Makhluk hidup melakukan berbagai macam hal proses metabolisme dengan tujuan untuk memperoleh energi. Hasil nyata dari proses tersebut adalah... transformasiIni didefinisikan sebagai perubahan kondisi dan karakteristik senyawa. Anda mungkin telah mengamati proses ini pada banyak hal di sekitar Anda, meskipun memang benar bahwa tidak semua proses degradasi bersifat fermentatif. Seperti saat Anda meninggalkan sekotak susu di luar lemari es, bakteri... laktobasilus Reaksi itu membuat susu segar Anda menjadi asam. Ngomong-ngomong, produk dari reaksi ini tidak selalu tidak diinginkan: segelas anggur yang Anda minum saat makan malam berasal dari fermentasi jus anggur.
Fermentasi mengubah gula pada produk yang termasuk dalam kelompok etil (alkohol), dan biasanya disertai dengan pembentukan asam yang memberikan rasa "asam" yang khas. Dalam kasus khusus fermentasi laktat, gula-gula ini terutama diubah menjadi asam laktat, yang bertanggung jawab atas keasaman khas dari banyak makanan fermentasi.
Dari fermentasi hingga fermentasi laktat
Fermentasi adalah sebuah proses reaksi kimia anaerobik (terjadi tanpa oksigen) dilakukan oleh mikroorganisme (bakteri dan ragi). Ilmuwan Louis Pasteur-lah yang mengaitkan proses degradasi ini pada beberapa makanan dengan aktivitas mikroba. Seiring waktu, mikrobiologi telah menunjukkan bahwa jenis fermentasi (didefinisikan oleh produk akhir) bergantung pada mikroorganisme yang terlibat.
Dalam fermentasi laktat Bakteri asam laktat terlibat, termasuk spesies LactobacillusHasil utama dari pemecahan glukosa adalah asam laktat dan, tergantung pada rutenya, juga karbon dioksida dan senyawa sekunder lainnya seperti etanol atau asam organik.
Secara biokimia, bakteri asam laktat memperoleh energi melalui glikolisisPiruvat yang dihasilkan direduksi menjadi laktat atau kombinasi laktat dan senyawa lainnya, meregenerasi NAD + diperlukan agar glikolisis dapat terus berlanjut tanpa adanya oksigen.
Mekanisme reaksi utama dalam fermentasi laktik adalah dehidrogenasi berturut-turut dari zat organik, yang biasanya berupa gula; kadang-kadang reaktan lain, seperti asam lemak, dapat ikut berperan. Untuk penyederhanaan historis, fermentasi umum sering diringkas dengan persamaan:
Gula = Alkohol + Karbon dioksida
Namun, pandangan yang lebih komprehensif tentang fermentasi laktat mempertimbangkan pembentukan asam selain alkohol dan CO₂.2:
Gula → Alkohol + Karbon dioksida + Asam organik (terutama asam laktat)
Dalam praktiknya ada berbagai macam jenis fermentasi laktat berdasarkan produk dan jalur metabolisme:
- Homolaktik: Laktosa atau glukosa dipecah hampir seluruhnya menjadi satu produk utama, yaitu asam laktatHal ini dilakukan, misalnya, oleh beberapa spesies Lactobacillus y Streptococcus terlibat dalam produksi yogurt.
- Heterolaktik: Produk seperti asam laktat, etanol y CO2dan dalam beberapa kasus asam organik tambahan (misalnya, asam asetat). Tergantung pada jalurnya, sejumlah kecil air juga dapat muncul sebagai produk sampingan. Bakteri seperti Leukonostok atau jenis tertentu dari Lactobacillus Mereka melakukan fermentasi heterolaktik, yang digunakan dalam pengawetan dan fermentasi kompleks.
Secara fungsional, bakteri asam laktat tidak hanya menghasilkan asam laktat: mereka juga menghasilkan zat lain. asam organik, eksopolisakarida dan senyawa aromatik yang memodifikasi tekstur, rasa dan aroma dari makanan fermentasi, itulah sebabnya penggunaannya sangat luas di industri makanan.
Kondisi yang mendukung fermentasi laktat
Kondisi yang mendukung perkembangan fermentasi laktat berkaitan dengan hal-hal berikut: kebutuhan fisiologis dari bakteri yang terlibat. Mengendalikan faktor-faktor ini sangat penting baik di industri maupun dalam memasak di rumah.
