نظرة فاحصة على علم تخمير حمض اللاكتيك ، العملية المسؤولة عن بعض الأطعمة الحامضة التي نعرفها ونحبها جميعًا: مخلل الملفوف ، المخللات ، الكيمتشي ، الزبادي ، وأكثر من ذلك.
عندما سافر خبراء التخمير مارا جين كينج وساندور كاتز إلى سيتشوان للبحث عن التخمير الصناعي والمنزلي في المنطقة ، لم يكن لديهم أي فكرة عن مكان العثور على مواطن محلي كان على دراية جيدة بالتخمير في المنزل. لم يكن لديهم صلات هناك ولا دليل ولا معارف شخصية. لحسن الحظ ، لم يكن على الزوج أن ينظر بعيدًا جدًا. أثناء تجولهم في الشوارع في ذلك اليوم الأول ، وجد كاتس بعض النقانق المعالجة في الشرفة الأمامية. بينما كان يلتقط صوراً ، خرجت امرأة ، السيدة دينغ ، من منزلها. بعد محادثة سريعة ، دعتهم بلطف إلى منزلها. "وكانت هناك ، في مطبخها ،" يقول كينغ. "لديها وعاء واحد يتخمر بالفلفل الحار. لديها وعاء واحد مخمر بالعناب والزنجبيل. لديها وعاء آخر يتخمر مع دوبانجيانغ محلية الصنع. وهي ليست مشكلة كبيرة بالنسبة لها. لقد كان مجرد جزء من مزاجها ".
ما الذي تشترك فيه الأطعمة pke kimchi ، مخلل الملفوف ، أوميبوشي ، الزبادي ، مخلل الشبت نصف الحامض ، مخلل الفلفل الحار والعناب السيدة دينغ ، أو حتى التوت الأزرق الحامض في Noma؟ إنهم جميعًا حامضون ، بالتأكيد ، لكن ليس بشكل قمعي ؛ إنها غير تقليدية ولاذعة. لكن من الواضح أنه فاقد للوعي. ووجودها يتوقف على علاقة ديناميكية بين البكتيريا والبيئة المحيطة. يتم تخمير هذه الأطعمة بواسطة بكتيريا حمض اللاكتيك (LAB) ، أو المخمرة باللبن. ولكن ما هو التخمير LAB؟ كيف يعمل؟ ولماذا هو مهم بالنسبة لنا؟
تاريخ التخمير اللاكتوني
تخمير حمض اللاكتيك - والتخمير بشكل عام - ليس بدعة. على الرغم من وسائل التواصل الاجتماعي التي تفضلها ، فإن التخمير ليس أسلوب طاهٍ عابر للمدرسة الجديدة مخصص للمطاعم ذات مفارش المائدة البيضاء (أو الطهاة البيض) ، أو علامات العشاء بقيمة 200 دولار ، أو نجوم Michepn. التخمر قديم قدم الحضارة ، مثل الهواء الذي نتنفسه. يُعرف التخمير على نطاق واسع بأنه عملية التمثيل الغذائي اللاهوائية: تحويل العناصر الغذائية إلى طاقة في غياب الأكسجين. مركز هذه العملية هو الفطريات ، والإنزيمات ، والبكتيريا المخمرة - كلها موجودة في الأرض ، في الهواء ، على النباتات ، علينا وعلينا - والتي من المفترض أنها ظهرت من الحساء البدائي لسنوات الأرض الوليدة. قبل وقت طويل من وجود جو لدعم pfe الهوائية.
من المنطقي أن تخمير LAB هو أحد أقدم طرق الحفظ الموجودة هناك. يتتبع علماء الآثار حالات الأبقار للأطعمة المخللة التي يعود تاريخها إلى 2400 قبل الميلاد في بلاد ما بين النهرين القديمة. اليوم ، يتم نسج تخمير حمض اللاكتيك في نسيج كل تقاليد وفنجان تقريبًا. يتضمن البسكويت المخلل المشهور pke kimchi ، مخلل الملفوف ، ومخللات الشبت ؛ عدة أنماط من الصلصات الساخنة ومعجون تشيلي ؛ منتجات الألبان الجاهزة pke الزبادي والقشدة الطازجة والجبن ؛ كومبوتشا ، سلامي ، وحتى خبز العجين المخمر. كما كتب ساندور كاتز في كتابه "فن التخمير" ، "لقد بحثت - ولكن دون جدوى - عن أمثلة عن مقتطفات لا تتضمن أي شكل من أشكال تخمير [حمض اللاكتيك]. في الواقع ، تعتبر المخمرات من السمات الأساسية للعديد من المأكولات ، وربما معظمها ".
