Što je zajedničko namirnicama poput korejskog kimchija, kiselog kupusa, umeboshija, jogurta, polukiselih kiselih krastavaca s koprom, ukiseljenih čilija ili čak ukiseljenih borovnica u Nomi? Svi su kiseli, naravno, ali ne tako opresivno; totalno su funky i opori, ali jednostavno ukusni; a njihovo postojanje ovisi o dinamičnom odnosu između bakterija i okolnog okoliša. Ove namirnice fermentiraju bakterije mliječne kiseline (LAB-lactic acid bacteria) ili lakto-fermentirane. Ali što je LAB fermentacija? Kako radi? I zašto nam je to važno?
Povijest lakto-fermentacije
Fermentacija mliječne kiseline — i fermentacija općenito — nije trenutni instagram hir. Unatoč tome u što vas društveni mediji tjeraju da vjerujete, fermentacija nije neka nova škola, kratkotrajna tehnika chefova rezervirana za restorane s bijelim stolnjacima, slijeodvima za večeru od 200 eura ili Michelinovim zvjezdicama. Fermentacija je stara koliko i civilizacija, ekspanzivna koliko i zrak koji udišemo. Široko definirana, fermentacija je anaerobni metabolizam: pretvorba hranjivih tvari u energiju u nedostatku kisika. Središnji dio ovog procesa su gljivice, enzimi i fermentirajuće bakterije—sve pronađene u tlu, zraku, na biljkama, na nama i u nama—za koje se vjeruje da su nastale iz praiskonske juhe Zemljinih godina, mnogo prije nego bila je atmosfera koja podržava aerobni život.
Razumljivo je da je LAB fermentacija jedna od najstarijih metoda konzerviranja. Prema podacima s Googla, arheolozi pronalaze tragove najranijih primjera ukiseljene hrane čak 2400. godine prije Krista u drevnoj Mezopotamiji. Danas je mliječno-kiselo vrenje utkano u tkivo gotovo svake kulinarske tradicije i kulture. Popis uključuje dobro poznate ukiseljene proizvode poput kimchija, kiselog kupusa i kiselih krastavaca; nekoliko stilova ljutih umaka i čili paste; mliječni proizvodi poput jogurta, crème fraîchea i sira; popularna kombucha, salama i, da, čak i kruh od kiselog tijesta.
Kako i zašto radi fermentacija mliječne kiseline?
Prosto rečeno. lactobacillus jede ugljikohidrate i izbacuje mliječnu kiselinu Preciznije i općenito, bakterije mliječne kiseline su bakterije otporne na kiselinu i sol koje probavljaju jednostavne ugljikohidrate kako bi proizvele mliječnu kiselinu, uz ugljični dioksid, etanol i ponekad octenu kiselinu. LAB se može naći na biljkama koje se raspadaju, mliječnim proizvodima, na korama povrća i voća, pa čak i na vlastitim rukama. Sva ta mikrobna fermentacija je anaerobna i odvija se u odsutnosti kisika.
Ukratko, LAB fermentacija pretvara slatke (jednostavne ugljikohidrate) u kisele. Uzmite malo plodova, nasjeckajte ih, dodajte sol ili rasol, stavite u posudu, poklopite i pričekajte tjedan-dva. Tijekom tog vremena, razina kiseline raste i snižava pH hrane, dajući ukiseljenoj hrani karakterističnu naboranost; niži pH također inhibira nepoželjne mikrobe koji mogu uzrokovati kvarenje, čuvajući hranu i produžujući joj rok trajanja.
Bakterije mliječne kiseline klasificirane su pod red Lactobacillales, koji uključuje desetke vrsta bakterija. U međuvremenu, proizvodnja mliječnih proizvoda i sira uključuje mikrobe iz obitelji Streptococcaceae, od kojih bakterije iz roda Lactococcus predstavljaju primarne mikrobe fermentacije. U ovom ćemo se tekstu usredotočiti samo na kiseljenje i konzerviranje – mliječni proizvodi fermentirani laboratorijskim putem poput jogurta i sira zahtijevaju nekoliko vlastitih tekstova. Prije nego što uđemo u dubinu, pomaže razumjeti da se te bakterije dijele u dvije skupine: homofermentativne i heterofermentativne sojeve.
