Ljudje že stoletja uporabljajo fermentacijo za spreminjanje narave prehranskih izdelkov. Fermentacija je anaerobni presnovni proces, ki prinaša energijo, pri katerem organizmi hranila - običajno ogljikove hidrate - pretvorijo v alkohol in kisline, kot sta mlečna kislina in ocetna kislina.
Fermentacija je morda najstarejše biotehnološko odkritje, ki ga človek pozna. Majhne pike so lahko vse bes, vendar je pred več kot 10.000 leti človeštvo proizvajalo pivo, vino, kis in kruh z uporabo mikroorganizmov, predvsem kvasovk. Jogurt je bil proizveden z mlečnokislinskimi bakterijami v mleku, plesni pa so bili uporabljeni za proizvodnjo sira, ki je bil zraven vina in piva. Ti procesi so še danes v veliki uporabi za proizvodnjo sodobne hrane. Vendar so kulture, ki se uporabljajo danes, očiščene in pogosto gensko rafinirane, da bi ohranile najbolj zaželene lastnosti, pa tudi proizvajale izdelke najvišje kakovosti.
Živila, ki jih tvori fermentacija
Mnogo živil, ki jih jeste vsak dan, nastane skozi proces fermentacije. Nekateri, ki jih morda poznate in jeste redno, vključujejo sir, jogurt, pivo in kruh. Nekateri drugi izdelki so mnogim Američanom manj običajni.
- Kombuča
- Miso
- Kefir
- Kimči
- Tofu
- Salami
- Živila, ki vsebujejo mlečno kislino, na primer kislo zelje
Skupna opredelitev
Najbolj znana definicija fermentacije je "pretvorba sladkorja v alkohol (z uporabo kvasa) pod anaerobnih pogojih, kot pri proizvodnji piva ali vina, kisa in jabolčnika. "Fermentacija je med najstarejša zgodovinski biotehnološki procesi ki jih človek uporablja za proizvodnjo vsakodnevnih prehrambenih izdelkov.
Pojav industrijske fermentacije
Leta 1897 odkritje, da encimi iz kvasa lahko sladkor pretvorijo v alkohol, vodi v industrijske procese za kemikalije, kot so butanol, aceton in glicerol, ki se uporabljajo v vsakodnevnih izdelkih, kot so vžigalniki, odstranjevalec laka za nohte, in milo. Fermentacijski procesi se še danes uporabljajo v mnogih sodobnih biotehnoloških organizacijah, pogosto za proizvodnjo encimov, ki se uporabljajo v farmacevtskih postopkih, sanaciji okolja in drugih industrijskih procesih.
Etanolno gorivo se pridobiva tudi s fermentacijo. Alternativni vir goriva uporablja koruzo, sladkorni trs in druge rastline za proizvodnjo plina. Fermentacija je uporabna tudi pri predelavi odplak. Tu se kanalizacija razgradi s postopkom. Nevarne sestavine odstranjujemo, preostali blato pa lahko predelamo v gnojila, medtem ko plini, ki nastanejo med postopkom, postanejo biogoriva.
Biotehnologija
V svetu biotehnologija, izraz fermentacija se uporablja precej ohlapno in se nanaša na rast mikroorganizmov, ki se tvorijo v hrani, bodisi v aerobnih ali anaerobnih pogojih.
Fermentacijske posode (imenovane tudi bioreaktorji), ki se uporabljajo za industrijske fermentacijske procese, so steklene, kovinske ali plastične cisterne ki so opremljeni z merilniki (in nastavitvami), ki nadzorujejo prezračevanje, hitrost mešanja, temperaturo, pH in druge parametre obresti. Enote so lahko dovolj majhne za uporabo na samem vrhu (5-10 L) ali do 10 000 L z zmogljivostjo za večje industrijske aplikacije. Fermentacijske enote, kakršne so te, se uporabljajo v farmacevtski industriji za rast specializiranih čistih kultur bakterij, gliv in kvasovk ter za proizvodnjo encimov in zdravil.
Pogled na zimologijo
Umetnost preučevanja fermentacije se imenuje zimologija ali zimurgija. Louis Pasteur, francoski biolog in kemik, znan po odkritju pasterizacije in načelu cepljenja, je bil eden prvih zimologov. Paster je fermentacijo označil kot "rezultat življenja brez zraka."