كيف ولماذا يعمل تخمير حمض اللاكتيك؟
تكتب كريستينا وارد: "تأكل Lactobacillus الكربوهيدرات وتخرج حمض اللاكتيك". في الحقيقة ، إنها ليست بعيدة. بتعبير أدق وعمومًا ، بكتيريا حمض اللاكتيك هي بكتيريا مقاومة للأحماض والملح (أو مقاومة للهالة) تهضم الكربوهيدرات البسيطة لإنتاج حمض اللاكتيك ، بالإضافة إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول وأحيانًا حمض الأسيتيك. يمكن العثور على LAB في النباتات المتحللة ومنتجات الألبان وجلود الخضار والفواكه وحتى على يديك. كل هذا التخمر الميكروبي لا هوائي يحدث في غياب الأكسجين.
باختصار ، يحول تخمير LAB الحلو (الكربوهيدرات البسيطة) إلى حامض (حامض). خذ بعض الثمار ، اقطعها ، أضف الملح أو محلول ملحي ، ضعها في وعاء ، وقم بتغطيتها ، وانتظر أسبوعًا أو أسبوعين. مع مرور الوقت ، تزيد مستويات الحمض وتنخفض درجة الحموضة في الطعام ، مما يعطي الأطعمة المخللة تجعدها المميز ؛ كما أن درجة الحموضة المنخفضة تمنع الميكروبات غير المرغوب فيها التي يمكن أن تسبب التلف ، مما يحافظ على الطعام ويحسن أرففه. دعونا نلتقي باللاعبين المعنيين.
تعرف على عائلة LAB
تصنف بكتيريا حمض اللاكتيك تحت الترتيب التصنيفي Lactobacillales ، والذي يضم عشرات الأنواع من البكتيريا. هذا النوع من التنوع يجعل التوليد حول العملية صعبًا. على سبيل المثال ، هناك نوعان من العائلتين في هذا الترتيب لهما صلة بالنشل والحفظ: و Lactobacillaceae. وفي الوقت نفسه ، يتضمن إنتاج الألبان والجبن ميكروبات من عائلة Streptococcaceae ، والتي تمثل البكتيريا في جنس Lactococcus الميكروبات الأولية المخمرة. في هذه المقالة ، سنركز فقط على التقاط وحفظ - تتطلب منتجات الألبان المخمرة LAB واللبن الزبادي والجبن wopd عدة مواد خاصة بهم. داخل Leuconostocaceae و Lactobacillaceae famipes ، Leuconostoc ، Pediococcus ، و Lactobacillus هي الأجناس المرتبطة غالبًا بتخمير LAB.
قبل التعمق في الموضوع ، من المفيد أن نفهم أن هذه البكتيريا تندرج تحت مجموعتين: سلالات تخمير متجانسة وسلالات تخمير متغاير.
لا ينتج LAB إلا حمض اللاكتيك. يفضلون درجات حرارة تتراوح بين 30-35 درجة مئوية ، على الرغم من أنها تنمو في درجات حرارة منخفضة أيضًا. ينتجون نكهات تتميز بمكونات الألبان أو الكريمة أو الزبادي.
ينتج LAB غير المتجانسة (أو غير المتجانسة) حمض اللاكتيك ، ولكن أيضًا حمض الأسيتيك ، والإيثانول ، وحتى ثاني أكسيد الكربون ، اعتمادًا على الظروف. تنمو هذه البكتيريا في درجات حرارة تتراوح بين 59 و 72 درجة فهرنهايت (15-22 درجة مئوية) ، ولكنها يمكن أن تنمو على نطاق أوسع أيضًا. إنها تضفي نكهة أكثر وضوحًا على الأطعمة ، بسبب زيادة إنتاج حمض الأسيتيك.
