Напечатать 
Когда эксперты по ферментации Мара Джейн Кинг и Сандор Кац отправились в Сычуань, чтобы изучить промышленную и домашнюю ферментацию в этом регионе, они понятия не имели, где найти местного жителя, который хорошо разбирается в домашней ферментации. У них не было там ни связей, ни гида, ни личных знакомых. К счастью, далеко искать не пришлось. В тот первый день, когда они бродили по улицам, Кац нашел на крыльце несколько сосисок, которые вялились. Пока он фотографировал, из дома вышла женщина, миссис Динг. После короткой беседы она любезно пригласила их в дом. «И вот она там, на своей кухне», — говорит Кинг. «В одной кастрюле у нее бродит чили, в другой — джуджуб и имбирь, в третьей — домашний дубаньцзян. И для нее в этом нет ничего особенного. Это просто часть ее жизни».
Что общего между такими продуктами, как кимчи, квашеная капуста, умэбоси, йогурт, полукислые укропные огурцы, маринованные чили и джуджубы миссис Динг и даже кислая черника в ресторане Noma? Все они, конечно, кислые, но не угнетающе кислые, с привкусом и резким запахом, но очень вкусные, и их существование зависит от динамических отношений между бактериями и окружающей средой. Эти продукты ферментируются молочнокислыми бактериями (LAB), или лактоферментируются. Но что такое LAB-ферментация? Как оно происходит? И почему это важно для нас?
История лактоферментации
Молочнокислая ферментация и ферментация в целом — это не причуда. Несмотря на то, что социальные сети заставляют вас поверить, ферментация — это не какая-то новая, мимолетная поварская техника, предназначенная для ресторанов с белыми скатертями (или белыми поварами), счетами за ужин за 200 долларов или звездами Мишлен. Ферментация стара, как цивилизация, и обширна, как воздух, которым мы дышим. В широком смысле ферментация — это анаэробный метаболизм: преобразование питательных веществ в энергию в отсутствие кислорода. Центральное место в этом процессе занимают грибки, ферменты и ферментирующие бактерии — все они встречаются в земле, в воздухе, на растениях, на нас и в нас самих. Считается, что они появились из первобытного супа в первые годы существования Земли, задолго до того, как появилась атмосфера, способная поддерживать аэробную жизнь.
Вполне логично, что ферментация LAB — один из самых древних методов консервации. Археологи проследили первые случаи маринования продуктов еще в 2400 году до нашей эры в древней Месопотамии. Сегодня молочнокислая ферментация вплетена в ткань практически всех кулинарных традиций и культур. В этот список входят такие известные маринованные продукты, как кимчи, квашеная капуста и укропные огурцы; несколько видов острых соусов и чили-паст; культивированные молочные продукты, такие как йогурт, крем-фреш и сыр; комбуча, салями и, да, даже хлеб из закваски. Как пишет Шандор Кац в книге «Искусство ферментации», «я безуспешно искал примеры культур, которые не включают в себя какую-либо форму [молочнокислого] брожения». Действительно, ферменты являются центральными элементами многих, возможно, даже большинства кухонь».
Как и почему работает молочнокислое брожение?
Белое кимчи, или кимчи Пэк, приготовленное без гочугару.
Наука молочнокислого брожения: Огурцы, фрицы, кимчи и многое другое
«Лактобактерии едят углеводы и выделяют молочную кислоту», — пишет Кристина Уорд. По правде говоря, она не так уж далека от истины. Точнее и в целом, молочнокислые бактерии — это кислото- и солеустойчивые (или галотолерантные) бактерии, которые сбраживают простые углеводы с образованием молочной кислоты, а также углекислого газа, этанола и иногда уксусной кислоты. LAB можно найти на разлагающихся растениях, молочных продуктах, на кожице овощей и фруктов и даже на ваших собственных руках. Все это микробное брожение является анаэробным, происходящим в отсутствие кислорода.
Одним словом, LAB-ферментация превращает сладкое (простые углеводы) в кислое (кислоту). Возьмите какой-нибудь продукт, нарежьте его, добавьте соль или рассол, положите в контейнер, накройте и подождите неделю или две. За это время уровень кислоты повышается и понижается pH продукта, придавая маринованным продуктам характерную морщинистость; пониженный pH также подавляет нежелательные микробы, которые могут вызвать порчу, сохраняя продукты и увеличивая срок их хранения. Давайте познакомимся с участниками процесса.
