ΖΥΜΟΥΜΕΝΑ ΤΡΟΦΙΜΑ. ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΟΓΕΡΟΠΟΥΛΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής. Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Foods

Transcript

1 ΖΥΜΟΥΜΕΝΑ ΤΡΟΦΙΜΑ ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΟΓΕΡΟΠΟΥΛΟΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics- Nutrition

2 Ζυμώσεις Ζύμωση είναι η αργή διαδικασία αποσύνθεσης οργανικών ουσιών που προκαλείται από μικροοργανισμούς, ργ μ ή ένζυμα φυτικής ή ζωικής προέλευσης. Είναι βιοχημική μεταβολή, που επέρχεται από την αναερόβια ή μερικώς αναερόβια οξείδωση των υδατανθράκων από μικροοργανισμούς ή από ένζυμα. Διαφέρει από την σήψη, κατά την οποία συμβαίνει υποβάθμιση των πρωτεϊνικώνυλικών. ώ Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics- Nutrition

3 Ζυμώσεις σχετικά αποδοτική, χαμηλής ενέργειας διαδικασία συντήρησης τροφίμων αυξάνει την ωφέλιμη ζωή του προϊόντος μειώνει την ανάγκη για ψύξη ή άλλης μορφής συντήρηση ιδιαίτερα κατάλληλη σε αναπτυσσόμενες χώρες και σε απομακρυσμένες περιοχές Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

4 Ζυμώσεις Στις ζυμώσεις προς παραγωγή τροφίμων είναι ουσιώδες να αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται και να αυξάνονται μόνο τα επιθυμητά άβακτήρια, ζύμες ή μύκητες. Έτσι καταστέλλεται ηανάπτυξη άλλων μικροοργανισμών ργ μ που μπορεί είτε να είναι παθογόνοι είτε να αλλοιώσουν τη διαδικασία δ ζύμωσης Παράδειγμα οι διαφορές στον τρόπο αλλοίωσης ηςμεταξύ του παστεριωμένου και του μη παστεριωμένου γάλακτος Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

5 Οργανισμοί υπεύθυνοι για τις ζυμώσεις στα τρόφιμα Βακτήρια (bacteria) Ζύμες (yeasts) t) Ευρωτομύκητες (molds) Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

6 Στα τρόφιμα υπάρχουν διάφορες Βακτήρια οικογένειες βακτηρίων, η πλειονότητα των οποίων είναι υπεύθυνη για τις αλλοιώσεις (χάλασμα) των τροφίμων Βακτήρια που προκαλούν επιθυμητές ζυμώσεις στα τρόφιμα, είναι κυρίως τα βακτήρια της γαλακτικής ζύμωσης (Lactobacillaceae) και τα βακτήρια της οξικής ζύμωσης (Acetobacter). Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

7 Ζύμες Οι ζύμες που προκαλούν επιθυμητές ζυμώσεις στα τρόφιμα, ανήκουν στην οικογένεια Saccharomyces, ειδικά ο S. cerevisiae. Μονοκύτταροι οργανισμοί, αναπαράγονται ασεξουαλικά με εκβλάστηση Οι ζύμες είναι μεγαλύτερες από τα περισσότερα βακτηρίδια. Διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία τροφίμων (αρτοποιία, οινοπνευματοποιία, υδρόλυση πολυσακχαριτών προς γλυκόζη) Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

8 Μύκητες Ορισμένοι μύκητες όπως ο Aspergillus παράγουν ανεπιθύμητες τοξίνες και συμβάλλουν στην αλλοίωση των τροφίμων. Άλλοι προσδίδουν χαρακτηριστική γεύση ή άρωμα στα τρόφιμα ή παράγουν ένζυμα όπως οι ευρωτομύκητες του γένους Penicillium που εμπλέκονται στην ωρίμανση και το άρωμα των τυριών Είναι αερόβιοι, μπορούν να αποικίσουν τους περισσότερους τύπους τροφίμων και είναι ανθεκτικοί σε υψηλές συγκεντρώσεις σακχάρων και άλατος Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

9 Τροφικές Ζυμώσεις Οι μικροοργανισμοί ελευθερώνουν προϊόντα, τα οποία προσδίδουν νέες γεύσεις στα ζυμούμενα τρόφιμα (πχ ξίδι), μεταβάλλουν την υφή τους (γάλα γιαούρτι) ) ενώ παράλληλα δρουν ως συντηρητικά (μείωση ph γαλακτικό ή οξικό οξύ). Όλα σχεδόν τα ζυμούμενα τρόφιμα προκύπτουν από την δράση περισσοτέρων του ενός μικροοργανισμών, που δρουν είτε μαζί είτε διαδοχικά (πχ ξίδι). Ένα οργανισμός αρχίζει μια ζύμωση, αυξάνεται μέχρις τα προϊόντα της ζύμωσης να εμποδίζουν την περαιτέρω αύξησηη και δραστηριότητά η του, οπότε αναπτύσσονται άλλοι που μπορούν να αντέξουν στις νέες συνθήκες. Παρασκευή μπύρας με ζύμωση σε ζυθοποιείο

