воздействием микроорганизмов или выделенных ферментов. Ферментация — это биохимическая переработка сырья под воздействием собственных ферментов субстрата. Оба процесса протекают в бескислородной среде и являются метаболическими процессами, протекающими с выделением энергии, в результате которого разлагаются молекулы сахара и крахмала в условиях анаэробного (без поступления воздуха) гликолиза. Результатом брожения являются этанол, углекислый газ, другие продукты, а далее — молочная кислота, уксусная кислота, этилен и другие восстановленные метаболиты. Есть одно существенное различие — при брожении могут использоваться сторонние культуры и штаммы бактерий. Как правило- дрожжи и ферменты, полученные в результате реакции. Тогда как при ферментации используются естественные дрожжи и другие культуры субстрата, содержащиеся в нем самом.
Виды ферментации
Спиртовое брожение — процесс расщепления глюкозы до этанола и углекислого газа под действием дрожжей. Этот процесс наблюдается при производстве хлеба и выпечки, производстве пива, в виноделии.
Молочнокислое брожение — процесс преобразования лактозы в молочную кислоту под действием Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, молочно-кислых стрептококков. Конечными продуктами при этом брожении являются не только молочная кислота, но и побочные продукты, такие как янтарная кислота и уксусная кислота. Оно находит широкое применение при изготовлении кисломолочных продуктов, сливочного масла, маргарина, используется в хлебопечении, при квашении овощей, силосовании кормов и производстве молочной кислоты. Этот процесс происходит и при производстве ферментированных чаев.
Уксусное брожение — процесс окисления этанола до уксусной кислоты под действием Acelobacter. Происходит при производные уксусов.
Маслянокислое брожение — конечными продуктами которого являются АТФ, а также масляная кислота, бутанол, ацетон, изопропанол, этанол, уксусная кислота, углекислый газ и водород. Этот тип метаболизма характерен в основном для бактерий рода Clostridium, а также обитателей рубца жвачных, протистов Butyrivibrio и бактерий микрофлоры кишечника человека Eubacterium и Fusobacterium. Хотя масляная кислота обладает резким, неприятным запахом прогорклого масла, ее эфиры отличаются приятным ароматом: метиловый эфир имеет яблочный запах, этиловый — грушевый, амиловый — ананасный. Эфиры масляной кислоты используют в кондитерской, безалкогольной, парфюмерной промышленности. С другой стороны, маслянокислые бактерии могут вызвать массовую гибель картофеля и овощей, вспучивание сыров, порчу консервов, прогоркание масла и маргарина, увлажненной муки и других продуктов, чем наносят большой урон народному хозяйству.
Симбиотические структуры — «чайный гриб», кефир, кумыс, квас, некоторые сыры, хлебная закваска и другие. Здесь симбиоз дрожжей и молочно-кислых бактерий.
Ценность ферментации
Ферментированные продукты приобретают массу преимуществ как для самого продукта, так и для организма человека.
Влияние ферментации на продукт:
Ценность для организма:
Пищевые продукты, получаемые с использованием брожения:
По всему миру: спирт, вино, уксус, оливки, пиво, чайный гриб, чай, йогурт и другие кисломолочные продукты.
Индия: йогурт, achar, gundruk, Indian pickles, Idli, чай, ласси (индийский напиток на основе йогурта)
Юго-Восточная Азия: кимчи, рыбный соус, мисо, соевый соус, сычуаньская капуста, пахучий соевый творог, различные виды чая, темпе — ферментированный продукт на основе соевых бобов; натто — изготавливается из сброженных соевых бобов; мисо — продукт брожения риса, пшеницы, соевых бобов или смеси из них с помощью плесневых грибов рода Aspergillus oryzae; кимчи — корейское острое блюдо на основе квашеной пекинской капусты; рисовое вино.
Центральная Азия: кумыс (кобылье молоко), кефир, шубат (верблюжье молоко)
Ближний Восток: kushuk, маринованые лимоны, йогурт, mekhalel, торси, tursu
Европа: сыр, квашеная капуста, вино, кисломолочные продукты, квашеная рыба.
Заключение
Таким образом,с точки зрения кулинарии и медицины, ферментация — весьма привлекательный и исключительно полезный способ обработки продуктов питания. Подобный вариант обработки придаёт пище массу полезных свойств и существенно улучшает здоровье, что подтверждается многочисленными исследованиями. Такая пища является «живой», способствует профилактике развития различных заболеваний, улучшает качество жизни, продлевает молодость.
