Kilka słów o kiszeniu…

Doświadczenie 1

Przygotuj 6 niedużych talerzyków, podstawek pod kwiaty albo plastikowych pojemników na mocz z apteki. Na dnie rozłóż papierowe ręczniki (min. 3 warstwy), przycięte w taki sposób, aby ich kształt pasował do użytego naczynia. Przygotuj napełnione wodą szklanki, do których dodaj kolejno pół łyżeczki, 1 łyżeczkę, 2, 3 albo 4 łyżeczki cukru. Po dokładnym rozpuszczeniu nanieś powstałe roztwory oraz samą wodę na ręczniki strzykawką i zostaw na parapecie na 2 tyg. Co 2–3 dni zwilżaj ręczniki zwykłą wodą, aby nie wyschły. Gdy zaczną pojawiać się oznaki zakażenia (grzyby to szare nitki, kolonie bakterii najczęściej mają postać kolorowych plam), zadbaj o własne bezpieczeństwo (zwłaszcza będąc alergikiem) i szczelnie okryj hodowlę folię spożywczą.

Wyjaśnienie: Mikroorganizmy są wszechobecne. Występują i na różnych powierzchniach, i w powietrzu. Będą się silnie namnażać, gdy tylko znajdą dla siebie odpowiednie środowisko – wilgoć i źródło pokarmu, np. cukier. Najlepiej powinny rosnąć w roztworach zawierających do 1 łyżeczki cukru na szklankę wody. Co ciekawe, wraz ze wzrostem stężenia cukru można zaobserwować zahamowanie ich rozwoju. Stężony syrop cukrowy jest środowiskiem hipertonicznym – będzie wysysał wodę z ich komórek i tym samym ograniczy ich rozwój. M.in. dlatego babcine dżemy zawierały dużo cukru i cieszyły się znaczną trwałością, a miód uchodzi za jedyny pokarm, który się nie psuje.

Doświadczenie 2

Dodaj do kolejnych szklanek: wodę, 3–6 kropli jodyny, 5 łyżeczek soli (lub min. pół szklanki octu). Uzupełnij szklanki wodą do maksymalnej objętości. Po dokładnym rozpuszczeniu nanieś strzykawką roztwory (identyczną objętość) lub samą wodę na papierowe ręczniki rozłożone na talerzykach i zostaw na parapecie na 2 tyg. Co 2–3 dni zwilżaj ręczniki zwykłą wodą, aby nie wyschły. Gdy zaczną pojawiać się oznaki zakażenia, możesz zabezpieczyć talerzyki folią spożywczą. W kolejnych dniach porównuj wzrost mikroorganizmów w różnych warunkach.

Wyjaśnienie: Jod ma działanie utleniające, wiąże się z grupami aminowymi białek, co może skutkować ich uszkodzeniem, a więc doprowadzić do śmierci bakterii. Jako środek szybko działający jodyna była czasem stosowana do odkażania wody z potoków. Zdaniem niektórych jodowana sól może negatywnie wpływać na kiszenie. Sól działa podobnie jak cukier, choć wiele bakterii psujących żywność wytrzymuje stężenia nawet na poziomie 5%. Ocet zakwasza środowisko i zaburza pobieranie składników odżywczych, choć jego działanie jest nieco słabsze w porównaniu z kwasem mlekowym.

Doświadczenie 3

Do szklanki wody dodaj 1–2 łyżeczki cukru (najlepiej glukozy) oraz 2 łyżeczki kwaśnicy z domowej kapusty kiszonej lub wody spod ogórków (będzie to tzw. inokulum – zalążek hodowli) i dokładnie wymieszaj. Niewielkimi porcjami dodaj także sody oczyszczonej, ale tylko tyle, aby zobojętnić kwas (płyn przestanie się pienić). Kilka kropel takiego płynu powinno zabarwić sok z czerwonej kapusty na zielono. Płynem ze szklanki napełnij kieliszek do uzyskania menisku górnego (płyn wystaje ponad krawędź kieliszka), nałóż kawałek papieru i dociśnij do krawędzi kieliszka. Trochę płynu wycieknie, ale tak zabezpieczony można odwrócić do góry dnem i umieścić w litrowym słoju. Resztę płynu wlej do tego słoja i usuń kartkę papieru. Jeśli do środka kieliszka dostało się trochę powietrza, można zaznaczyć markerem poziom wody. Hodowlę prowadź przez jakieś 2 tyg. Po tym czasie ponownie sprawdź pH, używając soku z czerwonej kapusty.