Знакомство с семейством LAB
Молочнокислые бактерии относятся к таксономическому порядку Lactobacillales, который включает десятки видов бактерий. Такое разнообразие затрудняет обобщение процесса. Например, для соления и консервирования подходят два семейства, входящие в этот порядок: Leuconostocaceae и Lactobacillaceae. Между тем, в производстве молока и сыра участвуют микробы семейства Streptococcaceae, среди которых бактерии рода Lactococcus являются основными микробами-ферментаторами. В этой статье мы сосредоточимся только на мариновании и консервировании — для лабораторных исследований ферментированных молочных продуктов, таких как йогурт и сыр, потребуется несколько отдельных статей. В семействах Leuconostocaceae и Lactobacillaceae, Leuconostoc, Pediococcus и Lactobacillus являются родами, наиболее часто ассоциирующимися с ферментацией LAB.
Прежде чем углубляться в эту тему, необходимо понять, что эти бактерии делятся на две группы: гомоферментативные и гетероферментативные штаммы.
- Гомоферментативные (или гомомолочные) LAB производят только молочную кислоту. Они предпочитают температуру от 86 до 95°F (30-35°C), хотя растут и при более низких температурах. Они дают вкус, характеризующийся нотками молока, сливок или йогурта.
- Гетероферментативные (или гетеромолочные) LAB производят молочную кислоту, а также уксусную кислоту, этанол и даже углекислый газ, в зависимости от условий. Эти бактерии процветают при температуре от 59 до 72°F (15-22°C), но могут расти и в более широком диапазоне. Они придают продуктам более резкий, похожий на уксус привкус, вероятно, из-за дополнительного производства уксусной кислоты.
Leuconostoc
Бактерии рода Leuconostoc обычно имеют сферическую форму. Это гетероферментативные бактерии, способные производить этанол, молочную кислоту, уксусную кислоту, углекислый газ и другие метаболиты. Когда речь идет о ферментации LAB, L. mesenteroides является распространенным видом, участвующим в инициации ферментации. Она процветает в более широком диапазоне концентраций соли (и сахара), чем любая другая молочнокислая бактерия; она может переносить температуры от 39°F (3,9°C) до 86°F (30°C); и она может расти в широком диапазоне pH (4,5-7,0, хотя процветает при 5,5-6,5). Наконец, L. mesenteroides является факультативным анаэробом: Он может выживать в присутствии кислорода, но ферментирует только в его отсутствии.
Pediococcus
Бактерии этого рода шарообразные и гомоферментативные. В основном они производят молочную кислоту. Они переносят концентрацию соли до 8% (а в некоторых случаях и выше), могут расти в таком же широком диапазоне pH (4,5-8,2, хотя при снижении pH они чувствуют себя лучше, чем Leuconostoc) и выдерживают температуры от 60°F до 95°F. Наиболее подходящим видом для молочнокислого брожения является P. cerevisiae.
Lactobacillus
Lactobacillus, безусловно, самый известный род, участвующий в ферментации, обычно имеет палочковидную форму и включает как гетероферментативные, так и гомоферментативные виды. Два наиболее важных вида — это L. brevis и L. plantarum, хотя в зависимости от ферментируемого продукта встречаются также L. fermentum, L. delbrueckii и L. pentosus. Как правило, Lactobacillus является наиболее кислотоустойчивым родом среди Lactobacillales. Например, было показано, что L. plantarum может расти при pH от 3,3 до 8,8, в диапазоне температур от 53,6°F (12°C) до 104°F (40°C). В некоторых случаях он переносит концентрацию соли до 18%.
Жизнь укропного огурца
Полностью кислые и полукислые огурцы из еврейского деликатеса
Наука молочнокислого брожения: Огурцы, фрицы, кимчи и многое другое
Чтобы лучше понять сложный танец между этими микробами, давайте рассмотрим скромный укропный огурчик. Ферментация начинается сразу же, как только вы собираете урожай и разрезаете огурец. На кожице огурца живут виды Leuconostoc, Pediococcus и Lactobacillus, составляющие в среднем менее одного процента от общего числа микроорганизмов растения. Погрузив нарезанные огурцы в солевой рассол, вы фактически создали анаэробную бескислородную среду, идеальную для роста анаэробных микробов, устойчивых к соли. Соль подавляет рост многих микроорганизмов посредством осмотического шока, который вытягивает воду из микробных клеток через осмос, эффективно убивая эти микробы.
