Хранителната ферментация може да се определи като „контролиран микробен растеж и ензимни преобразувания на основните и второстепенните хранителни компоненти“ (Marco et al., 2017).
Свързани термини:
- Разваляне на храната
- Ферментирала храна
- Закваска
- Кисело мляко
- Ферментирало мляко
- Запазване на храните
- Стартова култура
Изтеглете като PDF
За тази страница
Хранителна ферментация
Netsanet Shiferaw Terefe, в Референтен модул в науката за храните, 2016
Резюме
Ферментацията на храни е технология за преработка на храни, която използва растежа и метаболитната активност на микроорганизмите за стабилизиране и трансформация на хранителните материали. Ферментацията е разработена предимно за стабилизиране на нетрайни селскостопански продукти. Независимо от това, технологията се превърна отвъд консервирането на храни в инструмент за създаване на желани органолептични, хранителни и функционални характеристики в хранителните продукти. Ферментиралите хранителни продукти все още съставляват значителна част от диетата в развиващите се страни и Далечния изток, докато в развития Запад това вече не е така. Независимо от това, напоследък има подновен интерес към ферментиралите хранителни продукти, главно обусловен от предполагаемите ползи за здравето на такива продукти. Настоящата тенденция ще се запази и в бъдещето в светлината на нарастващото разпространение на метаболитни синдроми като затлъстяване, различни хранителни алергии и непоносимост (непоносимост към лактоза, непоносимост към глутен и др.); избор на начин на живот като вегетарианство и веганство; и нарастващ интерес от страна на потребителите към всичко, което се възприема като естествено и което насърчава здравето и дълголетието.
Мониторинг и контрол на ферментацията на микробни култури за производство на хранителни съставки
6.6.1 Хранителна ферментация
Храна, ферментация и микроорганизми. К. В. Бамфорт, Блекуел, Лондон, 2005 г.
Отлично начално четиво в областта на ферментацията на храните. Тази книга обхваща произхода на ферментационните процеси, повечето основни ферментации на храни и дори има глава за производството на микопротеини (Quorn).
Наръчник по технология за ферментация на храни и напитки (Наука и технологии за храните, том 134). Y.H. Hui, L. Meunier-Goddik, J. Josephsen, W-K. Nip, P.S. Станфийлд, Фидел Толдра (редактори). Марсел Декер, Ню Йорк, 2006.
Добро широкообхватно покритие на обекта.
Микробна екология на ферментирали зеленчуци и безалкохолни напитки и съвременни знания за тяхното въздействие върху човешкото здраве
Лора Лавефве,. Franck Carbonero, в Advances in Food and Nutrition Research, 2019
2.2 Микроорганизми, участващи във ферментацията на храните и техните метаболитни пътища
Хранителната ферментация може да се определи като „контролиран микробен растеж и ензимни преобразувания на основни и второстепенни хранителни компоненти“ (Marco et al., 2017). Разнообразието от микроорганизми, които могат да ферментират хранителни продукти, е много важно и обикновено ферментацията на един специфичен продукт е резултат от наличието на няколко вида микроби. Все още ферментацията на храни обикновено може да се класифицира по кисела ферментация, от една страна, и алкохолна ферментация, от друга страна. Тези два вида ферментация са разгледани задълбочено (Hill et al., 2017; Shiby & Mishra, 2013; Song, In, Lim, & Rahim, 2017; Tamang, Watanabe, & Holzapfel, 2016) и има много кратък преглед предоставени в тази глава.
Алкохолната ферментация на храни се извършва само от дрожди, което води до отделяне на етанол и въглероден диоксид. Saccharomyces са най-често използваните дрожди при ферментацията на храни и голям брой видове и щамове са опитомени и подбрани за ферментация на хляб, бира, вино и други продукти (Chen et al., 2016; Sicard & Legras, 2011 ). Saccharomyces превръщат простите захари и някои полизахариди в етанол и въглероден диоксид, в много различно съотношение в зависимост от щамовете, избрани за конкретни цели (Canonico, Comitini и Ciani, 2014; Gonzalez-Perez & Alcalde, 2014; Marongiu et al., 2015) . Напоследък други дрожди, които преди се смятаха за разваляне или диви ферментатори като Brettanomyces/Dekkera, Toluraspora и Pichia, започнаха да се използват целенасочено за ферментация на храни (Tamang et al., 2016).
