Η επιστήμη της ζύμωσης γαλακτικού οξέος στα τρόφιμα

Γιαούρτι, ξινολάχανο, τουρσί, κανένα από αυτά τα προϊόντα δεν θα υπήρχε χωρίς ζύμωση γαλακτικού οξέος. Αυτή είναι μια σειρά χημικών αντιδράσεων που μετατρέπουν τα συστατικά σας σε κάτι πολύ διαφορετικό (και νόστιμο) χάρη στα βακτήρια γαλακτικού οξέος.

Σε αυτήν την ανάρτηση θα εξερευνήσουμε τη ζύμωση γαλακτικού οξέος με περισσότερες λεπτομέρειες, βοηθώντας σας να κατανοήσετε τι συμβαίνει όταν αυτά τα βακτήρια αρχίζουν να λειτουργούν!

Τι είναι η ζύμωση γαλακτικού οξέος;

Για να επιβιώσει οποιοσδήποτε οργανισμός πρέπει να είναι σε θέση να εξάγει ενέργεια από μια πηγή ενέργειας. Η ζύμωση είναι ένας τρόπος λήψης αυτής της ενέργειας, όπως και η αναπνοή (που χρησιμοποιείται από φυτά και ζώα). Τα βακτήρια και οι ζύμες (για παράδειγμα στην παραγωγή μπύρας) χρησιμοποιούν συνήθως τη ζύμωση ως πηγή ενέργειας.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ζύμωσης, η ζύμωση με γαλακτικό οξύ είναι ένας τύπος στον οποίο το γαλακτικό οξύ σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της διαδικασίας ζύμωσης. Τα σάκχαρα, για παράδειγμα η λακτόζη ή η γλυκόζη, ζυμώνονται, στην πορεία απελευθερώνεται ενέργεια και παράγεται γαλακτικό οξύ. Η ζύμωση με γαλακτικό οξύ δεν απαιτεί οξυγόνο για να πραγματοποιηθεί.

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος δεν συμβαίνει μόνο στα βακτήρια, συμβαίνει και στους ανθρώπους! Εάν έχετε αθληθεί πολύ και νιώθετε τους μύες σας να ξινίζουν, κυριολεκτικά ξινίζουν. Δεν υπάρχει πλέον αρκετό οξυγόνο και το σώμα σας έχει επανέλθει στη χρήση ζύμωσης γαλακτικού οξέος για να σας δώσει αυτή την επιπλέον ενέργεια.

Βακτήρια γαλακτικού οξέος

Διάφορα βακτήρια χρησιμοποιούν ζύμωση γαλακτικού οξέος για να μετατρέψουν τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ, τα περισσότερα από αυτά εμπίπτουν στην κατάλληλα ονομαζόμενη ομάδα βακτηρίων γαλακτικού οξέος. Μέσα σε αυτήν την ομάδα υπάρχουν και πάλι διάφοροι τύποι, για παράδειγμα Lactobacillus, Leuconostoc ή Lactococcus . Τα βακτήρια μπορεί να προστεθούν στα τρόφιμα σκόπιμα για ζύμωση γαλακτικού οξέος, αλλά εμφανίζονται επίσης φυσικά σε μια ποικιλία περιοχών, συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπινου σώματος και στα περισσότερα φυτά.

Διαφορετικά βακτήρια γαλακτικού οξέος έχουν διαφορετικές βέλτιστες συνθήκες διαβίωσης. Μερικά μπορούν να αναπτυχθούν σε θερμοκρασίες έως και 0°C, ενώ άλλα σταματούν να αναπτύσσονται στους 10°C.

Γαλακτικό οξύ

Το γαλακτικό οξύ είναι ένα οξύ που σημαίνει ότι θα μειώσει την τιμή pH ενός υγρού, μπορείτε να δείτε τη δομή παρακάτω. Η ομάδα -COOH στη δεξιά πλευρά του μορίου είναι αυτή που κάνει το γαλακτικό οξύ και το οξύ. Το πρωτόνιο (Η) αυτής της ομάδας αφήνει την ομάδα αρκετά εύκολα να καθίσει στο υπόλοιπο νερό γύρω της. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση των πρωτονίων αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της τιμής του pH (δείτε περισσότερα εδώ).

Η αντίδραση ζύμωσης γαλακτικού οξέος

Υπάρχουν διάφοροι τύποι βακτηρίων γαλακτικού οξέος και υπάρχουν επίσης διαφορετικοί τρόποι με τον οποίο μετατρέπουν τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ. Επίσης, εξαρτάται από τους τύπους σακχάρων που είναι διαθέσιμα για τα βακτήρια, πώς θα μοιάζει η αντίδραση. Ο απλούστερος, ο πιο συχνά περιγραφόμενος μηχανισμός είναι αυτός που ξεκινά με τη γλυκόζη ως πηγή ενέργειας.

