Ферментация в пищевой промышленности

В пищевой промышленности ферментация — это преобразование углеводов в спирт или органические кислоты с использованием микроорганизмов — дрожжей или бактерий — в анаэробных (бескислородных) условиях. Ферментация обычно подразумевает, что желательно действие микроорганизмов. Наука о ферментации известна как зимология или зимургия.

Термин «брожение» иногда относится конкретно к химическому превращению сахаров в этанол , при котором производятся алкогольные напитки, такие как вино , пиво и сидр . Однако аналогичные процессы происходят при закваске хлеба вырабатываемый (CO2 _, активностью дрожжей), а также при консервировании кислых продуктов с выработкой молочной кислоты , например, в квашеной капусте и йогурте .

Другие широко потребляемые ферментированные продукты включают уксус , оливки и сыр . Более локализованные продукты, приготовленные путем ферментации, также могут быть основаны на бобах, зерне, овощах, фруктах, меде, молочных продуктах и рыбе.

История и предыстория

Пивоварение и виноделие

Естественная ферментация возникла еще до человеческой истории. С древних времен люди использовали процесс ферментации. Самым ранним археологическим свидетельством ферментации являются остатки пива возрастом 13 000 лет, имеющие консистенцию каши, найденные в пещере недалеко от Хайфы в Израиле. ^[1] Другой ранний алкогольный напиток, приготовленный из фруктов, риса и меда, датируется периодом с 7000 по 6600 год до нашей эры в неолитической китайской деревне Цзяху . ^[2] а виноделие датируется ок. 6000 г. до н. э., в Грузии , на Кавказе . ^[3] Кувшины семитысячелетней давности с остатками вина, которые сейчас выставлены в Пенсильванском университете, были раскопаны в горах Загрос в Иране . ^[4] Есть убедительные доказательства того, что люди в Вавилоне брожили алкогольные напитки ок. 3000 г. до н.э., ^[5] Древний Египет ок. 3150 г. до н.э., ^[6] Доиспанская Мексика ок. 2000 г. до н. э., ^[5] и Судан ок. 1500 г. до н.э. ^[7]

Открытие роли дрожжей

Французский химик Луи Пастер основал зимологию , когда в 1856 году связал дрожжи с брожением. ^[8]Изучая ферментацию сахара в спирт под действием дрожжей , Пастер пришел к выводу, что ферментация катализируется жизненной силой, называемой « ферментами », внутри дрожжевых клеток. Считалось, что «ферменты» действуют только внутри живых организмов. Пастер писал, что «спиртовое брожение — это процесс, связанный с жизнью и организацией дрожжевых клеток, а не со смертью или гниением клеток». ^[9]

«Бесклеточная ферментация»

Тем не менее, было известно, что дрожжевые экстракты способны сбраживать сахар даже в отсутствие живых дрожжевых клеток . Изучая этот процесс в 1897 году, немецкий химик и зимолог Эдуард Бюхнер из Берлинского университета имени Гумбольдта (Германия) обнаружил, что сахар сбраживается даже тогда, когда в смеси не было живых дрожжевых клеток. ^[10] с помощью ферментного комплекса, секретируемого дрожжами, который он назвал зимазой . ^[11] В 1907 году он получил Нобелевскую премию по химии за исследования и открытие «бесклеточного брожения».

Годом ранее, в 1906 году, исследования ферментации этанола привели к раннему открытию окисленного никотинамидадениндинуклеотида (НАД) . ⁺). ^[12]^{[ нужна проверка ]}

Использование

Пищевая ферментация — это превращение сахаров и других углеводов в спирт или консервирующие органические кислоты и углекислый газ . Все три продукта нашли применение человеку. Производство алкоголя используется, когда фруктовые соки превращаются в вино , когда зерно превращается в пиво , а также когда продукты, богатые крахмалом, такие как картофель , ферментируются, а затем перегоняются для получения спиртных напитков, таких как джин и водка . Производство углекислого газа используется для закваски хлеба. Производство органических кислот используется для консервирования и ароматизации овощей и молочных продуктов. ^[13]

Пищевая ферментация служит пяти основным целям: обогатить рацион за счет развития разнообразия вкусов, ароматов и текстур пищевых субстратов; сохранить значительное количество пищи с помощью молочной кислоты , алкоголя, уксусной кислоты и щелочей. ^[14] ферментации; обогащать пищевые субстраты белком, незаменимыми аминокислотами и витаминами; исключить антинутриенты ; и сократить время приготовления и связанный с этим расход топлива. ^[15]

