Почему я пеку хлеб на закваске, часть 2, молочнокислые бактерии и молочнокислое брожение
В этот раз - рассказ о молочнокислых бактериях, входящих в состав заквасок.
Я постаралась осветить эту тему максимально популярно, опуская химические названия участников и продуктов реакций, но латинские названия молочнокислых бактерий сохранила, так как сегодня, даже на упаковках молочных продуктов типа йогурта и кумыса эти названия приводятся в латинском написании. А изучая тему заквасочного хлебопечения, нельзя не понимать, что похожие процессы, возникающие в результате работы молочнокислых бактерий, происходят и при создании других продуктов, в том числе кисломолочных.
Фото из интернета
Молочнокислое брожение
При молочнокислом брожении конечным продуктом является молочная кислота. Этот вид брожения осуществляется с помощью молочнокислых бактерий, которые подразделяются на две большие группы (в зависимости от характера брожения): гомоферментативные, образующие из сахара только молочную кислоту, и гетероферментативные, образующие кроме молочной кислоты: спирт, уксусную кислоту, углекислый газ.
Гомоферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacillus и рода Streptococcus. Они могут сбраживать различные сахара, некоторые кислоты. Однако круг сбраживаемых ими продуктов ограничен. У молочнокислых бактерий нет ферментативного аппарата для использования кислорода воздуха, он для них безразличен, или угнетает их развитие.
Молочнокислое брожение может быть описано уравнением:
С6Н12О6 -> 2СН3*CНОН*СООН+21, 8-104 дж
То есть глюкоза трансформируется в молочную кислоту с выделением энергии.
Глюкоза расщепляется до пировиноградной кислоты, но затем отщепление СО2 , как при спиртовом брожении, не происходит, так как молочнокислые бактерии лишены соответствующих ферментов, поэтому пировиноградная кислота сама принимает водород и превращается в молочную кислоту.
В процессе молочнокислого брожения бактерии получают энергию, необходимую им для развития в анаэробных условиях, при которых использование других источников энергии затруднено.
Гетероферментативное молочнокислое брожение - процесс более сложный, чем гомоферментативное: сбраживание углеводов приводит к образованию ряда соединений, накапливающихся в зависимости от условий процесса брожения. Одни бактерии образуют, помимо молочной кислоты, спирт и углекислый газ, другие - уксусную кислоту; некоторые гетероферментативные молочнокислые бактерии могут образовывать помимо различных спиртов - глицерин и др.
Гетероферментативное молочнокислое брожение вызывают бактерии рода Lactobacterium и рода Streptococcus. Гетероферментативные бактерии образуют молочную кислоту иным путем. Последняя стадия - восстановление пировиноградной кислоты до молочной - та же самая, что и в случае гомоферментативного брожения, но сама пировиноградная кислота образуется при ином расщеплении глюкозы, выход энергии гораздо меньше, чем при спиртовом брожении.
Гетероферментативные бактерии сбраживают очень ограниченное число веществ.
Распространение и места обитания лактобактерий
Распространение молочнокислых бактерий в природе определяется их сложными потребностями в питательных веществах и способом получения энергии (только брожение). Эти бактерии почти никогда не обнаруживаются в почве и водоёмах.
В естественных условиях они встречаются: в молоке, местах его переработки и в молочных продуктах (Lactobacillus lactis, L. bulgaricus, L. helveticus, L. casei, L. fermentum, L. brevis, Streptococcus lactis, S. diacetilactis).
На растениях и на разлагающихся растительных остатках: Lactobacillus plantarum, L. delbriickii, L. fermentum, L. brevis, Streptococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides.
В кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Streptococcus faecalis, S. salivarius, S. bovis, S. pyogenes, S. pneumoniae.
Описание некоторых видов лактобактерий
Вulgaricus (Thermobacterium buldaricum) образует длинные палочки и является гомоферментативной. Совместно с Streptococcus thermophilus или с окисляющей в большей степени Lactobacillus jughurti она применяется для приготовления йогурта.
Lactobacillus bulgaricus входит в состав бактерий молочнокислой закваски для приготовления молочнокислых продуктов. Ее используют также при производстве твердых сыров. Оптимальная температура ее развития составляет 40-45°С.
Lactis (Thermobacterium lactis) образует длинные нити. Постоянно находится в кишечнике человека и животных. Ее можно обнаружить на доильном оборудовании, и чаще, чем другие виды лактобацилл, она присутствует в сыром молоке.
