İpliksi bir mantar olan Aspergillus Oryzae, Asya mutfağında yüzyıllardır kullanılan bir enzim deposudur. Karmaşık karbonhidratları, proteinleri ve yağları parçalama yeteneği onu soya sosu, miso ve sake gibi geleneksel gıdaların üretiminde paha biçilmez bir madde haline getiriyor. Şefler ve gıda bilimcileri, çeşitli aromalar ve umami tatları oluşturmak için bu antik küfü kullanmanın yeni yollarını keşfetmeye devam ederken, kojinin keşfi sadece tarihi değil aynı zamanda modern bir mutfak macerasıdır. Koji'nin hikayesi hem gelenek hem de yeniliğin hikayesidir; köklü geçmişe dayanır ama sürekli gelişir. Bu yazıda koji miselyumunun işleyişine dair detaylı bilgi sunmayı hedefliyoruz.
Enzimatik Profil
Aspergillus Oryzae'de bulunan enzimler oldukça çeşitli ve etkilidir. Enzimler başlıca şunları içerir:
Amilazlar: Nişastaları şekerlere parçalayarak fermantasyon süreçlerine yardımcı olurlar.
Proteazlar: Proteinleri amino asitlere parçalayarak tatları ve dokuları geliştirir.
Lipazlar: Gıdanın sindirilebilirliğini artırabilen yağların parçalanmasını katalize eder.
Enzimler | Optimum Sıcaklık | Optimum pH |
⍺-Amilaz | 50-70 | 4-5 |
Glukoamilaz | 55-60 | 3.5-4.5 |
Lipaz | 24 | |
Asit Proteaz | 37 | 4.0 |
Alkalin Proteaz | ||
Genel Proteaz | 45-60 | |
Laktaz | 55-60 | 2.5-5.0 |
β-glukosidaz | 50 | 4.0 |
Endo-1,4-β-glukanaz | 50-60 | 3.5-4.5 |
Taninaz | ||
Glutaminaz | ||
Keratinaz | ||
Dekstrinaz |
Koji Üretimi
Koji yapımı tamamen, peşinde olduğunuz spesifik uygulama için büyüme koşullarını optimize etmekle ilgilidir. Koji üreticileri optimal büyüme koşulları hakkında yüzyıllarca bilgi sahibi olmasına rağmen, bu durum 20. yüzyıla kadar bilimsel olarak incelenmemişti.
Koji büyüdükçe önemli miktarda ısı üretir; eğer evde koji yaptıysanız, koji kekinin sıcaklığını hissetmek oldukça ilginçtir. Isının kontrol edilmesinin yanı sıra su içeriği, karıştırma ve havalandırma da kaliteli bir ürün üretmek için çok önemlidir. Koji yapım sürecinde sıcaklığın ve diğer faktörlerin nasıl kontrol edildiğini ve bunlardan nasıl yararlanıldığını inceleyeceğiz.
Sıcaklık
Araştırmacıların test ettiği en belirgin parametrelerden biri yetiştirme sıcaklığıdır. A. oryzae'nin beyaz pirinç üzerinde büyümesi 30°C ile 40°C arasındaki sıcaklıklarda test edilmiştir. Elbette araştırmacılar, kojiyi sabit bir süre boyunca farklı sıcaklıklarda büyütmenin adil bir karşılaştırma olmayacağını biliyorlar: farklı sıcaklıklarda kojinin büyüme hızı (μ, h-1 cinsinden ölçülür) farklıdır ve dolayısıyla enzim üretimi de farklıdır. Bu yüzden enzim üretimi iki farklı açıdan karşılaştırılır:
Koji gram koji başına 10 mL oksijen tükettiğinde (kuru ağırlık bazında) ve;
Koji maksimum hücre kütlesine ulaştığında
İç Sıcaklık(°C) | Büyüme Hızı μ (1/h) | ⍺-amilaz [1] | β-amilaz [2] | Gluko-amilaz[1] | Gluko-amilaz[2] | Aspartik Proteaz [1] | Aspartik Proteaz [2] | Karboksipeptidaz [1] | Karboksipeptidaz [2] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
30.0 | 0.22 | 375 | 1360 | 104 | 412 | 1290 | 5990 | 3240 | 17200 |
32.5 | 0.24 | 822 | 221 | 2100 | 5960 | ||||
35.0 | 0.28 | 857 | 1490 | 207 | 437 | 1900 | 5870 | 6410 | 17900 |
37.5 | 0.28 | 923 | 237 | 1680 | 4790 | ||||
40.0 | 0.20 | 750 | 2030 | 189 | 488 | 1220 | 3710 | 3520 | 11400 |
Kültür sıcaklığının enzim üretimi üzerindeki etkisi ([1] - tüketilen 10mL O2/g koji ve [2] maksimum hücre kütlesinde).Sonuç: Genel olarak, yüksek sıcaklıklar amilazları, düşük sıcaklıklar ise proteazları ve peptidazları destekler.
