Если нация не знает своей истории, если страна теряет свою историю, то после нее они сами могут легко исчезнуть.
Миржакып Дулатов

Микробиология и биохимия кумыса

969
Микробиология и биохимия кумыса - e-history.kz

Кумыс, излюбленный напиток кочевых народов казахов, калмыков, татар и башкир, в течение всего ХХ века пользовался заслуженной известностью, как важное средство на фронте борьбы с туберкулезом. Кумыс – это «живой» напиток. Как известно уже сейчас, жизнедеятельность микроорганизмов, претворяющих брожением кобылье молоко в кумыс, в момент его употребления была далека от завершения. Наоборот, она находится в стадии разгара. В зависимости же от того, до какого предела дошли бродильные процессы, можно получить или лечебный кумыс или опьяняющую спиртную бражку. Предполагают, что кумыс был задолго до нашей эры известен древним скифам. Так, Геродот упоминает, что они готовили из кобыльего молока какой-то напиток. В летописях кумыс, как своеобразный напиток, употреблявшийся вместо запрещенных Исламом вина и водки, упоминается несколько раз. Так, например, в 1182 году русскому князю удалось бежать из плена, благодаря опьянению стражи кумысом, в другом месте описывается, как хан Батый угощал высокопоставленных гостей кумысом.

Впервые описание кумыса для европейцев дал французский монах Гийом де Рубрикис, посетивший Татарию в 1253 году. Он описал приготовление и свойства кумыса, как вкусного напитка, который «жжет язык, как вино, и пьянит слабые головы».

В качестве лечебного средства кумыс привлек к себе внимание значительно позднее. Первым врачом, упоминающим об его употреблении в медицине, был шотландец Джон Грив (1784 г.), служивший в русской армии, и в конце того же ХѴІІІ века восхвалял пользу кумыса доктор Хеберлейн, лечившийся им сам. Из источников мы впервые узнаем о лечении кумысом в заволжских степях из «Семейной хроники» С.Т. Аксакова, в художественном очерке описавшем типичное традиционное кумысолечение со стремлением выпивать максимальное его количество, с неизбежным при этом максимумом движения, верховой ездой, питанием жирной бараниной и т.п. Несмотря на отсутствие железных дорог и доступность таких поездок за Волгу только сравнительно богатым людям, в первой половине XIX века число отправлявшихся лечиться кумысом непрерывно росло, хотя и достигало вряд ли больше нескольких десятков человек в год. В 1858 году доктор Нестор Постников близ Самары открыл первое кумысолечебное заведение, и число таких заведений все увеличивалось и перевалило перед Первой мировой войной за полсотни. Число кумысников, лечившихся главным образом в Оренбургской, Самарской и Уфимской губерниях, как в этих заведениях, так и в аулах башкир и казахов, насчитывалось перед войной, по весьма приблизительному подсчету, в 10-12 тысяч. После Октябрьской революции кумысолечение не заглохло, а наоборот, после временного упадка, сосредоточившись в нескольких районах, даже улучшилось, ибо само кумысоделие подверглось советской «рационализации».

Итак, кумыс - это национальный напиток нескольких кочевых народов, а также оригинальное лечебное средство, которым медицина может гордиться. Поэтому нелишне ознакомиться с этим напитком, тем более, что и биологические процессы, происходящие при его получении, весьма интересны.

