Światowy Dzień Żywności – o roli mikroorganizmów w jedzeniu

Bakterie, drożdże i pleśnie raczej nie mają dobrego PR-u, choć wiele z nich jest pożytecznych i stosowanych w produkcji i konserwacji żywności. Bez nich nie ma przecież jogurtów, serów, kiszonek, chleba, ale też kakao, herbaty i kawy. Sprawdzaniem jakości tych drobnoustrojów i bezpieczeństwa takiej żywności, a także poszukiwaniem nowych szczepów zajmują się naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.

16 października przypada Światowy Dzień Żywności. Przy tej okazji dr inż. Anna Majkowska, kierownik Laboratorium Mikrobiologicznego w IRZiBŻ PAN w Olsztynie, przybliża temat mikroorganizmów w żywności.

Choć zazwyczaj mikroorganizmy w żywności kojarzą się z potencjalnym zagrożeniem dla zdrowia człowieka albo przyczynianiem się do psucia żywności, to wiele z nich jest niezbędnych w procesie produkcji czy konserwacji żywności.

– O procesy fermentacji prowadzone przez mikroorganizmy oparta jest cała gałąź przemysłu mleczarskiego z produkcją serów, jogurtów, kefirów czy różnego rodzaju napojów mlecznych. Bez bakterii nie ma też znanych od wieków, a teraz coraz popularniejszych kiszonek. Chleb i ciasta powstają w oparciu o drożdże piekarnicze lub zakwasy zawierające bakterie i drożdże. Również wędliny np. metka czy salami wytwarzane są w oparciu o bakterie. Pewnie nie zdajemy sobie sprawy, że dzięki fermentacji mamy też kakao, kawę i herbatę. Nie wspominając o całej gałęzi produkcji wina, piwa i spirytusu – wymienia dr inż. Anna Majkowska.

Badaczka przypomina też, że bakterie były wykorzystywane do konserwowana żywności czy przygotowywania napojów fermentowanych z mleka od wieków, choć początkowo ludzie nie wiedzieli, co się za tym kryje. Świadome wykorzystywanie mikroorganizmów zaczęło się dopiero od przełomowych badań francuskiego chemika i mikrobiologa Ludwika Pasteura, który żył w XIX wieku.

Jak działa fermentacja?

Bakterie fermentują, czyli rozkładają cukry zawarte w warzywach, owocach czy mleku (tutaj wykorzystując laktozę) i na tej bazie wytwarzają kwasy (np. mlekowy czy octowy) oraz krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Dzięki temu obniża się poziom pH danego produktu – stąd kwaśny smak kiszonek. W efekcie produkt jest trudniej dostępny dla bakterii niepożądanych np. bakterii gnilnych.

– Co więcej, bakterie wytwarzają również bakteriocyny, czyli substancje o właściwościach antybiotycznych, które hamują rozwój takich niepożądanych bakterii jak np. Salmonella czy Listeria monocytogenes – dodaje naukowczyni.

Bakterie w produkcji żywności

Produkcja kiszonek – zarówno ta w domu, jak i na przemysłową skalę – jest oparta głównie o fermentację spontaniczną, co oznacza, że wykorzystuje się drobnoustroje naturalnie zawarte w warzywach i owocach.

Z kolei w przemyśle mleczarskim wykorzystuje się odpowiednio wyselekcjonowane szczepy bakterii kwasu mlekowego oraz drożdże i pleśnie. – Tych tzw. kultur starterowych jest całe spektrum. Mamy osobne rodzaje do produkcji jogurtu, jogurtu pitnego, kefiru, maślanki, twarogu, serów pleśniowych, serów dojrzewających (tych z dziurami i bez – tak, za dziury w serze też odpowiadają bakterie) – wskazuje Anna Majkowska.

Dlatego też naukowcy nieustannie poszukują nowych szczepów, które miałyby nie tylko lepsze właściwości potrzebne w produkcji konkretnego produktu, ale też np. szybko się rozmnażały i posiadały dodatkowy potencjał np. antybakteryjny zwalczający poszczególne patogeny.

Bakterie z laboratorium

Naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie z jednej strony szukają unikatowych bakterii, izolując je m.in. z produktów możliwie najbardziej naturalnych (np. nieprzetworzonego mleka krowy czy naturalnych kiszonek), a z drugiej tworzą nowe zestawy bakterii, których wspólne działanie przewyższa potencjał każdej z osobna (działanie na podstawie symbiozy).

W tym pierwszym przypadku, po wyizolowaniu konkretnego szczepu bakterii należy ją zidentyfikować, czyli przypisać do konkretnego rodzaju i gatunku. Konieczne jest też sprawdzenie, czy te bakterie się dobrze namnażają (bez tego nie jest możliwe ich wykorzystywanie na większa skalę), a także czy wytwarzają wystarczają ilość podstawowych metabolitów (takich jak np. kwas mlekowy).

Z kolei praca przy tworzeniu nowych zestawień (kultur) bakterii polega na dobieraniu bakterii o pożądanych właściwościach i sprawdzeniu ich kolejnych połączeń. – Bakterie są jak rodzina – jedne się lubią, inne nie. Dlatego połączenie jednej pary skutkuje szybkim wzrostem, a innej – zwalczaniem się nawzajem. Sprawdzamy więc wszystkie możliwości, biorąc pod uwagę wiele czynników – tłumaczy kierowniczka laboratorium.

W poszukiwaniu nowych szczepów naukowcy z Laboratorium Mikrobiologicznego szczególny nacisk kładą na te o właściwościach antybakteryjnych, zwalczających konkretny patogen np. bakterie z rodzaju Salmonella, Campylobacter czy gronkowce.

Jak podkreśla Anna Majkowska, zapotrzebowanie na pracę mikrobiologów od żywności jest duże. – Przykładowo, obecnie współpracujemy z firmą produkującą suplementy diety o prozdrowotnym działaniu. Wyizolowaliśmy dla nich unikatowe szczepy o silnych właściwościach antybakteryjnych – mówi.

Laboratorium Mikrobiologiczne IRZiBŻ PAN sprawuje nadzór nad kolekcją ok. 1000 szczepów bakteryjnych.

Ciekawostki

• Za dziury w żółtym serze odpowiadają bakterie – główne bakterie fermentacji propionowej.

• Można kisić nie tylko warzywa, ale i owoce np. jabłka czy śliwki (bazą potrzebną do zachodzenia procesu fermentacji jest bowiem cukier).

• Kiszone ogórki (oraz inne przetwory) mają dużo więcej wartości odżywczych niż te surowe, są również łatwiej trawione i przyswajane w naszym organizmie.

• Jogurt zawiera w sobie tylko dwa szczepy bakterii, a kefir ma ich kilkadziesiąt!

• Podstawą produkcji kefiru są tzw. grzybki/ziarna kefirowe, czyli konglomerat drożdży (to one sprawiają, że napój jest lekko musujący) i kilkudziesięciu gatunków żyjących w symbiozie bakterii.

Więcej o pracy Laboratorium Mikrobiologicznego przeczytasz TUTAJ.

fot. IRZiBŻ PAN