Fermentacija: Čudež mikroorganizmov

Fermentacija je prastari postopek, ki ga ljudje že vse od mlajše kamene dobe uporabljamo za izdelavo in shranjevanje hrane in pijače. Sama beseda izhaja iz latinske besede fermentare, ki pomeni “vzhajati, povzročiti dviganje”, kar kaže na uporabo kvasa, vendar pa je fermentacija še veliko več kot to.

Gre za naraven postopek, pri katerem mikroorganizmi kot na primer bakterije ali kvasovke ogljikove hidrate spremenijo v alkohol, kislino ali plin. Na ta način dobimo zelo priljubljene izdelke kot so jogurti, kruh, kislo zelje, pivo ali vino, fermentacija pa se dogaja tudi v naši prebavi. V tem članku bomo raziskali, kako fermentacija poteka, kje vse se uporablja in kako lahko koristi našemu zdravju.

Kaj je fermentacija?

Fermentacija je presnovni proces, ki sladkor v živilih pretvori v alkohol, kisline ali pline. V osnovi gre za postopek, pri katerem mikroorganizmi kot so bakterije, plesni in kvasovke pričnejo jesti sladkorje, maščobe in beljakovine v živilih. Pri tem se spremeni tako okus, kot tudi barva, tekstura in aroma živila. Če nam ta sprememba ni všeč, rečemo, da se je hrana pokvarila, zgnila ali splesnela. Ko pa nam je sprememba pri živilu všeč, to poimenujemo fermentacija.

To seveda ni novo odkritje. Kot že rečeno so fermentacijo odkrili naši predniki več tisoč let nazaj v kameni dobi. V starem Egiptu so že proizvajali pivo in vino, pa čeprav niso vedeli, kako ti pijači zares nastaneta. Takrat je to veljalo za čudež, saj postopka niso razumeli.

Šele v 19. stoletju so znanstveniki začeli natančneje raziskovati postopke fermentacije in kaj se med njimi dogaja. Najprej so mislili, da gre za kemijsko reakcijo in niso priznavali vloge mikroorganizmov. To se je spremenilo šele, ko je Louis Pasteur v 50. in 60. letih 19. stoletja s serijo poskusov dokazal, da so bakterije odgovorne za kisanje mleka. Njegovo odkritje je potrdilo vlogo mikroorganizmov pri kvarjenju hrane in privedlo do postopka pasterizacije.

Fermentacija lahko poteka čisto sama na osnovi naravno prisotnih mikroorganizmov, lahko pa se določene mikroorganizme načrtno dodaja živilom. To načrtno dodajanje se uporablja predvsem v prehranski industriji, kjer se bakterije in kvasovke dodaja živilom za proizvodnjo mlečnih izdelkov, alkoholnih pijač in še mnogih drugih živil. Kadar mikroorganizme dodamo načrtno, se jih doda v precej večji količini, kot pa bi bili naravno prisotni. Tako imajo koristni organizmi precejšnjo prednost, zato je verjetnost, da se uspejo namnožiti neželeni organizmi, veliko manjša.

Kako deluje fermentacija?

Vsi živi organizmi potrebujejo kisik, da lahko iz glukoze ustvarjajo energijo za svoje celice. To se dogaja v velikih organizmih kot smo ljudje, živali in rastline, pa tudi v čisto majhnih organizmih kot so bakterije in kvasovke, pri katerih je celoten organizem ena sama celica.

Bakterije in kvasovke nimajo pljuč, da bi z njimi dihale kisik, lahko pa ga pridobijo iz svojega okolja. Če v njihovem okolju ni dovolj kisika, da bi z njegovo pomočjo sladkor pretvarjale v energijo, lahko ti organizmi svojo energijo ustvarijo na drug način: s fermentacijo.

Pri fermentaciji mikroorganizmi sladkorje spremenijo v energijo, ne da bi za to potrebovali prisotnost kisika. Kateri mikroorganizmi ustvarjajo fermentacijo in kaj je pri tem njihov stranski produkt pa določa vrsto fermentacije.

Vrste fermentacije

Obstajata dve glavni vrsti fermentacije, mlečnokislinska fermentacija in alkoholna fermentacija. Obe vrsti sta bistveni za proizvodnjo cele vrste živil in pijač, ki jih ljudje uporabljamo na dnevni ravni.

Mlečnokislinska fermentacija

Mlečnokislinska fermentacija se začne z laktozo, sladkorjem, ki je prisoten v mleku. Mikroorganizmi, ki jim pravimo laktobakterije, laktozo uporabljajo za pridobivanje energije.

S fermentacijo ene molekule laktoze dobimo dve molekuli mlečne kisline, dve molekuli ATP (adenozin trifosfat, ki je vir energije) in dve molekuli vode. Zaradi mlečne kisline, ki jo proizvedejo laktobakterije, se v živilu ne razvijejo neželeni organizmi, ki bi ga pokvarili, zato hrana ostane za nas užitna.