10 Τροφικές Ζυμώσεις Συνήθως η ζύμωση αρχίζει από βακτήρια, ακολουθούν οι ζύμες και έπειτα οι μύκητες Οι μικρότεροι μικροοργανισμοί είναι αυτοί που πολλαπλασιάζονται και προσλαμβάνουν θρεπτικές ουσίες από το περιβάλλον πολύ πιο γρήγορα Τα βακτήρια είναι οι μικρότεροι από τους μικροοργανισμούς, ακολουθούμενα από τις ζύμες και τους μύκητες. Τα μικρότερα βακτήρια, όπως τα Leuconostoc και Streptococcus είναι συχνά τα πρώτα είδη που αποικίζουν ένα υπόστρωμα Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

11 Μικροοργανισμοί σε ζυμούμενα φρούτα και λαχανικά Οργανισμός Τύπος Βέλτιστες συνθήκες Αντιδράσεις Οργανισμός Τύπος Βέλτιστες συνθήκες Αντιδράσεις Acetobacter genus A. aceti A. pasteurianus A. peroxydans Streptococcaceae Family Streptococcus genus S. faecalis S. bovis S. thermophilus Leuconostoc genus L. mesenteroides L. dextranicum L. paramesenteroides Αερόβια ραβδόμορφα βακτήρια Κόκκοι θετικοί κατά Gram Κόκκοι θετικοί κατά Gram a w > =0.9 Οξυάντοχοι a w > =0.9 Οξειδώνουν οργανικές ενώσεις (αιθανόλη) προςοργανικά οξέα (οξικό οξύ). Παραγωγή ξιδιού. Homofermentative*. Συνήθως σε ζυμώσεις γαλακτος, όμως S. Faecalis είναι κοινός σε φυτικά προϊόντα. Ανθεκτικοί σε άλας και υψηλά ph. Heterofermentative**. Παράγουν γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ, αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα από τη γλυκόζη. Είναι μικρά βακτήρια, άρα έχουν σημαντικό ρόλο στην έναρξη των L. oenos ζυμώσεων. Ο L. oenos είναι συχνά παρών στο κρασί. Μπορεί να χρησιμοποιήσει το μηλικό οξύ και άλλα οργανικά οξέα. Pediococcus genus P. cerevisiae i Σαπροφυτικοί οργανισμοί που βρίσκονται σε P. acidilactici ζυμούμενα λαχανικά, χυλό βύνης, την μπύρα. P. pentosaceus Παράγουν γαλακτικό οξύ. Heterofermentative Spp. L. brevis L. fermentum L. buchneri Ζύμες Οξυάντοχοι, ζάχαρη 40% a w > = 0,85 Saccharomyces Cerevisiae S. pombe Debaromyces Zygosaccharomyces rouxii Candida species Geotrichum candidum Πολλοί αερόβιοι, μερικοί αναερόβιοι οργανισμοί ph C Παράγουν γαλακτικό οξύ (50%), οξικό οξύ (25%), αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα (25%). Ο L. brevis είναι ο πιο κοινός. Πλατιά διαδεδομένοι σε φυτά και ζώα. Ανάγει μερικά τη φρουκτόζη σε μαννιτόλη. Ο S. cerevisiae μπορεί να μεταβάλλει το μεταβολισμό του από ζυμωτικό σε οξειδωτικό, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα οξυγόνου. Οι περισσότερες ζύμες παράγουν αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα από τα ζάχαρα. Ανθεκτικοί σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος ή/και χαμηλή a w Lactobacillaceae Family Ραβδόμορφα βακτήρια θετικά κατά Gram. Οξυάντοχα a w > =0.9 Μεταβολίζουν τα ζάχαρα προς γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ, αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα. Lactobacillus genus Σαπροφυτικοί οργανισμοί. Παράγουν μεγαλύτερα ποσά οξέος από τους κόκκους Homofermentative Lactobacillus spp. L. delbrueckii L. leichmannii L. plantarum L. lactis L. acidophilus Παράγουν μόνο γαλακτικό οξύ. L. plantarum είναι σημαντικός σε ζυμούμενα φρούτα και λαχανικά. Ανθεκτικοί σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος Homofermentative: παράγουν ένα μόνο προϊόν κατά τη ζύμωση (λακτόζη γαλακτικό οξύ) Heterofermentative: παράγουν περισσότερα προϊόντα κατά τη ηζύμωση η( (πχχ αιθανόλη και γαλακτικό οξύ) Laboratory of Chemistry-Biochemistry-Physical Chemistry of Department of Science of Dietetics-