Uygulamada hiçbir koji üreticisi, kojilerinin tüm büyüme süresi boyunca tek bir sıcaklık ayarlamaz. Yukarıdaki sıcaklıklar, miselyumun en fazla enzimi ürettiği son 12 saatlik büyüme sırasında çoğunlukla önemlidir.
Sıcaklık Eğrisi
Bu koji için sıcaklık-zaman eğrisinin bir örneğidir. Mirin, miso, shochu vb. ve farklı üretim yöntemleri için de farklı eğriler vardır, ancak temel kavramlar tüm uygulamalar için geçerlidir.
Bu grafiğin kabinin kendisini değil, koji kekinin içinde ölçülen sıcaklığı ifade ettiğini unutmayın. Peki neden bu kadar karmaşık bir sıcaklık ilerlemesi var? Tek bir sıcaklık ayarlayıp uzaklaşamaz mıyız? Bu sıcaklık eğrisini açıklamak için akılda tutulması gereken birkaç şey var:
Koji büyüdükçe ısı üretecektir - yaşam döngüsü boyunca pirinç kojisi için yaklaşık 100 kcal/kg ve zirve noktasında (kuru ağırlık bazında) 7 kcal/kg/saat enerji tüketir.
Spor gelişimi ve koji büyümesi için uygun sıcaklıklar farklıdır.
Proteaz ve amilaz oluşumu için optimal sıcaklıklar farklıdır.
Misel gelişimi 35°C'de optimaldir, amilaz 35°C-40°C arasında ve proteaz 35°C'nin altında daha çok üretilir.
Tüm süreç kabaca üç döneme ayrılabilir:
İlk 18-22 saat boyunca pirinç sarılır ve sporla inokülasyon ardından bir tepecik halinde istiflenir. Bu, pirinç yığınını sıcak tutmak ve mümkün olduğunca fazla nemi korumak için yapılır. Koji sporları 6-8 saat içinde miselyuma dönüşür, ardından koji kendi ısısını ürettiği için koji yığını hızla ısınmaya başlar. Bu periyodun ortasında, saat 10-12'de, koji genellikle yığının içi ve dışı arasındaki nemi yeniden dağıtmak için bir kez karıştırılır.
İlk 18-22 saatten sonra pirinç yığını, koji yapma yöntemine bağlı olarak tepsilere dağıtılır veya bir masaya ince bir şekilde yayılır. Koji bu noktada çok fazla ısı üretmeye başlar, bu yüzden onu yaymak ısının dağıtılmasına ve hava sağlanmasına yardımcı olur. Bu aşamada genellikle iki karıştırma adımı daha gerçekleştirilir.
Büyümenin son aşamasında koji iyice gelişmiştir ve enzim üretimi en aktif haldedir. Bu aşamada ihtiyaç duyulan enzim türüne göre sıcaklığın korunması gerekir. Tamamlandığında kojinin odadan çıkarılması işlemine dekoji adı verilir ve ardından soğutulur.
Sıcaklık resmin sadece bir kısmıdır. Koji büyüdükçe iki şeyin gerçekleşmesi gerekir:
Koji miselyumunun her tanenin yüzeyinde ve iç kısmında büyümesi gerekiyor
Kojinin uygun miktarda neme sahip olması gerekiyor.
Büyüme Özellikleri
Japon üreticiler, kojinin her bir tanesinde gözlemlenen misel büyümesinin aşamalarını tanımlamak için terminoloji geliştirmişlerdir. Bu terminoloji iki ana kavramı içerir:
Yüzey Büyümesi - Miselyumun tahılın dışına nasıl yayıldığını açıklar.
İç Büyüme - Miselyumun tanenin iç kısmına nüfuz etmesini ifade eder.
Yüksek enzim konsantrasyonuna sahip Koji, uygun nem seviyeleriyle birlikte tahılın hem yüzeyinde hem de merkezinde güçlü bir büyüme gerektirir. Üreticiler, nihai koji ürününün yüzey ve iç büyümesine bağlı olarak görsel görünümünü karakterize etmek için farklı tanımlayıcılar kullanır:
Düşük İç Büyüme | Yüksek İç Büyüme | |
Düşük Yüzey Büyümesi | kaçmış | benekli |
Yüksek Yüzey Büyümesi | boyalı | bütün / aptal |
Çoğu uygulamada, enzim üretimini en üst düzeye çıkarmak için iyi yüzey büyümesi ve iç büyümeye sahip "bütün" üretmeyi hedefliyoruz. "benekli" aynı zamanda iyi koku gerektiren uygulamalarda da (saké gibi) kullanılır.
