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 (CO 2 образуется в результате активности дрожжей) и 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.
Естественная ферментация предшествует истории человечества. 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] Существуют 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]
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]
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 Гумбольдта , Германия, обнаружил, что сахар ферментируется даже тогда, когда в смеси не было живых дрожжевых клеток [10] с помощью ферментного комплекса, секретируемого дрожжами. он назвал зимазу . [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] [ необходима проверка ]
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 перерабатываются 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 посредством молочнокислого , спиртового, уксуснокислого и щелочного [14] брожения; обогащать пищевые субстраты белком, незаменимыми аминокислотами и витаминами; исключить антинутриенты ; и сократить время приготовления и связанный с этим расход топлива. [15]
Чхонгукчжан , тёнчжан , творог из фасоли , мисо , натто , соевый соус , вонючий тофу , темпе , онком, соевая паста, пекинское молоко из маша, кинама, иру , тхуа нао
Амазакэ , пиво , хлеб , чоджиу , гамджу , инджера , квас , макколли , мурри , оги , реджувелак , саке , сикхе , закваска , сованс , рисовое вино , солодовый виски , зерновой виски , идли , доса , бангла (пить) водка , боза и Чича , среди других.
Кимчи , микс маринованных огурцов , квашеная капуста , индийский маринованный огурец , гундрук , турсу
Вино , уксус , сидр , перри , бренди , атчара , ната де кокос , буронг манга , асинан , маринование , вишината , шоколад , ракы , араг саги , чача.
Также некоторые виды сыра , кефир , кумыс (кобылье молоко), шубат (верблюжье молоко), айран , кисломолочные продукты, такие как творог , фильмджёлк , крем-фреш , сметана , скир и йогурт.
Багунг , фасик , рыбный соус , гарум , хакарл , чотгал , нгапи , падаек , пла ра , прахок , ракфиск , креветочная паста , сюрстрёмминг , шидал
Чоризо , салями , сучук , пепперони , нем чуа, сом му , соусиссон , ферментированная колбаса
Чай Пуэр , Чайный гриб , Лахпет , Гойшича
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]
Всемирная организация здравоохранения классифицировала маринованные продукты как потенциально канцерогенные на основании эпидемиологических исследований. [17] Другие исследования показали, что ферментированные продукты содержат канцерогенный побочный продукт — этилкарбамат (уретан). [18] «Обзор существующих исследований, проведенных в Азии в 2009 году, показал, что регулярное употребление маринованных овощей примерно удваивает риск развития плоскоклеточного рака пищевода у человека ». [19]