Wyjaśnienie: W odwróconym do góry dnem kieliszku zbierają się gazy produkowane przez bakterie (głównie dwutlenek węgla). Próbka płynu zmieni kolor soku z czerwonej kapusty z fioletowego na malinowy ze względu na obecność wyprodukowanego przez bakterie kwasu mlekowego, powstałego w wyniku fermentacji cukru.

Doświadczenie 4

Ogórki małosolne będą dziełem głównie Leuconostoc mesenteroides, w tych ukiszonych na zimę przetrwa już głównie Lactobacillus plantarum. Warto zobaczyć, czy te dwa gatunki poradzą sobie z ukiszeniem mleka. W tym celu inokulum dodaj do pasteryzowanego (UHT) przegotowanego mleka (2 łyżki na szklankę). Szklanki z hodowlami przykryj talerzykami i odstaw na 2 tyg.

Wyjaśnienie: Mleko rzeczywiście skisiło się w wyniku działalności bakterii, ale jego zapach i wygląd różnią się od typowego zsiadłego mleka. Choć Lactobacillus plantarum spotyka się w populacjach bakterii odpowiedzialnych za kiszenie mleka, to główną rolę odgrywa szereg innych gatunków, m.in. Lactobacillus reuteri czy L. rhamnosus. Większość gatunków bakterii wykorzystywanych do produkcji kefirów czy jogurtów tak przekształca cukry, że kwas mlekowy jest podstawowym produktem ubocznym fermentacji, a gazy nie są produkowane. W surowym mleku można jednak zidentyfikować nawet 100 gatunków bakterii rozmaicie fermentujących cukry, a ich skład ilościowy decyduje o ostatecznym smaku otrzymanego produktu.

dr hab. Renata Szymańska
Katedra Fizyki Medycznej i Biofizyki AGH

mgr Paweł Jedynak
Zakład Fizjologii i Biochemii Roślin WBBiB UJ

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

pojemniki na mocz lub podstawki pod kwiaty, strzykawka, folia spożywcza, papierowe ręczniki, mleko, kiszona kapusta, jodyna, cukier (glukoza), ocet 10%, słoiki, czerwona kapusta, kawałek papieru

Niewliczone w cenę: nożyczki, szklanki, łyżeczka, talerzyk, kieliszek, litrowy słoik

Koszt: 45 zł

Czas przygotowania: 2 h

***

Wiedza w pigułce

Pierwsze sery pojawiły się najprawdopodobniej jakieś 6 tys. lat p.n.e. Obecnie ponad 500 ich odmian produkowanych jest z samego tylko z mleka krowiego. Ten najstarszy proces biotechnologiczny wykorzystuje enzymy proteolityczne bakterii, które selektywnie trawią białka mleka podczas dojrzewania sera. Za szczególny aromat serów dojrzewających odpowiadają Propionibacteriaceae. Istnieje ogromna liczba gatunków bakterii odpowiedzialnych za fermentację mlekową, ale najbardziej znani są przedstawiciele grup Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, a także Streptococcus thermophilus. W przypadku kiszenia produktów pochodzenia roślinnego najważniejszą rolę odgrywają Leuconostoc mesenteroides (w początkowej fazie kiszenia, pH do ok. 4) oraz Lactobacillus plantarum (długotrwałe kiszenie, pH do ok. 3,2). Produkowany przez nie kwas mlekowy w formie niezdysocjowanej łatwo wnika do wnętrza innych bakterii, powodując zakwaszenie cytoplazmy i zaburzenie pobierania substancji odżywczych z otoczenia. Tym samym bakterie mlekowe eliminują konkurencję. Dlaczego jednak same tolerują obniżone pH, nadal jest przedmiotem badań. Tradycyjnym sposobem selektywnego pozbywania się niektórych mikrobów jest także pasteryzacja (klasyczna w ok. 60°C), jednak ten proces nie zabija form przetrwalnikowych niektórych bakterii. Stąd John Tyndall opracował metodę trzykrotnej pasteryzacji (tzw. tyndalizacja), przeprowadzanej co 12–24 godz. i dającej czas na wykiełkowanie uśpionych spor bakterii, które tym samym stają się wrażliwsze na temperaturę. Technika ta znakomicie zabezpiecza domowe przetwory, ale jest niezbyt praktyczna przy przemysłowej produkcji, gdzie stosuje się pasteryzację mleka i soków w temperaturze 72–100°C, a w przypadku mleka UHT (ultra high temperature) nawet przy ponad 120°C. W obu metodach płyn przepuszczany jest przez rozgrzaną rurkę i szybko schładzany – cały proces jałowienia trwa zaledwie około 3 s!