На начальных стадиях L. mesenteroides приступает к работе, инициируя ферментацию.* Эти бактерии метаболизируют сахара и питательные вещества в огурце, производя молочную кислоту, углекислый газ, этанол и уксусную кислоту. pH снижается с 7,0 (нейтральный, как вода) до 4,5 (кислый, как газированная вода или кофе), что является идеальным диапазоном для данного вида. Через несколько дней смесь начинает пузыриться, что указывает на образование углекислого газа. L. mesenteroides также производит белок, называемый бактериоцином, который дополнительно подавляет рост нежелательных микробов.
*Во многих случаях, например, при производстве квашеной капусты, другие микробы, такие как Klebsiella и Enterobacter, изначально понижают рН, создавая лучшие условия для L. mesenteroides.
По мере накопления кислот и дальнейшего снижения рН (ниже 4,5) на смену приходят более кислотоустойчивые бактерии. P. cerevisiae, L. brevis и L. plantarum начинают размножаться, вытесняя L. mesenteroides. Эти три вида еще больше понижают pH, пока система не достигнет отметки 3,3 (примерно pH апельсинового сока). Со временем популяция P. cerevisiae может уменьшиться в зависимости от pH и концентрации соли. Например, в 8%-ном солевом рассоле активность P. cerevisiae прекращается, когда pH падает ниже 3,7. L. brevis и L. plantarum остаются для завершения последней стадии ферментации. В итоге огурцы превращаются в соленые огурцы, которые могут похвастаться кислым вкусом и привлекательной хрустящей текстурой. Самое главное, что эти огурцы устойчивы к хранению, с минимальным риском порчи.
Следует отметить, что эти микробные взаимодействия характерны только для ферментации огурцов. Другие ферменты, например, оливки, получают питание от другой пары микробов (L. plantarum и L. pentosus). Для сыра основными штаммами в стартовой культуре являются L. lactis и L. cremoris (хотя, как отмечалось выше, молочное брожение — это совершенно иной процесс молочнокислого брожения, который заслуживает отдельного обсуждения).
Ферментация на практике: Ключевые понятия
Методы, необходимые для конкретных видов ферментации, сильно различаются в разных культурах и традициях. Например, традиционный процесс приготовления кимчи далек от процесса индийского соления лайма. Но когда дело доходит до маринования, некоторые основные понятия остаются неизменными.
Удалить воздух
На посуде для брожения с квашеной капустой видны грузы, которые удерживают капусту под поверхностью рассола, и воздушный замок с водяным каналом, который не пропускает кислород.
Традиционный посуда для ферментации, как эта, часто поставляется с грузами для удержания продуктов под рассолом и водяным каналом по ободу, который при закрытой крышке пропускает углекислый газ, но не пропускает богатый кислородом воздух.
Наука молочнокислого брожения: Огурцы, фрицы, кимчи и многое другое
Для успешной ферментации LAB необходимо создать анаэробную среду. Малое или полное отсутствие кислорода означает, что микробы, такие как дрожжи, не могут размножаться и потенциально могут испортить вкус вашей закваски. Конечно, существует несколько способов удаления воздуха, в зависимости от вашего уровня комфорта и имеющегося оборудования.
Самый простой способ заключается в погружении продукта в соляной рассол. Все, что находится под поверхностью рассола, лишается кислорода. Второй метод заключается в создании пюре путем смешивания или измельчения продукта (например, пюре из жгучего перца). Помимо значительного увеличения потенциальной площади поверхности, подверженной воздействию микробов, при приготовлении пюре, как правило, выделяется жидкость. Когда пюре плотно укладывается в бродильный сосуд и накрывается грузом, жидкость заполняет все щели или воздушные карманы, создавая бескислородную среду.
Наконец, существуют более высокотехнологичные методы, которые предполагают физическое удаление кислорода, например, воздушный шлюз. Шлюз — это любое устройство, которое позволяет углекислому газу выходить из емкости; в то же время устройство препятствует проникновению кислорода. По мере брожения углекислый газ накапливается, вытесняя кислород из емкости, и выходит наружу, обеспечивая бескислородную среду.
