Maitohappokäyminen – mitä se on ja miten se toimii?
Fermentointi eli käyminen on aineenvaihduntaprosessi, jossa solut tuottavat energiaa hajottamalla ravintoaineita ilman happea eli anaerobisesti. Sokerit pilkotaan yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi, ja samalla vapautuu jonkin verran energiaa.
Kaksi tärkeintä käymisen muotoa ovat maitohappokäyminen ja alkoholikäyminen eli etanolikäyminen.
Maitohappokäymisestä vastaavat nimensä mukaisesti maitohappobakteerit. Myös ihmisen ja muiden eläinten lihassolut voivat tuottaa maitohappoa kovassa rasituksessa, kun happea ei ole saatavilla riittävästi. Jogurtti, hapankaali, hapanjuurileipä, kimchi ja tietenkin säilörehu ovat tuttuja esimerkkejä maitohappokäymisestä.
Alkoholikäymisestä puolestaan vastaavat pääasiassa hiivat sekä jotkin bakteerit. Olut, viini ja hiivalla kohotettu leipä ovat tuttuja esimerkkejä tästä käymistyypistä.
Mitä maitohappokäymisessä pitää ottaa huomioon?
Maataloudessa maitohappokäyminen tunnetaan parhaiten säilörehun valmistuksesta. Prosessin perusperiaatteet voi tiivistää kolmeen asiaan:
Käymiseen tarvitaan sokereita: niitä voi olla esimerkiksi nurmessa, viljassa tai melassissa, ja tarvittaessa voidaan käyttää myös sokeria.
Käyminen tapahtuu vähähappisissa tai hapettomissa oloissa: esimerkiksi tiiviiksi pakatussa säilörehussa, lietesäiliön sisällä, eläimen ruoansulatuskanavassa tai tiiviisti suljetussa astiassa.
Maitohapon muodostuminen laskee pH:ta ja hidastaa pilaantumista aiheuttavien mikrobien toimintaa.
Seuraavassa muutamia käytännön asioita, jotka kannattaa huomioida maitohappokäymisessä.
1. Raaka-aineet: sokereita ja puhtautta
Raaka-aineen laatu
Käytä tuoreita ja terveitä raaka-aineita. Näkyvästi homeisia tai mädäntyneitä materiaaleja ei pidä käyttää. Kasvimateriaalien käymisessä nuoremmassa kasvustossa on usein enemmän helposti fermentoitavia sokereita, mikä voi edistää maitohappokäymisen käynnistymistä.
Puhtaus
Poista mahdollisuuksien mukaan ylimääräinen multa ja maa-aines. Poista myös selvästi pilaantuneet tai homeiset osat. Maa-aines ja lika tuovat mukaan suuren määrän erilaisia mikrobeja, jotka voivat kilpailla maitohappobakteerien kanssa. Mukana voi olla esimerkiksi pilaantumista aiheuttavia bakteereita, klostridit sekä homeita.
Tavoitteena ei tarvitse olla steriili materiaali. Hyvä nyrkkisääntö on kuitenkin:
käytä niin puhdasta materiaalia ja välineitä, että voisit kuvitella syöväsi niiden kanssa tekemisissä olevan tuotteen.
2. Astia ja välineet
Valitse sopiva astia
Käymisastia kannattaa valita niin, että se on:
kemiallisesti reagoimaton
puhdas
helppo sulkea tiiviisti.
Säilörehussa käytetään esimerkiksi siiloja, aumoja, säilöntämuoveja ja paaleja. Pienemmissä kokeiluissa sopivat esimerkiksi elintarvikekelpoiset muoviastiat, lasipurkit tai tiiviillä kannella varustetut muovi- tai tynnyriastiat. Ruosteista tai helposti syöpyvää metallia kannattaa välttää. Elintarvikekelpoinen muovi tai lasi on yleensä turvallinen vaihtoehto.
Myös silppurit, kärryt, ämpärit, veitset ja muut välineet kannattaa pitää puhtaina, jotta käymiseen ei tuoda turhaan epätoivottuja mikrobeja.
3. Poista happi
Maitohappokäyminen on anaerobinen prosessi, eli happea pitäisi olla mahdollisimman vähän. Käytännössä tämä tarkoittaa:
tiivistä materiaali mahdollisimman hyvin
täytä astia mahdollisimman täyteen
minimoi tyhjä tila materiaalin yläpuolella
käytä tarvittaessa painoa materiaalin päällä
sulje astia nopeasti ja tiiviisti.
Säilörehussa hyvä tiivistys ja tiivis peittäminen ovat ratkaisevan tärkeitä. Pienessä astiassa kannen tai muun sulkurakenteen tulee estää ilman pääsy käymismassaan. Happi on maitohappokäymisen yksi suurimmista vihollisista.
4. Suola ja aloitusviljelmä
Joissakin käymisprosesseissa käytetään suolaa. Esimerkiksi kasvisten fermentoinnissa suola auttaa suosimaan maitohappobakteereita ja rajoittamaan ei-toivottujen mikrobien kasvua. Liian vähäinen suolamäärä voi johtaa epäonnistuneeseen käymiseen, kun taas liiallinen suola voi hidastaa tai jopa pysäyttää käymisen.