12 Ιστορικά Οι πρώτοι καταναλωτές ζυμουμένων προϊόντων ήταν πιθανότατα προανθρώπινοι Η γη έχει ηλικία περίπου 4 δισεκατομμυρίων ετών Οι πιο παλιοί απολιθωμένοι μικροοργανισμοί είναι ετών στήριζαν την επιβίωσή τους στην ανακύκλωση της οργανικής ύλης. Τα επόμενα 2 δισεκατομμύρια έτη εξελίχθηκαν τα φυτά Επομένως, τα κύρια φυτά που αποτέλεσαν τη διατροφή του ανθρώπου καθώς και οι μικροοργανισμοί που είναι απαραίτητοι για τις ζυμώσεις των τροφίμων υπήρχαν στη γη τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο έτη πριν την εμφάνιση των ανθρώπων

13 Ιστορικά Ορισμένες γεύσεις (γλυκό, ξινό, γεύση αλκοόλ, γεύση κρέατος) ήταν και είναι ευχάριστες σε μεγάλο αριθμό ανθρώπων Κάποιοι ανθρωπολόγοι έχουν προτείνει ότι η αγάπη για το αλκοόλ ήταν που παρακίνησε τους ανθρώπους να εγκατασταθούν σε οικισμούς και να γίνουν γεωργοί Ο άνθρωπος ήρθε σε επαφή με τη ζύμωση τυχαία αλλά απέκτησε τον έλεγχο της διαδικασίας από τους προϊστορικούς ορικούς χρόνους. Ενδείξεις οινοποίησης: οίη ης Γεωργία (6000 πχ), όρη Ζάκρος του Ιράν (5000 πχ), Βαβυλώνα (5000 πχ), Αίγυπτος (3150 πχ), προ ισπανικό Μεξικό (2000 πχ) και Σουδάν (1500 πχ). Παρασκευή ψωμιού με ζύμωση: Αίγυπτος (1500 πχ). Ζύμωση γάλακτος: Βαβυλώνα (3000 πχ)

14 Ιστορικά Στα νεότερα χρόνια, ο πρώτος που συνέδεσε τις ζύμες με τις ζυμώσεις ήταν ο Louis Pasteur, τo 1857 ΟΓερμανόςEduard Buchner (βραβείο Nobel 1907) προσδιόρισε ότι η ζύμωση προκαλείται από μια έκκριση της ζύμης που την ονόμασε «ζυμάση»