Если вы действительно увлекаетесь кухонными гаджетами (смотрим на вас, любители sous-vide) или работаете в ресторане, вакуумный герметизатор — идеальное решение для удаления кислорода. (Хотя он также является идеальным решением для удержания углекислого газа, который образуется во время брожения — следите за этим, потому что длительное брожение может привести к тому, что пакеты будут лопаться, как переполненные воздушные шары. Чтобы избежать этого, откройте все слишком раздутые вакуумные пакеты и переложите их содержимое в новые).
Выберите подходящие ингредиенты
Красный и зеленый перец чили на синей поверхности
Высококачественные ингредиенты необходимы для хорошего брожения.
Наука молочнокислого брожения: Огурцы, фрицы, кимчи и многое другое
Успех закваски зависит от качества ингредиентов и от того, как они были обработаны. «Если вы готовите острый соус, не используйте дерьмовые перцы», — предупреждает Рич Ши, эксперт по ферментации из Массачусетса. Это означает, что нужно выбирать продукты, которые не были обработаны пестицидами, покрыты воском или облучены для продления срока хранения; органические продукты, как правило, соответствуют этим требованиям, но этикетка «organic» не является гарантией этого. «Я стараюсь использовать ингредиенты очень хорошего качества», — соглашается Мара Джейн Кинг. «Они не должны быть покрыты воском. Некоторые чили, которые вы можете найти, были покрыты нефтяным маслом или чем-то еще, чтобы сохранить их. Многие люди могут столкнуться с такой проблемой и даже не знать об этом». Все эти виды обработки поверхности истощают популяцию микробов, необходимых для начала ферментации.
Если вы используете рассол, важна даже вода, которую вы используете. Слабо хлорированная, нефильтрованная вода может подавлять активность микробов, поэтому лучше использовать фильтрованную или дистиллированную воду. Как минимум, перед использованием в закваске водопроводную воду следует оставить на ночь в контейнере без крышки, чтобы хлор испарился.
Добавьте соль
крупный план кошерной соли Diamond Crystal
Наука молочнокислого брожения: Огурцы, фрицы, кимчи и многое другое
Соль полезна и, в большинстве случаев, необходима для ферментации LAB. Она подавляет рост нежелательных микробов и создает условия для процветания микробов, устойчивых к соли. Но какова идеальная концентрация соли? Для многих применений достаточно концентрации соли около 2 процентов. Но в промышленных условиях концентрация достигает 10 процентов (либо как концентрация рассола, либо как процент от веса продукта); такие высокие концентрации соли часто встречаются при ферментации перца для приготовления острого соуса, который может выдерживаться месяцами или годами, а затем смешивается с уксусом, специями и другими приправами для снижения конечного уровня соли до более приятного. Вот несколько общих наблюдений.
Низкая концентрация соли:
- Не так сильно подавляет общую активность микроорганизмов, что способствует более быстрому брожению.
- Лучше подходит для более низких температур, где активность микроорганизмов замедляется и подавляется в меньшей степени.
- Повышает вероятность порчи, так как вредные микробы подавляются не так сильно.
- Может нарушить прочность клеточной стенки пектина, в результате чего ферменты могут быть кашеобразными, особенно если ферментируются в тепле.
Высокая концентрация соли:
- Значительно подавляет общую активность микроорганизмов, но минимизирует риск порчи.
- Замедляет брожение, что может быть полезно в теплых условиях.
- Может обеспечить более упругие и хрустящие продукты благодаря более мягкому микробному разрушению пектиновых клеточных стенок.
В конечном счете, уровень соли — это вопрос предпочтений, он в значительной степени зависит от овощей или фруктов, которые вы используете. Но при определенной концентрации некоторые полезные микробы, такие как P. cerevisiae, просто не могут бродить. Кроме того, огурцы с 10-процентной концентрацией соли могут показаться агрессивно солеными на вкус.
Существует ли нижний предел для соли? Возможно, нет. Большинство ферментеров утверждают, что немного соли является неотъемлемой частью успеха. Но во время своего путешествия в горные районы Юго-Западного Китая Мара Джейн Кинг стала свидетелем того, как соленья бродили исключительно в отработанной воде от промывки риса. «Они маринуют чили и другие овощи в рисовой воде. Она не содержит соли. Это делает все это немного рискованным и странным», — говорит она. Но она также утверждает, что в рисовую воду добавляют крахмал и микробы для ускорения ферментации; маринованные огурцы, которые она попробовала, являются доказательством разумной техники.
