Gıda işlemede fermentasyon

Gıda işlemede fermantasyon, anaerobik koşullar altında mikroorganizmalar (mayalar veya bakteriler) kullanılarak karbonhidratların alkol veya organik asitlere dönüştürülmesi işlemidir. Fermantasyon genellikle mikroorganizmaların etkisinin gösterilmesi istendiği anlamına gelmektedir. Fermantasyon bilimi, zimoloji veya zimurji olarak bilinmektedir.
Fermantasyon terimi bazen özellikle şekerlerin etanole kimyasal olarak dönüştürülmesini, şarap, bira ve elma şarabı gibi alkollü içeceklerin üretilmesini ifade etmektedir. Bununla birlikte, benzer işlemler ekmeğin mayalanmasında (maya aktivitesi ile üretilen CO2), lahana turşusu ve yoğurt gibi laktik asit üretimi ile ekşi gıdaların korunmasında gerçekleşmektedir.
Yaygın olarak tüketilen diğer fermente gıdalar arasında sirke, zeytin ve peynir bulunmaktadır. Fermentasyonla hazırlanan daha yerel gıdalar ayrıca fasulye, tahıl, sebze, meyve, bal, süt ürünleri ve balığa dayalı olabilmektedir.
Tarih ve tarih öncesi
Doğal fermantasyon insanlık tarihinden önce gelmektedir. Eski zamanlardan beri insanlar fermantasyon sürecinden yararlanmışlardır. Fermantasyonun en eski arkeolojik kanıtı, İsrail'de Hayfa yakınlarındaki bir mağarada bulunan, yulaf ezmesi kıvamında bir biranın 13.000 yıllık kalıntılarıdır. Meyve, pirinç ve baldan yapılan bir başka alkollü içecek, Neolitik Çin köyü Jiahu'da MÖ 7000'den 6600'e kadar uzanmaktadır ve şarap yapımı yaklaşık MÖ 6000, Gürcistan'da, Kafkasya bölgesine kadar uzanmaktadır. Son zamanlarda Pennsylvania Üniversitesi'nde sergilenen şarap kalıntılarını içeren yedi bin yıllık kavanozlar İran'daki Zagros Dağları'nda kazı çalışması yapılarak bulunmuştur. Babil'de insanların alkollü içecekleri fermente ettiklerine dair güçlü kanıtlar vardır.
Fransız kimyager Louis Pasteur, 1856'da mayayı fermantasyona bağladığında zimolojiyi kurmuştur. Pasteur, şekerin maya tarafından alkole fermantasyonunu incelerken, fermentasyonun maya hücreleri içinde "fermentler" adı verilen hayati bir güç tarafından katalize edildiği sonucuna varmıştır. "Fermentlerin" yalnızca canlı organizmalarda işlev gördüğü düşünülmektedir. Alkollü fermantasyon, hücrelerin ölümü veya çürümesi ile değil, maya hücrelerinin yaşamı ve organizasyonu ile ilişkili bir eylemdir" diye yazmıştır.
Bununla birlikte, maya ekstraktlarının, canlı maya hücrelerinin yokluğunda bile şekeri fermente edebildiği bilinmektedir. Almanya, Berlin Humboldt Üniversitesi'nden Alman kimyager ve zimolog Eduard Buchner, 1897'de bu süreci incelerken, karışımda canlı maya hücreleri olmasa bile şekerin, maya tarafından salgılanan ve zimaz adını verdiği bir enzim kompleksi tarafından fermente edildiğini bulmuştur. 1907'de "hücresiz fermantasyon" araştırması ve keşfi nedeniyle Nobel Kimya Ödülü'nü almıştır.
Bir yıl önce, 1906'da etanol fermantasyon çalışmaları, NAD+'nın erken keşfine yol açmıştır.
Kullanımı
Gıda fermantasyonu, şekerlerin ve diğer karbonhidratların alkole veya koruyucu organik asitlere ve karbondioksite dönüştürülmesidir. Alkol üretiminde, meyve suları şaraba dönüştürüldüğünde, tahıllar biraya dönüştürüldüğünde ve patates gibi nişasta bakımından zengin gıdalar fermente edildiğinde ve daha sonra cin ve votka gibi alkollü içecekler yapmak için damıtıldığında kullanılmaktadır. Karbondioksit üretimi ekmeği mayalamak için kullanılmaktadır. Organik asitlerin üretimi, sebzeleri ve süt ürünlerini korumak ve tatlandırmak için kullanılmaktadır.
Gıda fermantasyonu beş ana amaca hizmet etmektedir: gıda substratlarında çeşitli tatlar, aromalar ve dokular geliştirerek beslenmeyi zenginleştirmek; laktik asit, alkol, asetik asit ve alkali fermentasyonlar yoluyla önemli miktarda gıdayı korumak; gıda substratlarını protein, esansiyel amino asitler ve vitaminlerle zenginleştirmek; antinutrientleri ortadan kaldırmak için; ve pişirme süresini ve buna bağlı yakıt kullanımını azaltmak.