Ферментированные продукты по регионам

Во всем мире: алкоголь ( пиво , вино ), уксус , оливки , йогурт , хлеб , сыр.
Азия
- Восточная и Юго-Восточная Азия: амазаке , атчара , белакан , буронг манго , ком руу , доенджанг , доучи , рыбный соус , лах пет ламбаног , кимчи , чайный гриб , леппет -со нарезуши , мисо , кокосовые сливки , нгапи , , , натком , падаек , пла ра , прахок , руоу нэп , саке , креветочная паста , соджу , соевый соус , вонючий тофу , лента , темпе , темпояк , жа цай
- Средняя Азия: кумыс , кефир , шубат , гатик (йогурт).
- Южная Азия: ачар , аппам , доса , дхокла , дахи ( йогурт ), идли , смешанные огурцы , нгари , синки , тонгба , панир.
Африка: Гарри , Инджера , Лаксокс , Магеу , Оги , Огири , Иру.
Америка: чича , шоколад , ваниль , острый соус , тибикос , пульке , муктук , кивиак , паракари.
Ближний Восток: торши , боза
Европа: хлеб на закваске , вино из бузины , гриб , чайный соленья , ракфиск , квашеная капуста , маринованный огурец , сюрстрёмминг , медовуха , квас , салями , сучук , прошутто , кисломолочные продукты, такие как творог , кефир , фильмджёлк , крем-фреш , сметана , скир , ракы. , тупи , жур .
Океания : пои , гнилая кукуруза.

Ферментированные продукты по типам

Молочный

некоторые виды сыра Также , кефир , кумыс (кобылье молоко), шубат (верблюжье молоко), айран , кисломолочные продукты, такие как творог , фильмджёлк , крем-фреш , сметана , скир и йогурт.

Рыба

Багунг , тафаех , рыбный соус , гарум , хакарл , чотгал , нгапи , падаек , пла ра , прахок , ракфиск , креветочная паста , сюрстремминг , шидал

Мясо

Чоризо , салями , сучук , пепперони , нем чуа, сом му , сосисон , ферментированная колбаса

Чай

Чай Пуэр , Чайный гриб , Лахпет , Гойшича

Риски

Стерилизация является важным фактором, который следует учитывать во время ферментации пищевых продуктов. Неспособность полностью удалить микробы из оборудования и сосудов для хранения может привести к размножению вредных организмов внутри фермента, что потенциально увеличивает риск заболеваний пищевого происхождения, таких как ботулизм. Однако ботулизм в овощных заквасках возможен только при неправильном консервировании. Неприятный запах и изменение цвета могут указывать на то, что в пищу могли попасть вредные бактерии.

На Аляске с 1985 года наблюдается устойчивый рост случаев ботулизма . ^[16] Здесь зарегистрировано больше случаев ботулизма, чем в любом другом штате Соединенных Штатов Америки. Это вызвано традиционной практикой коренных жителей Аляски , позволяющей продуктам животного происхождения, таким как целая рыба, рыбьи головы, ласты моржа , морского льва и кита , бобровые хвосты, тюлений жир и птица, ферментироваться в течение длительного периода времени перед употреблением. . Риск усугубляется, когда для этой цели используется пластиковый контейнер вместо старомодного традиционного метода - ямы с травой, поскольку бактерии Clostridium botulinum процветают в анаэробных условиях, создаваемых герметичным пластиковым корпусом. ^[16]

Исследования показали, что ферментированные продукты содержат канцерогенный побочный продукт — этилкарбамат (уретан). ^[17] «Обзор существующих исследований, проведенных в Азии в 2009 году, показал, что регулярное употребление маринованных овощей примерно удваивает риск развития плоскоклеточного рака пищевода у человека ». ^[18]

См. также

Блеттинг - процесс размягчения, которому подвергаются некоторые мясистые плоды после созревания.
Брининг
Кукурузная головня – грибковое заболевание растений кукурузы и теозинта.
Засолка (консервация продуктов питания)
Брожение в виноделии – Процесс изготовления вина
Замок для брожения - устройство, используемое в пивоварении и виноделии.
Пищевая микробиология - изучение микроорганизмов, которые подавляют, создают или загрязняют пищу.
Промышленная ферментация - биохимический процесс, применяемый в промышленном производстве.
Промышленная микробиология – Отдел биотехнологии
Молочнокислые бактерии - Отряд бактерий.
Молочнокислое брожение - серия взаимосвязанных биохимических реакций.
Маринование
Симбиотическая ферментация
Дрожжи в виноделии - Дрожжи, используемые для алкогольного брожения вина.