Η γλυκόζη μπορεί να ζυμωθεί σε γαλακτικό οξύ μέσω δύο κύριων οδών:ομοζυμωτικών και ετεροζυμωτικών. Θα απλοποιήσουμε τα μονοπάτια εδώ, στην πραγματικότητα υπάρχουν πολύ περισσότερα βήματα ενδιάμεσα μέσα στα κύτταρα. Επίσης, τα βακτήρια έχουν πολλές άλλες αντιδράσεις που συμβαίνουν κατά τη συγκομιδή της ενέργειας κατά τη ζύμωση. Για παράδειγμα, σχηματίζονται μόρια γεύσης και αυτοί οι μηχανισμοί αντίδρασης τείνουν να είναι τόσο περίπλοκοι και εξαρτημένοι από το προϊόν, το περιβάλλον και τα βακτήρια που είναι αδύνατο εδώ να δημιουργηθεί μια πλήρης επισκόπηση όλων των όσων συμβαίνουν.

Σχήμα αντίδρασης 1:Γλυκόζη – Ομοζυμωτική

Στον ομοζυμωτικό μηχανισμό της ζύμωσης γαλακτικού οξέος 1 μόριο γλυκόζης διασπάται σε 2 μόρια γαλακτικού οξέος. Αυτή η αντίδραση έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση ενέργειας που μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί από τα βακτήρια. Σε ένα σχήμα αντίδρασης που έχει ως εξής:

C₆ H₁₂ O₆ → 2 Γ₃ H₆ O₃

Σχήμα αντίδρασης 2:Γλυκόζη – Ετεροζυμωτική

Δεν είναι όλα τα βακτήρια γαλακτικού οξέος ικανά να διασπάσουν τη γλυκόζη τόσο αποτελεσματικά. Αντίθετα, εκτός από το γαλακτικό οξύ σχηματίζεται και αιθανόλη:

C₆ H₁₂ O₆ → C₃ H₆ O₃  +  C₂ H₆ O (αιθανόλη)  + CO₂; και πάλι απελευθερώνεται ενέργεια η οποία αποθηκεύεται από τα βακτήρια, αλλά μόνο η μισή από αυτήν της ομοζυμωτικής αντίδρασης.

Ζύμωση μεγαλύτερων σακχάρων, λακτόζη

Αλλά δεν περιέχουν όλα τα προϊόντα στα οποία πραγματοποιείται ζύμωση γαλακτικού οξέος γλυκόζη. Πάρτε για παράδειγμα το γάλα. Η ζάχαρη στο γάλα είναι λακτόζη. Η λακτόζη είναι ένας λεγόμενος δισαχαρίτης και αποτελείται από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης. Όταν χρησιμοποιούνται τα σωστά βακτήρια γαλακτικού οξέος, θα έχουν ένα ένζυμο που μπορεί να διασπάσει τη λακτόζη στη γλυκόζη και τη γαλακτόζη. Η γλυκόζη μπορεί στη συνέχεια να ζυμωθεί μέσω μιας από τις οδούς που περιγράφηκαν παραπάνω. Η ίδια η γαλακτόζη μπορεί να μετατραπεί σε γλυκόζη μέσω μιας σειράς αντιδράσεων και στη συνέχεια μπορεί επίσης να ζυμωθεί.

Ζύμωση γαλακτικού οξέος στα τρόφιμα

Η ζύμωση γαλακτικού οξέος στα τρόφιμα είναι μερικές φορές επιθυμητή, αλλά σε άλλες περιπτώσεις είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητη.

Ανεπιθύμητο, αλλοιωμένο

Τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος προκαλούν αλλοίωση των κρεάτων καθώς και των λαχανικών. Η παραγωγή του γαλακτικού οξέος κάνει τα προϊόντα να ξινίζουν και να μην είναι ορεκτικά. Με αυτόν τον τρόπο τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος είναι καλός δείκτης αλλοίωσης, καθώς δεν είναι επιβλαβή από μόνα τους, μας εμποδίζουν να φάμε κάτι που είναι χαλασμένο και μπορεί να περιέχει παθογόνους μικροοργανισμούς που δεν έχετε απαραίτητα γεύση.

Επιθυμητά βακτήρια γαλακτικού οξέος στα τρόφιμα

Στην περίπτωση του γιαουρτιού, των τουρσιών, των ελιών, του ξινολάχανου, της ξινής κρέμας και της προζύμης, θέλουμε τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος να κάνουν τη δουλειά τους. Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος βοηθούν στη διατήρηση των τροφών. Απλά ρίξτε μια ματιά, το γιαούρτι και η κρέμα γάλακτος είναι μια διατηρημένη μορφή γάλακτος και το ξινολάχανο είναι μια διατηρημένη μορφή λάχανου. Εκτός από συντήρηση προκαλούν και επιθυμητές αλλαγές στη γεύση και την υφή!

Πηγές

Pessione Enrica, Συμβολή βακτηρίων γαλακτικού οξέος στην πολυπλοκότητα της μικροχλωρίδας του εντέρου:φώτα και σκιές, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, τόμ. 2, 2012, σελ. 86, DOI 10.3389/fcimb.2012.00086, σύνδεσμος