Asili huruhusu mtu kufurahia manufaa yanayopatikana humo. Wakati huo huo, watu wanajaribu kuongeza utajiri huu, kuunda kitu kipya na kujifunza kuhusu haijulikani. Bakteria ni viumbe vidogo zaidi vya asili, ambavyo watu pia wamejifunza kutumia kwa madhumuni yao wenyewe.
Lakini sio tu madhara yanayohusiana na michakato ya pathogenic na magonjwa hubebwa na viumbe hawa wa prokaryotic. Pia ni chanzo cha mchakato muhimu wa viwanda ambao umetumiwa na watu tangu nyakati za kale - fermentation. Katika makala haya, tutazingatia mchakato huu ni nini na jinsi urushaji wa asidi ya lactic wa dutu hufanywa haswa.
Historia ya kutokea na matumizi ya uchachishaji
Kutaja kwa mara ya kwanza kuwa mchakato wa uchachishaji ulitumiwa na watu ili kupata bidhaa fulani ilionekana mapema kama 5000 KK. Hapo ndipo Wababeli walitumia njia hii kupata bidhaa kama vile:
- jibini;
- mvinyo;
- maziwa ya kukaanga na menginebidhaa za maziwa.
Baadaye, chakula kama hicho kilianza kupokelewa Misri, Uchina, Sudan, Mexico na majimbo mengine ya zamani. Walianza kuoka mkate wa chachu, kuchachusha mazao ya mboga, na majaribio ya kwanza ya kuweka makopo yalionekana.
Mchakato wa uchachishaji wa asidi ya lactic umetumiwa na watu kwa maelfu ya miaka. Jibini, kefir, mtindi zimekuwa sehemu muhimu ya chakula wakati wote. Madaktari wote na waganga walijua kuhusu faida za bidhaa hizi. Hata hivyo, sababu za kwa nini aina hii ya mabadiliko yawezekana iliendelea kuwa haijulikani kwa muda mrefu.
Ukweli kwamba hali ya fermentation inahitaji uwepo wa microorganisms, watu hawakuweza hata kufikiria. Katikati ya karne ya 17, Van Helmont alipendekeza kuanzisha neno "fermentation" kwa michakato ya kupikia ambayo inaambatana na kutolewa kwa gesi. Baada ya yote, katika tafsiri, neno hili linamaanisha "kuchemsha." Walakini, katika karne ya 19 tu, ambayo ni, karibu miaka mia mbili baadaye, mwanasaikolojia wa Ufaransa, mwanakemia na mwanafizikia Louis Pasteur aligundua uwepo wa vijidudu, bakteria kwa ulimwengu.
Imejulikana tangu wakati huo kuwa aina mbalimbali za uchachushaji zinahitaji kuwepo kwa aina mbalimbali za vijidudu visivyoonekana kwa macho. Utafiti wao ulifanya iwezekane, baada ya muda, kudhibiti uchachushaji na kuuelekeza katika mwelekeo sahihi kwa mtu.
Kiini cha michakato ya uchachishaji
Tukizungumza kuhusu mchakato wa uchachishaji ni nini, basi tunapaswa kubainisha asili yake ya kibiokemikali. Baada ya yote, kwa msingi wake, hii ni shughuli ya bakteria ambayo hutoa nishati kwa maisha yao wenyewe, huku ikitoa aina mbalimbali.bidhaa za ziada.
Kwa ujumla, uchachushaji unaweza kuelezewa kwa neno moja - uoksidishaji. Mtengano wa anaerobic wa dutu chini ya ushawishi wa bakteria fulani, ambayo husababisha kuundwa kwa idadi ya bidhaa. Dutu gani ni msingi, pamoja na nini itakuwa matokeo, imedhamiriwa na aina ya mchakato yenyewe. Kuna chaguo kadhaa za uchachishaji, kwa hivyo kuna uainishaji wa mabadiliko haya.
Ainisho
Kuna aina kuu tatu za uchachishaji.
- Pombe. Inajumuisha uoksidishaji wa molekuli ya awali ya kabohaidreti kwa pombe ya ethyl, dioksidi kaboni, maji na molekuli ya ATP (chanzo cha nishati). Mabadiliko haya yanafanywa chini ya hatua ya bakteria sio tu, bali pia fungi ya genera na aina mbalimbali. Ni kwa njia hii kwamba bidhaa kama vile bia, divai, chachu ya kuoka na pombe zimepatikana tangu nyakati za zamani. Nishati ambayo hutolewa wakati wa kuoza kwa wanga hutumiwa katika kuhakikisha michakato muhimu ya microorganism. Hiki ndicho kiini cha kibayolojia cha mchakato.