Kondisi lingkungan standar: Secara klasik disebutkan bahwa kondisi yang mendekati 25 ºC dan 1 atm Kisaran tersebut menguntungkan bagi banyak bakteri; dalam praktiknya, tergantung pada spesiesnya, kisaran optimalnya berada di antara 25-40 ºCSebagai contoh, dalam pembuatan yogurt, campuran tersebut dijaga agar tetap di sekitar 35-40 ºC selama beberapa jam agar bakteri dapat mengubah laktosa menjadi asam laktat. Jika suhu terlalu rendah (misalnya, pendinginan pada 4°C) aktivitasnya melambat; jika terlalu tinggi bakteri dapat mati dan fermentasi berhenti.
Kehadiran gula dan komponen organik: Bakteri memanfaatkan situasi tersebut. gula yang dapat difermentasi (laktosa dalam susu; gula sederhana dan turunan pati dalam sayuran dan sereal). Dalam bahasa sehari-hari, kita bisa mengatakan bahwa bakteri Mereka menyukai gula.
Kelembaban: Banyak perawatan antibakteri bertujuan untuk membatasi kelembapan, karena kelembapan memicu fermentasi dan pertumbuhan mikroba lainnya. Produk dengan kadar air yang sangat rendah kurang rentan terhadap aktivitas bakteri; inilah mengapa daging yang sangat kering atau produk dehidrasi lebih stabil.
Dalam fermentasi terkontrol, perhatian juga diberikan pada hal-hal berikut: ada atau tidaknya oksigenMeskipun banyak bakteri asam laktat mentoleransi oksigen, fermentasi itu sendiri pada dasarnya bersifat anaerobik: pembatasan oksigen mendukung jalur fermentasi daripada respirasi aerobik.
Faktor kunci lainnya adalah pHSeiring berlangsungnya fermentasi, asam laktat menurunkan pH, menciptakan lingkungan yang menguntungkan bagi bakteri asam laktat (LAB) dan tidak menguntungkan bagi banyak patogen, yang menjelaskan efektivitasnya sebagai metode pengawetan.
LactobacillusBakteri asam laktat dan perannya dalam fermentasi laktat.
Jenis kelamin Lactobacillus Ini adalah bagian dari kelompok yang lebih besar yang dikenal sebagai bakteri asam laktat (LAB). Ini adalah bakteri Gram-positif, berbentuk memanjang mirip batang; mereka lebih menyukai lingkungan anaerobmeskipun dalam banyak kasus mereka dapat mentolerir oksigen.
BAL mencakup genre seperti Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Enterococcus, Leuconostoc dan Pediococcus, terdapat dalam yogurt, kefir, keju, acar, dan roti sourdough, di antara makanan fermentasi lainnya.
Ketika Lactobacillus Ia mengembangkan fermentasi laktosa, tidak hanya untuk mendapatkan nutrisi tetapi juga menunjukkan preferensi terhadap lingkungan asam. Sifat ini digunakan untuk pengawetan makanankarena lingkungan asam membatasi pertumbuhan banyak bakteri patogen.
Beberapa spesies yang terlibat antara lain:
- Lactobacillus bulgaricus (saat ini dianggap sebagai bagian dari kompleks) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), banyak digunakan dalam yogurt tradisional.
- Lactobacillus casei, yang umum ditemukan dalam susu fermentasi dan beberapa jenis keju, memiliki potensi probiotik.
- Lactobacillus delbrueckii, yang terlibat dalam fermentasi laktat dan dalam produksi asam laktat secara industri.
- Lactobacillus leichmannii, hadir dalam fermentasi spesifik dan dalam studi metabolisme.
Dokter dan ahli gizi menganjurkan konsumsi produk dengan LAB karena dapat memberikan manfaat bagi... flora ususMembantu regenerasi dan keseimbangannya. Banyak merek menunjukkan keberadaan [bahan-bahan] pada label mereka. probiotikBakteri-bakteri ini melakukan semacam "pra-pencernaan" gula dan protein, sehingga makanan menjadi lebih mudah dicerna. berkenaan dgn pencernaan dan lebih mudah ditoleransi oleh orang yang sensitif terhadap laktosa.
Namun, banyak produk susu komersial menjalani proses pemanasan (pasteurisasi atau lainnya) yang mengurangi atau menghilangkan flora hidup: komposisi kimia (asam laktat, tekstur, dan rasa) mungkin tetap terjaga, tetapi efek probiotik yang terkait dengan bakteri hidup berkurang atau menghilang.
