Co se vlastně děje při kvašení? které potraviny se vyrábí alkoholovým a mléčným kvašením? Proč se nedá udělat kvásek z pšeničné mouky? A je kvásek totéž co droždí?

Shrnutí

Fermentace je proces neúplné oxidace výchozích látek při kterém je získáno méně energie než při úplné oxidaci.

Mléčná: glukóza (může vznikat i rozštěpením laktózy) se mění na kyselinu mléčnou

• mléčné výrobky, fermentovaná zelenina a salámy, pečivo (probiotické bakterie mléčného kvašení)

• acidifikace svalů při nadměrné zátěži (nedostatku kyslíku)

Alkoholová: glukóza (z ovoce nebo obilí) se mění na ethanol

• výroba alkoholu (kvasinky při nedostatku kyslíku)

• výroba pečiva (kvasinky tj. droždí nebo směs mikroorganismů tj. kvas při nedostatku kyslíku)

Jak funguje trávení

Lidské trávení je zjednodušeně řečeno postupná přeměna živin, kdy se složité látky postupně rozkládají na jednoduší sloučeniny a zároveň je z nich uvolněna energie. 

Sacharidy, bílkoviny a tuky, které sníme, tak přechází ve výsledku na vodu (sem přejde vodík z původní molekuly) a na oxid uhličitý (sem přejde uhlík z původní molekuly). 

V bílkovinách je ještě vázán dusík, který se z těla vylučuje močí.

V molekule vody (H₂O) je vodík vázán v maximálně naoxidované formě a v oxidu uhličitém (CO₂) je zase uhlík vázán v maximálně naoxidované formě.

Díky úplné oxidaci těchto prvků získá tělo z původní živiny nejvyšší možné množství energie. 

Zároveň je zde patrná i důležitost kyslíku pro člověka, protože ten je nutný jak pro tvoru vody (H₂O), tak oxidu uhličitého (CO₂).

Fotosyntéza — opačný proces

Při fotosyntéze v rostlinách je proces přesně opačný. 

Látky přechází z oxidované formy (H₂O z půdy a CO₂ ze vzduchu) do formy redukované, což je ve výsledku buď glukóza v ovoci nebo řetězec z mnoha molekul glukózy (škrob v obilovinách a zelenině).

Při oxidaci (trávení), je energie získávána, při redukci (tvorba sacharidů a cukrů) musí být energie vložena. 

Jedná se o energii slunečního záření, kterou rostliny umí absorbovat díky chlorofylu. 

Rostliny tedy tvoří energetické substráty ze sluneční energie, což člověk neumí, proto musí tyto látky (a energii) získávat potravou.

Co je fermentace

A jak s tím vším souvisí fermentace? Je to zjednodušeně proces, při kterém nedochází k úplné oxidaci substrátu, jak bylo zmíněno výše, ale přeměna skončí na některém mezistupni. 

Příslušný organismus buď nedisponuje příslušnými metabolickými drahami pro úplnou oxidaci ("neumí to"), nadprodukuje některý z metabolitů a člověk ho může odebírat (takhle se vyrábí průmyslově např. kyselina citronová pomocí plísně Aspergillus niger) nebo nemá optimální podmínky pro úplnou oxidaci.

Dobrým příkladem je např. acidifikace svalů u člověka, kdy svaly pracují tak intenzivně (vysoká zátěž např. při jízdě na kole), že tělo nestíhá dodávat kyslík. 

Glukóza (ve svalech) tedy podstoupí přeměnu jen do formy laktátu (kyselina mléčná), kde se oxidace zastaví a tělo získá jen 2 ATP (energetické molekuly) místo 38 ATP z úplné oxidace na vodu a oxid uhličitý. 

Proto dochází k pocitům pálení svalů při namáhavé fyzické aktivitě, dokud se laktát postupně neodbourá. 

https://jackwestin.com/resources/mcat-content/glycolysis-gluconeogenesis-and-the-pentose-phosphate-pathway/fermentation-anaerobic-glycolysis

Lidské tělo mění své metabolické dráhy podle dostupnosti kyslíku a stejně tak i mnohé mikroorganismy. 

Dobrým příkladem je např. kvasinka Saccharomyces cerevisiae. Při dostatku kyslíku mění glukózu stejně jako člověk až na oxid uhličitý a vodu, při omezení kyslíku fermentuje glukózu na ethanol (výroba piva, vína, destilátů). 