- Homofermentativni (ili homolaktični) LAB proizvodi samo mliječnu kiselinu. Preferiraju temperature između 30-35°C, iako rastu i na nižim temperaturama. Proizvode okuse koje karakteriziraju note mlijeka, vrhnja ili jogurta.
- Heterofermentativni (ili heterolaktični) LAB proizvodi mliječnu kiselinu, ali također i octenu kiselinu, etanol, pa čak i ugljikov dioksid, ovisno o uvjetima. Ove bakterije uspijevaju na temperaturama između 15–22° C, ali mogu rasti iu puno širem rasponu. Hrani daju oštriji okus koji više nalikuje octu, vjerojatno zbog dodatne proizvodnje octene kiseline.
Kako bismo najbolje razumjeli odnos između ovih mikroba, pogledajmo skromni kiseli krastavac kopra. Fermentacija se događa čim uberete i otvorite krastavac. Leuconostoc, Pediococcus i Lactobacillus vrste žive na koži krastavca, u prosjeku manje od jedan posto ukupne mikrobne populacije biljke. Nakon potapanja narezanih krastavaca u slanu otopinu, učinkovito ste stvorili anaerobno okruženje bez kisika idealno za rast anaerobnih mikroba otpornih na sol. Sol inhibira rast mnogih mikroorganizama kroz osmotski šok, koji izvlači vodu iz mikrobnih stanica putem osmoze, učinkovito ubijajući te mikrobe.
U početnim stadijima, L. mesenteroides počinje raditi, pokrećući fermentaciju. Ove bakterije metaboliziraju šećere i hranjive tvari u krastavcu kako bi proizvele mliječnu kiselinu, ugljični dioksid, etanol i octenu kiselinu. pH se snižava sa 7,0 (neutralan, poput vode) na 4,5 (kiseo, poput soda vode ili kave), idealan raspon za ovu vrstu. U roku od nekoliko dana, smjesa počinje mjehurićima, što ukazuje na stvaranje ugljičnog dioksida. L. mesenteroides također proizvodi protein zvan bakteriocin, koji dodatno inhibira rast neželjenih mikroba.
Kako se kiseline nakupljaju i pH se dalje snižava (pada ispod 4,5), bakterije koje su tolerantnije na kiseline preuzimaju kontrolu. P. cerevisiae, L. brevis i L. plantarum počinju se razmnožavati, potiskujući L. mesenteroides. Ove tri vrste još više snižavaju pH, sve dok sustav ne dosegne čak 3,3 (približno pH vrijednosti soka od naranče). Tijekom vremena, populacija P. cerevisiae može se smanjiti, ovisno o pH i koncentraciji soli. Na primjer, u 8% slanoj otopini, aktivnost P. cerevisiae prestaje kada pH padne ispod 3,7. L. brevis i L. plantarum ostavljaju se da završe završnu fazu fermentacije. Na kraju su se krastavci transformirali u kisele krastavce, kiselkastog puncha i privlačno hrskave teksture. Ono što je najvažnije, ovi kiseli krastavci su stabilni na policama, s minimalnim rizikom od kvarenja.
Treba napomenuti da su te mikrobne interakcije specifične za fermentaciju krastavaca. Druge fermente, poput maslina, pokreće drugačiji par mikroba (L. plantarum i L. pentosus). Za sir, L. lactis i L. cremoris primarni su sojevi u starter kulturi (iako je, kao što je gore navedeno, fermentacija mliječnih proizvoda znatno drugačiji proces mliječno-kisele fermentacije koji zaslužuje posebnu raspravu).
Fermentacija u praksi: ključni pojmovi
Tehnike potrebne za određene fermente uvelike se razlikuju među kulturama i tradicijama. Na primjer, tradicionalni postupak za pravljenje kimchija daleko je od onoga s našim kiselim krastavcima. Ali kada je riječ o kiseljenju, određeni ključni koncepti su konstanta.