V industriji se za mlečnokislinsko fermentacijo najpogosteje uporabljajo bakterije vrste Lactobacillus, Streptococcus in Bifidobacterium, vendar pa je količina teh koristnih bakterij v končnih izdelkih odvisna od regije in predpisov v posameznih državah.

Mlečnokislinska fermentacija poteka tudi pri pridelavi kislega zelja in kimčija. Zelje se potopi v slano raztopino, pri čemer sol uniči bakterije, ki bi hrano pokvarile, ne uniči pa Lactobacillusa, ki je prisoten skoraj povsod, med drugim na zelju. Lactobacillus lahko zato preživi in prične pretvarjati ogljikove hidrate iz zelja v mlečno kislino, kar ponovno pomaga, da se živilo ne pokvari.

Še ena skupina fermentiranih živil, ki tudi vsebujejo mlečno kislino, je skupina azijskih fermentiranih živil iz stročnic in žita. Pri tem obstajata dve pomembni razliki. Medtem ko se ostala fermentirana živila za fermentacijo zanašajo na bakterije, se ta skupina živil zanaša na encime glivic, ki kompleksne ogljikove hidrate spreminjajo v preproste sladkorje. Prav tako je zanimivo, da se deli postopka fermentacije dogajajo ob prisotnosti zraka in torej tudi kisika, kar za druge vrste fermentacije ni običajno.

Za veliko teh azijskih živil se pri fermentaciji uporablja koji plesen, vrsta glivic, ki jo dodajo kaši iz soje, da s fermentacijo dobijo izdelke kot so miso, tempeh in sojina omaka. Fermentacija tako poteka v dveh delih. Najprej se koji plesen doda osnovnemu živilu, ponavadi kuhanemu rižu, da se pridobi koji. Koji se nato doda drugemu živilu, najpogosteje kaši iz soje. Na tej točki potem bakterije in kvasovke s fermentacijo naredijo končni izdelek kot je na primer miso.

Alkoholna fermentacija

Alkoholno fermentacijo uporabljajo kvasovke, glivice in nekatere bakterije. Uporabljajo preprost sladkor, ki ga imenujemo glukoza. V industriji se za alkoholno fermentacijo najpogosteje uporablja pivski kvas.

Fermentacija ene molekule glukoze proizvede dve molekuli ATP, dve molekuli alkohola (etanola), dve molekuli ogljikovega dioksida in dve molekuli vode.

Alkoholna fermentacija nam daje pivo, vino in žgane pijače, po drugi strani pa nam omogoča tudi peko kruha. Posebej zanimiva je peka kruha iz kislega testa. Tukaj gre za kombinacijo alkoholne in mlečnokislinske fermentacije, kjer kvas pomaga kruhu vzhajati, Lactobacillus pa mu da kiselkast okus.

Pod alkoholno fermentacijo spada tudi proizvodnja kisa. Bakterije oksidirajo alkohol in sladkor v kislino in tako iz vina nastane kis. Isti postopek poteka tudi pri izdelavi kombuče.

Najpogostejši izdelki, ki jih dobimo s fermentacijo

Fermentiranih živil, ki jih ljudje po vsem svetu dnevno uživajo, je ogromno. Tukaj smo izdelali le kratek seznam najbolj priljubljenih živil, za katera marsikdo ne ve, da spadajo med fermentirana živila.

• jogurt, kefir, kislo mleko, sir
• kislo zelje, kimči
• pivo, vino, žganje, kombuča, kis
• kvašen kruh
• miso, tempeh, sojina omaka
• pekoče čili omake
• fermentirana zelenjava

Vsa ta živila so dostopna v večjih in boljše založenih trgovinah in poskrbijo za preprosto in zdravo popestritev naših jedilnikov. Fermentirana hrana je namreč zelo koristna za nas in naše zdravje.

Za konec lahko rečemo, da je fermentacija izjemno zanimiv postopek, s katerim lahko proizvedemo raznoliko in zdravo hrano za cel spekter okusov. Živilom z njo podaljšamo rok uporabe, spremenimo teksturo in okus, dodamo vrsto koristnih mikroorganizmov, ki pomagajo naši prebavi in splošnemu zdravju in popestrimo svoj jedilnik. O fermentaciji danes vemo že veliko več, kot so vedeli naši predniki, pa vendar je to področje še vedno polno potenciala za nove raziskave, saj znanstveniki znova in znova odkrijejo kaj novega. Tako se ta tisočletja stara metoda predelave hrane še naprej razvija.

Če vas zanima več o vplivu fermentirane hrane na naše telo, lahko odgovore najdete v članku Fermentirana živila in njihovi učinki na zdravje. Lahko pa preizkusite katerega naših 10 receptov za domačo fermentacijo in kaj zdravega in okusnega pripravite kar doma.

Avtorica članka: Anja Košir

Viri:

Rezac, S., Kok, C. R., Heermann, M., & Hutkins, R. (2018). Fermented Foods as a Dietary Source of Live Organisms. Frontiers in Microbiology, 9. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01785

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6723656/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8003083/

https://sensorex.com/2021/11/16/the-fermentation-process-explained/

https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2021.568656