ацилфермента, в котором появляется полноценная химическая связь между гидроксильной группой серина, фермента и расщепляемого белка.
Главные отличия между ферментами кроятся в строении сорбционного центра. Трипсин преимущественно расщепляет пептидные связи, образованные остатками аргинина или лизина. В то время как химотрипсин специфичен по отношению к связям, образованным крупными гидрофобными остатками аминокислоты, например триптофана и фенилаланина. Эластаза же имеет сродство со связями, образованными остатками аминокислот с незаряженными заместителями, например глицина, аланина и валина.
Осталось разобраться с группой ферментов, которые в кишечнике расщепляют липиды. Несмотря на наличие языковой и желудочной липазы, основную роль в переваривании жиров играет именно панкреатическая липаза. Жиры из пищи в кишечнике собираются в небольшие капли (примерно 500 нм), стабилизированные желчными кислотами – этот процесс называется эмульгированием.
Для активации панкреатической липазе требуется помощник – пролипаза, которая выступает как «крепеж» для фермента на поверхности капельки жира. Примечательно, что пролипаза сама активируется под действием трипсина, о котором мы говорили выше. Все-таки многие процессы в организме взаимосвязаны.
Панкреатическая липаза отщепляет от молекул триацилглицеридов «верхний» и «нижний» остатки жирных кислот. Остается 2‑моноацилглицерид, у которого остаток жирной кислоты расположен по центральному (второму по счету) атому углерода. Он может уже всосаться в кровоток, а может превратиться в 1‑моноацилглицерид под действием специального фермента класса изомераз. 1‑моноацилглицерид уже удается расщепить до глицерина и свободной жирной кислоты.
Кроме липаз, рассчитанных на переваривание триацилглицеридов, в панкреатическом соке также есть ферменты фосфолипазы, которые отщепляют остаток жирной кислоты от фосфолипидов, и ряд прочих ферментов, в том числе расщепляющих чужеродную ДНК из пищи.
Таким образом, пищевой комок проходит свой длинный путь по кишечнику, и организм с помощью ферментов успевает разобрать на составные кубики все сколь бы то ни было интересное и полезное для него. Ненужное и неперевариваемое (та же клетчатка, например) покидают организм. Суммарно нашему телу требуется от суток до трех суток для того, чтобы разобраться с попавшей пищей – процесс длительный, но тщательно отлаженный эволюцией.
Но что, если пищеварительные (и не только!) ферменты использовать для производства новых продуктов питания? Эта идея лежит в основе производства ферментированных продуктов, о которых мы поговорим в следующих главах.
Глава 4Помощники ферментации – бактериальные, дрожжевые и грибные культуры
Представьте, что вы человек древности. У вас нет ни холодильника, ни технологии консервации или пастеризации. Вы наверняка хотите сохранить какую-то пищу, например, у вас был отличный урожай овощей или охота выдалась уж очень успешной. Вам нужно завялить или засолить еду, либо же уповать на силу таинственных заквасок и грибков. С их помощью удается не только сберечь продукты, но и создать новые, с другими вкусоароматическими свойствами.
Вероятно, процесс ферментации возник в эпоху неолита и изрядно поспособствовал росту популяции нашего биологического вида, поскольку существенно повысил уровень пищевой безопасности.
В процессе ферментации накапливаются вещества с антимикробной активностью. Например, молочная кислота в кисломолочных продуктах и этанол в продуктах спиртового брожения (в неолите-то и было вероятно изобретено пиво!). Оказывается, что бактериальные и грибковые культуры, которые ответственны за ферментацию продуктов, способны составить конкуренцию зловредным микроорганизмам в желудочно-кишечном тракте. Нетрудно представить, какое чувство уважения к закваскам и бабкультурам испытывали древние люди!
Так что ферментация продуктов совершенно точно началась еще в древности с целью сначала сохранить продукты, а затем и получить более вкусные и необычные блюда. С развитием науки стало известно, что этот процесс происходит благодаря деятельности микроорганизмов, которые превращают сахара и крахмалы в кислоты, спирты и другие вещества.
Ученые, состоящие в Международной научной ассоциации по пробиотикам и пребиотикам (ISAPP), называют ферментированными продуктами те продукты, которые были получены в результате желаемого роста микроорганизмов и ферментативных превращений пищевых компонентов. Процесс ферментации может происходить естественным образом, когда продукты хранятся в определенных условиях и оно само ферментируется (так мы обычно делаем при ферментации в домашних условиях). Или же искусственным, когда микроорганизмы добавляются в продукт специально. Такая «рукотворная» ферментация позволяет контролировать процесс и получать продукты со стандартными свойствами.