15 ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Ι. Κατάταξη ανάλογα με είδος εμπλεκομένων μικροοργανισμών Α Βακτήρια Γαλακτικού οξέος Ι. Φρούτα και λαχανικά Αγγούρια τουρσί Ελιές πράσινες, ώριμες Λάχανο sauerkraut Μαρούλι lettuce kraut Μίγμα λαχανικών, κράμβη, ραπάνι, λάχανο Paw Tsay Τρόφιμα που παράγονται με ζυμώσεις ΙΙ. Κατάταξη βάσει ομάδων τροφίμων Μίγμα λαχανικών με κινέζικο λάχανο Kimchi 1. Γαλακτοκομικά τυρί, Λαχανικά ή σιτάρι και γάλα ή γιαούρτι Tarhana, τραχανάς γιαούρτι, kefir Λαχανικά και ρύζι Sajur asin kurut Ζύμη και γάλα Kishk καρπός καφέ σπέρματα καφέ καρπός βανίλλιας βανίλλια taro (κολοκάσι) poi II. Κρέατα αλλαντικά ΙΙΙ. Γαλακτοκομικά Γάλα ξινή σάλτσα, sour cream ποτά από ξινόγαλο (γάλα acidophilus, γιαούρτι, αριάνι buttermilk, skyr, gioddu, lebanm dadhi, taette, mazun) Βούτυρο ξινή σάλτσα βουτύρου, ghee Τυριά μαλακά: φέτα, cottage, pot, cream, schmierkase τυρογάλακτος: μυζήθρα, ανθότυρο, mysost, primost, ricotta σκληρά-ημίσκληρα: ημίσκληρα: Cheddar, Edam, Gouda, Cheshire, Provolone, γραβιέρα, κεφαλοτύρι, κασέρι Β. Βακτήρια γαλακτικού οξέος με άλλους μικροοργανισμούς Ι. Γαλακτοκομικά προϊόντα α Με άλλα βακτήρια 1. Βακτήρια προπιονικής ζύμωσης τυριά Emmenthaler, Swiis, Gruyere 2. Βακτήρια επιφανειακής ωρίμανσης τυριά Limburger, Βrick, Munster β Με ζύμες Kefir, kumiss γ Με μύκητες Roquefort, Camembert, Brie, Gorgonzola, Stilton, Blue cheese II. Προϊόντα λαχανικών α Με ζύμες πίκλες Nukamiso β Με μύκητες tempeh (Ινδονησία), σάλτσα σόγιας Γ. Βακτήρια οξικής ζύμωσης Δ. Ζύμες Κρασί, μηλίτης, μέλι, βύνη κλπ ξίδι Βύνη μπύρες, ale, porter, stout, bock, Pilsner Φρούτα κρασί, βερμούτ Κρασιά μπράντυ Μελάσσα ρούμι Πολτός δημητριακών ουίσκυ Ρύζι σάκε, sonti Ομάδα τροφίμων Παραδείγματα Περιοχές παραγωγής 2. Ποτά μπίρα, ξανθή γερμανική μπίρα, μπίρα σόργου, πνεύματα (spirits), arak ρακί καφές, τσάι, κακάο, aliha, σάκε, κρασιά,μηλίτης (cider) 3. Δημητριακά ψωμί, τηγανίτες, ντόνατς, laochao, kenkey, injera, ogi, pozol, chicha, mirin (με όσπρια), idli, dosa, papadam 4. Κρέας Ζαμπόν, σαλάμιι, ham, pickled meat, pepperoni Κύριες: Ευρώπη, Β. Αμερική, Μ. Ανατολή Δευτερεύουσες: Αφρική, ΝA Ασία όλες όλες Κύριες: Ευρώπη, Β. Αμερική Δευτερεύουσες: Ινδία Μ Ανατολή 5. Ψάρια Σάλτσα ψαριών, bagoong, paak Κύριες: Α Ασία, ΝΑ Ασία, Ευρώπη Δευτερεύουσες: Ωκεανία, Β Αμερική 6. Όσπρια Σάλτσα σόγιας, miso Κύριες: Ινδία, Α Ασία, ΝΑ Ασία Δευτερεύουσες: Μ Ανατολή, Ωκεανία 7. Διάφορα Μανιτάρια, nata, dage, ragi, ξίδι Κύριες: Α Ασία, ΝΑ Ασία 8. Άμυλο, δημητριακά Gari, chicouangue, tape ketella, poi, bwiru, chuflo 9. Φρούτα λαχανικά Τουρσιά, ελιές, kimchi, humchoy, ξινολάχανο (sauerkraut) Κύρια: Αφριική όλες

16 Διατροφική αξία των ζυμουμένων τροφίμων Τα ζυμούμενα τρόφιμα και ποτά εμπλουτίζουν την διατροφή μας με σημαντικές ποσότητες θρεπτικών τροφών με μεγάλη ποικιλομορφία γεύσεων, αρωμάτων και υφής. Υπολογίζεται ότι παρέχουν το 20 40% της τροφής μας και καλύπτουν σημαντικό ποσοστό των θρεπτικών αναγκών όλων των καταναλωτών Ενώ ο δυτικός κόσμος εμπλουτίζει τα τρόφιμά του με συνθετικές βιταμίνες, οι αναπτυσσόμενες χώρες πρέπει να στηριχθούν στο βιολογικό εμπλουτισμό για βιταμίνες και απαραίτητα αμινοξέα. Ο εύπορος Δυτικός κόσμος κονσερβοποιεί και ψύχει μεγάλο ποσοστό των τροφίμων του, ενώ οι αναπτυσσόμενες χώρες πρέπει να στηριχθούν στις ζυμώσεις και την ξήρανση για την συντήρηση και την επεξεργασία των τροφίμων με κόστος στα πλαίσια του προϋπολογισμού του μέσου καταναλωτή.