- Kuchacha kwa asidi ya lactic ni uoksidishaji wa wanga hadi asidi ya lactic kwa kutolewa kwa idadi ya bidhaa. Jinsi inafanywa na ni aina gani hufanyika, tutazingatia kwa undani zaidi.
- Asidi ya butiriki. Aina hii ya fermentation ni muhimu kwa kiwango cha asili. Inafanywa kutokana na shughuli muhimu ya bakteria ya asidi ya butyric wanaoishi katika hali ya anaerobic chini ya mabwawa, silt ya mto, na kadhalika. Shukrani kwa kazi yao katika asili, kiasi kikubwa cha vipengele vya kikaboni kinasindika. Bidhaa ni vitu vingi, kuu kati ya ambayoasidi ya butyric. Pia hutolewa: asetoni, alkoholi ya isopropili, dioksidi kaboni, asidi asetiki, asidi laktiki, pombe ya ethyl na misombo mingine.
Kila moja ya aina zilizobainishwa ni muhimu kwa viwango vya asili na vya kiviwanda. Aina za viumbe vinavyofanya mabadiliko hayo zimesomwa vyema leo, na wengi wao hupandwa kwa njia ya bandia ili kupata mavuno mengi ya bidhaa.
Uchachushaji wa asidi ya Lactic: dhana ya jumla
Aina hii ya uchachushaji imekuwa ikijulikana tangu zamani. Hata kabla ya zama zetu, wakaaji wa Misri ya Kale na majimbo mengine walijua jinsi ya kutengeneza jibini, kutengeneza bia na divai, kuoka mkate, kuchachusha mboga na matunda.
Leo, tamaduni maalum za kuanzia hutumiwa kwa bidhaa za maziwa yaliyochachushwa, aina za vijidudu muhimu hukuzwa kwa njia ya bandia. Mchakato huo umekuwa wa kisasa na kuletwa kwa automatism, uliofanywa kwa msaada wa vifaa kamili. Kuna watengenezaji wengi ambao huzalisha moja kwa moja uchachushaji wa asidi ya lactic.
Kiini cha mchakato mzima kinaweza kufupishwa katika aya kadhaa.
- Kabohaidreti huchukuliwa kama bidhaa kuu - rahisi (fructose, glukosi, pentosi) au changamano (sucrose, wanga, glycojeni na nyinginezo).
- Hali za anaerobic zimeundwa.
- Mitindo ya bakteria ya lactic acid ya aina fulani huongezwa kwa bidhaa.
- Vigezo vyote muhimu vya nje vimetolewa ambavyo ni bora kwa bidhaa inayohitajika: mwangaza, halijoto, uwepo wa baadhi ya ziada.vipengele, shinikizo.
- Baada ya mchakato wa uchachishaji kukamilika, bidhaa huchakatwa na misombo yote ya kando hutengwa.
Bila shaka, haya ni maelezo ya jumla ya kile kinachotokea. Kwa kweli, katika kila hatua kuna athari nyingi changamano za biochemical, kwa sababu mchakato wa fermentation ya asidi ya lactic ni matokeo ya shughuli muhimu ya viumbe hai.
Misingi ya mchakato wa uchachishaji wa asidi ya lactic
Kwa mtazamo wa kemikali, mabadiliko haya ni msururu wa hatua zinazofuatana.
- Kwanza, kuna mabadiliko katika mkatetaka asilia, yaani, mnyororo wa kaboni wa dutu (wanga) hubadilika. Hii inasababisha kuonekana kwa misombo ya kati ya asili tofauti kabisa, ya madarasa tofauti. Kwa mfano, ikiwa sehemu ndogo ya mwanzo ni glukosi, basi inapangwa upya kuwa asidi ya gluconic.
- Matendo ya kupunguza oksidi, yakiambatana na utoaji wa gesi, uundaji wa bidhaa-ndani. Sehemu kuu katika mchakato mzima ni asidi ya lactic. Ni yeye ambaye huzalishwa na hujilimbikiza wakati wa fermentation. Walakini, hii sio uhusiano pekee. Kwa hivyo, kuna uundaji wa molekuli za asidi asetiki, pombe ya ethyl, dioksidi kaboni, maji, na wakati mwingine zingine zinazoandamana.