Ссылки

^ « В пещере в Израиле найдена «старейшая пивоварня в мире», - говорят исследователи» . Британская радиовещательная корпорация. 15 сентября 2018 года. Архивировано из оригинала 8 августа 2019 года . Проверено 15 сентября 2018 г.
^ Макговерн, ЧП; Чжан, Дж.; Тан, Дж.; Чжан, З.; Холл, Греция; Моро, РА; Нуньес, А.; Бутрим, ЭД; Ричардс, член парламента; Ван, К.-С.; Ченг, Г.; Чжао, З.; Ван, К. (2004). «Напитки брожения до- и протоисторического Китая» . Труды Национальной академии наук . 101 (51): 17593–17598. Бибкод : 2004PNAS..10117593M . дои : 10.1073/pnas.0407921102 . ПМК 539767 . ПМИД 15590771 .
^ «В Грузии обнаружено 8000-летнее вино» . Независимый . 28 декабря 2003 г. Архивировано из оригинала 09.10.2019 . Проверено 28 января 2007 г.
^ «Теперь на выставке ... старейший известный винный кувшин в мире» . Архивировано из оригинала 26 августа 2012 г. Проверено 28 января 2007 г.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Ферментированные фрукты и овощи. Глобальная перспектива» . Бюллетени ФАО по сельскохозяйственным услугам - 134 . Архивировано из оригинала 19 января 2007 года . Проверено 28 января 2007 г.
^ Кавальери, Д.; Макговерн ЧП; Хартл Д.Л.; Мортимер Р.; Полсинелли М. (2003). «Доказательства ферментации S. cerevisiae в древнем вине» (PDF) . Журнал молекулярной эволюции . 57 (Приложение 1): S226–32. Бибкод : 2003JMolE..57S.226C . CiteSeerX 10.1.1.628.6396 . дои : 10.1007/s00239-003-0031-2 . ПМИД 15008419 . S2CID 7914033 . 15008419. Архивировано из оригинала (PDF) 9 декабря 2006 г. . Проверено 28 января 2007 г.
^ Дирар, Х. (1993). Местные ферментированные продукты Судана: исследование африканской еды и питания . КАБ Интернешнл.
^ «Ферментация» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2012 г.
^ Дюбос, Дж. (1951). «Луи Пастер: свободный научный сотрудник, Голланц. Цитируется в Manchester KL (1995). Луи Пастер (1822–1895) - случай и подготовленный ум». Тенденции в биотехнологии . 13 (12): 511–515. дои : 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 . ПМИД 8595136 .
^ «Биография нобелевского лауреата Эдуарда Бюхнера» . Архивировано из оригинала 29 июня 2016 г. Проверено 26 августа 2009 г.
^ «Нобелевская премия по химии 1929 года» . Архивировано из оригинала 27 августа 2006 г. Проверено 28 января 2007 г.
^ Харден, А.; Янг, WJ (октябрь 1906 г.). «Алкогольная закваска дрожжевого сока» . Труды Лондонского королевского общества . 78 (526) (Серия B, Содержит статьи биологического характера, ред.): 369–375. дои : 10.1098/rspb.1906.0070 .
^ Хуэй Ю.Х., Менье-Годдик Л., Джозефсен Дж., Нип В.К., Стэнфилд П.С. (2004). Справочник по технологии ферментации пищевых продуктов и напитков . ЦРК Пресс. стр. 27 и пассим. ISBN 978-0-8247-5122-7 . Архивировано из оригинала 17 марта 2023 г. Проверено 22 октября 2016 г.
^ Саркар, Прабир К.; Ноут, MJ Роберт (2014). Справочник по местным продуктам питания, содержащим щелочную ферментацию . ЦРК Пресс. ISBN 9781466565302 .
^ Стейнкраус, К.Х., изд. (1995). Справочник местных ферментированных продуктов . Марсель Деккер.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Почему на Аляске больше ботулизма» . Центры по контролю и профилактике заболеваний (федеральное агентство США). Архивировано из оригинала 7 августа 2006 года . Проверено 18 июля 2011 г.
^ «Новая связь между вином, ферментированной пищей и раком» . ScienceDaily. Архивировано из оригинала 11 марта 2007 года . Проверено 10 октября 2012 г.
^ «ВОЗ утверждает, что мобильные телефоны и соленья могут вызвать рак» . Шифер. Июнь 2011. Архивировано из оригинала 29 сентября 2011 года . Проверено 10 октября 2012 г.