Mléčné kvašení

Experty na fermentaci jsou především mikroorganismy. V potravinářství hojně využívané jsou bakterie mléčného kvašení (druhy Lactobacillus, Lactococcus, leuconostoc, Streptococcus a další), které převádí laktózu (mléčný cukr) na kyselinu mléčnou. 

Jedná se vlastně o přeměnu glukózy, protože laktóza se skládá z glukózy a galaktózy (a galaktózu tyto mikroorganismy umí taky přeměnit na glukózu). 

Fermentací mléka dochází ke zvýšení trvanlivosti výrobku. 

Nejenže ostatní mikroorganismy nemají kyselé prostředí rády, ale vznikají i antimikrobiální sloučeniny (acetaldehyd, ethanol, peroxid vodíku — samozřejmě pro člověka ve zdravotně naprosto neškodném množství). 

Fermentace mění i chuť, aroma a konzistenci výrobku (při okyselení dochází k srážení mléčných bílkovin a produkt tuhne). 

Bakterie mléčného kvašení řadíme zároveň mezi probiotika, tedy mikroorganismy prospěšné pro naši střevní mikroflóru (zejména tzv. ATB kombinaci: Lactobacillus acidophilus, Streptococcus thermophilus a Bifidobacterium bifidum). 

Podle konkrétní směsi jednotlivých mikrobiálních kmenů v produktu jsou definovány různé typy výrobků ve Vyhlášce č. 397/2016 Sb. o požadavcích na mléko, mléčné výrobky, mražené krémy a jedlé tuky a oleje.

Jogurty zrající v kelímku

Na některých jogurtech se píše, že "zraje v kelímku". To neznamená, že ostatní jogurty by v kelímku už nezrály. 

Myslí se tím pouze, že mléko neztuhlo ve velkém tanku, odkud by se dávkovalo do kelímků, ale tuhlo v kelímku rovnou od začátku. 

Výsledek je stejný, a to jogurt, který je v kelímku a stále zraje. Jak je vidět z tabulky výše, jogurty musí až do data spotřeby obsahovat na každý gram 1 milion bakterií mléčného kvašení, takže v obchodě zrají v kelímku všechny.

Další výrobky

Bakterie mléčného kvašení nemusí fermentovat pouze mléko, protože mění obecně glukózu (ať už z laktózy nebo volnou) na kyselinu mléčnou.

Využívají se proto při výrobě kysané zeleniny (zelí, okurky, olivy) i masných výrobků. 

Názvy fermentovaných salámů jsou přesně zakotvené i v legislativě, patří sem "poličan", "herkules", "paprikáš" a "lovecký salám".

Alkoholové kvašení

Druhým typem kvašení je alkoholová fermentace. Výchozí látkou je opět glukóza, která vzniká rozkladem škrobu z obilí (whisky, vodka, pivo) nebo cukru z ovoce (víno, slivovice, brandy). 

Glukóza ale není převedena na laktát, jako u mléčného kvašení, nýbrž na ethanol. 

https://jackwestin.com/resources/mcat-content/glycolysis-gluconeogenesis-and-the-pentose-phosphate-pathway/fermentation-anaerobic-glycolysis

Tato fermentace ale neslouží pouze k výrobě alkoholických nápojů, je také hlavním principem výroby pečiva.

Droždí (kvasinky Saccharomyces cerevisiae) produkuje z glukózy ethanol (ten je rozložen při pečení) a oxid uhličitý, který nakypří výsledný výrobek.

Droždí vs. kvas

Droždí je sušená kvasinková monokultura (tzn. jen jeden druh). Jde o  druh Saccharomyces cerevisiae. 

Na rozdíl od droždí kvas, který tradičně sloužil k výrobě žitného chleba, je směs různých mikroorganismů, které se na žitu přirozeně vyskytují a člověk se je naučil kultivovat (neboli množit) tím, že k žitné mouce přidal vodu a počkal. 

U kvasu se tedy jedná o nespecifickou směs mikroorganismů, záleží jak na výchozích mikroorganismech u konkrétní žitné mouky i na podmínkách (teplota, čas). 

Každý kvas je tedy trochu jinou kombinací druhů a je jistým "know-how" každé pekárny.

Kvas z pšeničné mouky nelze tak dobře připravit jak proto, že pšeničné zrno na sobě nemá tolik mikroorganismů, zároveň se z ní při mletí většinou odstraňují obalové vrstvy, tedy i mikroorganismy. 

Ve Francii se pšeničné kvasy dělají např. s přidáním jablek do mouky jako zdroje mikroorganismů.