Люди уже давно получают и используют продукты природного процесса брожения в своих интересах. Квашеные овощи, вино, сыр, кисломолочные продукты – все это результат жизнедеятельности бактерий для брожения, которые, вкладывая собственную энергию в ходе ряда химических реакций-превращений, одни органические соединения преобразуют в другие. Новообразованная органика имеет для человека особую ценность.
Виды брожения
Брожение – это химический процесс, который протекает в средах с окислительно-восстановительным потенциалом (они не до конца окислены и не до конца восстановлены).
В зависимости от состава среды, процесс брожения инициируют и осуществляют разные виды бактерий. Указанные обстоятельства определяют, какой вид брожения протекает в каждом конкретном случае.
Различаются следующие основные виды брожения:
- молочнокислое;
- пропионовокислое;
- смешанное (уксусное);
Роль бактерий в каждом из этих видов – снабжение процесса энергией и потребление выделяющейся энергии.
Врачи отмечают, что брожение играет ключевую роль в жизни многих бактерий, обеспечивая их энергией и способствуя их размножению. Этот процесс, в свою очередь, приносит значительную пользу человеку. Например, молочнокислые бактерии, участвующие в брожении, помогают улучшить пищеварение, способствуют усвоению питательных веществ и укрепляют иммунную систему. Кроме того, продукты, полученные в результате брожения, такие как йогурт и квашеная капуста, обогащены пробиотиками, которые положительно влияют на микрофлору кишечника. Врачи подчеркивают, что регулярное употребление таких продуктов может снизить риск различных заболеваний и улучшить общее состояние здоровья. Таким образом, брожение не только поддерживает жизнь бактерий, но и является важным элементом здорового питания для человека.
Молочнокислые бактерии
Что такое кисломолочные продукты, их роль и значение для здоровья человеческого организма – один из самых популярных вопросов о здоровье. Людей интересует, что это за такие интересные процессы, вызывающие столь глобальное оздоровление организма. Ответ на этот вопрос знают микробиологи.
Для начала можно дать характеристику бактериям, которые производит молочную кислоту – основу кисломолочного продукта:
- В группу входят два разных по происхождению рода микроорганизмов (лактобактерии и бифидобактерии). Эти бактерии имеют разную морфологию, но и у лакто-, и у бифидобактерий грамположительная клеточная стенка.
- Энергию для жизни получают только в процессе брожения, именно этот процесс играет ключевую роль в энергетическом обеспечении всех их жизненных процессов.
- Способ питания – гомоферментное (лактобактерии) или гетероферментное (бифидобактерии) преобразование лактозы (молочного сахара) в лактат (молочную кислоту).
- Процесс дыхания отсутствует, но данные бактерии относятся к анаэробным прокариотам, которые не используют кислород для своих жизненных процессов. При этом данная группа микроорганизмов может жить в присутствии кислорода, он не является для них ядом и не влияет на их функции в каком-либо негативном значении.
Что представляет собой гомоферментное брожение, характерное для питания лактобактерий:
- При воздействии на лактозу фермента β-галактозидаза, молекула лактозы распадается на две молекулы глюкозы.
- Запускается процесс гликолиза, в котором используется прибывшая к месту реакции молекула АТФ.
- Глюкоза, преобразуясь в пируват, использует один фосфорный остаток АТФ, превращая его в АДФ.
- На следующем этапе пируват возвращает фосфорный остаток молекуле АДФ, в результате чего получается органическая молекула молочной кислоты.
Гетероферментное питание подразумевает то, что анаэробные бифидобактерии используют несколько ферментов для разложения глюкозы (бифидобактерии легко используют для питания не только молочный сахар, а любую глюкозу).
На глюкозу воздействуют несколько ферментов: фосфоглюконат, рибулозодифосфат. При образовании энергетических связей и их распаде получается лактат (молочная кислота), тот же продукт, что и в способе, который используют лактобактерии.
Но, кроме того, при гетероферментном способе сбраживания образуется важный коэнзим Ацетил-КоА, который регулирует углеводный и жировой обмен.
Именно на этом свойстве бифидобактерий в кишечнике основаны препараты, которые призваны наладить обмен веществ. Для этой регулировки решающее значение имеют бифидобактерии.
Это довольно простой способ питания, но имеющий большое значение для человека, если вспомнить, какую роль играют молочнокислые бактерии в защите кишечника, кожи и всех слизистых организма.
Сегодня простейшие анаэробные микроорганизмы, у которых вообще отсутствует дыхание, используются на многих производствах:
- Их выращивают для наведения порядка в кишечнике и подавления микрофлоры гниения. Гниение – это катаболический процесс, который дезактивируется в кислотной среде. Проще говоря, бактерии гниения погибают в среде, где основу составляют продукты жизнедеятельности молочных бактерий.
- Так же, как для наведения порядка в кишечнике, их используют для предотвращения гниения на коже и на слизистых человека. Гниение на этих тканях предотвращается по той же причине (бактерии гниения погибают, отравленные молочной кислотой).
Восстановление естественной бактериальной защиты организма и эффективная борьба с микрофлорой гниения в кишечнике – не единственное значение для человека работы молочнокислых организмов. Их роль в продуцировании жизненно важных витаминов и в формировании и поддержании иммунитета сложно переоценить.
Пропионовокислые бактерии
Propionibacterium образуют пропионовую кислоту (пропионат), которая имеет решающее значение на стадии дозревания сыров.