Ферментирали храни: Ферментирали зеленчуци и други продукти
Р. Ди Каньо,. M. Gobbetti, в Encyclopedia of Food and Health, 2016
Бактерии с млечна киселина като клетъчни фабрики за производството на здравословни съединения
Хранителната ферментация обикновено се задвижва от микробни консорциуми, което може да доведе до значителни промени в здравословните свойства на ферментиралите храни. Освен потенциалната пряка роля на хранителните микроорганизми в екосистемата на микробиотата на червата, тяхната непряка роля в модификацията на бионаличността на някои хранителни елементи може да има и биогенен ефект. Последното зависи от специфичните метаболитни черти на микроорганизмите, при което няколко биохимични механизма им позволяват да изпълняват ролята на ефективни клетъчни фабрики за синтез и освобождаване на здравословни съединения. В резултат на това ферментацията може да доведе до значително повишаване на концентрацията на витамини или аминокиселини, по-висока бионаличност на фитохимикали и минерали и подобряване на хранителните качества на храните чрез увеличаване на смилаемостта и премахване на антинутриенти (напр. Оксалат, протеаза и а-амилазни инхибитори, лектини, кондензирани танини и фитинова киселина). Протеолитичната система от млечнокисели бактерии може също да допринесе за освобождаването на биоактивни пептиди. Въз основа на споменатите по-горе съображения, млечнокиселата ферментация представлява проста и ценна биотехнология за използване на здравословните свойства на плодовете и зеленчуците.
Подбор на дрожди за модулация на вкуса на виното
11.10.1 Преглед на ароматното въздействие на висши алкохоли и общи указания за избор на дрожди
Ферментацията на храната с дрожди е придружена от образуването на висши алкохоли (алифатни и ароматни), известни като фузелови алкохоли (Таблица 11.2). Това име произлиза от немската дума fusel (лош алкохол), тъй като тези молекули се обогатяват по време на дестилацията на спиртни напитки. При ниски концентрации (под 300 mg/L) тези съединения имат положителен принос за вкусовете и ароматите на виното (Ribéreau-Gayon et al., 2000). При по-високи концентрации те придават неприятни вкусове, допринасяйки особено за прекомерните разтворители и амилни нотки. Повечето алифатни висши алкохоли, като изоамилни алкохоли, имат тежки миризми, подобни на разтворители, и миришат неприятно. Следователно подборът на дрожди от щамове, свръхпродуциращи такива висши алкохоли, не е подходяща посока сама по себе си. Тези съединения обаче са метаболитни предшественици на ацетатни естери, които са важни молекули, влияещи на миризмата, способни да повлияят на винения аромат. От друга страна, 2-фенил етанолът, който има подобен на роза аромат, придава на виното по-интересна нотка, която може да допринесе за цялостната сложност на букета. Като общо следствие, ограниченото производство на по-висок алкохол (с изключение на 2-фенил етанол) трябва да бъде сред критериите за подбор на винената мая.
Таблица 11.2. Основни фузелови алкохоли на виното с техните относителни а-кетокиселини и прекурсори на аминокиселини
| 3-метил бутанол (изоамилов алкохол) | Остър, балсамов (30 mg/L) | 80–300 | Валин | α-кето изовалерат |
| 2-фенил етанол | Роза (10 mg/L) | 10–100 | Фенилаланин | Фенил пируват |
| 3-метилтио-пропанол (метионол) | Варено зеле (1,2 mg/L) | 0–5 | Метионин | 4-метилтио-2-оксобутаноат |
| 2-метил бутанол (активен амилов алкохол) | Печен лук (30 mg/L) | 30–100 | Левцин | α-кето изокапроат |
| 2-метил пропанол (изобутанол) | Зелени нотки (40 mg/L) | 50–150 | Изолевцин | 3-метил-2-оксобутаноат |
Източник: Ribéreau-Gayon et al., 2000b .
Възникващи тенденции и възможности във ферментацията на храните
Netsanet Shiferaw Terefe, в Референтен модул в науката за храните, 2016
Резюме
Пробиотични ферментирали храни и укрепване на здравето
1.1 Въведение
Ферментацията на храни през по-голямата част от човешката история е най-често срещаният начин за запазване на нетрайни храни, като по този начин се поддържа и в някои случаи дори подобрява хранителната стойност на тези храни. Битие 18: 8 се отнася до това как Авраам сервира извара и мляко на своите гости. Не е изненадващо, че някои от тези ферментирали храни са били възприемани като здрави по своята същност. Механизмът, който стои зад това съхранение, не е изяснен до 1857 г., когато Луи Пастьор идентифицира „млечна мая“ като източник на млечнокисела ферментация. Първото „научно“ популяризиране на ферментиралата храна, специално като здравословен продукт, се появява в началото на 1900 г. с Иля Метчников, който рекламира кисело мляко, ферментирало с българския бацил, и настоява, че това ще допринесе за дълголетието (Metchnikoff, 1907). През 30-те години Минору Широта специално изолира микроби, които насърчават здравето и представи най-старата все още съществуваща пробиотична храна Якулт.
