Пищевая микробиология. История. Древние ферментации

Древние ферментации. Микробиология пищевых продуктов возникла в истории задолго до первоначального открытия микроорганизмов и окончательного понимания их положительного и отрицательного воздействия на пищевые продукты.

Исследование продуктов питания, обнаруженных в ходе археологических исследований, пролило свет на наше понимание древних практик обращения с пищевыми продуктами. Химический анализ и электронно-микроскопическое исследование показали, какую роль микроорганизмы могли играть в процессах ферментации. В древности процессы брожения носили самопроизвольный характер.

Микробная флора, первоначально населявшая пищу, а также та флора, которая стала доминирующей после завершения процесса «брожения», во многом диктовалась типом пищи и условиями окружающей среды. Тем не менее, древние люди употребляли различные ферментированные продукты, включая пиво, вино и сыр.

Трудно определить ретроспективно, было ли их влечение к продуктам спиртового брожения вызвано скорее физиологическими эффектами, а не органолептическими качествами. Предписываемая древними египтянами польза для здоровья от употребления пива, возможно, была просто попыткой оправдать такие средства.

Первые пищевые ферментации были явно случайными, возникшими в результате загрязнения пищевых продуктов, собранных из окружающей среды. Возможно, из-за своей первоначальной роли в религиозной жизни алкогольные напитки оказались первыми образцами продуктов пищевой микробиологии. Множество свидетельств указывают на то, что брожение пива возникло у шумеров в 7000 году до нашей эры.

Записи подтверждают, что пиво пили в Месопотамии уже примерно в 4000 году до нашей эры. Этот процесс, усовершенствованный в течение следующих 4000 лет, по-видимому, является побочным продуктом производства хлеба. Древние египетские пивовары открыли ключевой элемент брожения пива, когда они использовали проросшее сухое зерно при приготовлении хлеба, которое давало ферменты, необходимые для расщепления крахмала.

Поскольку эндогенная дрожжевая флора, которая отвечает за производство этанола, обычно не расщепляет сложные углеводы, для инициирования процесса ферментации необходимы дополнительные ингредиенты. В конечном итоге ряд событий привел к открытию микроорганизмов, ответственных за превращение углеводов в этанол. Это в сочетании с выяснением биохимических этапов этого пути сформировало базу знаний об этой ферментации.

Конечный успех ферментации пищевых продуктов зависел от воспроизводимости и предсказуемости этих процессов. Знания, полученные путем изучения древних ферментаций, могут быть продуктивными и поучительными.

Блестящий пример такого ретроспективного исследования представили Делвен Сэмюэл из Кембриджского университета и Питер Болт из Scottish Courage Breweries (Эдинбург, Шотландия). Изучая остатки, собранные со времен Тутанхамона, и исторические записи о сельскохозяйственной практике около 3500 лет назад, был сформулирован гипотетический процесс, который был реализован на мелкомасштабной коммерческой основе.

Его применение на практике и великолепные результаты позволяют предположить, что процесс изготовления пива, использовавшийся древними египтянами, действительно был скопирован. Немногие научные открытия обычно приносят такие приятные органолептические результаты.

Смерть. Знания о безопасности пищевых продуктов начали накапливаться по мере того, как люди пытались понять свою собственную смертность и причины смерти. Массовые вспышки пищевых отравлений, вероятно, произошли, когда древние общества стали более организованными и начали массово обедать.

Незнание правил безопасного обращения с пищевыми продуктами в сочетании с отсутствием охлаждения, вероятно, создало надежную среду для роста патогенов. Самые ранние документированные сообщения о вспышках пищевых отравлений имели не бактериальную природу, а были вызваны алкалоидами спорыньи, вторичным метаболитом, вырабатываемым Claviceps.

Известно, что этот гриб поражает зерновые культуры, в том числе рожь, пшеницу, ячмень и овес. Потребление этих соединений привело к массовым эпидемиям в 1200-х годах, главным образом в Центральной Европе, но последняя крупная вспышка была зарегистрирована совсем недавно, в 1950-х годах.

Поскольку смерть является последней формой болезни, одним из первых открытий микробных заболеваний пищевого происхождения был ботулизм. Ботулизм происходит от латинского botulus, что означает колбаса. Первая вспышка была зарегистрирована в 1793 году, но бактерию не выделяли еще почти 100 лет.

Именно император Лев поставил вне закона употребление кровяной колбасы, предположительно, после того, как понял, что с этой колбасой связаны смерти населения. Лишь немногие проблемы безопасности пищевых продуктов решались столь однозначно и прямым указом.

Микробиология является одной из самых новых научных дисциплин, возникших недавно, и когда-то существовал значительный скептицизм, который служил препятствием для открытия биологических процессов.

Возможно, ни один учёный практически в любой области науки не оказал такого большого влияния, как Луи Пастер. Первоначально получив образование химика, Пастер проявил огромную проницательность и внес свой вклад как в области ферментации пищевых продуктов, так и в области безопасности пищевых продуктов.

Его достижения охватывали такие разнообразные области, как производство вина и порча мяса. Как подробно говорилось ранее, первые ферментации были случайными, в результате размножения эндогенных микроорганизмов, присутствующих в исходном субстрате. Современные методы ферментации требуют идентификации и культивирования этих эндогенных микроорганизмов отдельно.

Разработке методов размножения микроорганизмов способствовало открытие твердой среды для культивирования микробов, включающей агар, что стало одним из многих достижений Роберта Коха и его коллег в конце 1800-х годов.

Одним из первых ферментированных продуктов, для которого была изучена микробная флора, было пиво — достижение Кристиана Хансена, который также внес значительный вклад в молочное брожение. Один из крупнейших домов молочной закваски носит его имя в знак уважения к его усилиям.

Сохранение продуктов питания было важной вехой, поскольку это позволило расширить рынки для данного продукта питания. Хотя ферментация является формой консервирования пищевых продуктов, ферментированный продукт не имеет того же вкуса и текстуры, что и исходные материалы. Термическая обработка была изобретением кондитера Франсуа (Николя) Аппера.

В 1809 году он получил премию французского правительства за разработку процесса консервирования мяса, заключавшегося в нагревании наполненных стеклянных банок в кипящей воде. Однако истинная природа процесса гибели микроорганизмов под воздействием тепла была раскрыта только через 50 лет после работы Луи Пастера.