- Mavuno ya nishati ya mchakato katika muundo wa molekuli ya adenosine triphosphoric acid (ATP). Kuna molekuli 2 za ATP kwa kila molekuli ya glucose, lakini ikiwa substrate ya awali ni ya muundo ngumu zaidi, kwa mfano selulosi, basi kuna molekuli tatu za ATP. Nishati hii hutumiwa na bakteria ya lactic acid kwa maisha zaidi.
Ni kawaida hivyoikiwa mtu anaelewa mabadiliko ya biochemical kwa undani, basi molekuli zote za kati na complexes zinapaswa kuonyeshwa. Kama vile:
- asidi ya pyruvic;
- adenosine diphosphate;
- molekuli za nikotinamine diphosphate kama kibeba hidrojeni na nyinginezo.
Hata hivyo, suala hili linastahili tahadhari maalum na linapaswa kuzingatiwa kutoka kwa mtazamo wa biokemia, kwa hivyo hatutaligusa katika makala hii. Hebu tuchunguze kwa undani zaidi ni teknolojia gani ya utengenezaji wa bidhaa za asidi ya lactic na ni aina gani za uchachushaji unaohusika.
Uchachushaji wa homofermentative
Uchachushaji wa asidi ya lactic yenye homofermentative huhusisha matumizi ya aina maalum za vimelea vya magonjwa na hutofautiana na ule wa heterofermentative katika bidhaa zinazotokana na wingi wao. Inatokea kando ya njia ya glycolytic ndani ya seli ya microorganism. Jambo la msingi ni, kama kwa ujumla na uchachushaji wowote, ubadilishaji wa wanga kuwa asidi ya lactic. Faida kuu ya mchakato huu ni kwamba mavuno ya bidhaa taka ni 90%. Na zilizobaki pekee huenda kwa misombo ya kando.
Kuchacha kwa bakteria wa aina hii ya spishi zifuatazo:
- Streptococcus lactis.
- Lactobacillus casei.
- Lactobacillus acidophilus na wengine.
Ni dutu gani nyingine hutengenezwa kutokana na uchachushaji wa homofermentative? Hivi ni viunganishi kama:
- pombe ya ethyl;
- asidi tete;
- kaboni dioksidi;
- fumaric na asidi succinic.
Hata hivyo, mbinu hii ya kupata bidhaa za maziwa iliyochachushwa haitumiki viwandani. Inahifadhiwa katika asili kama hatua ya awali ya glycolysis, pia hutokea katika seli za misuli ya mamalia wakati wa jitihada nyingi za kimwili.
Teknolojia ya utengenezaji wa bidhaa muhimu kwa lishe ya binadamu inahusisha matumizi ya kabohaidreti kama vile:
- glucose;
- sucrose;
- fructose;
- mannose;
- wanga na baadhi nyingine.
Na bakteria wa homofermentative hawawezi kuongeza oksidi nyingi za misombo hii, kwa hivyo matumizi yao kama tamaduni za mwanzo katika uzalishaji haiwezekani.
Heterofermentative lactic acid Fermentation
Njia hii ndiyo inayotumika viwandani, kutokana na hilo, uzalishaji wa bidhaa zote za maziwa yaliyochachushwa unafanywa, mboga huhifadhiwa, na chakula cha silaji kwa mifugo huvunwa.
Tofauti kuu na ile iliyoelezwa hapo awali ni kwamba vimelea vya magonjwa huchachasha asidi ya lactic na kutengeneza idadi kubwa ya bidhaa nyinginezo. Asilimia 50 pekee ya sukari huchakatwa na bakteria kuwa asidi ya lactic, iliyobaki huenda kwenye uundaji wa molekuli kama vile:
- asidi;
- glycerin;
- kaboni dioksidi;
- pombe ya ethyl na nyinginezo.
Je, ni bora na ina faida gani zaidi kuliko uundaji wa 90% ya asidi safi ya lactic kwa mbinu ya homofermentative? Jambo ni kwamba wakati bidhaa kuu inazalishwakupita kiasi, basi shughuli muhimu ya bakteria nyingi imezuiwa kabisa. Kwa kuongeza, bidhaa hupoteza sifa nyingi za ladha ambazo hupata kutokana na misombo ya upande. Kwa hiyo, kwa mfano, harufu ya kupendeza ya mboga za makopo hutolewa na asidi ya asetiki na pombe ya isoamyl. Ikiwa misombo hii haipo, basi matokeo ya uhifadhi yatakuwa tofauti kabisa.