Lactobacillus lactis идентична Lactobacillus caucasicus, находящейся в кефире. Она часто принимает участие в созревании твердых сыров. Оптимальная температура ее развития примерно 40°С.
Helveticus (Thermobacterium helveticum) встречается в сыром молоке, в сычуге и в сычужном ферменте телят. Используется вместе с Streptococcus thermophilus для приготовления сыров эмменталь и грюйер. Образует не только молочную кислоту, но и участвует благодаря наличию специального фермента в созревании сыров.
Acidophilus (Bifidobacterium bifidum), при преимущественно молочном питании, находится в большом количестве в кишечнике детей и взрослых. Часто ее обнаруживают и в кишечнике телят.
Из других встречающихся в молоке лактобацилл следует отметить: Lactobacillus casei (Streptobacterium casei), Lactobacillus brevis (Betabacterium breve), Lactobacillus fermenti, (Betabacterium longum).lactis. Последняя является первым микроорганизмом, который выделен в чистой культуре (в 1873 г. Листером).
Streptococcus lactis встречается на растениях. С пылью и растительными частицами попадает на доильное оборудование и затем в молоко. Она встречается в виде коротких цепочек из двух - шести звеньев. Определенные штаммы, которые не образуют слизи и ароматических веществ с неприятным запахом, как многие дикие штаммы, входят в состав заквасок. Оптимальная температура развития Streptococcus lactis - около 30°С. Отдельные штаммы, однако, могут также размножаться, но медленно, при более низких температурах (ниже 7°С). При температуре 25°С Streptococcus lactis за счет образования молочной кислоты снижает показатель рН примерно до 4,5 и молоко свертывается вследствие выпадения казеина. Она образует в молоке не только молочную кислоту, но и ацетон и диацетил, важнейшие ароматические масла, а также СО2. Streptococcus diacetilactis содержится в значительном количестве в закваске, используемой при приготовлении сливочного масла.
Молочнокислые бактерии являются компонентом нормального пищеварительного тракта человека, а их количество служит критерием оценки состояния здоровья. Лечебный эффект препаратов, которые содержат лактобактерии, обусловлен блокирующем действием лактобактерий по отношению к патогенным микроорганизмам, включая стафилококки, энтеропатогенные кишечные палочки, протеи, шигеллы, что определяет лечебное действие препарата при нарушениях бактериоценоза. Препараты лактобактерий улучшают обменные процессы организма человека.
Некоторые виды Lactobacillus нашли применение в промышленности для производства кефира, йогурта, сыров. Лактобактерии участвуют в процессах засолки овощей, в приготовлении маринадов и других продуктов, используются также для приготовления синтетической молочной кислоты. Брожение силоса приводит к торможению развития плесеней, что обеспечивает животных ценным кормом.
Штаммы молочнокислых бактерий используют в производстве медицинских препаратов - пробиотиков, предназначенных для восстановления нормальной микрофлоры кишечника.
Практическое применение молочнокислого брожения в народном хозяйстве
Молочнокислое брожение используется в молочной промышленности для изготовления простокваши, творога, сметаны, кефира, сливочного масла, ацидофильного молока и ацидофильной простокваши, сыров, квашеных овощей, при приготовлении хлебных заквасок (при изготовлении ржаного хлеба), также при силосовании кормов, при выделке меховых шкурок и в производстве молочной кислоты.
Положительные результаты дают исследования по использованию молочнокислых бактерий при изготовлении некоторых сортов колбас, солено-вареных мясных изделий, а также при созревании слабосоленой рыбы для ускорения процесса и придания продуктам новых ценных качеств.
Промышленное значение имеет также применение молочнокислых бактерий для получения молочной кислоты, которую используют в безалкогольных напитках.
Спонтанно (самопроизвольно) возникающее молочнокислое брожение в продуктах (молоке, вине, пиве, безалкогольных напитках и др.) приводит к их порче (прокисанию, помутнению, ослизнению).
Применение молочнокислых бактерий в домашнем хозяйстве, сельском хозяйстве и для приготовления пищевых продуктов
Если нестерильный раствор, содержащий наряду с сахарами также сложные источники азота, оставить без доступа воздуха, или просто налить в сосуд достаточно большое количество такого раствора, то вскоре в нем появятся молочнокислые бактерии. Они снижают рН до значений < 5 и тем самым подавляют рост других анаэробных бактерий, которые не могут развиваться в столь кислой среде. Какие именно молочнокислые бактерии вырастут в таких накопительных культурах, - зависит от прочих условий. Благодаря своему стерилизующему и консервирующему действию, основанному на подкислении среды, молочнокислые бактерии используются в сельском и домашнем хозяйстве и в молочной промышленности.