İyi bir yüzey büyümesi ve iç büyüme elde etmeye rağmen işleri batırmak da mümkündür. Buna "aptal" adı verilir; burada misel büyümesi görsel olarak iyidir ancak enzim verimi nispeten düşüktür. Bunun nedeni kojinin su içeriğinin çok yüksek olması, glikoz etkisiyle enzim üretiminin engellenmesine yol açmasıdır.
Karbon katabolit baskısı veya basitçe katabolit baskısı, çeşitli bakterilerin ve diğer mikroorganizmaların küresel kontrol sisteminin önemli bir parçasıdır. Katabolit baskılaması, mikroorganizmaların önce tercih edilen (hızla metabolize edilebilen) bir karbon ve enerji kaynağına hızlı bir şekilde uyum sağlamasına olanak tanır. Bu genellikle tercih edilenin dışındaki karbon kaynaklarının katabolizmasına katılan enzimlerin sentezinin inhibisyonu yoluyla elde edilir. Katabolit baskılanmasının ilk olarak glikoz tarafından başlatıldığı gösterilmiştir ve bu nedenle bazen glikoz etkisi olarak anılır.Su İçeriği
Araştırmacıların test ettikleri diğer bir parametre ise buharda pişirilmiş pirincin suyu emme oranıdır. Bu oranı %24 - 51 arasında değiştirdikleri zaman şunu buldular:
Su oranı (%) | Kültür süresi (saat) | α-amilaz | Gluko-amilaz | Aspartik proteaz | Asidik Karboksipeptidaz |
51.1 | 25.0 | 743 | 100 | 700 | 4773 |
42.2 | 25.8 | 723 | 122 | 1275 | 4173 |
33.3 | 26.9 | 930 | 198 | 1934 | 6036 |
24.4 | 29.5 | 845 | 244 | 2443 | 8123 |
Araştırmacılar yukarıdaki aynı ölçümü kullandılar ve adil bir karşılaştırma için kojiyi 10 mL oksijen/g koji tükettikten sonra çektiler. Burada toplam kültür süresi, büyüme hızının bir göstergesidir: Kültür süresi ne kadar kısa olursa, büyüme oranı da o kadar hızlı olur.
Sonuç: Islak pirinç, kojiyi daha hızlı büyütse de toplamda daha az enzim (hem amilaz hem de proteaz) üretir. Pratik bir sınıra kadar büyüme hızı her zaman su içeriğiyle orantılıdır ve yüksek su içeriği koji sporlarının üremesini teşvik eder.
Koji üreticileri aşırı ıslak pirincin zayıf koji ürettiğini zaten biliyorlardı. Başka bir araştırmacı, ıslak pirincin aşırı glikoz birikmesine yol açtığını ve bunun da enzim üretimini engellediğini buldu. Bunun sebebi hem açıkladığımız gibi glikoz etkisinden dolayıdır hem de daha yüksek nem seviyesi enzimlerin aktivitesini artırır bu da kojiyi tembelliğe iter.
Buna ek olarak su buharının bir kısmı pirinçten salındığından, koji üretim süresi boyunca su içeriği aslında değişir. Genellikle %35-40 buharda pişirilmiş pirinç suyu emme oranında başlar ve %24-28 (mirin) ila %17-19'a (sake) kadar düşer.
Koji yapmanın sırrının "buharda pişirilmiş pirincin kuruma hızı ile kojinin büyüme hızının uyumlu hale getirilmesi" olduğu söylenebilir.
Pirinç Soyulma Oranı
Test edilen bir diğer parametre ise pirincin soyulma oranıdır. Araştırmaya göre soyulma oranları %65 - %95 arasında değişmiştir.
Soyulma oranı (%) | Kültür süresi (saat) | α-amilaz | Gluko-amilaz | Aspartik proteaz | Asidik Karboksipeptidaz |
|---|---|---|---|---|---|
95 | 23.7 | 723 | 167 | 3741 | 7047 |
85 | 25.3 | 712 | 225 | 3218 | 6237 |
75 | 28.3 | 602 | 277 | 3195 | 7096 |
65 | 29.3 | 768 | 239 | 2671 | 8149 |
Sonuç: Daha fazla besin içeren, soyulma oranı yüksek pirinç, kojiyi daha hızlı büyütür. Çoğunlukla nişastadan oluşan, soyulma oranı düşük pirinçte daha yavaş büyür.
Miso ve mirin için genellikle yüksek soyulma oranına sahip pirinç kullanır. Daha düşük soyulma oranlarına sahip pirinç, daha yüksek kalite sake dereceleri için ayrılmıştır. Sake püresinin besin maddelerinden yoksun bırakılması, sakenin temiz, rafine bir tada sahip olmasını sağlar.
Diğer Parametreler
Elbette test edilmesi gereken daha birçok parametre var. Bunlardan bazıları:
Karbon dioksit
Oksijen
Hava nemi
Spor oranı
Tuz ve mineraller