Mavuno ya asidi ya lactic ya 50% yanatosha kabisa kukandamiza ukuaji na shughuli muhimu ya fangasi na vijiumbe vyote vya nje vya mfumo. Kwa sababu hata 1-2% husababisha asidi kali sana ya mazingira ambayo hakuna viumbe vingine vinaweza kuwepo, isipokuwa kwa bakteria ya lactic. Mchakato wote unafanywa kwenye njia ya fosfati ya pentose.
Masharti ya uchachishaji kwa njia ya heterofermentative inapaswa kuwa kama ifuatavyo:
- Kianzishaji kizuri na kipya kimeongezwa katika hatua ya awali;
- hali bora za nje ambazo huchaguliwa kwa kila bidhaa kibinafsi;
- vifaa vya ubora wa juu na vinavyofanya kazi vizuri;
- vifaa vyote vya kiufundi vinavyohitajika kwa mchakato huu.
Kati ya hali za nje, halijoto ya mchakato ni muhimu sana. Haipaswi kuwa juu sana, lakini baridi itapunguza sana mwendo wote wa uchachishaji.
Leo kuna tanki maalumu la uchachishaji ambalo hutengeneza kiotomati hali zote zinazohitajika kwa utendaji mzuri na starehe wa vijiumbe.
Vifaa vinavyohitajika
Kama tulivyoona hapo juu, miongoni mwa sifa muhimu zaidiIkumbukwe uwezo wa Fermentation. Ikiwa tunazungumzia kuhusu utaratibu wa nyumbani, basi unapaswa kuzingatia usafi wa sahani zilizotumiwa wakati wa uhifadhi, utengenezaji wa mtindi na bidhaa nyingine. Njia moja ya kupunguza idadi ya vijidudu kutoka nje ya nchi ni kusafisha vyombo kabla ya kuvitumia.
Ni sahani gani zinafaa kwa uchachushaji wa heterofermentative? Inaweza kuwa kioo au chombo cha plastiki cha ubora wa juu (polypropen, polyethilini) ambacho kinaweza kufungwa kwa mfuniko.
Sekta hii hutumia vifaa maalum kwa ajili ya kuua na kusafisha vyombo kabla ya mchakato wa uchachishaji kuanza.
Bakteria iliyotumika katika mchakato
Iwapo tutazungumza kuhusu tamaduni za bakteria ambazo hutumiwa kuunda bidhaa za maziwa ya makopo na chachu, basi tunaweza kutambua aina kadhaa za viumbe vinavyojulikana zaidi.
- Acidophilic bulgarian stick.
- Lactobacillus aina Sporolactobacillus inulinus.
- Bifidobacteria.
- Leukostocks.
- Lactic acid cocci.
- Lactobacillus aina L. Casei.
- Bakteria wa jenasi Streptococcus na wengine.
Kulingana na mchanganyiko na tamaduni safi za viumbe vilivyoainishwa, tamaduni za kuanzisha bidhaa za maziwa yaliyochachushwa hufanywa. Ziko kwenye kikoa cha umma, mtu yeyote anaweza kuzinunua. Jambo muhimu zaidi ni kuchunguza hali ya mchakato wa fermentation ili kufaidika kutokana na matokeobidhaa.
Ni bidhaa gani zinazopatikana kutokana na uchachushaji huu?
Tukizungumza kuhusu bidhaa gani za uchachushaji zinaweza kupatikana kwa usaidizi wa lactobacilli, basi tunaweza kutaja aina kadhaa kuu.
- Bidhaa za maziwa yaliyochacha (maziwa yaliyookwa yakiwa na chachu, yoghuti, vareneti, kefir, jibini la Cottage, cream ya sour, siagi, bidhaa za acidophilus na zingine).
- Mlisho wa aina ya Silo kwa wanyama wa shambani.
- Lactic acid, ambayo hutumika katika utengenezaji wa vinywaji baridi, ngozi za manyoya na mengine mengi.
- Kuoka, kutengeneza jibini.
- Matunda na mboga za makopo.
Yote haya yanathibitisha umuhimu wa aina fulani za bakteria katika maisha ya watu, shughuli zao za viwandani.