Приготовление силоса
Молочнокислые бактерии, обитающие на растениях, играют большую роль при запасании впрок кормов для скота. Для приготовления силоса используют листья сахарной свеклы, кукурузу, картофель, травы и люцерну. Растительную массу прессуют и прибавляют к ней мелассу, чтобы повысить отношение C/N, муравьиную или какую-либо неорганическую кислоту, чтобы заранее обеспечить преимущественный рост лактобацилл и стрептококков. В таких условиях происходит контролируемое молочнокислое брожение.
Приготовление кислой капусты
Кислая капуста тоже представляет собой продукт, в приготовлении которого участвуют молочнокислые бактерии. В мелко нарезанной, посыпанной солью (2-3%) и спресованной белокочанной капусте, при исключении доступа воздуха, начинается спонтанное молочнокислое брожение, в котором принимает участие сначала Leuconostoc (с образованием С02), а позднее Lactobacillus plantarum.
Молочные продукты
Молочнокислые бактерии, образующие кислоту и придающие продуктам определенный вкус, находят широкое применение в молочной промышленности. Стерилизованное или пастеризованное молоко, или же сливки сбраживают, прибавляя в качестве закваски чистые («стартовые») культуры молочнокислых бактерий. Сливочное масло готовят из сливок, сквашенных с помощью Streptococcus lactis, S. cremoris и Leuconostoc cremoris. Образующийся в процессе брожения диацетил придает маслу специфический приятный аромат.
Закваски, содержащие Streptococcus lactis или Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus вызывают свертывание казеина при приготовлении творога и немецких сыров (гарцского и майнцского). При изготовлении твердых сыров (в отличие от сыров из кислого молока), для свертывания казеина пользуются сычужным ферментом. Молочнокислые бактерии (Lactobacillus casei, Streptococcus lactis) вместе с другими бактериями участвуют в работе по созданию сыра на стадии созревания.
Для приготовления молочнокислых продуктов в качестве заквасок используются стартовые культуры молочнокислых бактерий, образующих кислоту и некоторые вещества, придающие продукту характерный запах.
Ароматную пахту получают с помощью упомянутых выше бактерий, применяемых для приготовления сливочного масла. Пахта наряду с молочной кислотой содержит также уксусную кислоту, ацетон и диацетил.
Йогурт получают из пастеризованного гомогенизированного цельного молока, используя Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus (после внесения закваски молоко выдерживают 4-6 ч при 43-45°С).
Биойгурт - так называют кислое молоко, сквашенное Lactobacillus acidophilus и Streptococcus thermophilus.
Кефир принадлежит к молочнокислым продуктам, содержащим кислоты и спирт; его получают из молока (коровьего, овечьего, козьего). Закваску готовят на так называемых кефирных зернах, которые состоят из пока еще не полностью изученного сообщества организмов, включающего лактобациллы, стрептококки, микрококки и дрожжи. Сквашивание молока ведут при 15-22°С в течение 24-36 ч.
Кумыс приготавливают, используя ослиное или лошадиное молоко, которое активизируют культурой, содержащей Lactobacillus bulgaricus и дрожжи рода Torula.
Глюкозу и мальтозу получают, сбраживая мелассу и солод L. delbruckii, L. leichmannii или Sporolactobacillus inulinus.
В тесте образование кислоты, используемой для его ферментации, тоже обеспечивается молочнокислыми бактериями, в частности Lactobacillus plantarum и L. coryneformis.
Для приготовления сырокопченых колбас (салями, сервелат) стартовые культуры лактобацилл и микрококков применяются также. Образуя молочную кислоту и снижая рН, молочнокислые бактерии предохраняют от порчи те виды колбас, которые не подвергаются варке.
Продукты, получаемые с использованием молочнокислого брожения
В результате жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов молоко изменяется и приобретает новые вкусовые, диетические, биологические и лечебные свойства.
Кисломолочные продукты лучше и быстрее усваиваются. Если обычное молоко через час после потребления усваивается на 32%, то кефир, простокваша и др. усваиваются на 91%.
При сквашивании молока образуются мелкие, легкоусвояемые хлопья. Белок молока подвергается частичному расщеплению (пептонизации) и приобретает мелкодисперсную структуру, в связи с чем для его усвоения не требуется той обработки в желудке, которой подвергается обычное молоко.
