Луи Пастьор и откритията му за ферментацията и пастьоризацията

От 1847г. до 1863г.

Гениалността и усетът към значимото за обществото на френския учен Луи Пастьор са безспорни и той ги доказва с дългогодишната си работа и отдаденост на науката. Името му се свързва с различни идеи и открития, като още в Екол Нормал (Ecole Normale Supérieure) в Париж, където учи физика и химия, прави първата си значима находка - оптичната активност на кристалите.

Това откритие води след себе си други, свързани с ферментацията и разликата между живата и мъртвата материя, като теорията за микробите се явява основополагаща за много от неговите дейности и оказва влияние върху науката, която той прави, и върху световните разкрития в тази област.

Кристалите на живота

През 1843 г. Луи Пастьор влиза да учи в Ecole Normale Supérieure, където обучават записалите се за преподаватели. Френският учен специализира химия и физика и за придобиване на докторска степен той решава да работи върху оптичната активност на кристалите във винената киселина.

През 1847 г. Пастьор прави първото си научно откритие в химията, насочвайки се към изомерите на тартаратите, които са соли на винената киселина. Немският химик Айлхард Мичерлих открива, че тартаратите и паратартаратите проявяват различно поведение спрямо поляризираната светлина. Първите въртят равнината на поляризираната светлина, а вторите - не, макар че и двете съединения имат еднакви химични свойства. Пастьор изследва под микроскоп 19 различни соли на тартарати и паратартарати. Открива малки фасети, които в тартаратите имат еднаква ориентация. Докато тези в паратартаратите са два вида - едните са ориентирани в една посока (надясно), а други - наляво. Пастьор разделя ръчно смесените с разнопосочни кристали паратартарати и се оказва, че те са оптически неактивни за въртене на поляризирана светлина. Тази особеност на солите на винената киселина днес е популярна като молекулярна асиметрия. Години наред ученият изучава способността на органичните вещества да завъртат равнината на поляризираната светлина и връзката между молекулната конфигурация и кристалната структура. Тази негова дейност доказва, че асиметрията е съществена част от живата материя.

Ферментацията - вторият основен аспект в научната дейност на учения

От работата си с тартаратите Пастьор започва повече да се интересува от ферментацията и теорията за спонтанното зараждане. През 1857 г., когато работи в Страсбург, френският учен забелязва при проучването на кристалите на тартаратите и паратартаратите, че се появяват гъбички в разтвори на калциев паратартарат. Наблюдението на химика е, че пълните с микроорганизмите разтвори с времето стават оптически активни, произвеждат оптически активни асиметрични съединения.

Пастьор задълбочава своя интерес към ферментацията. Преди да се заеме с нея, в научната общност битувало мнението, че тя е химичен процес, при който дрождите, или т.нар. ферменти, се приемат за сложни химически вещества, влизащи в ролята на катализатори при превръщането на захарите в алкохол. Популярните по това време химици Йонс Берцелиус, Юстус фон Либих и Фридрих Вьолер застъпвали тази теза. През 1835 г. Шарл Ганярд де ла Тур, а две години по-късно и Теодор Шван и Фридрих Кютцинг твърдят, че ферментацията се предизвиква от дрожди, продължава, докато те се размножават, и спира с края на растежа им - т.е. това са живи клетки, а не химически вещества. Тяхната хипотеза не е приета от повечето химици и близо 20 години е пренебрегвана до момента, в който Пастьор потвърждава заключенията на Шван, ла Тур и Кютцинг.

Френският учен се намесва в спора, когато от него търси помощ производител на бира, имащ проблеми с нейната ферментация. Алкохолът бил замърсен по време на процеса, незнайно как. Пастьор провежда множество тестове във фабриката и с помощта на микроскоп забелязва малки топчета във ферментиращия сок, към които били прикрепени по-малки структури. Оказва се, че това са бактерии. Химикът успява да изолира оптически активен елемент - амилов алкохол, който няма как да се появи вследствие разграждането на етилов алкохол. Този факт убеждава французина, че ферментацията се провокира от активността на живи ферменти.

>>> Луи Пастьор и работата му по създаване на ваксина срещу бяс

От 1857 до 1873 г. Пастьор се занимава и проучва ферментациите на млякото, оцета, виното и бирата. През 1857 г. дори публикува научен доклад, отнасящ се за млечнокиселата ферментация. Заключението му по въпроса е, че процесът при всички тези продукти стартира с появата и размножаването на специфични живи ферменти - дрожди или бактерии. А проблемите, които спохождат производителите на алкохол, са породени от заразни бактерии. Те се решават чрез нагряване на виното или бирата до определени градуси, което унищожава вредните причинители, влошаващи продукцията. Със своите изследвания Пастьор доказва на останалите учени, че ферментацията не е резултат от химическо разлагане на мъртва животинска или растителна материя.

Появата на пастьоризацията

Луи Пастьор прилага на практика наученото за ферментацията и микробите в спасяването на бирената и винената индустрия във Франция. Производителите изпитват сериозни проблеми с продукцията си, която изглежда е замърсена. Императорът Наполеон III се обръща към учения да се заеме с разрешаването на ситуацията през 1863 г. Химикът успява да установи, че негодността при производството и износа на алкохолите се дължи на замърсяване, причинено от микроби. За да се справи с проблема, Пастьор решава да нагрее виното до 50-60 градуса по Целзий (120-140 градуса по Фаренхайт) и така се появява процесът пастьоризация.

Десетилетия по-късно, дори повече от век, този метод продължава да се използва в цял свят, макар и по-рядко в производството на вино, защото затоплянето пък унищожава организмите, допринасящи за процеса на стареене. Днес се прилага предимно за храни и други напитки, най-вече мляко.

Методът за нагряване на виното не е била съвсем нова, но Пастьор го патентова и е първият, който пояснява защо е толкова ефективен.

През 1886 г. немският химик Франц фон Сокслет за първи път пастьоризира прясно мляко, също така измисля как да се извличат мазнини от твърди млечни вещества. Той разкрива какви са разликите мужду кравето и човешкото мляко и е първият, който пояснява какво е лактоза.

В началото, когато пастьоризацията още не била се наложила като масова практика, тя среща много противници заради опасения, че загряването на млякото намалява хранителните му качества. Хората били скептични по отношение на метода, че той може действително да спаси човешки животи. До този момент на кърмачета и малки деца се давало сурово мляко, въпреки че се знаело, че то е плодородна среда за множество микроби. Те от своя страна предизвиквали коремен тиф, дифтерия, остри чревни заболявания. За пример само през 1891 г. в Ню Йорк имало 240 смъртни случая на деца на всеки 1000 раждания. Считало се, че много от тях може би се дължали на замърсено мляко. Млад лекар, имигрирал от Германия в САЩ - Ейбрахам Якоби, "пренесъл" пастьоризацията в страната. Той бил убеден, че нагряването на млякото до появата на мехурчета ще предотвратява много от болестите при бебетата.

Друг проблем, който възниква с появата на пастьоризацията, е объркването относно градусите и времетраенето на самото нагряване. Самоинициативно някои прилагали по-ниски градуси за по-кратко време, други - по-висока температура. Последното води до друго усложнение - установява се, че по-продължителното кипене на млякото превръща разтворимия албумин в неразтворима форма, която не може да се смели лесно от стомаха и това води до тежки чревни разстройства, неповлияващи се от медикаменти и лечение.

Въпреки всички колебания и съпротиви, пастьоризацията се налага като метод, съхраняващ храната годна за консумация.

Статията е част от историята на:

• История на Луи Пастьор