Leuconostoc
عادة ما تكون البكتيريا في جنس Leuconostoc على شكل كروي. إنها بكتيريا غير متجانسة ، قادرة على إنتاج الإيثانول ، وحمض اللاكتيك ، وحمض الخليك ، وثاني أكسيد الكربون ، من بين نواتج التمثيل الغذائي الأخرى. عندما يتعلق الأمر بتخمير LAB ، فإن L. mesenteroides هي نوع شائع يشارك في بدء التخمير. يتغذى على نطاق أوسع من تركيزات الملح (والسكر) أكثر من أي بكتيريا حمض اللاكتيك الأخرى. يمكنه تحمل درجات الحرارة من 39 درجة فهرنهايت (3.9 درجة مئوية) إلى 86 درجة فهرنهايت (30 درجة مئوية) ؛ ويمكن أن ينمو في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني (4.5-7.0 ، على الرغم من أنه يزدهر عند 5.5-6.5). أخيرًا ، يعتبر L. mesenteroides من اللاهوائيات الاختيارية: يمكنه البقاء على قيد الحياة في وجود الأكسجين ، ولكنه سيتخمر فقط في حالة عدم وجود الأكسجين.
Pediococcus
البكتيريا من هذا الجنس كروية ومتجانسة. أنها تنتج حمض اللاكتيك في المقام الأول. تتسامح مع تركيزات الملح تصل إلى 8 في المائة (وأعلى في بعض الحالات) ، ويمكن أن تنمو على نطاق واسع مماثل من الأس الهيدروجيني (4.5-8.2 ، على الرغم من أنها أفضل حالًا من Leuconostoc مع انخفاض الرقم الهيدروجيني) ، وتتحمل درجات الحرارة من 60 درجة فهرنهايت إلى 95 درجةF. أكثر الأنواع ذات الصلة بتخمير حمض اللاكتيك هي P. cerevisiae.
اكتوباكيللوس
تعتبر Lactobacillus هي أكثر الأنواع شهرة في عملية التخمير ، وهي بشكل عام على شكل قضيب ، وتشمل كلا من الأنواع غير المتجانسة والتخميرية. النوعان الأكثر صلة هما L. brevis و L. plantarum - على الرغم من أن L. fermentum و L. delbrueckii و L. pentosus شائعة أيضًا ، اعتمادًا على المنتج المخمر. بشكل عام ، Lactobacillus هو الجنس الأكثر تحملاً للأحماض بين رتبة العصيات اللبنية. على سبيل المثال ، تبين أن L. plantarum ينمو بين درجة الحموضة 3.3 و 8.8 ، في نطاق درجة حرارة من 53.6 درجة فهرنهايت (12 درجة مئوية) إلى 104 درجة فهرنهايت (40 درجة مئوية). يتحمل تركيزات ملح تصل إلى 18 بالمائة في بعض الحالات.
حياة مخلل الشبت
لفهم الرقص المعقد بين هذه الميكروبات بشكل أفضل ، دعونا نلقي نظرة على مخلل الشبت المتواضع. يحدث التخمر بمجرد حصاد الخيار وفتحه. تتواجد أنواع Leuconostoc و Pediococcus و Lactobacillus على جلد الخيار ، بمتوسط أقل من 1٪ من إجمالي أعداد الميكروبات للنبات. بعد غمر الخيار المقطّع في محلول ملحي ، تكون قد نجحت في تكوين بيئة خالية من الأكسجين ولا هوائية مثالية لنمو الميكروبات اللاهوائية المقاومة للملح. يمنع الملح نمو العديد من الكائنات الحية الدقيقة من خلال الصدمة التناضحية ، التي تسحب الماء من الخلايا الميكروبية عن طريق التناضح ، مما يؤدي إلى تفتيت تلك الميكروبات بشكل فعال.
في المراحل الأولى ، يبدأ عمل الليشمانيا المسينتيرويد في عملية التخمير. * تقوم هذه البكتيريا باستقلاب السكريات والمواد المغذية في الخيار لإنتاج حمض اللاكتيك وثاني أكسيد الكربون والإيثانول وحمض الخليك. ينخفض الرقم الهيدروجيني من 7.0 (محايد ، ماء pke) إلى 4.5 (حامض ، ماء صودا pke أو قهوة) ، النطاق المثالي لهذه الأنواع من الجسيمات. في غضون أيام قليلة ، يبدأ الخليط في تكوين فقاعة ، مما يشير إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون. تنتج L. mesenteroides أيضًا بروتينًا يسمى بكتيريوسين ، والذي يمنع نمو الميكروبات غير المرغوب فيها.
* في كثير من الحالات ، مثل إنتاج مخلل الملفوف ، تخفض الميكروبات الأخرى pke Klebsiella و Enterobacter درجة الحموضة مبدئيًا ، مما يوفر ظروفًا أفضل لترسيخ L. mesenteroides.