Способов изготовления кумыса несколько. Наиболее старый, так называемый «турсучный» или курдючный, насчитывает много столетий своего существования и сейчас еще кое-где не оставлен. По этому способу свежевыдоенное кобылье молоко наливалось в особые большие (25-30 л) мешки, приготовляемые из шкуры задней ноги лошади. Эти мешки-турсуки сшиваются кожаными ремнями шерстью кнаружи, имеют коническую форму, широкое основание и длинный (0,5-1 м) узкий рукав. При езде кочевник привешивал турсук к седлу, а на стоянке при входе в кошу, причем всякий входящий по принятому обычаю из вежливости обязательно ударял его палкой, чем и производилось необходимое взбалтывание зреющего кумыса. Турсуки, конечно, не могли всегда содержаться в чистоте, в швах застревали частички казеина, кожа пропитывалась органическими кислотами, хотя перед употреблением они обычно выворачивались наружу и окуривались на небольшом костре из сильно дымящихся материалов вроде травы, листьев или ветвей, все-таки турсучный кумыс часто имеет побочный привкус. У оседлых башкир, татар и калмыков вместо турсуков употребляются деревянные кадки или «чильяки», выдолбленные из липового дерева, слегка конусообразной формы. В них молоко после прибавления закваски сбраживается в кумыс, при этом жидкость часто взбалтывается деревянными мутовками. В кумысолечебных заведениях дореволюционного периода последняя стадия дозревания кумыса происходила обычно в бутылках. Позже, уже в советское время, наиболее распространены были кадочный и кадочно-бутылочный способы. Иногда употребляется еще чисто бутылочный способ, когда с самого начала после смешения молока с закваской смесь разливается в бутылки и весь процесс созревания кумыса происходит в них.

Для получения кумыса, какой бы способ ни употреблялся, необходимо заквасить кобылье молоко. В качестве ежедневной нормальной закваски в течение лета служит готовый крепкий двух-четырехдневный кумыс, прибавляемый к молоку в соотношении от 1:10 до 1:2. Для первоначального сбраживания молока, в начале сезона, в разных местах, употребляются различные, так сказать, основные закваски. Наибольшим распространением пользовались две из них. Первая, называемая по-башкирски «кор» - представляет собой собственно осадок-казеин старого крепкого кумыса, хорошо промытый и высушенный на солнце с осени и сохраняемый зимой в закрытом сосуде в холодном месте. Вторая закваска называется «катыком» и представляет собой густую простоквашу, приготовляемую из снятого топленого коровьего молока. Кроме этих главных, брали иногда самые разнообразные искусственные закваски вроде, например, смеси пшена, солода и небольшого количества меда или пшена с молоком и т.п. Для превращения основной закваски в нормальную ее нужно в течение нескольких дней разбавлять все новыми и новыми порциями кобыльего молока, взбалтывать и содержать при температуре около 20°. При этом постепенно получается кумыс, могущий служить в виде нормальной закваски.

Превращение кобыльего молока в кумыс, для чего требуется закваска, как это давно было ясно, представляет собой бродильный процесс. После работ Пастера естественно было стремление получить вызывающие его микроорганизмы.

Ряд авторов, начиная с восьмидесятых годов XIX века, стремились изучить флору кумыса. Первые из них исследовали ее только бактериоскопически, рассматривая высушенные и окрашенные мазки кумыса под микроскопом, следующие же стремились выделить чистые культуры микробов, что и удалось окончательно лишь в 1910-1911 годах. Все старые авторы в виде постоянной микрофлоры кумыса описывают дрожжевые клетки, коротенькую бисквитообразную палочку и какие-то длинные тонкие бациллы, вскоре названные кумысной палочкой. Эти микробы и принимались за специфические возбудители кумысного брожения. Несмотря на первоначальную неудачу выделения чистой культуры длинной палочки, по одним морфологическим ее признакам ее считали близкой возбудителю молочнокислого брожения Bacillus acidi lactici Hüppe.

Исследования Рубинского, А.А. Бачинской и после революции А.М. Горовиц-Власовой значительно уточнили старые наблюдения. Так, ими было установлено, что кумысная палочка, являясь одним из многочисленных видов молочнокислого брожения, не только не тождественна Вас. ac. lact. Hüppe, а, наоборот, отличается от нее и походит больше на палочку Болгарской простокваши Bacillus bulgaricus, представляя самостоятельный вид, названный Бачинской Bacterium orientale Batschinsky, Рубинским Kumissbacterium и Горовиц-Власовой Bacillus Orenburgii.

