Seit Jahrhunderten nutzen Menschen die Fermentation, um die Natur von Lebensmitteln zu verändern. Die Fermentation ist ein anaerober Stoffwechselprozess, bei dem Organismen Nährstoffe - typischerweise Kohlenhydrate - in Alkohol und Säuren wie Milchsäure und Essigsäure umwandeln.
Die Fermentation ist vielleicht die älteste biotechnologische Entdeckung, die der Mensch kennt. Mikrobrauereien mögen der letzte Schrei sein, aber vor über 10.000 Jahren produzierte die Menschheit Bier, Wein, Essig und Brot unter Verwendung von Mikroorganismen, hauptsächlich Hefe. Joghurt wurde über Milchsäurebakterien in Milch hergestellt, und Schimmelpilze wurden zur Herstellung von Käse und Wein und Bier verwendet. Diese Verfahren werden heute noch häufig zur Herstellung moderner Lebensmittel eingesetzt. Die heute verwendeten Kulturen wurden jedoch gereinigt und oft genetisch verfeinert, um die wünschenswertesten Eigenschaften beizubehalten und Produkte von höchster Qualität herzustellen.
Durch Fermentation gebildete Lebensmittel
Viele Lebensmittel, die Sie jeden Tag essen, entstehen durch den Fermentationsprozess. Einige, die Sie vielleicht kennen und regelmäßig essen, sind Käse, Joghurt, Bier und Brot. Einige andere Produkte sind bei vielen Amerikanern weniger verbreitet.
- Kombucha
- Miso
- Kefir
- Kimchi
- Tofu
- Salami
- Milchsäurehaltige Lebensmittel wie Sauerkraut
Gemeinsame Definition
Die bekannteste Definition der Fermentation ist "die Umwandlung von Zucker in Alkohol (unter Verwendung von Hefe) unter anaerobe Bedingungen, wie bei der Herstellung von Bier oder Wein, Essig und Apfelwein. "Gärung gehört zu den älteste historische biotechnologische Prozesse vom Menschen zur Herstellung alltäglicher Lebensmittel verwendet.
Das Aufkommen der industriellen Gärung
Im Jahr 1897 führte die Entdeckung, dass Enzyme aus Hefe Zucker in Alkohol umwandeln können, zu industriellen Prozessen für Chemikalien wie Butanol, Aceton und Glycerin, die in alltäglichen Produkten wie Feuerzeugen, Nagellackentferner, und Seife. Fermentationsverfahren werden heute noch in vielen modernen Biotech-Organisationen eingesetzt, häufig für die Produktion von Enzymen zur Verwendung in pharmazeutischen Prozessen, Umweltsanierungen und anderen industriellen Prozessen.
Ethanolkraftstoff wird auch durch Fermentation hergestellt. Die alternative Brennstoffquelle verwendet Mais, Zuckerrohr und andere Pflanzen, um das Gas zu produzieren. Die Fermentation ist auch bei der Aufbereitung von Abwasser nützlich. Hier wird das Abwasser nach dem Verfahren abgebaut. Gefährliche Inhaltsstoffe werden entfernt und der verbleibende Schlamm kann zu Düngemitteln verarbeitet werden, während die dabei entstehenden Gase zu Biokraftstoffen werden.
Biotechnologie
In der Welt von BiotechnologieDer Begriff Fermentation wird ziemlich locker verwendet, um das Wachstum von Mikroorganismen zu bezeichnen, die sich unter aeroben oder anaeroben Bedingungen auf Lebensmitteln bilden.
Fermentationstanks (auch Bioreaktoren genannt), die für industrielle Fermentationsprozesse verwendet werden, sind Glas-, Metall- oder Kunststofftanks die mit Messgeräten (und Einstellungen) ausgestattet sind, die Belüftung, Rührgeschwindigkeit, Temperatur, pH-Wert und andere Parameter von steuern Interesse. Die Einheiten können klein genug für Tischanwendungen (5-10 l) oder bis zu 10.000 l für industrielle Großanwendungen sein. Fermentationseinheiten wie diese werden in der pharmazeutischen Industrie für das Wachstum spezialisierter Reinkulturen von Bakterien, Pilzen und Hefen sowie für die Herstellung von Enzymen und Arzneimitteln verwendet.
Ein Blick auf die Zymologie
Die Kunst, Fermentation zu studieren, nennt man Zymologie oder Zymurgie. Louis Pasteur, der französische Biologe und Chemiker, der für seine Entdeckung der Pasteurisierung und des Impfprinzips bekannt ist, war einer der ersten Zymologen. Pasteur bezeichnete die Gärung als "das Ergebnis eines Lebens ohne Luft".