Toinen vaihtoehto on käyttää maitohappobakteereita sisältävää aloitusviljelmää eli inokulanttia. Esimerkiksi säilörehun inokulantit voivat:
nopeuttaa pH:n laskua
tehdä käymisestä tasaisempaa
vähentää pilaantumista.
Kaupallisia inokulantteja käytettäessä annostus kannattaa ottaa valmistajan ohjeesta. Suurempi määrä ei automaattisesti tarkoita parempaa lopputulosta.
5. Lämpötila vaikuttaa käymiseen
Maitohappobakteerit viihtyvät yleensä kohtuullisen lämpimissä oloissa. Suuntaa-antavasti noin 18–35 °C on niille hyvä lämpötila-alue, vaikka eri bakteerikannoilla on erilaiset optimiolosuhteet.
Liian kylmässä käyminen hidastuu ja pH laskee hitaammin. Tällöin pilaantumista aiheuttaville mikrobeille jää enemmän aikaa toimia. Liian kuuma lämpötila puolestaan voi stressata tai tappaa maitohappobakteereita ja suosia muita mikrobeja.
Maatilalla lämpötilaa ei aina voida hallita tarkasti. Säilörehussa kannattaa esimerkiksi välttää hyvin kylmän tai jäätyneen materiaalin säilömistä sekä silputun rehun pitkäaikaista seisottamista lämpimässä ja hapellisessa kasassa ennen tiivistämistä.
Pienissä käymisastioissa huoneenlämpö, noin 20–25 °C, on yleensä sopiva lähtökohta.
6. Seuraa pH:ta ja happamuutta
Maitohappokäymisen tavoitteena on, että pH laskee nopeasti ja pysyy riittävän alhaisena. Tarkka tavoite riippuu materiaalista. Esimerkiksi monissa kasvifermenteissä lopullinen pH on alle 4,0, kun taas hyvässä nurmi- tai maissisäilörehussa pH on usein noin 3,8–4,5.
Alhainen pH:
auttaa säilyttämään ravinteita
estää homeiden ja pilaajabakteerien kasvua
rajoittaa esimerkiksi klostridien toimintaa.
Yksinkertaisella pH-mittarilla tai pH-liuskoilla voi seurata, laskeeko pH käymisen aikana. Jos pH laskee hyvin hitaasti tai ei laske lainkaan, syynä voi olla esimerkiksi:
liian vähän helposti käytettävissä olevia sokereita
liikaa happea
liian vähän maitohappobakteereita
liian suuri määrä muita mikrobeja, jotka kilpailevat maitohappobakteerien kanssa.
7. Happi on suurin vihollinen
Jos käymismateriaaliin pääsee happea, tapahtuu jotain aivan muuta kuin tavoiteltu anaerobinen maitohappokäyminen.
Happi voi edistää:
kuumenemista
hiivojen ja homeiden kasvua
kuiva-ainehävikkiä
pilaantumista ja mahdollisesti homemyrkkyjen muodostumista.
Siksi astian kannen, muovin ja tiivisteiden kunto kannattaa tarkistaa. Säilörehussa myös avattu rehupinta kannattaa pitää mahdollisimman tasaisena ja tiiviinä, jotta ilma ei pääse tunkeutumaan syvälle rehumassaan.
8. Kuinka kauan maitohappokäyminen kestää?
Käymisessä voidaan erottaa karkeasti aktiivinen alkuvaihe ja sitä seuraava stabiloitumisvaihe. Ensimmäisten 2–7 päivän aikana maitohappobakteerit voivat olla hyvin aktiivisia ja pH voi laskea nopeasti. Seuraavien 1–3 viikon aikana käyminen yleensä hidastuu ja materiaali alkaa vakiintua.
Tarkka aikataulu riippuu kuitenkin voimakkaasti raaka-aineesta, lämpötilasta, kosteudesta, sokeripitoisuudesta, mikrobiyhteisöstä ja hapen määrästä. Liian aikaisin avattu fermentti ei välttämättä ole vielä täysin stabiloitunut. Korkeampi pH ja hapen pääsy materiaaliin voivat lisätä pilaantumisen riskiä.
Lopuksi
Maitohappokäyminen on pohjimmiltaan melko yksinkertainen biologinen prosessi: tarvitaan sopivaa ravintoa, maitohappobakteereita, riittävästi kosteutta ja mahdollisimman vähän happea.
Kun olosuhteet ovat kohdallaan, maitohappobakteerit muuttavat helposti käytettävissä olevia sokereita maitohapoksi. Happamuuden lisääntyminen puolestaan auttaa säilyttämään materiaalin ja rajoittamaan monien epätoivottujen mikrobien toimintaa.
Maataloudessa tästä prosessista tunnetuin esimerkki on säilörehu, mutta sama periaate voidaan nähdä monissa muissakin fermentoiduissa materiaaleissa. Onnistuneen käymisen kannalta tärkeintä ei kuitenkaan ole monimutkainen resepti vaan olosuhteiden hallinta: puhdas raaka-aine, riittävästi sokereita, sopiva lämpötila, hyvä tiivistys ja ennen kaikkea hapen poissulkeminen.
