Биотехнология от А до Я №3

Классика биотехнологии (2)

Уксус

На виноградном и других фруктовых соках с удовольствием селятся самые разные виды посторонних грибков и бактерий. От этого вино «болеет» и получается мутным, кислым, и на вкус, цвет и запах это не вино, а пойло – это ясно и без дегустатора. После того, как Луи Пастер доказал, что причиной брожения являются дрожжевые грибки, а причиной болезней вина – микроскопические грибки и бактерии других видов, виноделы начали соблюдать правила асептики и антисептики даже раньше, чем хирурги.

Процесс брожения вина останавливают, когда дрожжи начинают задыхаться в собственном спирте и оседают на дно. После этого для дорогих вин наступает долгий процесс дозревания, а дешевые сорта сразу разливают в бутылки. Одна из главных тонкостей при этом – максимально вытеснить из вина кислород и не оставить в нем ни одной живой клетки. Этиловый спирт и органические кислоты в анаэробной (лишенной кислорода) среде подавляют развитие посторонних микроорганизмов, и разлитое по бутылкам вино может храниться десятилетиями на радость гурманам. Но отходы жизнедеятельности одних организмов всегда являются прекрасной пищей для других. Если вино оставить незакупоренным, то в растворе спирта в аэробных условиях (в среде, содержащей кислород) чаще всего развиваются бактерии рода Acetobacter, которые кормятся тем, что перерабатывают этиловый спирт в уксусную кислоту.

Пищевой уксус получают с тех же незапамятных времен, что и вино. Вначале применение уксуса было утилизацией отходов производства – хоть вино и прокисло, душу не веселит и на вкус – полнейшая кислятина, но жажду утоляет ничуть не хуже и не вызывает желания прилечь в ближайшей тени. Вскоре производить уксус стали специально – и как приправу, и для предохранения продуктов от порчи, и как кислоту для нужд тогдашней промышленности.

Чистую уксусную кислоту для промышленных нужд получают с помощью химического синтеза. Исключение составляют производства, в которых уксус получают с помощью микробов из содержащих спирт отходов.

Обычный пищевой уксус сейчас в основном производят из – даже сказать страшно – 40-процентного раствора пищевого этилового спирта. Такой уксус и по качеству, и по цене отличается от натурального примерно так же, как водка из опилок от марочного коньяка. Хотя даже в таком спиртовом уксусе, в отличие от разведенной уксусной эссенции, есть небольшое количество побочных продуктов жизнедеятельности уксуснокислых бактерий – аминокислот, витаминов группы В, летучих ароматических веществ. Натуральные яблочный, виноградный и другие сорта пищевого уксуса производят из натуральных продуктов, но не по старинным технологиям, в выставленных на солнце бочонках, а в больших и сложных биореакторах. В нем и вкуса, и запаха, и биологически активных веществ намного больше, чем в спиртовом.

Иногда на бутылках с крупной надписью «Яблочный уксус» сзади мелкими буквами бывает честно указано что-нибудь вроде: «состав: уксусная кислота, лимонная кислота, сахар, краситель Е???, флаворизатор Е???, идентичный натуральному». В идентичных натуральным флаворизаторах нет ничего плохого, но если вы хотите купить именно натуральный продукт, внимательно читайте, что написано на этикетке.

Кисломолочные продукты

Сколько тысяч лет назад животноводы догадались, что скотину можно не только резать, но и доить, неизвестно, но вскоре после этого человечество освоило еще один из древнейших биотехнологических процессов – производство кисломолочных продуктов. Сегодня среди видов промышленности, в которых используются микробиологические процессы, производство кисломолочных продуктов по годовому обороту стоит на втором месте после алкогольных напитков. Бактерии и грибки участвуют в производстве сливок, сливочного масла, сметаны, пахты и других молочных продуктов. «Самые микробиологические» из них – это сыр и различные варианты кислого молока.

Простокваша и ее родственники

В результате молочнокислого брожения молочный сахар – лактоза – превращается в молочную кислоту. Если молоко скисает при участии диких штаммов разнообразных молочнокислых бактерий (чаще всего относящихся к родам Lactobacillus, Leuconostoc и Streptococcus), которые попадают в свежее молоко даже при соблюдении всех санитарных норм, получается простокваша простая обыкновенная. Если в молоко попадут не те бактерии, продукт может получиться невкусным и/или не полезным для здоровья, вплоть до тяжелого отравления. В промышленных условиях применяют пастеризованное молоко и множество стандартных заквасок, различающихся по видовому составу микроорганизмов. В результате получаются разные кисломолочные напитки, которые сейчас часто называют заморским словом «йогурт». Кстати, «jogurt» по-английски – простокваша и не более того, и как тюркское слово «югурт» занесло в Англию, я не знаю. Большинство современных кисломолочных продуктов содержат специально выделенные из человеческого кишечника штаммы бактерий различных родов и видов и при регулярном потреблении помогают от дисбактериоза и вообще полезны для здоровья. Все ли йогурты одинаково полезны и какую роль играют бактерии-симбионты в нормальном функционировании человеческого организма – это отдельная и длинная история.