Важнейшей составной частью кисломолочных продуктов является молочная кислота, которая обладает биологической активностью, создавая оптимальные условия для действия антибиотических веществ, как продукта жизнедеятельности молочнокислых бактерий. В то же время молочная кислота тормозит развитие гнилостных и других немолочнокислых (в том числе и патогенных) бактерий.
Кисломолочные продукты содержат огромное количество живых бактерий однородного состава (молочнокислые бактерии), которые способны подавить развитие других видов микроорганизмов. Если в доброкачественном бутылочном молоке количество микроорганизмов исчисляется десятками тысяч в 1 мл, то в простокваше количество микробов составляет не менее 100 млн. в 1 мл. По существу кисломолочные продукты можно рассматривать как своеобразные бактериальные культуры.
С помощью кисломолочных напитков представляется возможным ограничить и даже полностью прекратить образование в кишечнике вредных веществ гнилостными микробами. Знаменитый русский ученый И.И. Мечников экспериментально доказал, что при введении в кишечник животных этих вредных продуктов жизнедеятельности - гнилостных микробов, через несколько месяцев у животных развивается склероз аорты. По-видимому, в развитии атеросклероза у человека немалую роль играет интенсивная жизнедеятельность гнилостной микрофлоры кишечника.
Еще раз подчеркнем, что определенные виды молочнокислых бактерий - ацидофильная палочка, молочнокислый стрептококк и др., способны образовывать в кисломолочных напитках антибиотические вещества, обладающие бактериостатическим и бактерицидным действием. Изучение антибиотических свойств ацидофильных бактерий выявило способность их продуцировать ряд термостабильных антибиотических веществ: низин, лактолин, лактомин, стрептоцин и др., проявляющие свое действие преимущественно в кислой среде.
Во всех случаях нарушения нормального состава кишечной микрофлоры использование кисломолочных, ацидофильных продуктов позволяет в значительной степени нормализовать микрофлору кишечника, особенно в отношении снижения интенсивности гнилостных процессов.
Молочнокислые бактерии продуцируют витамины группы В. Путем подбора культур молочнокислых бактерий представляется возможным получить кисломолочные продукты с высоким содержанием витаминов.
Таким образом, кисломолочные продукты обладают лечебными свойствами. Известно лечебное действие кисломолочных продуктов (напитков) при многих заболеваниях пищеварительной системы. Они улучшают желудочную секрецию, нормализуют перистальтику кишечника, снижают газообразование.
В СССР промышленное производство кисломолочных продуктов было организовано на основе широкого использования чистых культур молочнокислых бактерий и молочных дрожжей. Была создана сеть специальных лабораторий по подбору культур и производству заквасок, которыми обеспечиваются предприятия молочной промышленности. В производстве кисломолочных напитков использовались современные установки, обеспечивающие выпуск продуктов высокого качества.
Кисломолочные продукты подразделяются на продукты молочнокислого и смешанного брожения.
Простокваша - это кисломолочный напиток, выработанный из пастеризованного молока путем сквашивания его закваской, приготовленной на чистых культурах молочнокислых бактерий. В зависимости от культур молочнокислых бактерий различают простоквашу обыкновенную, мечниковскую, южную, украинскую (ряженка), ацидофильную и варенец. Обыкновенную простоквашу готовят на чистых культурах молочнокислых стрептококков; она имеет нежный сгусток с освежающим, приятным, слабокислым вкусом.
Мечниковская простокваша отличается от обыкновенной более плотным сгустком и кисловатым вкусом. Это объясняется тем, что ее готовят из чистых культур болгарской палочки и молочнокислых стрептококков.
Южная простокваша имеет консистенцию сметаны, слегка вязкую, вкус кисловатый, щиплющий, освежающий. При приготовлении кроме молочнокислых стрептококков и палочек используют дрожжи.
Ряженка, или украинская простокваша - кремового цвета, по вкусу и консистенции напоминает сметану, но имеет своеобразный вкус. Сладковатым привкусом напоминает томленое молоко. Жирность ряженки 4-6%. Для приготовления ее применяют чистые культуры молочнокислого стрептококка. Калорийность ряженки значительно выше калорийности простокваши других разновидностей.
Мацони, мацун, катык - по сути это разные названия примерно одного и того же вида южного кислого молока, вырабатываемого из коровьего, буйволиного, овечьего, верблюжьего или козьего. Основная микрофлора этих напитков - болгарская палочка и теплолюбивые молочнокислые стрептококки. Молоко заквашивают при повышенных температурах (48-55 °С), их сквашивают в устройстве, сохраняющем тепло.
