Fermentálni azt jelenti: erjeszteni - kovászolni. A fermentum szó jelentése: élesztő-erjesztő anyag.
A fermentáció kifejezés a latin ferveo - forr, pezseg - szóból származik. Gondoljunk csak a kovászos uborka, vagy akár a bor természetes, pezsgő erjedésére.
Az ókeresztény egyházból eredő szokás szerint a felszentelt kenyér szimbolizálja Krisztus testét. A többi egyházmegye, és a hívek között a felszentelt kenyeret megosztva pedig a keresztény egyház kovásza, összetartó ereje. A fermentum a keresztény közösség kovásza, az élet forrása.
A fermentált ételeket baktériumok és élesztőgombák készítik. A sajt, joghurt, kovászolt kenyér, savanyú káposzta, kovászos uborka, sör, bor, érlelt sonka, szalámi, kimcsi, olíva bogyó stb. stb... -nincsenek fermentáció nélkül.
A tejsavas erjedés, fermentáció alapvető szerepet játszik a legtöbb tejtermék és sok más erjesztett-savanyított étel-ital készítésében. A tejsavbaktériumok segítségével és válogatott élesztőkkel fermentált ételek alapvetően átalakulnak. Milliárd számú kicsi séf dolgozik az új étel elkészítésén. Az erjesztés mindent megváltoztat: átalakul az állag, a rostok szerkezete, új ízek, új illatok, új színek képződnek. Az így létrehozott étel hosszan eláll, biztonságosan tárolható. Könnyen emészthető, immunerősítő, bélflóra gazdagító. Élőflórás, enzimekben gazdag, vitamindús. Minden összetevője számunkra kedvező irányban alakul át, így a cukrok, zsírok, fehérjék is bomlanak, átalakulnak. A baktériumok új vitaminokat és enzimeket hoznak létre.
Az irányított erjesztés során új egészséges ételeket készítenek a baktériumok.
Nem utolsó sorban: ezek az új ételek nagyon finomak.
A tejsavat termelő baktériumok jelen vannak életünkben. Mindenütt megtalálhatóak: zöldségeken, gyümölcsökön, a bőrünkön, az emésztő rendszerünkben. A tejbe már a fejés közben belekerülnek, majd a tárolás, szállítás, feldolgozás közben szintén nagy számban keverednek a nyers tejbe. Az életben maradáshoz és szaporodáshoz szükséges energiát a tejben található szénhidrátokból nyerik, ezek a laktóz, glükóz, galaktóz. A szénhidrátokat megemésztik miközben tejsavat termelnek. A tejsav termelés következtében a termék PH-ja gyorsan csökken, a termék gyorsan savanyodik. Ez a savanyú közeg (PH<4,5) a legtöbb romlást, nem kívánt folyamatot okozó baktériumnak már nem kedvez, ezért ezek szaporodása megáll, nyugvó fázisba kerül. (stacioner állapot)
Vagyis egy szakszerűen, savanyított tejtermékben stagnálnak a nem kívánatos baktériumok, elbomlik a tejcukor jelentős része, és létrejönnek a laktóz emésztését segítő enzimek. Ez jó hír a tejcukor érzékenyeknek, mert egy szépen fermentálódott aludttejben, joghurtban, kefirben, sajtban stb. jelentősen csökken a laktóz mennyisége, és fermentáció közben olyan enzimek keletkeznek, amik segítik a tejcukor lebontását. Ha a baktériumokat optimális körülmények veszik körül, akkor hirtelen szaporodásnak indulnak. Átlagosan 20-40 perc alatt a sejtek száma megduplázódik, tömegük a duplájára nő. Ez a rohamos szaporodás mindaddig fennáll, amíg a környezet kedvező, és a tápanyagok rendelkezésre állnak.
A jó minőségű tejsavas fermentáció feltételei:
- A kiindulási nyersanyag (tej, zöldség, gyümölcs stb.) friss, megbízható minőségű
- tiszta feldolgozási körülmények, tiszta edények és eszközök. (nem szükséges feltétel a sterilitás)
- gátló anyagoktól mentes eszközök (vegyszerektől mentes)
- A felhasznált baktérium fajtáknak optimális szaporodási hőfok (inkubálási hőfok igazodik a baktériumokhoz)
- nagy mennyiségű tejsav-termelő baktérium
- anaerob (oxigénszegény) környezet
- a baktérium kultúra bekeveréskor ne sokkolódjon (szobahőmérsékletű akklimatizálással és köztes hőmérsékletű, langyos közegben történő kultúra feloldással kerülhető el a sokkolódás)
A tejsavbaktériumok anyagcseréje alapvetően kétféle lehet:
homofermentatív, ahol a szénhidrátok feldolgozásának erdeménye nagyobb részt tejsav (85-95%)
heterofermentatív, ahol a tejsav mellett széndioxid, ecetsav, etanol, hangyasav, glicerin is keletkezik.
A savanyú ízek és aromák képzését, az alvadék erőteljes zsugorítását-szárítását vagy a savanyú alvasztást (aludttej) elsősorban a homofermentatív baktériumok végzik.
További ízek, aromák, gázlyukak képzése szempontjából a heterofermentatív tenyészetek szerepe erősebb.