При производстве кефира, кумыса и других центральноевропейских и центральноазиатских национальных напитков используют закваску, в которую входят различные виды молочно- и уксуснокислых бактерий и дрожжей. В результате получается напиток с небольшим (0,2-1,5%) содержанием этилового спирта. В старинные времена кочевники использовали культуры заквасок с максимальным выходом спирта. Настоящий, а не заводской, кумыс облегчает тяготы жизни ничуть не хуже легкого пива – концентрация спирта в нем доходит до 5%.

Сыр

Сколько ни проверяй гармонию алгеброй (а также биохимией, микробиологией и другими науками), сыроварение, как и виноделие, остается и долго еще будет оставаться скорее искусством, чем технологией. Ключевой момент в изготовлении сыра – использование животного фермента реннина, или химозина, который содержится в сычуге (четвертом отделе желудка) телят, ягнят и других жвачных животных, пока они питаются молоком. Этот фермент в кислой среде (в желудочном соке или в сквашенном молоке) обеспечивает протеолиз – разложение белка, в результате чего молоко разделяется на творожистую массу, в которой содержится большая часть белков и жиров, и сыворотку, в которой остается вода и большая часть лактозы. Так и видишь перед собой древнего эллина или иудея, который налил молоко в бурдюк из телячьего желудка, а через полчаса с удивлением обнаружил в нем плотный створоженный сгусток и сыворотку. И то, и другое кажется вполне съедобным. На следующей картинке тот же самый скотовод нюхает забытый на стоянке завернутый в холстину кусок желтой и пахучей массы и думает – попробовать его или выкинуть от греха подальше? На следующей – кусок сыра покрылся белой или голубой плесенью и пахнет совсем по-другому, но то ли голод, то ли любопытство опять побеждают сомнения.

В образовании творожного сгустка, созревании сыра и формировании специфических для каждого сорта структуры, вкуса и запаха принимают участие десятки видов бактерий, плесневых грибов и дрожжей. Тысячи лет, ничего не зная ни о ферментах, ни о микроорганизмах, люди делали сыр по эмпирически найденным рецептам. При этом время от времени в закваску попадал посторонний вид бактерий, дрожжей или плесени. Чаще всего испорченный сыр приходилось выбрасывать, но иногда такая закваска становилась основой для нового сорта. Состав микроорганизмов в сыре, последовательность смены одних видов другими, состав веществ, которые образуются при их жизнедеятельности и многое другое зависит от условий созревания. Новые сорта получались, если изменить температуру созревания сыра, или выдерживать его в рассоле, или посильнее отжать, и так далее. Сортов сыра сейчас существует не меньше, чем сортов вина, и практически все они получены в результате случайностей или экспериментов, основанных на классическом методе тыка.

Как и вся остальная пищевая промышленность, современное сыроварение использует все достижения науки – от классической микробиологии до генной инженерии. Сушеный порошок из слизистой оболочки желудка грудных телят с середины прошлого века начали заменять протеиназами, полученными из плесневых грибов рода Mucor. В восьмидесятых годах ген, кодирующий натуральный животный химозин, встроили в любимый объект микробиологов и генных инженеров – кишечную палочку Escherichia coli. Сейчас желудками телят и козлят пользуются только там, где сохранилось натуральное хозяйство и сыр продолжают готовить в домашних условиях. А на сыроваренных заводах, даже совсем небольших, обычно используют биотехнологическую продукцю – грибные и бактериальные протеиназы. Они намного дешевле и надежнее натуральных животных ферментов. Еще одно общепринятое отступление от традиционных технологий – то, что строгий санэпиднадзор заставляет использовать для производства сыра стерилизованное молоко, отчего деды-прадеды потомственных сыроваров ворочаются в гробах. Французские мастера – единственные в Европе – отстояли свое право делать некоторые сорта сыра по классическим технологиям. Состав микроорганизмов, участвующих в производстве этих сортов, слишком сложен, и стандартизировать его невозможно, а при соблюдении новомодных выдумок вроде стерилизации-пастеризации эти сыры просто не получаются. Но экспорт таких особо французских сортов запрещен более суровым санитарным надзором соседних стран.

Александр Чубенко

Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/