17 Συμβολή των ζυμουμένων τροφίμων στη δ φή θ ώ διατροφή του ανθρώπου εμπλουτισμός του διαιτολογίου μέσω της ανάπτυξης ποικίλων γεύσεων, αρωμάτων και μεταβολών της υφής των αρχικών τροφίμων συντήρηση σημαντικών ποσοτήτων τροφίμων μέσω του γαλακτικού οξέος, της αλκοόλης, οξικού οξέος και των αλκαλικών λ ζυμώσεων, που δημιουργούν συνθήκες ακατάλληλες για ανάπτυξη ανεπιθύμητων μικροοργανισμών βιολογικός εμπλουτισμός των υποστρωμάτων τροφίμων με πρωτεΐνη, απαραίτητα αμινοξέα, απαραίτητα λιπαρά οξέα και βιταμίνες αποτοξίνωση κατά τη διάρκεια της ζύμωσης των τροφίμων και μείωση του χρόνου μαγειρέματος, άρα και των απαιτουμένων καυσίμων

18 Ανάπτυξη γεύσεων και αρωμάτων μέσω ζυμώσεων Ζυμωμένο γάλα (γιαούρτι, ξινόγαλο) Τυριά (περισσότερα από 1200 είδη από βακτήρια του γαλακτικού οξέος, λακτοβάκιλλους και στρεπτόκοκκους, ενώ σε μερικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται ευρωτομύκητες όπως Penicillium roqueforti και Penicillium camemberti) Σάλτσες και πάστες από υδρολυμένη φυτική πρωτεΐνη με άρωμα κρέατος (κινεζικές ζ έ σάλτσες σόγιας, το ιαπωνικό shoyu, το ιαπωνικό miso, το ινδονησιακό tauco και άλλα σχετικά προϊόντα της Ανατολής). Σάλτσες και πάστες ψαριών (σημαντικά στη διατροφή της ΝΑ Ασίας) Το αφρικανικό dawadawa, το Ιαπωνικό natto, το Ταϊλανδέζικο thua nao από τη ζύμωση ενυδατωμένων και μαγειρευμένων σπόρων φασολιών ή σόγιας

19 Μεταβολή της υφής μέσω ζυμώσεων Η ζύμωση πολλές φορές τροποποιεί την υφή τροφίμου (γάλα γιαούρτι, τυρί) Ινδονησιακό Tempe: ενυδατωμένα, αποφλοιωμένα, μισοβρασμένα φασόλια σόγιας καλύπτονται από μύκητες Rhizopus,, που μπλέκονται με τις κοτυληδόνες σε ένα συμπαγές κέικ, που μπορεί να τεμαχιστεί και να χρησιμοποιηθεί σε σούπες ή άλλα πιάτα ως φθηνό, πλούσιο σε πρωτεΐνη υποκατάστατο κρέατος

20 Συντήρηση των τροφίμων μέσω ζυμώσεων Οι κύριοι τρόποι συντήρησης των τροφίμων και των ποτών είναι η γαλακτική ζύμωση, η αλκοολική ζύμωση, η οξική ζύμωση και οι αλκαλικές ζυμώσεις.

21 Γαλακτική ζύμωση Είναι σημαντική μέθοδος συντήρησης, ενεργειακά πολύ αποδοτική, μπορεί ακίνδυνα να εφαρμοσθεί σε οικιακό επίπεδο Κλασικό παράδειγμα η παραγωγή ξινολάχανου (sauerkraut): Το λάχανο τεμαχίζεται και προστίθεται αλάτι. Αναπτύσσεται μια ακολουθία λακτοβακίλλων: αρχικά αυξάνεται ο Leuconostoc mesenteroides παράγοντας γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ και CO 2 που καθιστά τη ζύμωση όξινη και αναερόβια. Κατόπιν, αναπτύσσεται ο Lactobacillus brevis παράγοντας περισσότερο οξύ. Τελικά αναπτύσσεται ο Lactobacillus plantarum που παράγει ακόμη περισσότερο γαλακτικό οξύ και χαμηλώνει το ph κάτω από 4.0. Σε αυτό το ph και υπό αναερόβιες συνθήκες, το λάχανο και άλλα λαχανικά αλλά και οι ελιές θα συντηρηθούν επί μακρόν.