Tejsavbaktériumok által termelt enzimek
A baktériumok anyagcsere folyamataik során enzimeket hoznak létre. Ezek olyan fehérjék, amelyek valamilyen folyamatot segítenek elő. A szervezetünk anyagcserefolyamataiban is számtalan enzim játszik nagyon fontos szerepet. Az enzimek mind specifikusak, tehát csak valamilyen feladat ellátására képesek és termelésük helye szerint két csoportra lehet őket osztani. A sejten kívül (extracellulárisan) és sejten belül termelt (endocellulárisan) enzimek. A tejsavbaktériumok az utóbbi csoportba tartozó enzimeket termelik, melyeknek fontos szerepe van a sajtkészítés során, a tejben lévő fehérjéket és zsírokat bontják az erre specializálódott enzimek. Aromákat képeznek belőlük, így kulcs szerepet játszanak a sajt ízének kialakulásában.
Ezek az enzimek csak a baktérium sejtfalának lebontása után kerülhetnek a tejbe / sajtba. Szerencsénkre ezek a mikrobák sejtfalbontó enzimet (peptidóglikán hidroláz) is tartalmaznak, így gyakran önemésztésbe (autolízisbe) kezdenek. Ennek gyakran valamilyen stresszhatás az okozója. Ilyen lehet a hőmérséklet, a pH, a tápanyaghiány, vagy a sókoncentráció megváltozása. Az autolízis irányítása és növelése a megfelelő időben alapvető paraméter a sajt érlelése során. Tehát a sejtfal felbomlása után kerülnek a sajtba a számunkra hasznos enzimek, például a peptidáz, a lipáz, vagy az aminosavak bontásához (katabolizmusához) használt enzimek.
A tejhez adott oltó, amely proteáz enzimeket tartalmaz peptidekre bontja a kazeint. Ezek után a felszabadult peptidáz enzim szabad aminosavakra bontja a peptideket. Az aminosavak későbbi katabolizmusa során aromák képződnek belőlük különböző enzimatikus utakon keresztül. Ezenkívül az észteráz és a lipáz enzim játszik fontos szerepet a tejzsírokban lévő trigliceridek bontásában (hidrolízisében), amely szintén aroma összetevőkké alakul a későbbiekben.
Bakteriocin hatás, nizin termelés, tartósító baktériumok
Bizonyos baktériumok képesek bakteriocint termelni, ami egy fehérje, vagy fehérje komplexből álló gátló anyag. Ez az anyag, a termelő törzsön kívül minden hasonló élőlény anyagcsere folyamatait és szaporodását gátolja. Néhány tejsavbaktérium is képes ezeket az bakteriocinokat megtermelni, ezért az ilyen kultúrákkal fermentált ételek hosszan elállnak, és biztonságosan állíthatók elő.
Mivel a tejsavbaktériumok is Gram-pozitív baktériumok csoportjába tartozik, így az általa termelt fehérje természetű antimikrobiális anyagok elsősorban a Gram-pozitív mikroorganizmusok növekedését és szaporodását gátolják.
Legfontosabb bakteriocin termelő baktérium a Lactococcus lactis subsp. lactis, amely nizint termel. A nizin antibiotikumnak számít, és természetes élelmiszer tartósítószerként engedélyezett anyag E234. A nizin lantioninokat tartalmaz, ezért lantibiotikumnak is nevezik.
Ez a természetes védőanyag termelő baktérium megtalálható a mezofil starterekben, és a kultúra keverékek többségében. Legkedvezőbb feltételek a nizin termelésre a kefirben és a camembert sajtban alakulnak ki, mert ez a két gomba típus és a mezofil baktérumok serkentik egymás növekedését.
A tejsavbaktériumok szaporodási hőmérséklet tartománya alapvetően két csoportba rendezi ezeket a mikrobákat.
Mezofil tejsavbaktériumok:
Az optimális szaporodási hőmérséklet a 20-40°C tartományba esik.
Legfontosabb szaporodási környezetük a melegvérű élőlények bőr felületetek, bélrendszere, testüregei, illetve a növények levelei, virága.
Optimális esetben ezek a baktériumok uralják a tejet. Ha elegendő mennyiségben vannak jelen, és a sajtkészítő "jól bánik velük", akkor hamarosan uralkodóvá válnak. Elveszik a teret a tejben jelen lévő ártalmas baktériumok szaporodásától.
A mezofil baktériumok a sajtkészítő fontos szövetségesei!
Termofil tejsavbaktétriumok:
Erőteljesen szaporodnak a 40-50°C tartományban.
A termofil baktériumok jóval előbb jelentek meg a földön, mint a mezofilok. A magasabb hőmérséklet kedvelése utal az őstengerből való származásra. Általánosságban elmondható, hogy a termofil mikrobák gyorsabb szaporodásra képesek, mint a mezofilok a magasabb hőmérséklet miatt. Ezek a baktériumok érvényesülnek az utómelegítés során. Újabb erőteljes aromákat termelnek a sajtrögökben, valamint segítik a további savó leadást. Zsugorítják, szárítják az alvadékot. Nélkülözhetetlen szerepük van a félkemény - kemény sajtok készítésben, joghurt fermentálásban. Termelt enzimjeik meghatározzák a sajt hosszabb távú érését is. Lassú ütemben, de szaporodásra képesek a hidegebb érlelés folyamán is.