Food microbiology: Production of fermented foods

Food microbiology: Production of fermented foods (खाद्य सूक्ष्म जीव विज्ञान: किण्वित खाद्य पदार्थों का उत्पादन):- Fermentation is a metabolic process in which microorganisms like bacteria, yeast, or molds convert carbohydrates (e.g., starch and sugars) into alcohol, gases, or organic acids under anaerobic or partially aerobic conditions. This process not only helps in preservation but also enhances the flavor, texture, digestibility, and nutritional value of food.

[किण्वन एक उपापचय प्रक्रिया है जिसमें बैक्टीरिया, खमीर या मोल्ड जैसे सूक्ष्मजीव कार्बोहाइड्रेट (जैसे, स्टार्च और शर्करा) को एनारोबिक या आंशिक रूप से एरोबिक स्थितियों में अल्कोहल, गैसों या कार्बनिक अम्लों में परिवर्तित करते हैं। यह प्रक्रिया न केवल संरक्षण में मदद करती है बल्कि भोजन के स्वाद, बनावट, पाचनशक्ति और पोषण मूल्य को भी बढ़ाती है।]

Types of Fermentation (किण्वन के प्रकार):-

Important Fermented Foods and Their Microbiology (महत्वपूर्ण किण्वित खाद्य पदार्थ और उनकी सूक्ष्म जीव विज्ञान):-

a. Fermented Cereal Products (किण्वित अनाज उत्पाद):-

i. Idli/Dosa (India) [इडली/डोसा (भारत)]:-

Substrate (सब्सट्रेट):- Rice and black gram

(चावल और काला चना)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus delbrueckii

(ल्यूकोनोस्टोक मेसेन्टेरोइड्स, लैक्टोबैसिलस डेलब्रुइकी)

Fermentation type (किण्वन प्रकार):- Lactic acid (लैक्टिक अम्ल)

Process (प्रक्रिया):- Soaking → Grinding → Fermentation (8–12 hours) → Steaming

(भिगोना → पीसना → किण्वन (8-12 घंटे) → भाप से पकाना)

ii. Bread (ब्रेड):-

Substrate (सब्सट्रेट):- Wheat flour (गेहूँ का आटा)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Saccharomyces cerevisiae (सैकरोमाइसिस सेरेविसी)

Process (प्रक्रिया):- Yeast ferments sugars to CO₂ and ethanol → dough rises → baked (CO₂ causes spongy texture)

[खमीर शर्करा को CO₂ और इथेनॉल में किण्वित करता है → आटा फूलता है → बेक किया जाता है (CO₂ स्पंजी बनावट का कारण बनता है)]

b. Fermented Dairy Products (किण्वित डेयरी उत्पाद):-

i. Yogurt (दही):-

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus

(लैक्टोबैसिलस बुल्गारिकस, स्ट्रेप्टोकोकस थर्मोफिलस)

Process (प्रक्रिया):- Milk is pasteurized, cooled, inoculated → incubated (42–45°C) → coagulation by lactic acid

[दूध को पास्चुरीकृत, ठंडा, टीकाकृत किया जाता है → ऊष्मायन (42-45 डिग्री सेल्सियस) → लैक्टिक एसिड द्वारा जमावट]

ii. Cheese (पनीर):-

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Lactococcus lactis, Lactobacillus, Penicillium (for mold-ripened cheeses)

[लैक्टोकोकस लैक्टिस, लैक्टोबैसिलस, पेनिसिलियम (मोल्ड द्वारा पकने वाले पनीर के लिए)]

Process (प्रक्रिया):- Milk → coagulation with rennet → whey removal → ripening (weeks to months)

[दूध → रेनेट के साथ जमावट → मट्ठा निकालना → पकाना (सप्ताह से महीनों तक)]

iii. Kefir (केफिर):-

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Lactobacillus kefiranofaciens, Saccharomyces cerevisiae

(लैक्टोबैसिलस केफिरानोफेसिएन्स, सैकरोमाइसिस सेरेविसी)

> Kefir grains are symbiotic colonies of bacteria and yeasts (SCOBY)

[केफिर अनाज बैक्टीरिया और यीस्ट (SCOBY) की सहजीवी कॉलोनियाँ हैं]

c. Fermented Vegetables (किण्वित सब्जियाँ):-

i. Sauerkraut (Germany) [सौकरकूट (जर्मनी)]:-

Vegetable (सब्जी):- Cabbage (गोभी)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Leuconostoc, Lactobacillus plantarum

(ल्यूकोनोस्टोक, लैक्टोबैसिलस प्लांटेरम)

Process (प्रक्रिया):- Salt (2-3%) added → anaerobic fermentation in brine → production of lactic acid preserves and flavors

[नमक (2-3%) मिलाया जाता है → नमकीन पानी में अवायवीय किण्वन → लैक्टिक एसिड के परिरक्षण और स्वाद का उत्पादन]

ii. Kimchi (Korea) [किम्ची (कोरिया)]:-

Vegetables (सब्जियाँ):- Cabbage, radish (पत्तागोभी, मूली)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Lactobacillus kimchii, Weissella spp.