Микробов, сбраживающих молоко, как говорят, вызывающих его скисание, много. В наших широтах преобладают короткие палочки, как, например, Bact. lactis acidi Leichmann и Вас. acidi lactici Hüppe (синоним Вас. lactis aërogenes Escherich), которые часто были тоже находимы в кумысе, по-видимому, как безвредная случайная примесь. В более южных странах преобладают длинные молочно-кислые бациллы типа Bacterium Caucasicum с наиболее известным видом Болгарской палочки Григорова-Мечникова. К этой группе и относится выделенные Бачинской и Рубинским виды. Тогда как Bacillus Orenburgii, по Горовиц-Власовой, занимает промежуточное место между Вас. lacticus Guntheri и Bac. acadi lactici Hüppe, с одной стороны и Вас. bulgaricus с Bac. orientale с другой. Эта палочка отличается крайним полиморфизмом, в кумысе дает мелкие кокковидные палочки 1-2 μ длины.

Bac. orientale и Kumissbacterium, которых Бачинская считает за один вид, тоже отличаются большим полиморфизмом, легко меняя свою форму от условий культивирования, вообще же они неподвижны и не образуют спор. Итак, то, что старые авторы называли кумысной палочкой, изучено и описано под тремя названиями. По-видимому, это три или два самостоятельных очень близких между собой вида.

Дрожжевые клетки оказались не спороносными, не принадлежащими к группе Saccharomyces, как считалось старыми авторами, а относятся к типу Torulla, причем могут давать разновидности. Так, у Бачинской они сбраживали только виноградный сахар, а не сбраживали молочный, который выделенными Рубинским из кумыса низовыми дрожжами, наоборот, энергично сбраживался. Горовиц-Власова считает кумысные дрожжи ближе к группе Mycoderma.

Раз установлены были специфические возбудители кумысного брожения, то естественно появилось стремление лабораторным путем приготовлять кумыс, заражая закваской из культуры этих микроорганизмов кобылье молоко.

Еще Н.В. Постников одно время стремился готовить кумыс на чистых культурах Вас. acidi lactici и Sacch. cerevisiae, видов, более или менее случайных в кумысе. Результаты, по-видимому, были не особенно благоприятны, так как впоследствии он перешел на обычные закваски. В январе 1909 года А.С. Гинзбергу удалось в Петербурге получить искусственный кумыс, заквашивая кобылье молоко культурой болгарской палочки и жидкими пивными дрожжами. Потом Бачинская и отдельно от нее Рубинский, беря для закваски чистые культуры, выделенных ими возбудителей кумысного брожения, также получили кумыс, причем они осторожно выражаются, что получали продукт органолептически тождественный кумысу. Такого же порядка было получение небольшого количества кумыса на лабораторной закваске (т.е. посредством чистых культур) Е.Н. Николаевой в 1913-1916 гг. в Уфимском бактериологическом институте. Практически же массовое приготовление кумыса для больных в кумысолечебницах было осуществлено под руководством Горовиц-Власовой в Оренбургско-Бузулукском округе в 1923 году.

В качестве основной закваски здесь служил симбиоз чистых культур дрожжей Torula с Вас. Orenburgii и Вас. buglaricus, a в качестве повседневной закваски - готовый кумыс. При этом необходимо следить, чтобы не было его загрязнения посторонней микрофлорой, что достигается бактериологическим контролем. В 1920-е годы такие культурные способы приготовления кумыса, кроме Оренбургского кумысолечебного округа, были введены и в некоторых других, как, например, в Шафрановском и Троицком.

При кумысном брожении изменяется состав кобыльего молока. Наиболее наглядно результаты этого изменения видны из сопоставления анализов того и другого.

 

 

Кобылье молоко исследовалось неоднократно, начиная с 1880-х годов. В таблице приведены для него грубо закругленные средние цифры и во втором столбце те колебания, которые получались в разных анализах у разных исследователей.