Что такое ферментированные продукты и зачем они нужны
Опубликовано 31 марта 2020 31.03.20
Комментарии (0) Перейти
Квашеная капуста и чайный гриб покоряют мир, а тысячелетние традиции ферментации продуктов переживают настоящий ренессанс. Ферментированные продукты пришлись «ко столу» и адептам здорового образа жизни, которые приписывают им чудодейственные свойства, и гурманам, которые открывают новые грани вкуса и огромные просторы для кулинарной алхимии.
Что же такое ферментация?
Ферментация — это естественное брожение, в ходе которого микроорганизмы расщепляют органические соединения за счет недостатка кислорода. Такие продукты обогащаются полезными минералами, витаминами групп В, С и К, омега-3 жирными кислотами, натрием, железом, антиоксидантами и пробиотиками
Ферментацию в домашних условиях проводят без участия консервантов и «ускорителей» процесса. Суть в том, чтобы брожение происходило само, за счет микроорганизмов или природных ферментов, как происходит, например с мясом.
Ферментация может быть вызвана распадом белка, как в мясе или рыбе, работой молочнокислых микроорганизмов, как в квашеной капусте, с помощью микробной культуры, как в кефире или айране, с добавлением сычужного фермента, как в сыре.
За счет ферментации продукты сохраняются дольше без потери полезных свойств. Вы же все помните бабушкины огурчики и помидорчики, закатанные в банки? По-научному это ферментированные овощи.
По сути ферментировать можно все, что угодно — от овощей и фруктов до злаков. Так, например, в Азии с давних времен ферментируют бобы и ростки пшеницы, некоторые французские и итальянские сыры тоже проходят путь ферментации, в Испании традиционным блюдом является ферментированная свинина — хамон.
Купить ферментированные продукты можно в специальном разделе нашего интернет-магазина.
Все лучшее — организму! Польза ферментированных продуктов
При брожении происходит процесс расщепления некоторых веществ, что способствует лучшему пищеварению. Доказано, что ферментированные продукты обладают полезными свойствами уменьшающими появление акне, а также уменьшают период старения кожи. К тому же «забродившая еда» помогает сбросить лишние килограммы.
Во время ферментации в молочных продуктах образуются незаменимые пробиотики и пребиотики. Первые, грубо говоря, питаются вторыми, поэтому так важно сохранять их баланс в кишечнике. Об этом нам неукоснительно напоминает различная реклама кефиров, йогуртов, творога, простокваши и т.д.
Действительно, пробиотики помогают при расстройствах ЖКТ, избавляют от изжоги, запоров и диареи. Эти микроорганизмы помогают печени избавляться от лишнего жира и даже уменьшают симптомы артрита.
Больше всего пробиотиков, конечно, в молочнокислых продуктах без искусственных добавок, наполнителей и красителей. Чуть меньше — в квашеной капусте и ее региональных собратьях. Еще меньше — в маринованных огурцах (без уксуса) и некоторых сырах.
При регулярном употреблении пробиотики не только благотворно действуют на наше пищеварение, но и укрепляют иммунитет и повышают уровень энергии за счет поступления в организм витаминов группы В.
Ферментация народов мира
Квашеная капуста
Ферментированную капусту едят уже больше 1000 лет не только в России и странах СНГ, но и в некоторых регионах Европы. На Руси ее квасили в дубовых бочках с добавлением клюквы, помогающей увеличивать срок хранения. В этом продукте содержатся лютеин и зеаксантин, полезные для зрения, много клетчатки и витаминов. Капуста хорошо утоляет жажду, а если употреблять ее каждый день небольшими порциями, вы забудете о расстройствах кишечника и головных болях.
Кефир
Кефир пришел к нам с Кавказа и неизменно поселился в холодильниках многих стран Европы, а также в США и в Австралии. Состав этого продукта достаточно сложен, благодаря бактериям и грибкам, которых нет в других молочнокислых продуктах. О пользе кефира известно с XIX века, когда начались активные исследования влияния молочных продуктов на организм. Этот напиток помогает восстанавливать микрофлору кишечника, нормализует обмен веществ и подходит для людей с непереносимостью лактозы.
Соевый соус
Широко используемый всеми нами соевый соус родом из Китая. Первое упоминание о нем датируется VIII в. до н.э. Традиционный процесс приготовления заключается в многомесячном брожении соевых бобов со злаками под воздействием плесневых грибов. В соевом соусе содержатся аминокислоты, витамины и глутаминовая кислота, которая раскрывает полный вкус блюд.
Традиционный продукт Японии, известный с XII в. до н.э. За счет большого содержания белка и клетчатки в вегетарианстве заменяет мясо. Производят пасту мисо из перебродивших соевых бобов с добавлением пшеницы, ячменя, нута и риса. Загадочный для русского человека продукт обладает доказанными радиозащитными свойствами, укрепляет иммунитет и выводит токсины. В мисо содержится большое количество кальция, железа и марганца, что благотворно воздействует на репродуктивную систему женщин, а также предотвращает анемию.