Контролируйте температуру
Температура оказывает глубокое влияние на скорость и качество ферментации LAB. В целом, более высокая температура способствует ускорению ферментации, в то время как более низкая температура замедляет процесс. В то же время разные температуры благоприятствуют разным популяциям микробов.
В одном эксперименте с кимчи, проведенном сайтом Cook’s Science, где я раньше работал (ссылка на статью больше не доступна), четыре одинаковых образца, ферментированных при четырех разных температурах (39°F, 50°F, 65°F и 70°F), были проанализированы на предмет микробного состава. «39-градусный образец почти полностью содержал виды Leuconostoc, а 50-градусный образец представлял собой смесь как видов Leuconostoc, так и видов Lactobacillus», — пишет Энн Вольф. «Партии 65 и 70 градусов к моменту анализа состояли почти полностью из видов Lactobacillus».
Так какова же идеальная температура для брожения? Для большинства людей и большинства бабушек и дедушек — это комнатная температура — от 50°F до 70°F. В этом диапазоне процветает смесь микроорганизмов, в большей степени склоняющаяся в сторону Lactobacillus. Низкая температура способствует более резкому, похожему на уксус вкусу из-за повышенного производства уксусной кислоты; более высокая температура обеспечивает более мягкую кислотность и почти молочные нотки. Но опять же, выбор температуры во многом зависит от того, что именно вы заквашиваете, как быстро вы хотите, чтобы брожение продолжалось, и насколько расщепленным и мягким вы хотите получить конечный продукт.
Сроки и контроль
Вы в самом разгаре. Вы расставили банки со сливами, перцами, огурцами и капустой — всем им суждено стать соленьями — и они продолжают бурлить. Как обеспечить успешное брожение? «Ферментация — это все о поддержании, все о контроле», — говорит Рич Ших. «Вы вложили время, энергию и деньги в этот длительный процесс. Вы не должны пренебрегать им. Вы должны заботиться о нем». Для Шиха это означает ежедневную проверку ферментов и наблюдение за любыми различиями изо дня в день. В некоторых случаях это означает даже нюхать и дегустировать продукт по мере его созревания. Мара Джейн Кинг рекомендует вести журнал ферментации. «Это очень простое занятие, но очень полезное», — говорит она. «Мы ведем его в бизнесе, чтобы отслеживать каждую партию. Но когда что-то идет не так, или все идет правильно, очень удобно ссылаться на условия, потому что условия постоянно меняются».
Когда закваска готова? С точки зрения безопасности продуктов питания, подкисленные продукты должны иметь рН ниже 4,6, хотя многие коммерческие производители стремятся к рН 4,2 или ниже. Технически, основная часть молочнокислого брожения завершается в течение одной-трех недель. На этом этапе микробы перерабатывают большую часть сахаров, имеющихся в закваске. Почему же такие компании, как Tabasco, ферментируют свое перечное сусло в течение трех лет перед переработкой и розливом? Ответ кроется в старении — процессе, в ходе которого развиваются более сложные вкусовые качества, поскольку эфиры и другие побочные продукты образуются из кислот в течение гораздо более длительного времени. Если вы когда-нибудь пробовали виски, выдержанный в бочках, то именно эфиры придают ему фруктовые, пряные или сладкие нотки.
В конечном счете, время зависит от вас. Если вы предпочитаете мягкую, разваливающуюся квашеную капусту, то ферментируйте дольше. Если вы любите хрустящую и агрессивно-острую квашеную капусту, прекратите ферментацию раньше.
Устранение неполадок с огурцами
Во время ферментации неизбежно возникают проблемы. Самой распространенной проблемой являются дрожжи кахм — аэробные дрожжи, которые растут, когда поверхность подвергается воздействию кислорода. Дрожжи кахм представляют собой тонкий, кремово-белый, непрозрачный слой на поверхности закваски. Как правило, они образуются на открытом воздухе или при брожении более сладких овощей, таких как морковь, свекла и перец; они также чаще образуются при теплой температуре и низкой концентрации соли.
