Пищевые микроорганизмы и закваски

Закваска — это известная популяция организмов, внесённая намеренно и в известной дозе. Её назначение — воспроизводимость: та же кривая подкисления, те же ароматические соединения, та же текстура от партии к партии. Всё интересное в заквасках вытекает из того, чем вы жертвуете, заменяя экосистему определённой популяцией.

Определённые и неопределённые#

Неопределённая смешанная культура — традиционная сывороточная или перезаквашиваемая — содержит множество штаммов, чьи имена не каталогизированы полностью. Она устойчива, потому что при выпадении одного штамма ферментацию несут остальные, и по той же причине нестабильна. Определённая культура — заданная смесь охарактеризованных штаммов. Она воспроизводима, управляема и специфицируема — и уязвима одним конкретным образом.

Что культура на самом деле делает#

Подкисление — основная функция, и его скорость важна не меньше конечной точки. В сыроделии развитие кислотности должно идти в такт с сычужной коагуляцией и обработкой зерна, потому что pH на каждой стадии управляет тем, сколько кальция уходит из казеиновой мицеллы, а это, в свою очередь, задаёт текстуру готового сыра. Культура, подкисляющая слишком быстро или слишком медленно, делает другой сыр, а не тот же самый быстрее или медленнее.

Помимо кислоты культуры выполняют вторичную работу: протеолиз, высвобождающий пептиды и свободные аминокислоты как предшественники вкуса; липолиз; метаболизм цитрата с образованием диацетила — сливочной ноты кисломолочного масла и ряда сыров; и выделение CO₂, дающее глазки в некоторых сырах. Текстура кисломолочных продуктов зависит ещё и от экзополисахаридов, которые выделяют отдельные штаммы, загущая продукт без внесённых гидроколлоидов.

Фаг — определяющая уязвимость#

Молочная ферментация идёт в огромных объёмах на небольшом числе хорошо приспособленных штаммов, на предприятиях, которые нельзя простерилизовать, при ежедневном поступлении свежего субстрата. Это близко к идеальным условиям для бактериофага. Фаговая атака на доминирующий штамм останавливает подкисление, а вставший танк — это и потерянная партия, и вопрос безопасности.

Защита скорее структурная, чем химическая: ротация неродственных штаммов, чтобы ни у одного фага не было постоянного хозяина; подбор штаммов с разными профилями фаговых рецепторов; гигиеничная конструкция производства; проверка культур против фагов, выделенных на самом заводе.

У молочнокислых бактерий есть и собственная защита, и одна из них изменила биологию вообще. Было показано, что CRISPR-кассеты у Streptococcus thermophilus представляют собой адаптивную иммунную систему, приобретающую спейсеры от атаковавшего фага, — работа, выросшая из исследований молочных заквасок и ставшая основой геномного редактирования.

Как поместить живой организм в пакетик#

Культуры поставляют замороженными или лиофилизированными, и оба способа губительны при небрежности. Замораживание повреждает мембраны кристаллами льда и осмотическим стрессом; сушка удаляет воду, поддерживающую структуру мембран и белков. Крио- и лиопротекторы — сахара вроде трегалозы и сахарозы, полиолы — замещают воду на поверхности мембраны и переходят в стеклообразное состояние, ограничивая повреждение. Выживаемость штаммоспецифична и конечна; поэтому у культур есть счёт живых клеток и срок годности, а не только масса.