Пробиотиците са определени като „живи микроорганизми, които, когато се прилагат в адекватни количества, дават полза за здравето на гостоприемника“ (FAO/WHO, 2002). Поддържането на жизнеспособност налага някои технологични изисквания за производството на пробиотичния хранителен продукт; минималният брой трябва да бъде гарантиран до края на срока на годност. Необходимото ниво на този брой вероятно ще зависи от пробиотичния щам и планираната полза за здравето. Като обикновено правило се използват минимум 10 9 единици, образуващи колонии (CFU)/консумация (Forssten, Sindelar и Ouwehand, 2011). Правилният подход би бил да се използва минимална доза според тази, използвана в проучвания, документиращи дадената полза за здравето.
Въпреки че пробиотиците се консумират широко като хранителни добавки, фокусът в настоящата глава е върху ферментиралите пробиотични храни. Повечето налични в търговската мрежа пробиотици принадлежат към родовете Bifidobacterium и Lactobacillus; На пазара се предлагат и щамове от други родове, но те рядко намират приложение във ферментиралите храни и поради това няма да бъдат обсъждани тук.
Безопасност на ферментирали плодове и зеленчуци
18.1 Въведение
Ферментацията на храни е едно от най-старите известни приложения на биотехнологиите. Ферментиралите храни са се развили през вековете в световен мащаб според местната култура и занаятчийските практики. Местните ферментирали храни се приготвят и консумират в продължение на хиляди години и са тясно свързани с културата и традициите, особено в селските домакинства и селските общности. Знанията за традиционните технологии за ферментация се предават от родител на дете в продължение на векове. Ферментацията не само запазва храната, но и повишава сензорните качества на крайния продукт. Традиционно храните се запазват чрез естествена ферментация; съвременното широкомащабно производство обаче обикновено използва дефинирани системи за начална култура, за да осигури последователност и качество на крайния продукт (Ross, Morgan, & Hill, 2002).
Много плодови и зеленчукови кисели краставички се произвеждат чрез млечнокисела ферментация. Обикновено туршиите могат да бъдат направени чрез съхранение в солен разтвор, сухо осоляване или ферментация без сол. Процесът на ферментация включва окисляване на въглехидратите, за да се получи набор от продукти, които са предимно органични киселини, алкохол и въглероден диоксид. Такива продукти имат консервиращ ефект, като ограничават растежа на разваляне или патогенна микробиота в храната. Те включват много органични киселини като млечна и оцетна киселини, произведени като крайни продукти, които осигуряват киселинна среда, неблагоприятна за растежа на много патогенни и развалящи се микроорганизми.
Едва наскоро загрижеността на потребителите за безопасността на храните и голямото търсене на традиционни хранителни продукти се превърна във важно предизвикателство за хранителната индустрия. Въпросите за безопасност относно хигиенните условия и разпространението на хранителни патогени за разнообразие от популярни традиционни ферментирали зеленчукови храни са доста ограничени (Panagou, Nychas и Sofos, 2013). Доскоро производството на тези хранителни стоки показва хетерогенност поради географския район и местната практика, което води до краен продукт с разнообразни микробиологични, физикохимични и сензорни качества. Това се промени драстично; производството е преминало от занаятчийска практика към индустриално ниво при стриктна обработка и хигиенни условия (Panagou et al., 2013).
Тези храни играят важна роля в икономиката и продоволствената сигурност на тези страни производители. Този преглед обсъжда технологиите на някои популярни традиционни храни от растителен произход по целия свят и обсъжда потенциалните микробиологични рискове, свързани с тяхната консумация, и предизвикателствата за безопасността на храните, които те пораждат.
