Влияние микроорганизмов на ферментацию бобов
Ферментированные продукты глубоко укоренены в мировой пищевой культуре. Микробные сообщества в них часто разнообразны, но обычно лишь несколько видов вносят значительный вклад в конечный продукт. Напитки и продукты с похожими вкусовыми профилями часто ферментируются схожими микробами или микробами, осуществляющими сходные метаболические процессы.
Роль ферментации в микробиологии трудно переоценить. Значительные достижения в её истории связаны с попытками понять, почему некоторые процессы идут не так. Например, в середине 1800-х Луи Пастер заметил, что вино скисает из-за заселения организмами меньше дрожжей — ими оказались молочнокислые бактерии.
Сообщество микроорганизмов, запускающее ферментацию, может быть аутохтонным (спонтанная ферментация) или вноситься в виде закваски (starter, mother, backslop). Закваски ускоряют начальные этапы, обеспечивают стабильность и качество. Крупномасштабное производство обычно полагается на закваски, тогда как многие традиционные продукты используют нативные микробные сообщества.
Микробиологические процессы ферментации высокодинамичны и часто характеризуются несколькими стадиями. Разные продукты характеризуются разными микробами, которые формируют уникальные вкусовые профили.
Как ферментация меняет пищу
Ферментация влияет на пять основных аспектов пищи:
Консервация.
Усвояемость.
Снижение токсичности.
Пробиотики.
Вкус.
Консервация связана с тем, что ферментирующие микробы изменяют среду, исключая многие организмы, вызывающие порчу или болезни. Например, в кислых ферментах молочнокислые бактерии производят кислоты, которые подавляют опасные микробы, такие как Clostridium.
Усвояемость и снижение токсичности особенно важны для соевых бобов и других растительных продуктов. Микробные ферменты могут расщеплять многие токсины, включая цианогенные гликозиды, которые ингибируют клеточное дыхание.
Пробиотики. Существуют смешанные данные о влиянии ферментированных продуктов на здоровье кишечника. Многие пищевые микробы считаются транзиторными и слабо колонизируют кишечник. Однако одно исследование на крысах показало, что дисбиоз может смягчаться с помощью молочнокислых бактерий из кефироподобного продукта. Микробиомы, находящиеся в состоянии изменений, с большей вероятностью подвержены влиянию пробиотиков из ферментированных продуктов.
Вкус. Вторичные метаболиты, такие как молочная кислота, сложные эфиры и свободные аминокислоты, значительно меняют вкус. Например, в закваске для хлеба баланс молочнокислых бактерий и дрожжей определяет кислотность.
Возвращение к основам: Щелочная ферментация
В западной кухне ферментированные продукты обычно кислые, но существуют и щелочные процессы, где аминокислоты метаболизируются в аммиак, повышающий pH культуры. Щелочные ферменты обычно богаты белком и включают бобовые (например, сою) и семена. В большинстве таких продуктов используют нативные микробные сообщества, где после варки обогащаются виды Bacillus.
Натто — ферментированный соевый продукт, характеризующийся тягучими полимерами. Производство происходит, когда Bacillus subtilis subsp. natto выделяет протеазы, расщепляющие белки сои. Затем вторичная ферментация с участием глутаматдегидрогеназ и уреаз приводит к появлению характерного запаха аммиака.
Давадава (огри, сумбала, иру) — щелочная ферментация семян в Западной Африке. Семена рожкового дерева варят, очищают от кожуры и ферментируют несколько дней. Часто основным организмом является Bacillus subtilis; также участвуют Leuconostoc, Staphylococcus и Micrococcus. Варка способствует доминированию бацилл, образующих термостойкие споры.
Кинема производится аналогично давадаве, но из соевых бобов в Восточных Гималаях. Как и натто, она образует тягучие полимеры, но в меньшей степени. Ферментацию осуществляют аутохтонные микроорганизмы, в основном виды Bacillus и другие Firmicutes. Среди грибов основными видами являются Wallemia canadensis и Pichia sporocuriosa, но их функциональная роль плохо определена.
Ферментация соевых бобов с помощью плесневых грибов
Продукты с высоким содержанием белка, такие как бобы и семена, часто ферментируют плесневыми грибами, в основном Rhizopus, Mucor и Aspergillus. По сравнению с бактериальными, такие процессы часто проходят при более высоких температурах.
Темпе производят, замачивая, варя и высушивая бобы, затем инокулируя их закваской Rhizopus. Смесь формуют в блоки и накрывают воздухопроницаемой оболочкой. По мере роста гриб образует мицелий, связывающий блок. Процесс занимает 1.5–3 дня. Rhizopus улучшает питательные качества сои: расщепляет белки, повышает биодоступность железа и удаляет токсичные соединения.
Кодзи обычно делают с использованием видов Aspergillus из риса, ячменя или соевых бобов. Кодзи — это стартовая культура для мисо, соевого соуса и саке. Некоторые продукты, например амадзакэ, используют кодзи как источник ферментов, а не полагаются на рост самой плесени. В амадзакэ высокие температуры стимулируют активность ферментов, высвобождающих сахара из риса.
Ферментация расширяет спектр доступных продуктов и срок их хранения. Разные процессы и организмы создают совершенно разные вкусы, что демонстрируют примеры натто, давадавы, кинемы, темпе и кодзи.