Внешние ссылки

[1] « В пещере в Израиле найдена «старейшая пивоварня в мире», - говорят исследователи» . Британская радиовещательная корпорация. 15 сентября 2018 года. Архивировано из оригинала 8 августа 2019 года . Проверено 15 сентября 2018 г.

[mcgovern-2] Макговерн, ЧП; Чжан, Дж.; Тан, Дж.; Чжан, З.; Холл, Греция; Моро, РА; Нуньес, А.; Бутрим, ЭД; Ричардс, член парламента; Ван, К.-С.; Ченг, Г.; Чжао, З.; Ван, К. (2004). «Напитки брожения до- и протоисторического Китая» . Труды Национальной академии наук . 101 (51): 17593–17598. Бибкод : 2004PNAS..10117593M . дои : 10.1073/pnas.0407921102 . ПМК 539767 . ПМИД 15590771 .

[Ref1-3] «В Грузии обнаружено 8000-летнее вино» . Независимый . 28 декабря 2003 г. Архивировано из оригинала 09.10.2019 . Проверено 28 января 2007 г.

[Ref2-4] «Теперь на выставке ... старейший известный винный кувшин в мире» . Архивировано из оригинала 26 августа 2012 г. Проверено 28 января 2007 г.

[FAO-5] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Ферментированные фрукты и овощи. Глобальная перспектива» . Бюллетени ФАО по сельскохозяйственным услугам - 134 . Архивировано из оригинала 19 января 2007 года . Проверено 28 января 2007 г.

[Cavalieri-6] Кавальери, Д.; Макговерн ЧП; Хартл Д.Л.; Мортимер Р.; Полсинелли М. (2003). «Доказательства ферментации S. cerevisiae в древнем вине» (PDF) . Журнал молекулярной эволюции . 57 (Приложение 1): S226–32. Бибкод : 2003JMolE..57S.226C . CiteSeerX 10.1.1.628.6396 . дои : 10.1007/s00239-003-0031-2 . ПМИД 15008419 . S2CID 7914033 . 15008419. Архивировано из оригинала (PDF) 9 декабря 2006 г. . Проверено 28 января 2007 г.

[Dirar-7] Дирар, Х. (1993). Местные ферментированные продукты Судана: исследование африканской еды и питания . КАБ Интернешнл.

[8] «Ферментация» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2012 г.

[9] Дюбос, Дж. (1951). «Луи Пастер: свободный научный сотрудник, Голланц. Цитируется в Manchester KL (1995). Луи Пастер (1822–1895) - случай и подготовленный ум». Тенденции в биотехнологии . 13 (12): 511–515. дои : 10.1016/S0167-7799(00)89014-9 . ПМИД 8595136 .

[10] «Биография нобелевского лауреата Эдуарда Бюхнера» . Архивировано из оригинала 29 июня 2016 г. Проверено 26 августа 2009 г.

[11] «Нобелевская премия по химии 1929 года» . Архивировано из оригинала 27 августа 2006 г. Проверено 28 января 2007 г.

[12] Харден, А.; Янг, WJ (октябрь 1906 г.). «Алкогольная закваска дрожжевого сока» . Труды Лондонского королевского общества . 78 (526) (Серия B, Содержит статьи биологического характера, ред.): 369–375. дои : 10.1098/rspb.1906.0070 .

[HuiMeunier-Goddik2004-13] Хуэй Ю.Х., Менье-Годдик Л., Джозефсен Дж., Нип В.К., Стэнфилд П.С. (2004). Справочник по технологии ферментации пищевых продуктов и напитков . ЦРК Пресс. стр. 27 и пассим. ISBN 978-0-8247-5122-7 . Архивировано из оригинала 17 марта 2023 г. Проверено 22 октября 2016 г.

[14] Саркар, Прабир К.; Ноут, MJ Роберт (2014). Справочник по местным продуктам питания, содержащим щелочную ферментацию . ЦРК Пресс. ISBN 9781466565302 .

[Steinkraus-15] Стейнкраус, К.Х., изд. (1995). Справочник местных ферментированных продуктов . Марсель Деккер.

[Alaska-16] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Почему на Аляске больше ботулизма» . Центры по контролю и профилактике заболеваний (федеральное агентство США). Архивировано из оригинала 7 августа 2006 года . Проверено 18 июля 2011 г.

[17] «Новая связь между вином, ферментированной пищей и раком» . ScienceDaily. Архивировано из оригинала 11 марта 2007 года . Проверено 10 октября 2012 г.

[18] «ВОЗ утверждает, что мобильные телефоны и соленья могут вызвать рак» . Шифер. Июнь 2011. Архивировано из оригинала 29 сентября 2011 года . Проверено 10 октября 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]