К счастью, кахмовые дрожжи в основном безвредны. В большинстве случаев незначительного роста кахма можно просто подмешать дрожжи прямо в закваску и продолжать. В других случаях слой может вырасти довольно толстым, что может повлиять на вкус закваски, поэтому лучше соскоблить или удалить слой.
Чтобы уменьшить рост дрожжей кахма, лучше всего максимально ограничить доступ воздуха. Выберите узкую емкость, чтобы минимизировать площадь поверхности, подверженной воздействию кислорода. Если есть возможность, используйте воздушный замок; если нет, постарайтесь закрыть поверхность пластиком и утяжелить ее. Наконец, некоторые ферментаторы советуют посыпать сверху слой соли, что сильно подавляет всю микробную активность на открытой поверхности.
После дрожжей второй по распространенности проблемой является рост плесени. Плесень — это пушистый грибок, который растет на поверхности ферментированного продукта и может быть зеленым, синим, черным и даже оранжевым; он вырастает из спор плесени, присутствующих в воздухе, и в присутствии воды, питательных веществ и кислорода размножается. Помимо неприятного внешнего вида, плесень может быть вредна при употреблении в пищу. У некоторых людей есть аллергия на плесень, а некоторые виды плесени производят микотоксины, которые могут иметь серьезные острые и хронические последствия для здоровья.
Если вы видите, что на поверхности вашего фермента растет плесень, не всегда нужно его выбрасывать. Вы все еще можете спасти свой продукт. Сандор Кац рекомендует соскабливать верхний слой плесени, если рост не обширный. Согласно этой статье, нити (или гифы), которые растут под плесенью, не выступают намного ниже верхней поверхности рассола или пюре, поэтому соскабливания часто бывает достаточно для их удаления. Тем не менее, наилучшей практикой является снижение риска роста плесени с самого начала. Это можно сделать, обеспечив анаэробную среду, используя более свежие овощи (в которых концентрация спор плесени может быть ниже), используя соответствующую концентрацию соли или проводя брожение при слегка прохладной температуре (не выше 70°F). Но если вы сомневаетесь, лучше не рисковать своим здоровьем. Нет ничего постыдного в том, чтобы начать все сначала.
Доводы в пользу замедления
Приготовление банки лактоферментированных огурцов задействует невидимый мир микробов; оно вызывает процессы, которые постоянно происходят как вокруг нас, так и в нас самих. И так же, как и выпечка на закваске, закваска подвержена некоторой мере несовершенства. Вы можете изо всех сил стараться создать оптимальные условия для успеха, но все равно останетесь во власти случая — конкретной коллекции микробов, живущих на поверхности конкретного огурца, в конкретный момент времени и пространства, где условия колеблются. Вероятность, случайность, хаос — вот те идеи, которые делают ферментацию дикой. Каждая закваска может быть уникальной по вкусу и текстуре, вплоть до конечной популяции микробов. И мы должны принять эту уникальность.
Говоря о возрождении ферментации в популярных средствах массовой информации и в сфере общественного питания в последние годы, Мара Джейн Кинг выражает надежду. «Мне кажется, что мы снова пробуждаемся к этому», — говорит она. «Мы понимаем, что медленная еда — это действительно настоящая еда, это человеческая еда. Это культурные знания, которые передаются из поколения в поколение. Это бабушкина еда. Люди просто знают, как [ферментировать] еду, потому что так мы выживаем, остаемся людьми и живем в нашем культурном выражении. Ферментация — это удивительный способ общения с нашими предками. Мы получили в дар эти различные техники благодаря всем ошибкам, которые совершали люди, и всем экспериментам, которые проводили люди».
Для начинающих ферментеров, по мнению Кинга, эта пандемия предоставляет уникальную возможность. «Очень интересно слышать обо всех этих людях в изоляторе Covid, которые впервые узнают о закваске или впервые пробуют свои силы в ферментации перца. Мне кажется, что часто мир, в котором мы живем сегодня, заставляет нас чувствовать себя неважными. Но если мы можем соединиться с нашим процессом, если мы можем соединиться с нашей практикой, соединиться с нашими ошибками, а затем найти способ поделиться нашими успехами — тогда это просто ставит нас в один ряд с человеческой историей. И это снова делает нас важными».