Эти колебания составных частей значительны, что вполне понятно, ибо в анализы попадали цифры для разных пород кобылиц, бывших на неодинаковом корме, в разных местностях (например, Петербург 1878 г. и Троицк 1928 г.) и разного возраста. Несмотря на это, сопоставление состава средних цифр для кобыльего молока с таковыми для женского и коровьего ясно показывает, что кобылье молоко сильно разнится от коровьего и ближе по составу к женскому. Оно более водянистое, плотный остаток кобыльего молока меньше, чем у женского и особенно, чем у коровьего. Жира больше всего в коровьем молоке и лишь немного меньше в женском, тогда как кобылье им значительно беднее, в среднем более чем в 2,5 раза. По количеству белка, молочного сахара и минеральных солей кобылье и женское молоко почти одинаково, но резко разнятся от коровьего, в котором в среднем почти в 1,5 раза меньше сахара и в 2 раза больше белка и солей.

Особенно важна не количественная, а качественная разница в белках коровьего и кобыльего молока. Казеин первого выпадает в виде плотного сгустка (простокваша). Будучи высушенным в воде он почти не растворяется и связан приблизительно с 5%, окиси кальция и 4% фосфорного ангидрида. Казеины же женского и кобыльего молока выпадают в форме чрезвычайно мелких нежных хлопьев, почти неощутимых на язык и почти не меняющих консистенции жидкости. Высушенный казеин женского молока легко и нацело растворяется в воде, кобылий несколько труднее, и связаны они с меньшим количеством минеральных окисов. Так, в казеине кобыльего молока всего 1.7% окиси кальция и 1.4% фосфорного ангидрида. Этими отличиями в молоке объясняется особенная пригодность кобыльего молока для кумысоделия.

Сам кумыс от своего исходного продукта разнится, как видно из таблицы, резко меньшим содержанием молочного сахара, который может в некоторых редких случаях даже совсем отсутствовать. В связи с этим находится меньший удельный вес и меньший плотный остаток. На месте исчезнувшего молочного сахара в кумысе появляются новые продукты, весьма существенные с лечебной точки зрения, как винный (этиловый) спирт и молочная кислота, а также свободная углекислота, придающая кумысу его характерный пенящийся вид, напоминающий шампанское. Кроме того, белки кобыльего молока при созревании кумыса претерпевают большие изменения, расщепляясь на более простые обломки белковых молекул, как пептоны и альбумозы. Последнее хорошо иллюстрируется маленькой таблицей которая взята из работы Гинзберга.

 

 

Объяснить изменение в составе кобыльего молока при кумысном брожении можно только, признав за биохимическую сущность его три идущих одновременно процесса: молочнокислое и спиртовое брожение, а также пептонизацию белков. Эти положения были давно ясны, но несколько более подробно они изучены лишь в связи с успешным изучением микробиологии кумыса. Свежевыдоенное и процеженное кобылье молоко, получаемое теперь с соблюдением правил санитарии (мойка рук доильщиц, омывание вымени кобылиц, чистота посуды), после остывания смешивается с нормальной закваской, т.е. с кумысом полученным накануне или несколько дней назад. Вместе с закваской в кобылье молоко вводятся возбудители обоих брожений, имеющихся в этом живом продукте в достаточном количестве. После этого начинается интенсивное молочнокислое брожение, вызываемое особой молочнокислой бактерией, например, Вас. Orenburgii. Это брожение может быть схематично изображено таким равенством:

 

одна молекула молочного сахара дает 4 молекулы молочной кислоты.

 

Одновременно с этим идет интенсивное спиртовое брожение, которое можно выразить равенствами

 

 

Первая реакция гидролиза молочного сахара на эквимолекулярные количества двух простых сахаров, d = глюкозы и = галактозы идет под влиянием имеющегося в дрожжах особого энзима инвертазы.