Курунга - это кисломолочный напиток, широко распространенный в Северо-Восточной Азии у бурятов, монголов, тувинцев и других народов. Начиная с XVIII века секрет приготовления курунги узнали и другие народы (буряты, хакассы). Готовят курунгу посредством двойной ферментации - молочнокислой и спиртовой. Содержание алкоголя обычно не превышает 1 %.
Йогурт на Балканском полуострове с давних времен делают из молока овец и буйволиц. Так как в этом молоке белка, жира и углеводов больше, чем в коровьем, йогурт получается гуще многих других кисломолочных напитков.
Йогурт с переходом на промышленное производство стали приготовлять из коровьего молока, к которому добавляют сухое молоко или частично выпаривают из коровьего молока влагу на вакуум-аппаратах. Закваска, применяемая для производства йогурта, состоит из молочнокислых стрептококков и болгарской палочки. Совместно развиваясь, они дают более высокое содержание молочной кислоты. Йогурт быстро утоляет чувство голода и жажду. Ежедневное употребление йогурта способствует быстрому восстановлению сил, покрывает потребности нашего организма в аминокислотах, солях кальция и др.
Ацидофильные напитки относятся к числу наиболее молодых кисломолочных напитков. Ацидофильная палочка, которая используется для приготовления ацидофилина и других ацидофильных напитков, - одна из разновидностей молочнокислых бактерий. Она не разрушается под действием пищеварительных соков кищечника, лучше чем другие молочнокислые бактерии приживается в толстых кишках человека. Для приготовления ацидофилина используют равные количества ацидофильной палочки, молочнокислого стрептококка и кефирных грибков. Получается тягучий напиток слегка острого вкуса. Ацидофилин выпускают также сладкий, добавляя сахар.
Ацидофильное молоко и ацидофильно-дрожжевое молоко входят в эту же группу напитков. Как и другие кисломолочные напитки, эта группа - ацидофилин, ацидофильное и ацидофильно-дрожжевое молоко - ценный продукт для питания детей, взрослых и пожилых людей. Она содержит основные необходимые для нашего организма пищевые вещества, причем в легкоусвояемой форме.
P. S. Покупая кисломолочные продукты в магазине, стоит читать информацию о составе на упаковке (берите с собой карманную лупу). Ничего, кроме цельного и сухого молока, бактерий в составе натурального продукта не должно быть, т. е. не должно быть веществ типа стабилизаторов кислотности и загустителей, консервантов (они убивают бактерии). Сейчас производители "наловчились" как бы делать кисломолоные продукты на основе бактерий, а также вводить эти химические вещества для увеличения сроков хранения и регуляции вкуса. Имейте ввиду, такие кисломолочные продукты содержат скорее всего уже погибшие бактерии и целебной силы живого продукта не несут. У полностью натурального йогурта срок хранения не должен превышать месяц.
В Москве сейчас, в 2015 году, купить полностью натуральный йогурт практически стало невозможно. В 2014 году он поставлялся из Германии и Греции. Ни один российский производитель полностью натурального йогурта мне не известен, все крупные производители "грешат" добавлением химии, поэтому и в название вводят мелким шрифтом дополнительное слово, например, производитель Эрман называет свой продукт так: "Йогурт а-ля греческий", поэтому йогурт я делаю сама, когда нахожусь в Москве. Только и остается, что покупать кефир, ряженку, ацидофилин, простоквашу, мацони, срок хранения которых не должен превышать 14 дней (в них, как правило, химию не вводят, из дополнительных ингредиентов - только пектины).
Примечание от 1 февраля: нашелся натуральный ТРАДИЦИОННЫЙ ЙОГУРТ DANON, из него можно делать домашний в пропорции 2 ст. л на 1 литр молока, 4-6 часов при 40-45 град С (Перекресток).
В Азбуке Вкуса нашелся греческий DUKATOS (жирность 9,7%, откуда он взялся?(сегодня по ТВ рассказали, что Греция не подчинилась санкциям)). В составе же швейцарского йогурта оказался окислитель (Швейцария не в Евросоюзе).
Закупку образцов йогурта любезно произвел мой муж (а я с лупой изучала состав не менее 10 образцов).
Здесь можно посмотреть видеоматериал о заквасках для йогуртов и сыров, урок дает российский фермер из Тверской области Александр Кригер, за ненормативную лексику - глубоко извиняюсь, без нее в российском Ютубе материала на тему кисломолочных заквасок нет. Длительность материала немногим более 4 мин. После можно будет посмотреть один из роликов об изготовлении сыров.
Нажать на строчку:
https://www.youtube.com/embed/gHKqk9gneGQ