Ефект на ферментацията върху съдържанието на витамини в храната
7.2.1 Съдържание на фолати във ферментиралата храна
Таблица 7.1. Общи концентрации на фолиева киселина в обикновени ферментирали храни
| Кисело мляко | 13 | HPLC | Мюлер (1993) |
| Чист йогурт | 5 | HPLC | Wigertz et al. (1997) |
| Обикновено кисело мляко, 1,9% мазнини | 11,8 ± 2,8 | Микроб. анализ | Хопнер и Лампи (1990) |
| Обикновено кисело мляко, 9,5% мазнини | 4,9 ± 1,6 | Микроб. анализ | Хопнер и Лампи (1990) |
| Ароматизирано кисело мляко, различни | 3.7–13.9 | Микроб. анализ | Хопнер и Лампи (1990) |
| Обикновено кисело мляко, различни | 3,2 ± 3,9 | Микроб. анализ | Кнайфел и др. (1991) |
| Чист йогурт | 3.9 | Микроб. анализ | Реди и др. (1976) |
| Кефир | 1,4 ± 1,3 | Микроб. анализ | Кнайфел и др. (1991) |
| Сметана | 7 | HPLC | Мюлер (1993) |
| Твърдо сирене, разнообразно | 12–21 | HPLC | Wigertz et al. (1997) |
| Сирене Ементал | 7 | HPLC | Мюлер (1993) |
| Кисело зеле, консервирано | 5–21 | HPLC | Jägerstad и сътр. (2004) |
| Бира, разнообразна | 3–18 | HPLC | Jägerstad и сътр. (2005) |
HPLC, високоефективна течна хроматография; Микроб. анализ, микробиологичен анализ.
Таблица 7.2. Концентрации на фолиева киселина (μg/100 g) в различни ферментирали храни според американски, холандски и френски бази данни за храни
| Масло, несолено | 3 | 2 | следи |
| Сирене | |||
| Бри | 65 | 58 | 38 |
| Камамбер | 62 | 53.3 | 83 |
| Чедър | 26 | 102 | 38 |
| Едам | 16. | 16. | 11.7 |
| Фета | 32 | 23. | na |
| Гауда | 21. | 43 | 25 |
| Грюер | 10 | 12 | 12 |
| Моцарела | 7 | 19. | 15 |
| Пармезан | 6 | 12 | 12 |
| Заквасена сметана (крем крем) | 7 | 23.5 | 7 |
| Мътеница | 5 | 7.8 | 7.9 |
| Кисело мляко, обикновено, пълномаслено мляко | 7 | 20. | 12.6 |
| Салами | 2 | 3.6 | 2.5 |
| Тофу | 15 | 17.3 | na |
| Кисело зеле, консервирано | 24 | 4.5 | 7 |
na, не е на разположение.
a http://ndb.nal.usda.gov. b https://pro.anses.fr/TableCIQUAL/. c http://nevo-online.rivm.nl .
Въпреки че ферментацията може да увеличи концентрацията на фолиева киселина в храната, други техники за обработка на храни могат да доведат до значителна загуба на фолат във ферментиралата храна, най-вече чрез изтичане, окисляване или и двете. Такъв е случаят особено при топлинни обработки, като варене и консервиране (Hawkes and Villota, 1989; Arcot et al., 2002). Във ферментиралото мляко Rao и колеги (Rao et al., 1984) не документират значителна промяна в съдържанието на фолат след съхранение при 5 ° C в продължение на 5 дни, както и Wigertz и съавтори (Wigertz et al., 1997) в няколко ферментирали млека, охладени за 2 седмици. Съхраняването на кисело мляко при 4 ° C в продължение на 28 дни също не е довело до намалени концентрации на фолиева киселина (Laino et al., 2013). За разлика от тях, Reddy et al. (1976) установяват 29% намаление на фолиевата киселина в култивираното кисело мляко по време на съхранение при 5 ° C в продължение на 16 дни. Освен това, значителна загуба на фолат (14,3 срещу 10,8 μg 5-метилтетрахидрофолат на 100 g) е описана в твърдо сирене след период на съхранение от 24 седмици (Wigertz et al., 1997). При бирата дългосрочната стабилност на фолиевата киселина беше добра с малки загуби за 6 месеца, въпреки че настъпи първоначална загуба по време на опаковането (Jägerstad et al., 2005).
Условията на ферментация, като температурата на инкубация, продължителността на инкубацията и използваната среда влияят върху концентрацията на фолат. Максималната концентрация на фолиева киселина в киселото мляко е постигната с инкубация при 42 ° C (Reddy et al., 1976; Laino et al., 2013). Съдържанието на фолиева киселина се е увеличило 10 пъти през първите 3 часа на инкубацията, последвано от по-малки увеличения на 4 и 5 часа (Reddy et al., 1976). Според проучването на Laino et al., Най-добрите условия за увеличаване на концентрациите на фолати по време на млечната ферментация са 6 часа инкубация при 42 ° C (Laino et al., 2013). Освен това, разследване от Sybesma et al. (2003), показа, че количеството фолат, произведено при контролирани условия на растеж, се увеличава трикратно, когато рН се повиши от 5,5 на 7,5.