Далее по второму уравнению так называемый инвертированный сахар (смесь двух моносахаридов) уже под влиянием другого энзима дрожжей, зимазы, дает спирт, остающийся в растворе, и углекислоту как насыщающую раствор, так и выделяющуюся в виде пузырьков газа. За последние два десятилетия работами К. Нейберга, С.П. Костычева и их учеников доказано, что спиртовое брожение идет сложнее в несколько фаз, при которых образуется в качестве промежуточных продуктов глицерин, уксусный альдегид, пировиноградная кислота. При обыкновенных условиях эти продукты не улавливаются и в кумысе они также не обнаружены. Интенсивность обоих брожений в общих чертах была изучена А.С. Гинзбергом (1910 г.) и может быть представлена диаграммой, на которой пунктирной линией изображены интенсивности спиртового (J-Спир.) и молочнокислого (J-Мол.) брожения, т.е. количество образовавшихся продуктов в единицу времени: сплошная линия показывает изменение абсолютных количеств сахара в сг, спирта и молочной кислоты в мг. По оси абсцисс - время брожения в часах, по ординате - количества веществ.

 

 

Хотя в этих кривых мало точек, все-таки из них следует, что в первые 1,5-3 часа идет очень интенсивное брожение, которое продолжается в течение первых суток с ослабевающей энергией (вид кривой точнее не изучен, хотя это было бы очень интересно). После первых суток энергия обоих брожений относительно слаба, между ними устанавливается состояние равновесия.

Не надо забывать, что в этом процессе мы имеем взаимодействие четырех факторов: химический состав кобыльего молока, температура, энергия микроорганизмов, вызывающих брожение, и его условия в смысле доступа кислорода воздуха. Из этих факторов наименьшее значение имеет первое, остальные чрезвычайно важны; и выше дан пример Гинзберга нормального, так сказать, изготовления кумыса по кадочно-бутылочному способу. Другие способы, как, например, турсучный или чисто кадочный не изучались совсем. Эмпирически же известно, что при последнем получается более пьянящий и более кислый кумыс, чем при кадочно-бутылочном способе, хотя углекислоты в нем очень мало. Возможно это объясняется тем, что при кадочном способе для микрофлоры имеются все время аэробные условия, а при кадочно-бутылочном такие условия - сначала, потом сменяются до известной степени анаэробными в бутылках. В таком нормальном соотношении и находятся интенсивности обоих брожений при заквашивании молока кумысом. Другое же наблюдается при применении основной закваски, будь это кор или катык или другая закваска. Как упоминалось уже, для превращения основной закваски в нормальную ее нужно в течение нескольких дней разбавлять молоком и при содержании в теплом помещении часто взбалтывать. Объясняется это тем, что, хотя в этих заквасках имеются возбудители обоих брожений, но условия для них неодинаковы.

Сначала в первый же день начинается очень интенсивное молочнокислое брожение, для которого молоко является оптимальной средой. Спиртовое же, наоборот, идет очень слабо и только постепенно усиливается, пока дрожжи, размножившись и, очевидно, приспособившись к сбраживанию молочного сахара, как такового, а может быть, и инвертированного, не начнут сильно работать, будь это, примерно, на четвертый или другой какой-либо день. Тогда интенсивность спиртового брожения сразу сильно возрастает, и с этого времени основная закваска готова для приготовления кумыса.

Молочнокислое брожение, наоборот, после резкого подъема в первые сутки постепенно слабеет, пока не произойдет приспособление молочнокислой палочки к конкуренции с дрожжами. Тогда интенсивность этого брожения немного усиливается вновь и устанавливается равновесие между обоими видами брожений.

Наряду с этими двумя процессами при созревании кумыса происходит изменение его белков, которые в большей или меньшей степени разлагаются на более простые молекулы альбумоз и пептонов. Процесс этот происходит с участием воды и носит название гидролиза белков. Чем вызывается гидролиз казеина в кумысе - точно до сих пор не установлено. Некоторые из старых авторов приписывали это кумысной палочке. Рубинский считает гидролиз белков за результат деятельности дрожжей. По Горовиц-Власовой Torulla расщепляет белки с образованием пелипевтидов, то же по этому автору делает и Вас. Orenburgii, хотя менее энергично. По мнению Гинзберга, гидролиз белков в кумысе может происходить и чисто химическим путем под влиянием нарастающих количеств молочной кислоты.