22 Γαλακτική ζύμωση Το κορεατικό kimchi παράγεται με ζύμωση παρόμοια με του sauerkraut αλλά περιλαμβάνει κινέζικο λάχανο, ραδίκια, πιπερόριζα, ρ σκόρδο και κόκκινο πιπέρι. Έχει σημαντική θέση στην Κορεατική διατροφή, όπου δεν είναι ασυνήθιστες καταναλώσεις >100g/άτομο/ημέρα. μ ρ Το φιλιππινέζικο balao balao είναι ένα μίγμα ρυζιού/γαρίδων που έχει υποστεί γαλακτική ζύμωση και προετοιμάζεται με ανάμιξη βρασμένου ρυζιού, ολόκληρων φρέσκων γαρίδων και θαλασσινού αλατιού (περίπου 3% w/w). Το μίγμα συσκευάζεται σε αναερόβια δοχεία και αφήνεται να ζυμωθεί επί αρκετές ημέρες ή και εβδομάδες. Το χιτινώδες κέλυφος των γαρίδων με τη ζύμωση γίνεται μαλακό και όταν μαγειρεύεται το προϊόν μπορούν να καταναλωθούν ολόκληρες οι γαρίδες. Η διαδικασία παρέχει ένα τρόπο συντήρησης των φρέσκων γαρίδων. Τα ζυμωμένα προϊόντα συντηρούνται πολύ καλά λόγω του χαμηλού ph και του αναερόβιου περιβάλλοντος.

23 Γαλακτική ζύμωση Ένας άλλος τύπος τροφίμων που παράγονται από γαλακτική ζύμωση και έχουν σημαντική θρεπτική αξία είναι ο ελληνικός τραχανάς, ο τουρκικός tarhanas, και το αιγυπτιακό kishk, που αποτελούνται από μισοβρασμένο μίγμα σιταριού γιαουρτιού. Συνδυάζουν την υψηλή θρεπτική αξία του σίτου και του γάλακτος επιτυγχάνοντας άριστες ιδιότητες συντήρησης. Το γιαούρτι και το σιτάρι αναμιγνύονται και βράζονται μαζί έως ότου το μίγμα γίνει ιδιαίτερα ιξώδες. Το μίγμα αφήνεται να κρυώσει και αποξηραίνεται στον ήλιο. Ο τραχανάς μπορεί να αποθηκευτεί για χρόνια και να χρησιμοποιηθεί ως βάση για ιδιαίτερα θρεπτικές σούπες. Στην αιγυπτιακή παραγωγή του kishk, προστίθενται επίσης τομάτες, κρεμμύδια και άλλα λαχανικά.

24 Αλκοολική ζύμωση Η αιθανόλη αποτελεί πολύ καλό συντηρητικό για τα κατάλληλα τρόφιμα, συνήθως χυμούς φρούτων υπό μορφή κρασιών ή εκχυλίσματα δημητριακών υπό μορφή μπύρας, εφ' όσον διατηρούνται αναερόβιες συνθήκες. Οι διαδικασίες ποικίλλουν ως προς τιςμεθόδους με τις οποίες λαμβάνονται τα σάκχαρα που θα ζυμωθούν. Μέλι, χυμοί φρούτων, καλαμοσάκχαρο περιέχουν ήδη ζυμώσιμα σάκχαρα και το μόνο που χρειάζεται είναι να παρασκευασθούν αραιώσεις κατάλληλες για τη ζύμωση, που γίνεται από ζύμες που ανήκουν στο γένος Saccharomyces. Στα αμυλούχα δημητριακά, πρέπει πρώτα να μετατραπεί το άμυλο σε ζυμώσιμα σάκχαρα, πχ με βλάστηση (malting) του κριθαριού στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου όπου παράγονται μπύρες.

25 Αλκοολική ζύμωση Στην Ιαπωνία ακολουθείται η διαδικασία koji, για τη παραγωγή σάκε από ζύμωση ρυζιού. Σε αυτήν την διαδικασία, δ το βρασμένο ρύζι αφήνεται να καλυφθεί με τον αμυλολυτικό μύκητα Aspergillus oryzae για περίπου 3 ημέρες σε 30 C. Το καλυμμένο με τους μύκητες ρύζι, που ονομάζεται "koji" εμβολιάζεται έπειτα με μια Κόκκος ρυζιού koji καλλιέργεια της ζύμης Saccharomyces cerevisiae. Η διάσπαση του αμύλου από τις αμυλάσεις του μήκυτα και η αλκοολική ζύμωση από τη ζύμη εξελίσσονται ταυτόχρονα. Το αποτέλεσμα της αργής ζύμωσης είναι υψηλοί πληθυσμοί ζύμης και υψηλό περιεχόμενο αιθανόλης έως και 23% v/v.

26 Διαδικασία koji O μύκητας Aspergillus Oryzae, εκτός της παρασκευής sake, χρησιμοποιείται στην Ιαπωνία και για την παρασκευή σάλτσας σόγιας και του miso από σόγια και κριθάρι

27 Βιολογικός εμπλουτισμός μέσω των ζυμώσεων Εμπλουτισμός σε πρωτεΐνη. Στην παρασκευή του ινδονησιακού tape ketan, το άμυλο του ρυζιού υδρολύεται προς μαλτόζη και γλυκόζη που στη συνέχεια ζυμώνονται προς αιθανόλη. Η κατανάλωση του αμύλου οδηγεί σε διπλασιασμό της πρωτεΐνης του σε ξηρή ήβάση, αυξάνοντας την περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη τροφίμων υψηλής περιεκτικότητας σε άμυλο,, προς όφελος των καταναλωτών που χρειάζονται υψηλότερη πρόσληψη πρωτεΐνης.

