Penapaian laktik: apa itu, bagaimana ia berlaku, dan untuk apa ia digunakan

Makhluk hidup menjalankan pelbagai proses metabolik dengan tujuan untuk mendapatkan tenaga. Hasil yang dapat dilihat daripada proses sedemikian ialah transformasiIni ditakrifkan sebagai perubahan dalam keadaan dan ciri-ciri sebatian. Anda mungkin telah memerhatikan proses ini dalam banyak perkara di sekeliling anda, walaupun memang benar bahawa tidak semua proses degradasi adalah fermentatif. Seperti masa anda meninggalkan kotak susu di luar peti sejuk, bakteria... lactobacillus Ia menjadikan susu segar anda masam. Ngomong-ngomong, hasil tindak balas ini tidak selalunya tidak diingini: segelas wain yang anda minum semasa makan malam berasal daripada penapaian jus anggur.

Transformasi penapaian gula dalam produk yang tergolong dalam kumpulan etil (alkohol), dan biasanya disertai dengan pembentukan asid yang memberikan rasa "masam" yang khas. Dalam kes khusus penapaian laktik, gula ini ditukar terutamanya menjadi asid laktik, bertanggungjawab terhadap keasidan ciri banyak makanan yang ditapai.

Dari penapaian hingga penapaian laktik

Fermentasi adalah tindak balas kimia anaerobik (berlaku tanpa oksigen) yang dilakukan oleh mikroorganisma (bakteria dan yis). Saintis Louis Pasteurlah yang mengaitkan proses degradasi ini dalam sesetengah makanan dengan tindakan mikrob. Lama-kelamaan, mikrobiologi telah menunjukkan bahawa jenis penapaian (ditakrifkan oleh produk akhir) bergantung kepada mikroorganisma yang terlibat.

Dalam penapaian laktik Bakteria asid laktik terlibat, termasuk spesies LactobacillusHasil utama penguraian glukosa ialah asid laktik dan, bergantung pada laluan, juga karbon dioksida dan sebatian sekunder lain seperti etanol atau asid organik.

Secara biokimia, bakteria asid laktik memperoleh tenaga melalui glikolisisPiruvat yang terhasil dikurangkan kepada laktat atau gabungan laktat dan sebatian lain, menghasilkan semula NAD + diperlukan untuk glikolisis berterusan tanpa kehadiran oksigen.

Mekanisme tindak balas utama dalam penapaian laktik adalah dehidrogenasi berturut-turut bahan organik, yang biasanya gula; kadangkala bahan tindak balas lain, seperti asid lemak, mungkin terlibat. Untuk penyederhanaan sejarah, penapaian umum sering diringkaskan dengan persamaan:

Gula = Alkohol + Karbon dioksida

Walau bagaimanapun, pandangan yang lebih komprehensif tentang penapaian laktik mempertimbangkan pembentukan asid sebagai tambahan kepada alkohol dan CO₂₂:

Gula → Alkohol + Karbon dioksida + Asid organik (terutamanya asid laktik)

Dalam praktiknya terdapat pelbagai jenis penapaian laktik mengikut produk dan laluan metabolik:

• Homolaktik: Laktosa atau glukosa dipecahkan hampir secara eksklusif kepada satu produk utama, iaitu asid laktikIni dilakukan, sebagai contoh, oleh beberapa spesies Lactobacillus y Streptococcus terlibat dalam pengeluaran yogurt.
• Heterolaktik: Produk seperti asid laktik, etanol y CO₂dan dalam beberapa kes asid organik tambahan (cth., asid asetik). Bergantung pada laluannya, sejumlah kecil air juga mungkin muncul sebagai hasil sampingan. Bakteria seperti Leuconostoc atau strain tertentu Lactobacillus Mereka melakukan penapaian heterolaktik, yang digunakan dalam penjerukan dan penapaian kompleks.

Secara fungsinya, bakteria asid laktik bukan sahaja menghasilkan asid laktik: ia juga menghasilkan asid lain asid organik, eksopolisakarida dan sebatian aromatik yang mengubah suai tekstur, rasa dan aroma makanan yang ditapai, itulah sebabnya penggunaannya begitu meluas dalam industri makanan.

Keadaan yang menggalakkan penapaian laktik

Keadaan yang menggalakkan perkembangan penapaian laktik adalah berkaitan dengan keperluan fisiologi bakteria yang terlibat. Mengawal faktor-faktor ini adalah penting dalam industri dan masakan di rumah.

