Что такое ферментация

И зачем нужно есть квашеные продукты

Ферментация — не плод воображения гастроэнтузиастов, не современный тренд и не инновационная техника шеф-повара из дорогого ресторана. Ферментация так же стара, как цивилизация. Человечество начало подвергать брожению продукты в эпоху неолита, задолго до понимания сущности этого процесса и науки консервации. Рассказываем, что это за реакция, с чего началось осознанное использование микроорганизмов для улучшения вкуса продуктов и как это влияет на человека.

Что такое ферментация

С биохимической точки зрения ферментация, или брожение — естественный метаболический процесс жизнедеятельности микроорганизмов: дрожжи и бактерии превращают органические соединения в энергию ради собственного деления и выживания.

Ферментация начинается с гликолиза, при котором глюкоза окисляется и превращается в пировиноградную кислоту, при недостатке кислорода подвергающуюся расщеплению с образованием молочной кислоты (в животных тканях) или этанола (из растительного сырья).

Таким образом, брожение — результат выживания бактерий в анаэробных условиях: они получают энергию, поглощая глюкозу из крахмала и сахаров, и преобразуют ее в спирт или кислоты.

В кулинарном смысле ферментация — изменение вкуса и сохранение пищи бактериями. Полезные микроорганизмы расщепляют сахара и крахмалы, делая еду более питательной, интересной, пикантной и с большим сроком годности. Уникальный вкус сыра с плесенью или бурлящие пузыри в комбуче — побочные эффекты анаэробного брожения.

Вино, пиво, квас, чайный гриб, кисломолочная продукция, сыры, хлеб на закваске и многое другое — продукты, невозможные без ферментирования.

Как давно мы знаем о ферментации

Если первые опыты с ферментацией были спонтанными (как дикие дрожжи, попавшие в кувшин с виноградным соком), то со временем древние люди стали использовать необъяснимые, но действенные приемы для преобразования продуктов и увеличения срока их годности.

Первые фермеры стали сбраживать молоко, чтобы получить кефир, творог и сыр. Восточные культуры производили еду уже в лечебных целях. Так было с кимчи, мисо и другими продуктами из ферментированных соевых бобов.

Археологические исследования показали, что технологии ферментации были распространенной практикой у древних цивилизаций, концепция «заквасочных» культур широко ценилась и поддерживалась в разных частях света.

Самым ранним археологическим свидетельством брожения стали остатки пива возрастом 13 тысяч лет, найденные в Израиле. Имеются убедительные доказательства того, что люди сбраживали алкогольные напитки в Вавилоне (ок. 3000 г. до н. э.), в Древнем Египте (ок. 3150 г. до н. э.), на территории Грузии (ок. 6000 г. до н. э.). В 300 годах до н. э. в Китае уже широко распространены маринованные овощи, а в Японии готовят комбучу.

Человечество пользовалось технологией ферментации интуитивно, пока в 1676 году голландский микроскопист Антони ван Левенгук не открыл миру бактерии, положив начало изучению микроорганизмов.

Немецкий ученый Фердинанд Кон в XIX веке установил существование разных типов бактерий. Его коллега Роберт Кох исследовал их роль в возникновении болезней и стал первооткрывателем специфических возбудителей смертельных инфекционных заболеваний.

И наконец, французский биолог Луи Пастер раскрыл роль микроорганизмов в ферментации, в том числе пролил свет на менее желательные результаты брожения, как заболевания и порча продуктов. Толчком к исследовательской работе Пастера стала просьба промышленника Биго, производившего спирт из свекольного сока.

Некоторые чаны со свекольным соком Биго не превращались в спирт, вместо этого сок скисал и больше походил на уксус. Оказия угрожала бизнесу, и Пастер провел расследование. Его результатом стало открытие, что для ферментации необходимы живые клетки, дрожжи играют решающую роль в этом процессе, а скисший свекольный сок — итог заражения особыми бактериями, способными превращать этанол в уксусную кислоту. Чтобы устранить возможные загрязнения и предотвратить порчу сырья, Пастер впервые применил метод нагревания для стерилизации продуктов — пастеризацию.

В 1905 году болгарский ученый и микробиолог Стамен Григоров впервые описал причину молочнокислой ферментации в йогурте, и с этого момента в XX веке началась новая эпоха изучения брожения, прокладывая путь разработке пробиотиков и исследованиям влияния ферментированных продуктов на организм человека.

Виды ферментации

Разные типы микроорганизмов, работающих над превращением химических веществ в сырье, способствуют производству разнообразных продуктов питания и напитков. Вот три основных типа брожения, используемые в пищевой промышленности:

Молочнокислое брожение

Штаммы дрожжей и бактерии превращают сладкое (простые углеводы) в кислое, не требуя нагрева при приготовлении продукта. Молочнокислые бактерии относятся к таксономическому порядку Lactobacillales, который включает десятки разных видов. Такое разнообразие затрудняет обобщение процесса. Например, некоторые семейства отряда имеют отношение к маринованию и консервированию, а в производстве молочных продуктов и сыра участвуют микробы семейства Streptococcaceae.

Молочнокислые бактерии нужны для изготовления и хранения недорогих полезных продуктов питания: квашеная капуста, соленые огурцы, кимчи, йогурт и хлеб на закваске.

Этаноловое или спиртовое брожение

Спиртовое брожение участвует в процессах преобразования, стабилизации и сохранения богатых сахаром субстратов, таких как фрукты, фруктовые и овощные соки. Ферментацию осуществляют дрожжи, некоторые грибы и бактерии. Дрожжи расщепляют молекулы пирувата в крахмалах или сахарах до молекул спирта и углекислого газа. Так производят вино и пиво.

Уксуснокислое брожение

Уксуснокислые бактерии — микроорганизмы, участвующие в процессе получения уксуса, чайного гриба, кефира и пива ламбик. Форма метаболизма — «окислительное» брожение, наиболее известная из них — окисление этанола в уксусную кислоту.

В чем польза ферментированных продуктов

Ферментированные продукты часто более питательны и богаче по составу микро- и макроэлементов, чем их неферментированные версии.

Пробиотики, образующиеся во время ферментации, помогают восстановить баланс полезных бактерий в кишечнике, улучшают его работу и функционирование пищеварительной системы, минимизируют симптоматику синдрома раздраженного кишечника во всех проявлениях.

Микрофлора кишечника — микроорганизмы, которые живут в ЖКТ, — оказывает значительное влияние на иммунную систему. Таким образом, рацион, богатый пробиотиками, способствует укреплению иммунитета и снижает риск инфекционных заболеваний. А употребление еды с пробиотиками во время заболеваний помогает выздороветь быстрее. Кроме того, многие ферментированные продукты богаты витамином С, железом и цинком — вещества положительно сказываются на иммунитете.

Ферментация помогает расщеплять питательные вещества, что облегчает переваривание. Например, лактоза — природный молочный сахар — при ферментации разделяется на более простые сахара: глюкозу и галактозу. Поэтому люди с непереносимостью лактозы, как правило, толерантны к кисломолочным продуктам: кефиру и йогурту.

Кстати

Не все ферментированные продукты полезны — некоторые могут содержать увеличенное количество сахара, соли и жира, поэтому важно изучать этикетки.