مع تراكم الأحماض وانخفاض الأس الهيدروجيني أكثر (انخفاض أقل من 4.5) ، تتولى المزيد من البكتيريا المقاومة للأحماض. بدأت P. cerevisiae و L. brevis و L. plantarum في التكاثر ، متنافسة على L. mesenteroides. هذه الأنواع الثلاثة تخفض درجة الحموضة بشكل أكبر ، حتى يصل النظام إلى 3.3 (تقريبًا الرقم الهيدروجيني لعصير البرتقال). بمرور الوقت ، قد يتناقص تفجير P. cerevisiae ، اعتمادًا على الأس الهيدروجيني وتركيز الملح. على سبيل المثال ، في محلول ملحي بنسبة 8٪ ، يتوقف نشاط P. cerevisiae حيث ينخفض الأس الهيدروجيني عن 37 L. brevis ويترك L. plantarum لإكمال المرحلة النهائية من التخمير. في النهاية ، تحول الخيار إلى مخلل ، يتميز برائحة حامضة وقوام هش بشكل جذاب. الأهم من ذلك ، أن هذه المخللات مستقرة على الأرفف ، مع الحد الأدنى من مخاطر التلف.
وتجدر الإشارة إلى أن هذه التفاعلات الميكروبية خاصة بتخمير الخيار. أنواع الخميرة الأخرى ، مثل الأوبفيس ، يتم تشغيلها بواسطة أزواج مختلفة من الميكروبات (L. plantarum و L. pentosus). بالنسبة للجبن ، تعتبر L. lactis و L. cremoris السلالات الأولية في اختبار البداية (على الرغم من أن تخمير منتجات الألبان ، كما هو مذكور أعلاه ، عملية تخمير حمض اللاكتيك مختلفة تمامًا وتستحق مناقشتها الخاصة).
التخمير في الممارسة: المفاهيم الأساسية
تختلف التقنيات المطلوبة لتخمير معين بشكل كبير بين cptures والتقاليد. على سبيل المثال ، تعد العملية التقليدية لصنع الكيمتشي بعيدة كل البعد عن تلك الخاصة بمخللات pme الهندية. ولكن عندما يتعلق الأمر بالنشل ، فإن بعض المفاهيم الأساسية هي ثوابت.
إزالة الهواء
من أجل أي تخمير ناجح في LAB ، من الضروري إنشاء بيئة لاهوائية. يعني القليل من الأكسجين أو عدم وجود أكسجين أن الميكروبات لا تستطيع خميرة الخميرة أن تندفع ومن المحتمل أن تدمر نكهة تخميرك. بالطبع ، هناك عدة طرق لإزالة الهواء ، اعتمادًا على مستوى راحتك والمعدات المتاحة.
تتضمن الطريقة الأكثر مباشرة غمر المنتج في محلول ملحي. أي شيء تحت سطح المحلول الملحي يُحرم من الأكسجين. الطريقة الثانية هي صنع الهريس عن طريق مزج أو سحق منتج (مثل هريس الفلفل الحار). بالإضافة إلى توسيع مساحة السطح المحتملة المعرضة للميكروبات بشكل كبير ، فإن صنع الهريس سيطلق عادة البكويد. عندما يتم تعبئة الهريس بإحكام في وعاء التخمير وتغطيته بوزن ، يملأ pquid أي فجوات أو جيوب من الهواء ، مما يخلق بيئة خالية من الأكسجين بشكل فعال.
أخيرًا ، هناك طرق عالية التقنية تتضمن إزالة الأكسجين جسديًا ، وتثبيت غرفة معادلة الضغط. غرفة معادلة الضغط هي أي جهاز يسمح لثاني أكسيد الكربون بالخروج من الوعاء ؛ في الوقت نفسه ، يمنع الجهاز دخول أي أكسجين. مع استمرار التخمير ، يتراكم ثاني أكسيد الكربون - ليحل محل أي أكسجين في الوعاء - ويهرب ، مما يضمن بيئة خالية من الأكسجين.
إذا كنت مهتمًا حقًا بأدوات المطبخ (بالنظر إليك ، عشاق الفيديو) ، أو العمل في مطعم ، فإن جهاز تفريغ الهواء يوفر حلاً مثاليًا لإزالة الأكسجين. (على الرغم من أنه يخلق أيضًا حلاً مثاليًا لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إنشاؤه أثناء التخمير - أبق عينيك عليه ، لأن التخمر الأطول يمكن أن يؤدي في النهاية إلى ظهور أكياس بالونات منتفخة بشكل مفرط. لتجنب ذلك ، افتح أي أكياس مفرطة الهواء منتفخة بشكل مفرط وانقلها محتوياتها إلى محتويات جديدة.)