Дыхание пропионибактерий анаэробное. Кроме сыра, место их обитания – рубец и кишечник жвачных животных, а также кожа лица человека (являются причиной сильных воспалений).
Способ разложения глюкозы при данном виде брожения предусматривает выделение таких полезных соединений, как:
- биотин (водорастворимый фермент группы В);
- молочная кислота.
Этот состав объясняет пользу сыров для здоровья человека, в том числе и для общего оздоровления кишечника.
Брожение — это удивительный процесс, который играет ключевую роль в жизни не только бактерий, но и человека. Многие люди отмечают, что благодаря брожению мы получаем разнообразные продукты, такие как йогурт, квашеная капуста и хлеб. Эти продукты не только вкусны, но и полезны для здоровья. Бактерии, участвующие в брожении, способствуют улучшению пищеварения, укреплению иммунной системы и даже повышению уровня энергии.
Некоторые исследователи подчеркивают, что ферментированные продукты могут помочь в борьбе с различными заболеваниями, благодаря наличию пробиотиков. Люди, которые регулярно включают такие продукты в свой рацион, отмечают улучшение самочувствия и общее повышение жизненного тонуса. Таким образом, брожение становится не просто биохимическим процессом, а настоящим источником здоровья и энергии для человека.
Смешанное брожение
В результате этого вида анаэробного дыхания микроорганизмов из глюкозы производится целая сложная смесь кислот:
- ацетат (уксусная кислота);
- лактат;
- сукцинат (янтарная кислота);
- формиат (муравьиная кислота).
Микроорганизмы, которые осуществляют дыхание через смешанное брожение, в процессе систематизации выделили в отдельный порядок – энтеробактерии (Enterobacteriaceae). В этот порядок входят практически все основные возбудители кишечных инфекций человека: сальмонеллы, кишечные палочки, шигеллы, клебсиеллы.
В отсутствие глюкозы эти микроорганизмы могут переходить на кислородный способ дыхания (факультативные анаэробы). Они очень нетребовательны к субстрату для роста и размножения, но некоторые виды погибают при повышении температуры среды.
Живут в кишечнике человека, при проведении санитарно-эпидемиологических исследований являются симптомом наличия фекального загрязнения.
Спиртовое брожение
Однако не только бактерии являются фабриками по разложению глюкозы на составляющие с образованием новых органических соединений. Человеку давно известен способ получения этанола с помощью одноклеточных грибов – дрожжей. Осуществляющие спиртовое брожение дрожжи выделены в отдельную внетаксономическую группу, причем границы этой группы еще не до конца определены.
По генетическому анализу спиртовые дрожжи имеют общие родственные связи с аксомицетами (несовершенными грибами). Одни из самых известных несовершенных грибов – трюфели.
Процесс спиртового брожения по способу мало чем отличается от других видов преобразования глюкозы. Спиртовые дрожжи в отсутствии кислорода переключаются на анаэробное дыхание (если кислород есть, спиртовые дрожжи дышат только им). Этот эффект спиртовых дрожжей исследовал и описал Луи Пастер. Теперь он так и называется: эффект Пастера.
Кроме того, если во время брожения в субстрат добавлять некоторые химические вещества, то меняется состав продуктов брожения. Так, например, можно получить глицерин.
Но не только дрожжи могут сбраживать глюкозу с образованием этанола, есть один род бактерий – Sarcina. Эти микроорганизмы осуществляют сбраживание по тому же пути, что и дрожжи. Кроме процессов, в которых спирт является основным продуктом, есть еще процесс, где этанол – побочный продукт брожения. Эти процессы протекают в организмах клостридий и энтеробактерий.
Вопрос-ответ
Чем полезно брожение?
Брожения, без химических примесей, стимуляторов и “увкуснителей”, в продуктах увеличивается содержание витаминов группы B, органические кислоты и различные штаммы пребиотиков. А сложные органические соединения распадаются на более простые, отчего пища легче усваивается.
Читайте также:
Зачем бактериям брожение?
Значение брожения в природе. Для организмов, обитающих в условиях низкого содержания кислорода или полного его отсутствия (например, клостридии, пропионовые бактерии), брожение – единственный источник получения энергии. Ряд организмов, в том числе многие дрожжи, энтеробактерии, легко переключаются с брожения на дыхание.
Основной источник энергии бактерий?
Основным источником энергии для бактерий являются углеводы, которые они могут метаболизировать для получения энергии через процессы, такие как гликолиз и дыхание. Некоторые бактерии также используют другие источники, такие как жиры и белки, а некоторые способны получать энергию из неорганических соединений, например, через хемосинтез.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите различные виды ферментации, такие как молочнокислое, спиртовое и уксусное брожение. Каждое из них имеет свои уникальные преимущества для здоровья и может быть использовано в приготовлении различных продуктов, таких как квашеная капуста, кимчи или домашнее вино.
СОВЕТ №2
Попробуйте включить в свой рацион ферментированные продукты, такие как йогурт, кефир, мисо и темпе. Эти продукты богаты пробиотиками, которые способствуют улучшению пищеварения и укреплению иммунной системы.
СОВЕТ №3
Если вы хотите попробовать самостоятельно заниматься ферментацией, начните с простых рецептов, таких как квашеная капуста или огурцы. Это не только увлекательный процесс, но и отличный способ контролировать ингредиенты и получать свежие, полезные продукты.
СОВЕТ №4
Обратите внимание на качество ингредиентов, которые вы используете для брожения. Выбирайте органические и свежие продукты, чтобы максимизировать пользу от ферментированных изделий и избежать нежелательных добавок.
