Ωφέλιμα μικρόβια στη συντήρηση τροφίμων

Συχνά συνδέουμε τα μικρόβια με ασθένειες και λοιμώξεις. Όμως είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι “δεν είναι όλα τα μικρόβια επιβλαβή”. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν τόσα πολλά ωφέλιμα μικρόβια που παίζουν ουσιαστικό ρόλο σε διάφορες πτυχές της ζωής μας και, μεταξύ άλλων, εμπλέκονται και στη συντήρηση των τροφίμων. Αυτά τα μικρόβια είναι υπεύθυνα για τη ζύμωση και τη συντήρηση των τροφίμων, συμβάλλοντας στην ενίσχυση της γεύσης, στη βελτίωση της διάρκειας ζωής και ακόμη και στη βελτίωση της διατροφικής αξίας [1].

Τι είναι τα ωφέλιμα μικρόβια και πώς συμβάλλουν στη συντήρηση των τροφίμων;

Τα ωφέλιμα μικρόβια είναι επίσης γνωστά ως προβιοτικά ή παράγοντες ζύμωσης. Παρέχουν οφέλη για την υγεία όταν καταναλώνονται [2] και διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη συντήρηση των τροφίμων. Τα γαλακτικά βακτήρια (LAB), τα οξικά βακτήρια, οι ζύμες, τα προβιοτικά και τα βακτήρια που παράγουν βακτηριοσίνες είναι ωφέλιμα μικρόβια που παίζουν ρόλο στη συντήρηση των τροφίμων [3]. Αυτοί οι οργανισμοί παράγουν οργανικά οξέα, αλκοόλη και άλλες ενώσεις που διαταράσσουν την ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων μέσω ζύμωσης μετατρέποντας σάκχαρα και άλλα συστατικά στα τρόφιμα. Η υφή και η γεύση των τροφίμων μεταβάλλονται κατά τη διαδικασία της ζύμωσης. Αυτό τα καθιστά πιο νόστιμα και επίσης παρατείνει τη διάρκεια ζωής τους.

Ζυμωμένα τρόφιμα: Το αποτέλεσμα της μικροβιακής δραστηριότητας

Μέσω της διαδικασίας της ζύμωσης, τα ωφέλιμα μικρόβια μετατρέπουν ακατέργαστα συστατικά σε γευστικά προϊόντα [4], τα προϊόντα αυτά ονομάζονται ζυμωμένα τρόφιμα. Με την πάροδο των ετών, πολλά τρόφιμα υφίστανται ζύμωση, όπως το κρέας και τα ψάρια, τα γαλακτοκομικά, τα λαχανικά, η σόγια, άλλα όσπρια, τα δημητριακά και τα φρούτα.  Το καλλιεργημένο γάλα, το γιαούρτι, το κρασί, η μπύρα, ο μηλίτης, το kimchi και το ξινολάχανο είναι μερικά παραδείγματα ζυμωμένων τροφίμων. Οι υδατάνθρακες μπορούν να μετατραπούν σε γαλακτικό οξύ με την παρουσία βακτηρίων γαλακτικού οξέος που ανήκουν στα γένη Lactobacillus και Streptococcus στα τρόφιμα, τα οποία δημιουργούν ένα όξινο περιβάλλον που αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων αλλοίωσης [5], ενώ τα βακτήρια οξικού οξέος είναι υπεύθυνα για την παραγωγή οξικού οξέος στο ξύδι [6].

Ευεργετικά μικρόβια στην ανάπτυξη της γεύσης

Ευεργετικά μικρόβια όπως τα γαλακτικά βακτήρια (LAB) συμβάλλουν σημαντικά στην ανάπτυξη σύνθετων και διακριτών γεύσεων στα τρόφιμα που έχουν υποστεί ζύμωση [7]. Για παράδειγμα, συγκεκριμένα στελέχη LAB είναι υπεύθυνα για τη χαρακτηριστική γεύση του γιαουρτιού [8] και τις φρουτώδεις γεύσεις σε πολλά είδη τυριού [9].  Διάφορες αρωματικές ενώσεις που παράγονται από τους ζυμομύκητες, συμπεριλαμβανομένων των οργανικών οξέων, των εστέρων και των αλκοολών, ενισχύουν τη γεύση και το άρωμα των τροφίμων κατά τη διάρκεια της ζύμωσης [10]. Για παράδειγμα, ο Saccharomyces cerevisiae, η μαγιά που χρησιμοποιείται στην παρασκευή ψωμιού, παίζει καθοριστικό ρόλο παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο βοηθά τη ζύμη να φουσκώσει και συμβάλλει στο αρωματικό και γευστικό προφίλ του ψωμιού.