Хамон
Во время расцвета Римской империи хамон считался деликатесом только высших сословий. Позже получил широкое распространение в Испании, когда в стране наблюдался дефицит соли, став национальным блюдом. Традиционно хамон готовят из задних ног свиньи. Вяленое в большом количестве соли мясо содержит олеиновую кислоту, которая выводит из крови лишний холестерин. А тирозин и антиоксиданты способствуют регенерации кожи и замедлению старения.
Чайный гриб
Симбиоз бактерий и дрожжевого гриба известен в Китае с 220 г. до н.э. Изначально его употребляли в качестве тонизирующего напитка. Сейчас же чайный гриб выращивают дома те, кто хочет нормализовать пищеварение, поддерживает правильный уровень сахара в крови и пытается сбросить вес. В напитке присутствуют витамины группы В, антиоксиданты и пробиотики.
Ферментация в домашних условиях. Рецепты для пытливых умов
Общим знаменателем ферментации продуктов является время. С помощью небольших помогаторов в виде соли, сахара или приправ в домашних условиях можно ферментировать практически любые продукты. Как солить овощи, рыбу или квасить капусту знают многие, но можно пойти дальше и приготовить дома что-то необычное.
Кимчи
Эту корейскую закуску готовят из пекинской капусты. Кочаны или же нарезанные листья заправляют соевым соусом, солью, острым перцем, чесноком, сахаром, луком и имбирем. Все хорошо перемешивается, мнется руками, чтобы капуста дала сок и накрывается крышкой. На 2-3 дня блюдо оставляют «бродить» при комнатной температуре.
Панчай
Еще одно корейское блюдо — острая рыба с редькой на любителя. Можно использовать любую рыбу, но чаще панчай готовят из кеты или семейства лососевых.
Свежую рыбу нужно почистить и нарезать на небольшие кусочки в эмалированную или стеклянную посуду, засыпать солью, накрыть крышкой и солить в холодильнике 2-3 дня. После чего добавить нарезанную редьку, чеснок и острый перец, все хорошо перемешать и дать настояться пару дней под прессом в прохладном месте.
Уксус из красной смородины
Даже уксус легко приготовить в домашних условиях.
Ягоды растолочь в эмалированной посуде, залить кипятком с сахаром, хорошо перемешать и поставить в темное место на 4-5 недель. После чего отфильтровать через марлю, добавить мед, закупорить и хранить в прохладном месте.
Натто
Специфическое японское блюдо из соевых бобов для тех, кто не боится экспериментов.
Хорошо промытые бобы замачивают на ночь в холодной воде. На утро они отвариваются до размягчения. После чего сою помещают в стеклянную емкость, добавляют споры (закваска) и оставляют для ферментации с доступом воздуха при температуре 40 градусов. Процесс занимает сутки, после чего деликатес «дозревает» в холодильнике 3-4 дня.
Все замочить!
Один из самых известных шефов в мире, Дэвид Чанг, в своей книге рецептов «Момофуку» (так же называются и его рестораны) пишет: «Кто-то, глядя на лежащих на прилавке свежих морских гребешков, воображает, как припустит их на сливочном масле. Или как бросит на гриль вот этот кусок мяса. Я же, когда хожу по фермерскому базару, представляю себе банки с засоленными и маринованными овощами – из этих огурцов, цветной капусты, редиса, фенхеля. Да из всего чего угодно».
Дэвид Чанг – американец корейского происхождения. Его бабушка ферментировала даже крабов! Вся корейская кухня стоит на закусках-панчанах – начиная с самой традиционной квашеной капусты до баклажанов, тыквы и арбузов. Во всех кимчи процесс брожения запускается сложным миксом из соли, рыбного и соевого соусов, свежего ибмиря и перца чи- ли, и часто для усиления эффекта к ним добавляют креветок, каракатиц и устриц.
Мы тут в России, как и шеф Чанг, происходим из большой кулинарной традиции, в которой всегда были соленья, квашенья и маринады. Кто-то любит их больше, кто-то меньше, но мало кто задается вопросом: в чем, собственно, их польза и есть ли она вообще? Осознание нашего богатства и его уникальных свойств приходит к нам с Запада, где даже обыкновенный кефир до недавних пор считался экзотикой.