Ukloni zrak
Za bilo kakvu uspješnu LAB fermentaciju bitno je stvoriti anaerobno okruženje. Malo ili nimalo kisika znači da se mikrobi poput kvasca ne mogu razmnožavati i potencijalno uništavaju okus vašeg fermenta. Naravno, postoji nekoliko načina za uklanjanje zraka, ovisno o vašoj razini razini znanaj i dostupnoj opremi.
Najjednostavnija metoda uključuje uranjanje proizvoda u slanu otopinu. Sve ispod površine salamure lišeno je kisika. Druga metoda je stvaranje kaše miješanjem ili drobljenjem proizvoda (kao što je kaša ljute paprike). Osim što značajno povećava potencijalnu površinu izloženu mikrobima, izrada kaše obično oslobađa tekućinu. Kada je kaša čvrsto upakirana u posudu za fermentaciju i prekrivena utegom, tekućina ispunjava sve praznine ili džepove zraka, učinkovito stvarajući okruženje bez kisika.
Konačno, postoje više tehnološke metode koje uključuju fizičko uklanjanje kisika, poput zračne komore. Zračna komora je svaki uređaj koji omogućuje izlazak ugljičnog dioksida iz posude; u isto vrijeme, uređaj sprječava bilo kakav ulazak kisika. Kako fermentacija napreduje, ugljični dioksid se nakuplja—zamjenjujući sav kisik u posudi—i izlazi, osiguravajući okruženje bez kisika.
Ako ste stvarno zainteresirani za kuhinjske potrepštine (prije svega kuhinjski entuzijasti poput mene) ili radite u restoranu, aparat za vakumiranje nudi idealno rješenje za uklanjanje kisika. (ako također stvara idealno rješenje za zadržavanje ugljičnog dioksida koji se stvara tijekom fermentacije—pripazite na to jer duže fermentacije mogu na kraju dovesti do pucanja vrećica poput prenapuhanih balona. Da biste to izbjegli, otvorite sve prenapuhane vakuumske vrećice i prebacite njihov sadržaj u nove.
Odaberite odgovarajuće sastojke
Uspjeh fermenta ovisi o kvaliteti sastojaka i načinu na koji su ti sastojci tretirani. Ako radite ljuti umak, nemojte koristiti jeftinu i nedovoljno kvalitetnu papriku. To znači odabir proizvoda koji nisu površinski tretirani pesticidima, premazani voskom ili ozračeni kako bi im se produžio rok trajanja; organski proizvodi imaju tendenciju označiti te kućice, ali organska oznaka nije jamstvo za to jer ti proizvođači jako često varaju svoje kupce. Svi ovi površinski tretmani smanjuju populaciju dostupnih mikroba neophodnih za pokretanje fermentacije.
Ako koristite rasol, čak je i voda koju koristite važna. Blago klorirana, nefiltrirana voda može inhibirati aktivnost mikroba, stoga je najbolje koristiti filtriranu ili destiliranu vodu. Minimalno, trebali biste vodu iz slavine ostaviti da odstoji preko noći u posudi, bez poklopca, kako bi klor ispario prije nego što je upotrijebite u fermentu.
Dodajte sol
Sol je korisna i u većini slučajeva, bitnaza LAB fermentaciju. Inhibira rast nepoželjnih mikroba i osigurava uvjete za razvoj mikroba otpornih na sol. Ali koja je idealna koncentracija soli?
Za mnoge primjene dovoljna je koncentracija soli od oko 2 posto. Ali u industrijskim uvjetima, koncentracija doseže čak 10 posto (bilo kao koncentracija slane vode, ili kao postotak težine proizvoda). Često vidite tako visoke koncentracije soli s fermentacijom papra za ljuti umak, koji se može ostaviti da odleži mjesecima ili godinama, a zatim se na kraju pomiješa s octom, začinima i drugim začinima kako bi se konačna razina soli razrijedila na nešto ukusnije.
Niska koncentracija soli:
- Ne potiskuje toliko ukupnu aktivnost mikroba, što omogućuje bržu fermentaciju.