В настоящее время применение основных «мастеров» ферментации – бактерий, дрожжей и грибков – позволяет получать не только традиционные продукты, но и совершенно новые – готовый пищевой продукт с определенными заданными свойствами. Функциональные свойства готовых пищевых продуктов могут быть обусловлены или наличием живых клеток микроорганизмов, или наличием различных продуктов метаболизма.
Ферментированные овощи: квашеная капуста, кимчи и т. д
Исходя из определения ISAPP, в процессе ферментации основную роль играют именно микроорганизмы, а не отдельные ферменты. Но откуда же берутся эти микроорганизмы в продуктах? Оказывается, часто они живут на поверхности сырья. Так, например происходит с исконно русским продуктом – квашеной капустой.
Ее рецепт очень прост: в классическом исполнении мелко нарубленную капусту щедро посыпают солью и сахаром и оставляют под прессом на несколько дней. В некоторых рецептах для поддержания бактериальной флоры добавляют ржаную муку или кусочек черного хлеба.
Главные «игроки» в процессе квашения капусты – это молочнокислые бактерии семейств Aerococcaceae, Carnobacteriaceae, Enterococcaceae, Lactobacillaceae, Leuconostocaceae и Streptococcaceae. Их объединяет способность производить из глюкозы молочную кислоту, то есть осуществлять процесс молочнокислого брожения.
С химической и микробиологической точки зрения процесс квашения капусты достаточно сложен и сопровождается сменой «поколений» бактерий (где в большинстве своем преобладают молочнокислые бактерии). Не вдаваясь в глубины микробиологии, скажем только, что на первом этапе преобладают бактерии, которые кроме молочной кислоты продуцируют уксусную кислоту и углекислый газ. Благодаря быстрому накоплению уксусной кислоты блокируется рост и размножение патогенных микроорганизмов. На втором этапе изменяется пропорция численности разных бактерий, углекислый газ перестает вырабатываться, зато накапливаются этанол и манит.
Весь процесс продолжается, пока не закончится весь сахар в капусте. Или пока уровень кислотности не достигнет значения примерно 3,5, что соответствует достаточно кислой среде. В таких условиях рост и развитие молочнокислых бактерий останавливается. Капуста готова!
С точки зрения пользы квашеная капуста – настоящий суперфуд. Во-первых, она богата витаминами и минералами, такими как витамин С, кальций и магний. Более того, квашеная капуста содержит пробиотики – те самые полезные бактерии, которые могут улучшить работу ЖКТ. И наконец, квашеная капуста является хорошим источником клетчатки и позволяет разнообразить рацион при невысокой калорийности.
В Корее есть близкий к нашей квашеной капусте продукт – кимчи, которое готовится из пекинской капусты с острыми специями. Исторически кимчи готовили в огромных чанах на сотни кочанов капусты. Чаны вкапывали в землю и выжидали от одного до трех месяцев. Кимчи – национальная гордость Кореи. Сейчас годовой объем производства кимчи превышает 2 миллиона тонн в год! Кимчи считается одним из самых популярных блюд в Корее и эталоном корейской кухни. Сегодня существует множество разновидностей этого блюда, и некоторые из них могут содержать морепродукты, мясо или грибы.
Для получения качественного кимчи необходимо ферментировать капусту без доступа воздуха. Ключевые бактерии, ответственные за производство этого блюда, не переносят кислород, то есть являются анаэробами.
На первой стадии нарезанную китайскую капусту смачивают и засыпают солью, что приводит к разрушению растительных клеток и вытеканию сока примерно за 6 часов. После этого капуста промывается, чтобы избавиться от избытка соли. А потом засыпается свежая порция соли, сахара и острых специй.
В процессе ферментации кимчи задействованы десятки, а то и сотни отдельных штаммов микроорганизмов, но ключевые – примерно те же, что и в процессе квашения нашей родной капусты. В первую очередь это Lactobacillus plantarum, которые живут на поверхности пекинской капусты. Для лучшей ферментации кимчи следует уложить в плотно закрытый контейнер, благодаря этому туда не попадет воздух, который так губителен для микроорганизмов, участвующих в процессе.
Корейцы убеждены в том, что кимчи исключительно полезное блюдо. Так и есть, кимчи действительно богато витаминами и другими низкомолекулярными веществами – продуктами работы бактерий. А кроме этого острый перец в составе кимчи стимулирует выработку желудочного сока, что способствует пищеварению.
Ферментированные напитки
Растительное сырье используют не только для производства пищи, но и для производства напитков, и здесь для ферментации настоящее раздолье. Можно ферментировать сначала сырье, а потом изготавливать напиток, можно ферментировать уже в жидкой среде.
Среди ферментированных напитков и хорошо знакомые нам чай и квас, и, казалось бы, экзотическая комбуча (которая на самом деле знакома многим из нас как чайный гриб).