Keadaan persekitaran standard: Secara klasiknya disebut bahawa keadaan yang hampir dengan 25 ºC dan 1 atm Mereka sesuai untuk banyak bakteria; dalam praktiknya, bergantung pada spesies, julat optimum adalah antara 25-40 ºCContohnya, dalam pembuatan yogurt, campuran disimpan sekitar 35-40 ºC selama beberapa jam supaya bakteria boleh mengubah laktosa menjadi asid laktik. Jika suhu terlalu rendah (contohnya, penyejukan pada suhu 4°C) aktiviti menjadi perlahan; jika terlalu tinggi bakteria boleh mati dan penapaian berhenti.

Kehadiran gula dan komponen organik: Bakteria mengambil kesempatan gula yang boleh ditapai (laktosa dalam susu; gula ringkas dan derivatif kanji dalam sayur-sayuran dan bijirin). Dalam istilah sehari-hari, kita boleh mengatakan bahawa bakteria Mereka suka gula.

Kelembapan: Banyak rawatan antibakteria bertujuan untuk mengehadkan kelembapan, kerana ia menggalakkan penapaian dan pertumbuhan mikrob lain. Produk dengan kandungan lembapan yang sangat rendah kurang terdedah kepada tindakan bakteria; inilah sebabnya daging yang sangat kering atau produk yang dikeringkan lebih stabil.

Dalam penapaian terkawal, penjagaan juga diambil dengan kehadiran atau ketiadaan oksigenWalaupun banyak bakteria asid laktik bertolak ansur dengan oksigen, penapaian itu sendiri terutamanya anaerobik: oksigen yang mengehadkan memihak kepada laluan penapaian berbanding respirasi aerobik.

Satu lagi faktor utama ialah pHApabila penapaian berlangsung, asid laktik menurunkan pH, mewujudkan persekitaran yang sesuai untuk LAB dan tidak sesuai untuk banyak patogen, yang menjelaskan keberkesanannya sebagai kaedah pengawetan.

Lactobacillus, bakteria asid laktik dan tindakannya dalam penapaian laktik

Jantina Lactobacillus Ia adalah sebahagian daripada kumpulan yang lebih besar yang dikenali sebagai bakteria asid laktik (LAB). Ini adalah bakteria Gram-positif, berbentuk memanjang serupa dengan rod; mereka lebih suka persekitaran anaerobwalaupun mereka bertolak ansur dengan oksigen dalam banyak kes.

BAL merangkumi genre seperti Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc dan Pediococcus, terdapat dalam yogurt, kefir, keju, jeruk dan roti masam, antara makanan yang ditapai yang lain.

Apabila Lactobacillus Ia membangunkan penapaian laktosa, bukan sahaja untuk mendapatkan nutrien tetapi juga menunjukkan keutamaan untuk persekitaran berasid. Sifat ini digunakan untuk pengawetan makanankerana persekitaran berasid mengehadkan pertumbuhan banyak bakteria patogen.

Antara spesies yang terlibat ialah:

• Lactobacillus bulgaricus (kini dianggap sebagai sebahagian daripada kompleks) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), digunakan secara meluas dalam yogurt tradisional.
• Lactobacillus casei, biasa terdapat dalam susu yang ditapai dan beberapa keju, dengan potensi probiotik.
• Lactobacillus delbrueckii, yang terlibat dalam penapaian laktik dan dalam pengeluaran asid laktik secara perindustrian.
• Lactobacillus leichmannii, terdapat dalam penapaian tertentu dan dalam kajian metabolik.

Doktor dan pakar pemakanan menggalakkan penggunaan produk dengan LAB kerana ia boleh memberi manfaat kepada gutmembantu pertumbuhan semula dan keseimbangannya. Banyak jenama menunjukkan kehadiran [bahan] pada label mereka. probiotikBakteria ini melakukan sejenis "pencernaan" gula dan protein, menjadikan makanan lebih mudah dicerna. pencernaan dan lebih mudah diterima oleh mereka yang mempunyai alahan laktosa.

Walau bagaimanapun, banyak produk tenusu komersial menjalani proses haba (pempasteuran atau lain-lain) yang mengurangkan atau menghapuskan flora hidup: komposisi kimia (asid laktik, tekstur dan rasa) mungkin dikekalkan, tetapi kesan probiotik yang berkaitan dengan bakteria hidup berkurangan atau hilang.