(लैक्टोबैसिलस किम्ची, वीसेला जाति।)

Fermented in (किण्वित):- Salt, garlic, ginger, chili paste

(नमक, लहसुन, अदरक, मिर्च का पेस्ट)

d. Fermented Legume and Soy Products (किण्वित फली और सोया उत्पाद):-

i. Tempeh (Indonesia) [टेम्पेह (इंडोनेशिया)]:-

Substrate (सब्सट्रेट):- Soybeans (सोयाबीन)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Rhizopus oligosporus (mold)

[राइजोपस ऑलिगोस्पोरस (मोल्ड)]

Process (प्रक्रिया):- Dehulled soybeans → soaked → inoculated → wrapped → incubated (white mold binds beans)

[छिलका उतारकर सोयाबीन → भिगोया हुआ → इनोक्यूलेटड → लपेटा हुआ → ऊष्मायन (सफेद मोल्ड बीन्स को बांधता है)]

ii. Miso (Japan) [मिसो (जापान)]:-

Substrate (सब्सट्रेट):- Soybeans + rice/barley

(सोयाबीन + चावल/जौ)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Aspergillus oryzae, yeasts, lactic acid bacteria

(एस्परजिलस ओराइज़ी, यीस्ट, लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया)

Process (प्रक्रिया):- Long fermentation (months) → paste

[लंबे समय तक किण्वन (महीने) → पेस्ट]

iii. Soy Sauce (सोया सॉस):-

Two-stage fermentation (दो-चरण किण्वन):-

Koji stage (कोजी चरण):- Soybeans + wheat inoculated with Aspergillus oryzae

(सोयाबीन + गेहूं को एस्परजिलस ओराइज़ी के साथ इनोक्यूलेट किया जाता है)

Moromi stage (मोरोमी चरण):- Brine added → further fermentation by yeasts and bacteria

(नमकीन पानी मिलाया जाता है → यीस्ट और बैक्टीरिया द्वारा आगे किण्वन)

e. Fermented Fish and Meat (किण्वित मछली और मांस):-

i. Fish Sauce (Southeast Asia) [मछली सॉस (दक्षिण पूर्व एशिया)]:-

Process (प्रक्रिया):- Salted fish allowed to ferment for 6–12 months

(नमकीन मछली को 6-12 महीने तक किण्वित होने दिया जाता है)

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Halophilic lactic acid bacteria, yeasts

( हेलोफिलिक लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया, यीस्ट)

Byproduct (उपोत्पाद):- Umami-rich liquid drained off

(उमामी युक्त तरल निकाला जाता है)

ii. Fermented Sausages (e.g., Salami) [किण्वित सॉसेज (जैसे, सलामी)]:-

Microorganisms (सूक्ष्मजीव):- Lactobacillus sakei, Staphylococcus carnosus

(लैक्टोबैसिलस साकी, स्टैफाइलोकोकस कार्नोसस)

Function (कार्य):- Acid production and flavor → dried and cured

(एसिड उत्पादन और स्वाद → सूखा और ठीक किया गया)

Factors Influencing Fermentation (किण्वन को प्रभावित करने वाले कारक):-

Temperature (तापमान):- Each organism has an optimal growth range

(प्रत्येक जीव की एक इष्टतम वृद्धि सीमा होती है)

pH:- Affects enzyme activity and microbial survival

(एंजाइम गतिविधि और सूक्ष्मजीवी अस्तित्व को प्रभावित करता है)

Salt concentration (लवण सांद्रता):- Controls spoilage organisms

(खराब होने वाले जीवों को नियंत्रित करता है)

Oxygen level (ऑक्सीजन का स्तर):- Some fermentations are aerobic, others anaerobic

(कुछ किण्वन एरोबिक होते हैं, अन्य अवायवीय)

Time (समय):- More time can increase flavor but risks over-fermentation

(अधिक समय स्वाद बढ़ा सकता है लेकिन अधिक किण्वन का जोखिम होता है)

Advantages of Fermented Foods (किण्वित खाद्य पदार्थों के लाभ):-

> Improved digestibility (e.g., breakdown of anti-nutrients in legumes)

[बेहतर पाचनशक्ति (जैसे, फलियों में मौजूद पोषक तत्वों का विघटन)]

> Enhanced flavor and aroma

(बेहतर स्वाद और सुगंध)

> Extended shelf life

(लंबे समय तक उपयोग)

Probiotic effect (प्रोबायोटिक प्रभाव):- Supports gut microbiota

(आंत के माइक्रोबायोटा का समर्थन करता है)

> Bioavailability of nutrients (e.g., increased B-vitamins)

[पोषक तत्वों की जैव उपलब्धता (जैसे, B-विटामिन में वृद्धि)]

Safety and Spoilage in Fermented Foods (किण्वित खाद्य पदार्थों में सुरक्षा और खराब होना):-

> Proper hygiene is critical to avoid contamination by pathogens like:

(उचित स्वच्छता रोगाणुओं द्वारा संदूषण से बचने के लिए महत्वपूर्ण है जैसे:)

i. Clostridium botulinum (क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम)

ii. Listeria monocytogenes (लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स)

> Use of starter cultures helps ensure predictable and safe fermentation

(स्टार्टर कल्चर का उपयोग पूर्वानुमानित और सुरक्षित किण्वन सुनिश्चित करने में मदद करता है)