В зависимости от того, сколько молочного сахара разложилось, различали три сорта кумыса: слабый или молодой, средний и крепкий или старый, в котором много алкоголя и больше, чем в других, молочной кислоты. Эти сорта различались по времени, прошедшем от начала брожения (6, 24, 48 часов); но это, конечно, очень произвольное мерило, ибо в одном случае в 6 часов брожение может дойти дальше, чем в другом в 12 часов. Сейчас степень зрелости кумыса определяются титрованием его N/10 щелочью, идущей на нейтрализацию молочной кислоты. Теперь употребляют почти исключительно средний кумыс, на нейтрализацию 100 куб. см его должно идти 80-90 куб. см N/10 щелочи, что соответствует 0.7-0.8%, молочной кислоты.

Итак, под влиянием деятельности двух микроорганизмов в кобыльем молоке происходит одновременно два брожения - молочнокислое и спиртовое, а также пептонизация белков. Количество молочного сахара уменьшается, появляются новые продукты: молочная кислота, спирт, простейшие белки, пептоны, а, возможно, и аминокислоты (последние не изучались). При этом естественно образуются ароматические продукты типа сложных эфиров тоже не выделенные и не изученные.

Кумыс имеет свои болезни. Они могут быть разделены на две группы. К первой относятся те случаи, когда нарушается равновесие между обоими брожениями, что зависит, главным образом, от энергии вызывающих их микроорганизмов. Часто молочнокислое брожение преобладает над спиртовым. В качестве примера можно привести анализ кумыса, в котором было найдено 2,1% молочной кислоты при 1,2% содержании алкоголя, тогда как нормально последнего должно быть в два - в два с половиной раза большего первого. Другие болезни обусловливаются загрязнением кумыса посторонней флорой, вызывающей побочные брожения, что дает неприятный привкус кумысу, например, может быть уксусно-кислое брожение идущее по схеме

 

 

или масляно-кислое

 

 

В старое время особый аромат и приятный вкус кумыса в мае приписывался корму кобылиц на ковыльных майских пастбищах. В советское же время, по-видимому, твердо установлено, что такой же майский кумыс можно получать и в июле, ибо обычное отличие летнего кумыса от весеннего, как оказалось, зависит не от пастбищ, а от возраста культуры микроорганизмов, которые могут со временем стареть. Также установлено, что количество доек не влияет на процентное содержание молочного сахара, белка и золы в молоке, а только на количестве жира и в связи с этим на удельный вес так, что учащение доек увеличивает количество жира, что не совсем благоприятно для кумысоделия.

В смысле витаминного состава кумыс содержит противоцинготный витамин С и витамин А - антиксерофтальмический.

В этой краткой статье изложено все основное, что было известно о кумысе в 1930-е годы. В заключение остается охарактеризовать действие кумыса на организм, которое Постников формулировал тремя словами nutrit, roborat et alterat (питает, укрепляет и обновляет). Действительно кумыс представляет собой питательный, легко перевариваемый материал в сочетании с веществами (углекислота, спирт и молочная кислота), способствующими выделению пищеварительных соков, почему регулирует пищеварение и улучшает общее питание. Далее, усиливая аппетит, повышает обмен и дает прибавку в весе, в отличие от других санаторных режимов, без ограничения движений, что и обусловливает его укрепляющее действие. Наконец, при кумысолечении организм как бы обновляется. Это является результатом, возможно, тренировки всех главных систем организма при принятии больших количеств жидкости (раньше около 4-5 и даже до 10 л в день, теперь 2-3 литра), главным образом сердечно-сосудистой и выделительной, а, может быть, здесь играет роль благотворное действие молочнокислых микробов на кишечную флору, подавляющих культуры гнилостных микробов и в связи с этим уменьшающих самоотравление организма.

 

Автор:
Опросы
Как вы оцениваете уровень преподавания истории в школах?