Своих животных нужно кормить
Американские ученые сейчас проводят глобальную программу American Gut Program, которая должна выявить паттерны взаимосвязи между образом питания и здоровьем (для полноты эксперимента за материалами для исследований ездили в джунгли Амазонки, в пустыни Западной Африки, в поселения индейцев в Венесуэле, в густонаселенные города Европы). На сегодняшний день уже известно много интересного, в особенности о так называемой «западной микрофлоре», обладателями которой является большинство из нас, жителей больших городов индустриального общества. Парадокс в том, что чем выше уровень жизни, тем уязвимее микрофлора – спасибо антибиотикам, диетам, обработанной пище, пестицидам и (опять) антибиотикам в мясе и молоке, гипергигиене и кондиционерам. Жители деревенской Африки, что проводят большую часть жизни на открытом воздухе и на земле, конечно, больше нас страдают от инфекционных заболеваний, но в то же время у них почти совсем не бывает пищевых аллергий, непереносимости глютена и лактозы, диабета, астмы и прочих хорошо знакомых нам напастей, каждая из которых – следствие нарушения баланса в микрофлоре. Узнав, как много в нашей жизни зависит от здоровья микрофлоры, ученые попытались дать ответ на вопрос, что же можно сделать ради того, чтобы она процветала и была максимально жизнестойкой. Точных рецептов они не нашли, но почти все начали есть квашеную капусту, кимчи и прочие продукты брожения. Зарождающиеся в них естественным образом bifidobacteria и Lactobacillus plantarum – то, что лучше всего питает микрофлору.
Кимчи из пекинской капусты
От молока до мяса
Первые ферментированные продукты, с которыми мы встречаемся в жизни, – молочные. Йогурты, простокваши, ряженки, приготовленные на разных видах закваски – на молочнокислых стрептококках, болгарской палочке, швейцарской палочке, ацидофилльных бактериях, кефирном грибке, бифидобактериях. Один специализированный журнал для педиатров проводил исследование рынка продуктов с пробиотиками – «чудодейственными бактериями, восстанавливающими ки- шечную микрофлору и укрепляющими организм», заявленные бактерии обнаружились только в одном случае из четырнадцати. Так что, если мы хотим есть действительно полезный продукт, имеет смысл заквашивать свой собственный йогурт: покупать свежее молоко у надежного производителя, использовать каче- ственную закваску, купленную в аптеке или взятую из хорошего йогурта, и съедать результат за пару дней. Кстати, при помощи обыкновенной кефирной закваски можно получить один из самых сильных и стремительно набирающих популярность суперфудов: кокосовый кефир по прозвищу «кокобиотик» – просто заквасьте ею кокосовое молоко.
Еще один легко ферментируемый в домашних условиях продукт – проростки. Проращивают зерна, семена, бобовые. Важен принцип: пророщенное – живое. Стоит погрузить «спящее» семечко в теплую и влажную среду, как в нем запускается процесс жизни (не зря адепты ферментированной еды, объединившиеся в международное движение, называют себя биохакерами – «взламывателями кода»). Среди сыроедов известна цифра 20: мол, в пророщенном зерне или семечке пользы больше, чем в сухом, в 20 раз. Различие в том, что зерна, семена и бобы в сыром виде почти не едят, и при нагре- вании большинство витаминов, не говоря уже о бифидобактериях, не успев пробудиться, погибают. Кроме того, это всегда большие дозы клетчатки, так любимой нашей микрофлорой. Если говорить о ферментированных овощах, то особенно полезными из них считаются крестоцветные: капуста, редис, репа и другие.
Хорошей иллюстрацией к утверждению, что «забродить», в принципе, можно все, что угодно, служит традиционное исландское блюдо «хакарл» – мясо гренландской акулы, которое в буквальном смысле подвешивают на пять холодных месяцев. В результате этого брутального ферментирования оно обретает ничем не перешибаемый запах. Ученый от гастрономии, написавший о кулинарной науке не один том, Гарольд МакГи говорил: «Сухая выдержка, созревание и ферментация – три процесса, в которых при помощи энзимов еда становится деликатесом еще до ее приготовления». Сухая выдержка – другое имя ферментации, принятое к употреблению в отношении мяса. После разделки туши отруб отвешивают несколько недель или даже месяцев – правда, здесь бактериальные риски гораздо выше и, стало быть, правила гигиены строже: постоянная температура 0–3 °С и влажность 80–90%, вентиляция, абсолютно чистое по лотенце, в которое нужно каждое утро перезаворачивать мясо. Некоторые энтузиасты выдерживают мясо и в домашних условиях – наградой им очень яркий, интенсивный, концентрированный вкус, которого никогда не будет ни у какой мраморной говядины. Выдержанное мясо в последние годы становится хитом гастрономических ресторанов, и это, кстати, наводит на мысль, что и остальные ферментированные продукты в скором будущем смогут стать полноправными участниками современной кухни.