Fermentasi asam laktat dalam tubuh manusia: otot dan nyeri otot
Fermentasi asam laktat tidak hanya terjadi pada bakteri. Fermentasi asam laktat kita sel otot Mereka juga menggunakan jalur laktat ketika kebutuhan energi melebihi pasokan oksigen.
Selama a upaya kerasOtot memperoleh energi melalui glikolisis; jika kekurangan oksigen, piruvat diubah menjadi laktatNAD beregenerasi+ agar glikolisis dapat berlanjut:
Piruvat + NADH + H++ → Laktat + NAD+
Proses ini terjadi di dalam sitoplasma dan memungkinkan produksi ATP berkelanjutan dalam kondisi oksigen rendah. Akumulasi laktat dan penurunan pH berkontribusi pada rasa lelah dan nyeri otot langsung; namun, nyeri otot yang muncul terlambat lebih berkaitan dengan robekan mikro pada serat otot. Ketika pasokan oksigen membaik, laktat dapat diangkut ke jaringan lain (misalnya, hati) dan diubah kembali menjadi energi untuk metabolisme.
Fermentasi laktosa dalam pengawetan dan peningkatan kualitas makanan.
Fermentasi adalah metode kuno, yang dikembangkan oleh perlu mengolah makanan agar tahan lama. dan untuk mencegah infeksi perut pada saat antibiotik tidak tersedia. Berbagai budaya mengembangkan metode fermentasi (misalnya, di Asia dengan sayuran, biji-bijian, dan kedelai) tanpa sepenuhnya memahami mekanisme yang terlibat.
Louis Pasteur meletakkan dasar ilmiah untuk reaksi-reaksi ini, membuka jalan bagi teknik pengawetan. Saat ini kita tahu bahwa fermentasi laktat tidak hanya mengawetkan, tetapi juga dapat Meningkatkan tekstur, rasa, aroma, dan nilai gizi. makanan.
Dalam industri, fermentasi asam laktat memungkinkan:
- Perbaiki teksturnya pada produk seperti yogurt, hindari penggunaan pengental yang berlebihan. Beberapa strain menghasilkan eksopolisakarida yang secara alami menciptakan tekstur yang lembut dan stabil.
- Meningkatkan rasa dan aroma. pada keju dan makanan fermentasi lainnya melalui senyawa aromatik yang berasal dari metabolisme protein, gula, dan lipid.
- Mengurangi komponen yang tidak diinginkan seperti laktosa, mengurangi ketidaknyamanan pencernaan pada orang yang memiliki intoleransi.
Contoh fermentasi laktat yang terkenal meliputi:
- Fermentasi susu: BAL memperoleh energi dari laktosamengasamkan susu. susu yang menggumpal Hal ini terjadi akibat pengendapan protein (kasein) ketika pH menurun; dari sinilah dibuat yogurt, keju, kefir, dan produk lainnya.
- Fermentasi sayuran: Garam digunakan untuk menghambat patogen; bila digunakan dengan benar, garam menyeleksi bakteri asam laktat (LAB) yang resisten dan mempermudah proses pengawetan seperti asinan kubis, acar, dan kimchiJika digunakan secara berlebihan, hal itu juga dapat membatasi perkembangan Lactobacillus.
- Fermentasi pada daging: Pada sosis fermentasi dan daging olahan, fermentasi bekerja pada glikogen (atau gula yang ada) mengubahnya menjadi asam laktat, yang berkontribusi pada pengawetan, rasa, dan warna.
Fermentasi asam laktat juga berlaku untuk substrat seperti lendir kopi. BAL terdapat dalam pulpa (misalnya, Lactobacillus plantarum, L. fermentum, L. acidophilus) mengonsumsi gula dari buah dan menghasilkan asam laktat, alkohol, asam asetat, dan CO2Dengan mengontrol suhu, pH, oksigen, dan waktu, kopi dengan profil spesifik dapat diperoleh. keasaman yang menyenangkanRasa manis dan aroma kompleks, yang dihargai dalam kopi spesial.
Singkatnya, fermentasi laktat mengasamkan, mengawetkan, dan meningkatkan Karakteristik sensorik dan, dalam banyak kasus, nilai gizi dan daya cerna makanan. Ia bertindak sebagai jembatan antara produksi energi dan transformasi mendalam dari apa yang kita konsumsi, memberikan keamanan, rasa, dan interaksi kompleks dengan kesehatan usus kita yang terus dipelajari.