28 Βιολογικός εμπλουτισμός μέσω των ζυμώσεων Εμπλουτισμός σε απαραίτητα αμινοξέα Κατά την παρασκευή του ινδονησιακού tape ketan, oι μικροοργανισμοί εμπλουτίζουν επιλεκτικά το υπόστρωμα με λυσίνη, αμινοξύ που είναι ελλιπές στο ρύζι. Κατά τη ζύμωση του ινδικού idli που παράγεται από φακές και ρύζι παρατηρήθηκε αύξηση της μεθειονίνης κατά 11 60%, κάτι πολύ σημαντικό από διατροφική άποψη, δεδομένου ότι στα περισσότερα όσπρια τα αμινοξέα θείου είναι σε έλλειψη

29 Βιολογικός εμπλουτισμός μέσω των ζυμώσεων Επίδραση των ζυμώσεων στα επίπεδα διαθέσιμης λυσίνης διαφόρων δημητριακών Επίδραση των ζυμώσεων στην περιεχόμενη θειαμίνη δημητριακών

30 Βιολογικός εμπλουτισμός σε βιταμίνες Δυτικός κόσμος: «εμπλουτισμός» = η διαδικασία προσθήκης θρεπτικών ουσιών σε επιλεγμένα τρόφιμα ως μέτρο δημόσιας υγείας Τρίτος κόσμος: πρέπει να βασισθεί στον βιοεμπλουτισμό μέσω των ζυμώσεων για να εμπλουτίσει τα τρόφιμά του Το στιλβωμένο λευκό ρύζι είναι ανεπαρκές σε βιταμίνη Β1 (θειαμίνη). Οι καταναλωτές που βασίζουν τη διατροφή τους σε τέτοιο ρύζι διατρέχουν τον κίνδυνο να πάθουν τη νόσο beri beri. Οι μικροοργανισμοί που εμπλέκονται στην παραγωγή του ινδονησιακού tape συνθέτουν θειαμίνη και αποκαθιστούν την περιεκτικότητα του ρυζιού στα αρχικά πριν την στίλβωση επίπεδα.

31 Βιολογικός εμπλουτισμός σε βιταμίνες Το Ινδονησιακό tempe είναι ένα πλούσιο σε πρωτεΐνη υποκατάστατο κρέατος που παρασκευάζεται από επεξεργασία σόγιας με ευρωτομύκητες. Κατά τη δά διάρκεια της ζύμωσης, οι πρωτεΐνες υδρολύονται μερικώς, τα λιπίδια υδρολύονται στα λιπαρά οξέα τους, μειώνεται η περιεκτικότητα σε σταχυόζη (τετρασακχαρίτης άπεπτος από τους ανθρώπους), η ριβοφλαβίνη βί σχεδόν διπλασιάζεται, η νιασίνη επταπλασιάζεται και συντίθεται βιταμίνη B12 που συνήθως απουσιάζει από τα φυτικά τρόφιμα από ένα βακτήριο που αναπτύσσεται μαζί με τον βασικό ευρωτομύκητα. Ινδονησιακό Tempe από σόγια

32 Βιολογικός εμπλουτισμός σε βιταμίνες Το μεξικάνικο pulque είναι το αρχαιότερο οινοπνευματώδες ποτό στην αμερικανική ήπειρο. Παράγεται από τη ζύμωση χυμού κάκτων (Agave). Το Pulque είναι πλούσιο σε θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, νιασίνη, παντοθενικό οξύ, p αμινο βενζοϊκό οξύ, πυριδοξίνη και βιοτίνη. Έχει ιδιαίτερη σημασία για τη διατροφή των παιδιών οικογενειών χαμηλού εισοδήματος του Μεξικού. ΗμπύραKaffir με περιεκτικότητα σε οινόπνευμα 1 8 είναι το παραδοσιακό ποτό των Βantu της Νότιας Αφρικής. Το Kaffir παρασκευάζεται από ένα είδος σόργου (Sorgum g caffrorum) ) με βύνη και καλαμπόκι. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης η ριβοφλαβίνη υπερδιπλασιάζεται και η νιασίνη/νικοτινικό οξύ σχεδόν διπλασιάζονται, κάτι πολύ σημαντικό για ανθρώπους που τρέφονται κυρίως με αραβόσιτο. Οι καταναλωτές συνηθισμένων ποσοτήτων μπύρας kaffir δεν κινδυνεύουν να πάθουν πελλάγρα.