- Bolje odgovara nižim temperaturama, gdje je mikrobna aktivnost sporija i ima koristi od manjeg suzbijanja.
- Povećava šanse za kvarenje, jer štetni mikrobi nisu toliko potisnuti.
- Može ugroziti čvrstoću stanične stijenke pektina, što rezultira fermentima koji mogu biti kašasti, osobito ako se fermentiraju topli.
Visoka koncentracija soli:
- Značajno suzbija ukupnu aktivnost mikroba, ali smanjuje rizik od kvarenja.
- Prigušuje fermentaciju, što može biti od pomoći u toplim uvjetima.
- Može osigurati čvršće, hrskavije proizvode zbog blaže mikrobne razgradnje pektinskih staničnih stijenki.
U konačnici, razina soli stvar je preferencija – uvelike ovisi o povrću ili voću koje koristite. Ali pri određenoj koncentraciji, određeni korisni mikrobi kao što je P. cerevisiae jednostavno ne mogu fermentirati. Osim toga, kiseli krastavac s koncentracijom soli od 10 posto može imati agresivno slan okus.
Postoji li donja granica soli? Možda ne. Ono što sam uspio istražiti jest da većina fermentatora tvrdi da je malo soli sastavni dio uspjeha.
Kontrolirajte temperaturu
Temperatura ima veliki utjecaj na brzinu i kvalitetu fermentacije LAB-a. Općenito, više temperature olakšavaju bržu fermentaciju, dok niže temperature usporavaju proces. U isto vrijeme, različite temperature pogoduju različitim populacijama mikroba.
Dakle da skratimo priču, koja je idealna temperatura fermentacije? Za većinu ljudi – i većinu baka i mama- to je sobna temperatura – bilo gdje od 10C°F do 21°C U ovom rasponu, mješavina mikroba napreduje, krećući se prema Lactobacillusu na visokom kraju. Niske temperature pogoduju oštrijim okusima koji više liče na ocat zbog povećane proizvodnje octene kiseline.
Vviše temperature donose blažu kiselost i gotovo mliječne note. Ali opet, odabir temperature uvelike ovisi o tome što fermentirate, koliko brzo želite da se fermentacija odvija i koliko mekan želite da vaš krajnji proizvod bude.
Vrijeme i praćenje
Na domaćem ste terenu. Postavili ste tegle sa krastavcima – a sve je to predviđeno da budu kiseli krastavci – i oni već ključaju. Kako možete osigurati uspješnu fermentaciju? Fermentacija je samo održavanje, samo praćenje. To znači svakodnevno provjeravanje fermenata i promatranje razlika iz dana u dan. U nekim slučajevima to čak znači mirisati i kušati proizvod dok sazrijeva. U profesionalnim kuhinjama preporučuje se vođenje dnevnika fermentacije. To je stvarno jednostavna stvar za učiniti, ali je stvarno korisna stvar.
Kada je fermentacija gotova? Iz perspektive sigurnosti hrane, zakiseljena hrana mora imati pH ispod 4,6, iako mnogi komercijalni proizvođači traže pH od 4,2 ili niže. Tehnički, većina fermentacije mliječne kiseline je gotova u roku od jednog do tri tjedna. U ovoj fazi mikrobi su metabolizirali većinu šećera dostupnih u fermentu.
Pa zašto tvrtke poput Tabasca fermentiraju svoju kašu od paprike do tri godine prije prerade i punjenja u boce? Odgovor leži u starenju, procesu u kojem se razvijaju složeniji okusi dok se esteri i drugi nusprodukti razvijaju iz kiselina tijekom mnogo duljeg vremenskog razdoblja. Ako ste ikada pili viski odležan u bačvi, esteri su ti koji daju voćne, začinske ili slatke note.
Na kraju, vrijeme ovisi o vama. Ako više volite mekani, razlomljeni kiseli kupus, fermentirajte dulje. Ako volite da vam je kiseli kupus hrskav i agresivno ljut, prekinite fermentaciju što prije.