Bölgelere göre fermente gıdalar
Dünya çapında: alkol (bira, şarap), sirke, zeytin, yoğurt, ekmek, peynir
Asya
Doğu ve Güneydoğu Asya: amazake, atchara, belacan, burong mangga, com ruou, doenjang, douchi, lambanog, kimchi, kombucha, leppet-so, narezushi, miso, nata de coco, nattō, oncom, prahok, ruou nep, sake, soju, soya sosu, kokmuş soya peyniri
Orta Asya: bıyık, kefir,
Güney Asya: achar, appam, dosa, dhokla, yoğurt, idli, karışık turşu, ngari, sinki, tongba, paneer
Africa: garri, injera, laxoox, mageu, ogi, ogiri, iru
Amerika: chicha, çikolata, vanilya, acı sos, tibicos, pulque, muktuk, kiviak, parakari
Orta Doğu: torşi, boza
Avrupa: ekşi mayalı ekmek, mürver şarabı, kombucha, dekapaj, rakfisk, lahana turşusu, salatalık turşusu, surströmming, mead, salam, sucuk, prosciutto, quark, kefir, filmjölk, krema fraiche, smetana, skyr, rakı gibi kültürlü süt ürünleri.
Okyanusya: poi, çürük tavuk
Türüne göre fermente gıdalar
Fasulye bazlı
Cheonggukjang, doenjang, fermente soya peyniri, miso, natto, soya sosu, kokmuş soya peyniri, tempeh, oncom, soya fasulyesi ezmesi, Pekin maş fasulyesi sütü, kinama, iru.
Tahıl bazlı
Amazake, bira, ekmek, choujiu, gamju, injera, kvas, makgeolli, murri, ogi, rejuvelac, sake, sikhye, ekşi hamur, sowans, pirinç şarabı, malt viski, tahıl viski, idli, dosa, Bangla (içecek)votka, boza, ve chicha.
Bitkisel bazlı
Kimchi, karışık turşu, lahana turşusu, Hint turşusu, gundruk, tursu
Meyve bazlı
Şarap, sirke, elma şarabı, perry, brendi, atchara, nata de coco, burong mangga, asinan, dekapaj, vişinată, çikolata, rakı, aragh sagi, chacha (brendi).
Bal bazlı
Mead, metheglin
Süt bazlı
Bazı peynir çeşitleri ayrıca kefir, kımız (kısrak sütü), shubat (deve sütü), quark, filmjölk, crème fraiche, smetana, skyr ve yoğurt gibi kültürlü süt ürünleri.
Balık bazlı
Bagoong, faseekh, balık sosu, Garum, Hákarl, jeotgal, rakfisk, karides ezmesi, surströmming, shidal.
Et bazlı
Chorizo, salam, sucuk, pepperoni, nem chua, som moo, saucisson, fermente sucuk
Çay bazlı
Pu-erh çayı, Kombucha, Lahpet, Goishicha
Riskler
Sterilizasyon, gıdaların fermantasyonu sırasında dikkate alınması gereken önemli bir faktördür. Ekipmandan ve saklama kaplarından herhangi bir mikropun tamamen çıkarılmaması, fermentte zararlı organizmaların çoğalmasına ve potansiyel olarak botulizm gibi gıda kaynaklı hastalık risklerinin artmasına neden olabilmektedir. Kötü kokuların oluşması ve renk bozulması, yiyeceklere zararlı bakterilerin bulaşmış olabileceğinin göstergesi olabilmektedir.
Alaska, 1985'ten beri botulizm vakalarında istikrarlı bir artışa tanık olmuştur. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki diğer tüm eyaletlerden daha fazla botulizm vakası vardır. Bunun nedeni, bütün balık, balık kafaları, deniz aygırı, deniz aslanı ve balina yüzgeçleri, kunduz kuyrukları, fok yağı ve kuşlar gibi hayvansal ürünlerin tüketilmeden önce uzun bir süre fermente edilmesine izin veren geleneksel Eskimo uygulamasıdır. Clostridium botulinum bakterileri plastikteki hava geçirmez muhafaza tarafından oluşturulan anaerobik koşullarda geliştiğinden, bu amaç için eski moda, geleneksel yöntem olan çim kaplı bir delik yerine plastik bir kap kullanıldığında risk daha da artmaktadır.
Dünya Sağlık Örgütü, epidemiyolojik çalışmalara dayanarak salamura gıdaları muhtemelen kanserojen olarak sınıflandırmıştır. Diğer araştırmalar, fermente gıdaların kanserojen bir yan ürün olan etil karbamat (üretan) içerdiğini bulmuştur. "Asya'da yürütülen mevcut çalışmaların 2009 yılındaki bir incelemesi, düzenli olarak salamura sebze yemenin bir kişinin özofagus skuamöz hücreli karsinom riskini kabaca iki katına çıkardığı sonucuna varmıştır."