حدد المكونات المناسبة
يعتمد نجاح التخمير على كمية المكونات وكيفية معالجة هذه المكونات. يحذر ريتش شيه ، خبير التخمير المقيم في ماساتشوستس ، قائلاً: "إذا كنت تصنع صلصة حارة ، فلا تستخدم الفلفل القذر". وهذا يعني اختيار المنتجات التي لم تتم معالجتها على السطح بمبيدات الآفات ، أو المغلفة بالشمع ، أو المشععة لتمديد رفها pfe ؛ تميل المنتجات العضوية إلى تحديد هذه المربعات ، لكن الملصق العضوي لا يضمن ذلك. توافق مارا جين كينج على ذلك قائلة: "أحاول استخدام مكونات جيدة جدًا". "لا يتم تغطيتهم بالشمع. قد تجد بعض الفلفل الحار مغطى بزيت البترول ، أو شيء ما للحفاظ عليها. قد يواجه الكثير من الأشخاص مشكلات في ذلك ولا يعرفون حتى ". كل هذه المعالجات السطحية تستنفد انتشار الميكروبات المتوفرة والضرورية لبدء التخمير.
إذا كنت تستخدم محلولًا ملحيًا ، فحتى الماء الذي تستخدمه مهم. يمكن أن يمنع الماء المكلور قليلًا وغير المصفى النشاط الميكروبي ، لذلك من الأفضل استخدام الماء المقطر أو المفلتر. على الأقل ، يمكنك ترك ماء الصنبور الخاص بك طوال الليل في وعاء ، مكشوفًا ، للسماح للكلور بالتبخر قبل استخدامه في التخمير.
أضف الملح
يعتبر الملح مساعدًا ، وفي معظم الحالات ، ضروري لتخمر LAB. يمنع نمو الميكروبات غير المرغوب فيها ويوفر ظروفًا لازدهار الميكروبات التي تتحمل الملح. لكن ما هو تركيز الملح المثالي؟ بالنسبة للعديد من التطبيقات ، يكون تركيز الملح حوالي 2 في المائة كافياً. ولكن في البيئات الصناعية ، يصل التركيز إلى 10 في المائة (إما كتركيز محلول ملحي ، أو كنسبة مئوية من وزن المنتج) ؛ غالبًا ما ترى تركيزات عالية من الملح مع تخمير الفلفل للصلصة الحارة. يمكن تركها لعمر أشهر أو سنوات ثم يتم مزجها في النهاية مع الخل والتوابل والتوابل الأخرى لتخفيف مستوى الملح النهائي إلى شيء أكثر استساغة. فيما يلي بعض الملاحظات العامة.
تركيز ملح منخفض:
لا يثبط النشاط الميكروبي بشكل عام ، مما يؤدي إلى تخمير أسرع.
هو الأنسب لدرجات الحرارة الأكثر برودة ، حيث يكون النشاط الميكروبي أبطأ ويستفيد من تقليل القمع.
يزيد من فرص التلف ، حيث لا يتم قمع الميكروبات الضارة.
يمكن أن يؤثر ذلك على قوة جدار خلية البكتين ، حيث يستعيد قوته في التخمر الذي يمكن أن يكون طريًا ، خاصةً إذا كان مخمرًا دافئًا.
تركيز عالٍ من الملح:
يقمع بشكل كبير النشاط الميكروبي بشكل عام ، ولكنه يقلل من خطر التلف.
التخمير الخانق ، والذي يمكن أن يساعد في الظروف الدافئة.
يمكن أن تضمن منتجات أكثر صلابة وهشاشة بسبب التحلل الميكروبي المعتدل لجدران خلايا البكتين.
في النهاية ، يعتبر مستوى الملح مسألة تفضيل - يعتمد بدرجة كبيرة على الخضار أو الفاكهة التي تستخدمها. ولكن عند تركيز معين ، لا يمكن لبعض الميكروبات المفيدة مثل P. cerevisiae أن تتخمر. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون مذاق المخلل الذي يحتوي على نسبة 10 في المائة من الملح شديد الملوحة.