Kaj kad nastanu problemi
Uvijek se javljaju problemi tijekom fermentacije. Daleko najčešći problem je kahm kvasac, aerobni kvasac koji raste kad god je površina izložena kisiku. Kahm kvasac predstavlja tanak, kremasto bijeli, neprozirni sloj na površini fermenta. Sklon je stvaranju u fermentima izloženim otvorenom zraku ili prilikom fermentacije slađeg povrća poput mrkve, cikle i paprike; također se češće stvara pri toplim temperaturama i pri niskim koncentracijama soli.
Srećom, kahm kvasac je uglavnom bezopasan. U većini slučajeva manjeg rasta kahma, možete jednostavno umiješati kvasac u ferment i nastaviti. U drugim slučajevima, sloj može postati prilično debeo, što može utjecati na okus vašeg fermenta, pa je struganje ili uklanjanje sloja bolja opcija.
Kako biste ublažili rast kahm kvasca, najbolje je ograničiti izlaganje zraku što je više moguće. Odaberite usku posudu koja minimalizira površinu izloženu kisiku. Koristite zračnu komoru, ako možete; ako ne možete, pokušajte pokriti površinu plastikom i otežati je. Konačno, neke bake zagovaraju posipanje sloja soli po vrhu, što ozbiljno prigušuje svu aktivnost mikroba na izloženoj površini.
Nakon kahm kvasca, drugi najčešći problem je rast plijesni. Plijesan je mutna gljivica koja može rasti na površini fermentirane hrane, a može biti zelena, plava, crna, čak i narančasta; raste iz spora plijesni prisutnih u zraku i, u prisutnosti vode, hranjivih tvari i kisika, proliferira. Osim uznemirujućeg izgleda, plijesan može biti štetna ako se konzumira. Neki ljudi su alergični na plijesni, a neke plijesni proizvode mikotoksine, koji mogu imati teške akutne i kronične zdravstvene posljedice.
Ako vidite da plijesan raste na površini vašeg fermenta, ne morate ga uvijek izbaciti. Još uvijek možete spasiti svoj proizvod. Preporučuje se struganje gornjeg sloja plijesni sve dok izraslina nije velika. Ipak, najbolja praksa je smanjiti rizik od rasta plijesni od skoka. To možete učiniti osiguravanjem anaerobnog okruženja, korištenjem svježijeg povrća (koje bi moglo imati nižu koncentraciju spora plijesni), korištenjem odgovarajuće koncentracije soli ili fermentacijom na malo nižim temperaturama (koje ne prelaze 21°C). Ali ako ste ikada u nedoumici, bolje je da ne riskirate svoje zdravlje. Nije sramota početi ispočetka.
Vjerojatnost, slučajnost, kaos
Izrada staklenke mliječno fermentiranih kiselih krastavaca kanalizira nevidljivi svijet mikroba; poziva na procese koji se stalno događaju i oko nas i u nama. I baš kao i pečenje kiselog kruha, fermentacija je podložna određenoj mjeri nesavršenosti. Možete dati sve od sebe kako biste osigurali optimalne uvjete za uspjeh, ali još uvijek ste prepušteni na milost i nemilost slučaju – određenoj zbirci mikroba koji žive na površini određenog krastavca, u određenom trenutku u vremenu i prostoru, gdje uvjeti fluktuiraju. Vjerojatnost, slučajnost, kaos – to su ideje koje fermentaciju čine divljom. Svaki ferment može biti jedinstven u okusu i teksturi, sve do konačne populacije mikroba. I trebali bismo prigrliti tu jedinstvenost.
Moramo shvatiti da je slow food stvarno prava hrana, to je ljudska hrana. To je kulturno znanje koje se prenosi s koljena na koljeno. To je bakina hrana. Ljudi jednostavno znaju kako fermentirati hranu jer to je način na koji preživljavamo, budemo ljudi i živimo u svom kulturnom izražaju. Fermentacija je zaista nevjerojatan način na koji komuniciramo s našim precima. Imamo dar za te različite tehnike kroz sve pogreške koje su ljudi napravili i sve eksperimente koje su ljudi izveli.