Παρατεταμένη διάρκεια ζωής των τροφίμων μέσω μικροβιακής δράσης

Αναστέλλοντας την ανάπτυξη των μικροοργανισμών που προκαλούν αλλοίωση, τα ωφέλιμα μικρόβια συμβάλλουν στην παράταση της διάρκειας ζωής των τροφίμων που έχουν υποστεί ζύμωση. Μικροοργανισμοί όπως τα γαλακτικά και τα οξικά βακτήρια και άλλα προβιοτικά παράγουν αντιμικροβιακές ενώσεις, όπως οι βακτηριοσίνες, οι οποίες αναστέλλουν την ανάπτυξη των βακτηρίων [11]. Αυτές οι ενώσεις αποτρέπουν την αλλοίωση και προστατεύουν τα τρόφιμα από παθογόνα. Το όξινο περιβάλλον που δημιουργούν τα γαλακτικά βακτήρια στα λαχανικά και φρούτα που έχουν υποστεί ζύμωση, αναστέλλει επίσης την ανάπτυξη παθογόνων μικροοργανισμών, εξασφαλίζοντας τη καλή συντήρησή τους (διατηρησιμότητα).

Ενισχυμένη διατροφική αξία των τροφίμων που έχουν υποστεί ζύμωση

Η ένταξη των τροφίμων και ποτών που έχουν υποστεί ζύμωση στην καθημερινή διατροφή μπορεί να προσφέρει βελτιωμένη θρεπτική αξία [12]. Τα ωφέλημα μικρόβια αυξάνουν τη βιοδιαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών όπως οι βιταμίνες, τα μέταλλα και τα αμινοξέα που απορροφώνται εύκολα από τον οργανισμό, γεγονός που ενισχύει τη διατροφική αξία των ζυμωμένων τροφίμων.  Τα γαλακτοκομικά προϊόντα όπως το γιαούρτι και το κεφίρ που έχουν υποστεί ζύμωση, περιέχουν προβιοτικά που μπορούν να βελτιώσουν την υγεία του εντέρου και να βοηθήσουν στην πέψη. Αυτό συμβάλλει σε μια υγιή μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη συνολική ευεξία του οργανισμού.

Παρακάτω παρουσιάζονται ορισμένα από αυτά τα ωφέλιμα μικρόβια και οι συγκεκριμένοι ρόλοι τους στη συντήρηση των τροφίμων:

Βακτήρια γαλακτικού οξέος (γαλακτικά βακτήρια)

Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος, των γενώμ Lactobacillus και ο Streptococcus, μετατρέπουν τους υδατάνθρακες σε γαλακτικό οξύ κατά τη ζύμωση. Η διαδικασία αυτή δημιουργεί ένα όξινο περιβάλλον που αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων αλλοίωσης, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής των ζυμωμένων τροφίμων. Επιπλέον, συγκεκριμένα στελέχη βακτηρίων γαλακτικού οξέος συμβάλλουν στις χαρακτηριστικές γεύσεις προϊόντων όπως το γιαούρτι και ορισμένα τυριά.

Βακτήρια οξικού οξέος (οξικά βακτήρια)

Τα βακτήρια οξικού οξέος είναι υπεύθυνα για την παραγωγή οξικού οξέος, ένα βασικό συστατικό για τη δημιουργία ξυδιού. Η παρουσία του οξικού οξέος αναστέλλει την ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων, εξασφαλίζοντας τη διατήρηση τροφίμων όπως τα τουρσιά και τα λαχανικά τουρσί.

Ζύμες

Οι ζύμες είναι απαραίτητες για τις διαδικασίες ζύμωσης, παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο βοηθάει στο φούσκωμα της ζύμης και συμβάλλει στην υφή και τη γεύση των διαφόρων αρτοσκευασμάτων. Στα ποτά που έχουν υποστεί ζύμωση, όπως η μπύρα και το κρασί, οι ζύμες παίζουν κεντρικό ρόλο στη μετατροπή των σακχάρων σε αλκοόλη, μετατρέποντας τις πρώτες ύλες σε απολαυστικά ποτά.

Προβιοτικά

Τα προβιοτικά, γνωστά για τα οφέλη τους στην υγεία όταν καταναλώνονται, παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη συντήρηση των τροφίμων. Αυτοί οι μικροοργανισμοί συμβάλλουν στην παρατεταμένη διάρκεια ζωής των τροφίμων και ποτών που έχουν υποστεί ζύμωση. Επιπλέον, ενισχύουν τη θρεπτική αξία προϊόντων όπως το γιαούρτι και το κεφίρ, προάγοντας την υγεία του εντέρου και βοηθώντας στην πέψη.