33 Η ζύμωση ως μέσο μείωσης αντιδιατροφικών παραγόντων και τοξινών Τα δημητριακά, όσπρια και βολβοί που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ζυμουμένων τροφίμων μπορεί να περιέχουν σημαντικά ποσά αντιδιατροφικών ή τοξικών συστατικών όπως άλατα φυτικού οξέος, κυανιούχους γλυκοζίτες, αιμαγλουτινίνες, ταννίνες, οξαλικά, σαπωνίνες, λεκτίνες και αναστολείς ενζύμων όπως α αμυλάσης, θρυψίνης και χυμοθρυψίνης. Κατά τη διάρκεια των διαδικασιών της ζύμωσης και το συνηθισμένο μαγείρεμα, πολλές πιθανές τοξίνες καταστρέφονται. Σε ζυμώσεις φυτικών τροφίμων τα αντιδιατροφικά συστατικά (πχ άλατα φυτικού οξέος σε ψωμί από σιτάρι) μπορεί να μειωθούν, μέχρι και 50% ενώ τοξικά συστατικά, όπως οι λεκτίνες σε προϊόντα ζύμωσης φασολιών, μπορούν να μειωθούν μέχρι 95%. Η αφλατοξίνη που βρίσκεται συχνά σε υποστρώματα σιταριού, φιστικιών και δημητριακών, μειώνεται κατά την παρασκευή του ινδονησιακού ontjom Σε μερικές περιπτώσεις η ζύμωση παράγει επικίνδυνα προϊόντα, όπως ο καρβαμιδικός αιθυλεστέρας (ethyl carbamate, EC) μια καρκινογόνος ουσία που έχει αναφερθεί ότι παράγεται σε μερικά τρόφιμα κατά τη διάρκεια ζυμώσεων. Ανιχνεύεται σε διάφορους τύπους ψωμιού, σάλτσες σόγιας κλπ.

34 Μελλοντικές προοπτικές. Βιοτεχνολογικά οφέλη Οι τροφικές ζυμώσεις είναι από τις παλαιότερες μορφές βιοτεχνολογίας Λίγες μελέτες έχουν προσπαθήσει να αξιολογήσουν την έκταση του διαθέσιμου γενετικού υλικού των εμπλεκομένων μικροοργανισμών, ή των στελεχών που πρέπει να διατηρηθούν για το μέλλον Υπάρχουν δυνατότητες για χρήση των «παραδοσιακών» μικροοργανισμών στη βιοτεχνολογία, είτε άμεσα είτε μετά από το γενετικό χειρισμό με συμβατικές ή μοριακές τεχνικές, για την παραγωγή χρωστικών τροφίμων, αρωμάτων, ενζύμων, αντιμικροβιακών και προϊόντων υγείας.

35 Μελλοντικές προοπτικές. Βιοτεχνολογικά οφέλη Τα ζυμούμενα τρόφιμα παράγονταν παραδοσιακά σε οικιακή ή μικρή κλίμακα, κάτι που εξακολουθεί να συμβαίνει και σήμερα, κυρίως σε χώρες του Τρίτου Κόσμου. Οι αυξανόμενες όμως τάσεις εκβιομηχάνισης και αστικοποίησης υπαγόρευσαν και θα συνεχίσουν να υπαγορεύουν την ανάγκη για παραγωγή ζυμουμένων τροφίμων σταθερής ποιότητας σε μεγαλύτερη κλίμακα. Μια τέτοια αναβάθμιση της παραγωγής γήςτων ζυμουμένων μ τροφίμων από την μικρή στη βιομηχανική κλίμακα περνά από διάφορα στάδια:

36 Μελλοντικές προοπτικές. Βιοτεχνολογικά οφέλη 1. Απομόνωση και προσδιορισμός των μικροοργανισμών που εμπλέκονται στις ζυμώσεις 2. Προσδιορισμός των ρόλων των μικροοργανισμών 3. Επιλογή και γενετική βελτίωση των μικροοργανισμών 4. Βελτίωση των διεργασιών για την παρασκευή των ζυμουμένων τροφίμων 5. Βελτίωση της ποιότητας των πρώτων υλών 6. Εργαστηριακή προσομοίωση των ζυμουμένων τροφίμων 7. Παραγωγή σε πιλοτική κλίμακα 8. Παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα