От химична гледна точка ферментацията е процес на непълно окисление на различни органични молекули – въглехидрати, аминокиселини, органични киселини и пр. В зависимост от получаваните продукти се различава алкохолна, млечнокисела, оцетнокисела, масленокисела и т.н. ферментация. Предвид невероятните опияняващи свойства на продуктите на алкохолната ферментация, извикващи райски видения и понасящи духа и тялото на крилете на блаженството, интересът на учените към нейната същност бил най-голям. В края на XVIII и началото на XIX век знаменитите французи Антоан-Лоран дьо Лавоазие и Луи Гей-Люсак разкриват химическата същност на алкохолната ферментация – превръщане на въглехидратите в етилов алкохол и въглероден диоксид. През 1836 година друг французин – Каняр де ла Тур, изказва мисълта, че алкохолната ферментация е резултат от жизнената дейност на дрождите – едноклетъчни гъби, открити неотдавна от нидерландеца Антони ван Льовенхук. Идеята на французина среща решителен отпор от светилата на химичната наука в онези години – германеца Юстус фон Либих и шведа Йонс Берцелиус.
През 60-те години на XIX век французинът Луи Пастьор защитава по блестящ начин своя сънародник, доказвайки, че
алкохолната ферментация действително протича под действието на дрождите,
при това в анаеробна (безкислородна) среда. „Живот без въздух”, така лаконично и изключително точно знаменитият французин назовава този удивителен природен феномен. При всичката си гениалност обаче Пастьор допуска малка неточност, твърдейки, че този процес протича само „in vivo”, т.е. в живата клетка. Тази „неточност” е коригирана от немския химик Едуард Бухнер, който доказва, че алкохолната ферментация може да протече и извън живата клетка („in vitro”) – под действието на особени субстанции (сега известни като ензими), изолирани от живите клетки. За своето знаменито откритие през 1907 година Бухнер е удостоен с Нобелова награда.
Сега учените са единодушни, че ферментацията е най-древният начин за добиване на енергия от първите живи клетки, обитаващи нашата планета преди милиарди години, когато кислородът е липсвал или е бил съвсем малко в нейната атмосфера. Любопитно е, че мускулните клетки на човешкия организъм „помнят” и „познават” този древен начин на добиване на енергия и го използват в екстремни случаи, когато в тях не постъпва кислород за аеробно разграждане на клетъчното „гориво” - глюкозата. Това става например при екстремно физическо натоварване на тялото, при което доставянето на кислород към мускулните клетки е затруднено.
Сега е известно, че алкохолната ферментация се причинява от дрождите от семейство Saccharommycetaceae. Това са факултативно анаеробни микроорганизми, които в присъствие на кислород се размножават интензивно, а в негово отсъствие на практика престават да се размножават и разграждат захарите, превръщайки ги в етилов алкохол и въглероден диоксид. Т.е. аерирането на ферментационната среда е полезно до натрупване на нужното количество дрожди в нея, след което то е вредно. Нещо повече, при интензивно аериране може дори да се преустанови ферментационният процес.
Аерирането на средата
(достъпът на кислород) в хода на целия ферментационен процес е една от не малкото грешки, допускани от самозваните домашни „майстори” на вина и ракии. Оптималната температура за развитие на дрождите е 26-28 градуса по Целзий. С най-висока скорост алкохолната ферментация протича от 20 до 26 градуса. При температура 35 градуса процесът е силно забавен, а при 40 градуса той спира. Под 15 градуса протича много трудно. При захарно съдържание над 30% жизнената дейност на дрождите е силно отслабена и ферментацията протича изключително бавно.
Чрез оцетнокиселата ферментация се получава един от най-широко използваните кулинарни продукти – оцетът,
познат на човека от хилядолетия. Най-вероятно той е бил открит случайно – забравено вино се е превърнало в продукт с необичайни вкусови и консервиращи качества. Загадката на неговото получаване е разкрита едва в средата на XIX век от вече споменатия Луи Пастьор, който доказва, че този тип ферментация се причинява от бактериите Acetobacter aceti, които трансформират етиловия алкохол в оцетна киселина. Това е и основният продукт, който в примитивните домашни условия производителите на домашни вина получават в резултат на усилията си да сътворят своя еликсир. Тези бактерии са твърде капризни и държат да работят в конфортна за тях среда – алкохолно съдържание 10-11%, температура 25-30 градуса и значително количество кислород. Наред с оцетната киселина в резултата на тяхната жизнена дейност в реакционната среда се натрупват и други продукти – органични киселини (винена, ябълчна, лимонена, аскорбинова), алдехиди, естери, витамини, ензими и т.н. Всички те, заедно с оцетната киселина, формират органолептичните и консервиращи качества на оцета.
Чрез млечнокиселата ферментация се получават изключително широка палитра продукти – млечнокисели (кисело мляко, кефир, катък, сирена), туршии, кисело зеле, кисели краставички и т.н. Тя се причинява от млечнокисели бактерии, които се подразделят на две групи – хомоферментативни и хетероферментативни. Хомоферментативните бактерии превръщат монозахаритите в млечна киселина, докато хетероферментативните – в млечна киселина, оцетна киселина, етилов алкохол, въглероден диоксид и някои ароматични вещества (естери, диацетил и пр.). Хомоферментативният процес е в основата на получаването на млечнокиселите продукти, хляба, силажите за селскостопанските животни и т.н., а хетероферментативният - на туршиите, киселото зеле, киселите краставички и пр.
Един от най-ценните продукти на този тип ферментация безспорно е българското кисело мляко,
което се получава в резултат на симбиотичното (съвместното) действие на бактериите Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus. Микрофлората на българското кисело мляко за първи път е изследвана от българина Стамен Григоров – студент по медицина в Женева. На удивителните качества на този уникален продукт (в частност – да препятства гнилостните процеси в дебелото черво, водещи до интоксикация на организма и редица паталогии) особено внимание обръща едно от светилата на науката в онези години – руско-френският биолог Илья Мечников, удостоен през 1908 година с Нобелова награда. Любопитно е, че разпространението на киселото мляко из Европа в значителна степен се дължи на френския крал Франсоа I, който страдал от мъчителна и неудържима диария. Мълвата за страданието на френския крал стигнала до Високата порта и Сюлейман Великолепни проводил във Франция своя личен хекимин. Чрез диета, в основата на която било кисело мляко, коронованата особа се върнала към нормалния живот. Вследствие на което Франсоа I горещо препоръчвал чудодейния екзотичен еликсир.
Изключително ценен продукт на хетероферментативната млечнокисела ферментация е
бозата, споменът за която остана далеч назад в десетилетията
В наши дни в огромната си част предлаганата боза е „сглобка”, която няма нищо общо нито с ферментационния процес, нито с продуктите на истинската, класическата боза – просо и захар. Единственият натурален продукт в нея е пшеницата, а останалите са продукти на синтетичната химия, които правят плах опит да излъжат вкусовите ни рецептори.
Разкрита е и тайната на получаването на туршиите, киселото зеле и киселите краставички. Оказа се, че тази ферментация протича ешалонирано - с участието на поне три вида бактерии - Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum съвместно с Lactobacillus cucumeris и Lactobacillus pentoaceticus. Всяка от тези бактерии натрупва в средата млечна киселина, която става причини за тяхната гибел. Последната бактерия довежда нейното съдържание приблизително до 2,5%. На протичането на процеса (и в крайна сметка – на качеството на получавания продукт) съществено влияние оказват редица фактори – съдържанието на солта, киселинността на средата, температурата, кислородното и захарно съдържание на подложената на ферментация суровина и пр. В резултат на жизнената дейност на бактериите, освен млечна киселина и въглероден диоксид, се получават и редица вещества, които в значителна степен определят органолептичните качества на крайния продукт. Всяка уважаваща себе си домакиня има своя изпитана рецепта за кисело зеле и туршии, които са нейна съкровена тайна.
Доц. д-р Димитър ПОПОВ