Βακτήρια που παράγουν βακτηριοσίνες

Ορισμένα ωφέλιμα βακτήρια παράγουν αντιμικροβιακές ενώσεις γνωστές ως βακτηριοσίνες. Αυτά τα φυσικά συντηρητικά αναστέλλουν την ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων και προστατεύουν τα τρόφιμα από την αλλοίωση και τη μόλυνση. Τα βακτήρια που παράγουν βακτηριοσίνες χρησιμοποιούνται σε διάφορες τεχνικές συντήρησης τροφίμων για τη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων και την παράταση της διάρκειας ζωής των προϊόντων.

Το μέλλον των ωφέλιμων μικροβίων στη συντήρηση τροφίμων

Το μέλλον των ωφέλιμων μικροβίων στη συντήρηση τροφίμων υπόσχεται πολλά. Καθώς συνεχίζουμε να εμβαθύνουμε στην κατανόηση του ρόλου τους, οι ερευνητές, οι παραγωγοί τροφίμων και οι επιστήμονες διερευνούν καινοτόμους τρόπους αξιοποίησης των δυνάμεων αυτών των μικροβίων για τη βελτίωση της ασφάλειας των τροφίμων, τη μείωση των αποβλήτων και την παράταση της διάρκειας ζωής διαφόρων τροφίμων. Αυτό περιλαμβάνει την ανάπτυξη λειτουργικών τροφίμων, τα οποία προσφέρουν συγκεκριμένα οφέλη για την υγεία πέρα από τη βασική διατροφή. Καθώς οι καταναλωτές συνειδητοποιούν ολοένα και περισσότερο τη σημασία ενός υγιούς μικροβιώματος, συγκεκριμένα στελέχη προβιοτικών σε προϊόντα διατροφής κερδίζουν ολοένα και μεγαλύτερη δημοτικότητα.

Πηγές

1. Meurman, J. H. (2021). The life at the times of coronavirus Microbes rule the world!. Oral Diseases.
2. Setta, M. C., Matemu, A., & Mbega, E. R. (2020). Potential of probiotics from fermented cereal-based beverages in improving health of poor people in Africa. Journal of Food Science and Technology, 57, 3935-3946.
3. Rakhmanova, A., Khan, Z. A., & Shah, K. (2018). A mini review fermentation and preservation: role of lactic acid bacteria. MOJ Food Process Technol, 6(5), 414-417.
4. Shiferaw Terefe, N., & Augustin, M. A. (2020). Fermentation for tailoring the technological and health related functionality of food products. Critical reviews in food science and nutrition, 60(17), 2887-2913.
5. Sahu, M., & Bala, S. (2017). Food processing, food spoilage and their prevention: An overview. Int. J. Life. Sci. Scienti. Res, 3(1), 753-759.
6. Gomes, R. J., de Fatima Borges, M., de Freitas Rosa, M., Castro-Gómez, R. J. H., & Spinosa, W. A. (2018). Acetic acid bacteria in the food industry: systematics, characteristics and applications. Food technology and biotechnology, 56(2), 139.
7. Hu, Y., Zhang, L., Wen, R., Chen, Q., & Kong, B. (2022). Role of lactic acid bacteria in flavor development in traditional Chinese fermented foods: A review. Critical reviews in food science and nutrition, 62(10), 2741-2755.
8. O’Sullivan, M. G. (2023). Sensory Characteristics of Cheddar and Related Cheeses Varieties. Sensory Profiling of Dairy Products, 179-194.
9. Gutiérrez-Ríos, H. G., Suárez-Quiroz, M. L., Hernández-Estrada, Z. J., Castellanos-Onorio, O. P., Alonso-Villegas, R., Rayas-Duarte, P., … & González-Rios, O. (2022). Yeasts as producers of flavor precursors during cocoa bean fermentation and their relevance as starter cultures: a review. Fermentation, 8(7), 331.
10. Akuzawa, R., Miura, T., & Surono, I. S. (2011). Asian fermented milks. Encyclopedia of Dairy Science, 2, 507-511.
11. Yang, S. C., Lin, C. H., Sung, C. T., & Fang, J. Y. (2014). Antibacterial activities of bacteriocins: application in foods and pharmaceuticals. Frontiers in microbiology, 5, 241.
12. Dahiya, D., & Nigam, P. S. (2022). Probiotics, Prebiotics, Synbiotics, and Fermented Foods as Potential Biotics in Nutrition Improving Health via Microbiome-Gut-Brain Axis. Fermentation, 8(7), 303. MDPI AG. Retrieved from http://dx.doi.org/10.3390/fermentation8070303