Penapaian laktik dalam tubuh manusia: otot dan sakit otot

Penapaian laktik tidak eksklusif untuk bakteria. Penapaian kita sel otot Mereka juga menggunakan laluan laktik apabila permintaan tenaga melebihi bekalan oksigen.

Semasa a usaha yang gigihOtot memperoleh tenaga melalui glikolisis; jika kekurangan oksigen, piruvat ditukar menjadi laktatNAD menjana semula⁺ untuk glikolisis diteruskan:

Piruvat + NADH + H+⁺ → Laktat + NAD⁺

Proses ini berlaku dalam sitoplasma dan membolehkan penghasilan ATP berterusan di bawah keadaan oksigen rendah. Pengumpulan laktat dan penurunan pH menyumbang kepada rasa keletihan dan sakit otot serta-merta; walau bagaimanapun, sakit otot yang tertangguh lebih berkaitan dengan mikrokoyakan dalam gentian otot. Apabila bekalan oksigen bertambah baik, laktat boleh diangkut ke tisu lain (contohnya, hati) dan ditukar kembali menjadi tenaga untuk metabolisme.

Penapaian laktosa dalam pengawetan dan penambahbaikan makanan

Fermentasi merupakan kaedah kuno yang dibangunkan oleh perlu mengubah makanan supaya ia tahan lama dan untuk mencegah jangkitan perut semasa antibiotik tidak tersedia. Pelbagai budaya membangunkan kaedah penapaian (contohnya, di Asia dengan sayur-sayuran, bijirin dan kacang soya) tanpa memahami sepenuhnya mekanisme yang terlibat.

Louis Pasteur telah mewujudkan asas saintifik untuk tindak balas ini, membuka jalan untuk teknik pengawetan. Hari ini kita tahu bahawa penapaian laktik bukan sahaja mengawet, tetapi juga boleh Meningkatkan tekstur, rasa, aroma dan nilai pemakanan makanan.

Dalam industri, penapaian laktik membolehkan:

• Tingkatkan tekstur produk seperti yogurt, mengelakkan penggunaan pemekat yang berlebihan. Sesetengah strain menghasilkan eksopolisakarida yang secara semula jadi menghasilkan tekstur berkrim dan stabil.
• Meningkatkan rasa dan aroma dalam keju dan makanan lain yang ditapai melalui sebatian aromatik yang berasal daripada metabolisme protein, gula dan lipid.
• Kurangkan komponen yang tidak diingini seperti laktosa, mengurangkan ketidakselesaan pencernaan pada orang yang tidak bertoleransi.

Contoh penapaian laktik yang ketara termasuk:

• Penapaian susu: BAL memperoleh tenaga daripada laktosamengasidkan susu. susu kental manis Ia terhasil daripada pemendakan protein (kasein) apabila pH menurun; daripada ini, yogurt, keju, kefir dan produk lain dihasilkan.
• Penapaian sayur-sayuran: Garam digunakan untuk menghalang patogen; apabila digunakan dengan betul, garam memilih LAB yang tahan dan memudahkan penjerukan seperti sauerkraut, jeruk dan kimchiJika digunakan secara berlebihan, ia juga boleh mengehadkan perkembangan Lactobacillus.
• Penapaian dalam daging: Dalam sosej yang ditapai dan daging yang diawet, penapaian bertindak ke atas glikogen (atau gula yang ada) mengubahnya menjadi asid laktik, menyumbang kepada pengawetan, rasa dan warna.

Penapaian laktik juga terpakai kepada substrat seperti lendir kopiBAL yang terdapat dalam pulpa (contohnya, Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. acidophilus) mengambil gula daripada buah dan menghasilkan asid laktik, alkohol, asid asetik dan CO2₂Dengan mengawal suhu, pH, oksigen dan masa, kopi dengan profil tertentu diperoleh. keasidan yang menyenangkankemanisan dan aroma kompleks, dihargai dalam kopi istimewa.

Secara ringkasnya, penapaian laktik mengasidkan, memelihara dan meningkatkan Ciri-ciri deria dan, dalam banyak kes, nilai pemakanan dan kebolehcernaan makanan. Ia bertindak sebagai jambatan antara penghasilan tenaga dan transformasi mendalam terhadap apa yang kita makan, memberikan keselamatan, rasa dan interaksi kompleks dengan kesihatan usus kita yang terus dikaji.