Επιμέλεια Κατερίνα Κουδούνα*
Τα παραδοσιακά ζυμωμένα τρόφιμα αποτελούν σημαντική πηγή βακτηρίων γαλακτικού οξέος (LAB), εκκινητών (starter) ή/και μη εκκινητών (non starter). Επιπλέον, αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι επίσης γνωστοί για το ρόλο τους ως προβιοτικά.
Οι δυνατότητες των nsLAB είναι τεράστιες. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν προκλήσεις που πρέπει να ξεπεραστούν όσον αφορά τον χαρακτηρισμό και την εφαρμογή. Μια πρόσφατη ανασκόπηση, εξέτασε τα σημαντικότερα βήματα που πρέπει να ξεπεράσουν τα αυτόχθονα οξυγαλακτικά βακτήρια που απομονώνονται από τα ζυμωμένα τρόφιμα, για να χαρακτηριστούν ως νέες καλλιέργειες εκκίνησης ή ως προβιοτικά, στην τεχνολογία τροφίμων και τη βιοτεχνολογία. Αυτά τα διαφορετικά βήματα χαρακτηρισμού περιλαμβάνουν:
- την ακριβή αναγνώριση,
- την ανίχνευση ιδιοτήτων που προάγουν την υγεία και
- την αξιολόγηση της ασφάλειας.
Κάθε ένα από αυτά χαρακτηρίζουν είναι συγκεκριμένο στέλεχος και πρέπει να προσδιοριστούν με ακρίβεια. Επίσης, επισημαίνονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των nsLAB, που απομονώνονται από τα παραδοσιακά ζυμωμένα τρόφιμα, συζητώντας τις πτυχές ασφάλειας και τον οργανοληπτικό αντίκτυπο.
Τι είναι τα starter και non-starter LAB;
Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος (LAB) είναι παράγοντες ζύμωσης τροφίμων που εμπλέκονται στην παρασκευή πολλών τροφίμων, μεταξύ των οποίων και το γιαουρτιού, του τυριού, η ξινή κρέμα, τα λουκάνικα, τα τουρσιά αγγουριού, οι ελιές και το κακάο, μεταξύ πολλών άλλων τροφίμων.
Ωστόσο, ορισμένα είδη LAB ενδέχεται να χαλάσουν την μπύρα, το κρασί και τα επεξεργασμένα κρέατα. Σύμφωνα με τους συγκεκριμένους ρόλους τους, τα LAB που εμπλέκονται σε διαδικασίες ζύμωσης μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: starter βακτήρια γαλακτικού οξέος (sLAB) και non-starter lab (nsLAB). Τα sLAB μπορούν να προστεθούν ως εκκινητές και ως βοηθητικές καλλιέργειες.
Ένας εκκινητής είναι μια καλλιέργεια ζωντανών μικροοργανισμών, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την έναρξη της ζύμωσης, παράγοντας συγκεκριμένες αλλαγές στη χημική σύνθεση και τις οργανοληπτικές ιδιότητες του προϊόντος.
Από την άλλη, το nsLAB συνήθως προέρχεται από τα περιβάλλοντα παραγωγής και επεξεργασίας ως αυθόρμητη/αυτόχθονη μικροχλωρίδα. Υπάρχει κάποια ποικιλομορφία στο nsLAB, ανάλογα, για παράδειγμα, με την ποικιλία τυριού, την επεξεργασία και τη διάρκεια της ωρίμανσης. Κάθε καλλιέργεια της οποίας ο πρωταρχικός ρόλος δεν είναι η παραγωγή οξέος μπορεί να ονομαστεί nsLAB. Πρόκειται για βακτήρια που αναπτύσσονται σε ζυμωμένα τρόφιμα κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης, αλλά δεν προστίθενται σκόπιμα και δεν απαιτούνται για την παραγωγή οξέος στην αρχή της διαδικασίας παρασκευής.
Τα nsLAB χρησιμοποιούνται για την εξισορρόπηση μέρους της βιοποικιλότητας που αφαιρείται από την παστερίωση, τη βελτίωση της υγιεινής και τη διατήρηση των φυσικών τροφίμων. Αυτές οι καλλιέργειες έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη γεύση και επιταχύνουν τη διαδικασία ωρίμανσης . Ωστόσο, κάποιο nsLAB μπορεί να λειτουργήσει ως sLAB, ανάλογα με το υπόστρωμα των τροφίμων. Ένα παράδειγμα είναι το Lactiplantibacillus plantarum (παλαιότερα ταξινομήθηκε ως Lactobacillus plantarum),το οποίο χρησιμοποιείται ως καλλιέργεια εκκίνησης στη ζύμωση κρέατος και κρασιού (μηλογαλακτική), ενώ μπορεί να θεωρηθεί ως nsLAB στον γαλακτοκομικό τομέα.
Σε παραδοσιακά παραγόμενα ζυμωμένα τρόφιμα, ο πληθυσμός των nsLAB συχνά δεν παρακολουθείται. έτσι, τα προϊόντα αυτά είναι μια κύρια δεξαμενή ανεξερεύνητων μικροβιακής κοινότητας, η οποία μπορεί να αποτελέσει πηγή ορισμένων νέων ιδιοτήτων για εφαρμογή στη βιομηχανία τροφίμων.
Υπάρχουν διάφορες γεωγραφικές περιοχές στον κόσμο, οι οποίες είναι γνωστές για τον βιοτεχνικό τους τρόπο παραγωγής ζυμωμένων τροφίμων. Τα παραδοσιακά ζυμωμένα τρόφιμα παράγονται χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνικές παρασκευής, πρώτες ύλες και μικροοργανισμούς ανάλογα με τις διαθέσιμες πρώτες ύλες και τις τοπικές πρακτικές.
Οι περισσότερες από αυτές τις ζυμώσεις πραγματοποιούνται χωρίς την προσθήκη εμπορικών καλλιεργειών εκκίνησης ως εκ τούτου, πολλοί συγγραφείς τονίζουν τη σημασία των βιοτεχνικών προϊόντων ως πολύτιμων πηγών nsLAB, με μοναδικά τεχνολογικά και φερόμενα προβιοτικά χαρακτηριστικά, σημαντικά τόσο ως βάση επιστημονικής έρευνας όσο και για το σχεδιασμό νέων καλλιεργειών εκκίνησης για λειτουργικά τρόφιμα.
- ποια είναι τα σημαντικότερα εμπόδια όσον αφορά τον χαρακτηρισμό των LAB χωρίς εκκίνηση;
- ποια είναι τα συνηθέστερα nsLAB στα τρόφιμα που έχουν υποστεί ζύμωση και πώς συμβάλλουν στη διατήρηση των τροφίμων;
- ποια είναι η συμβολή του nsLAB σε συγκεκριμένα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά;
- τι σημαίνει η ύπαρξη προβιοτικού δυναμικού;
- πώς μπορούν αυτά τα απομονωθέντα στελέχη να χρησιμοποιηθούν ως νέες καλλιέργειες εκκίνησης ή/και ως «προβιοτικός εμπλουτισμός»; και
- ποιος είναι ο ρόλος τους στη βελτίωση της ποιότητας των τροφίμων;
Χρήση των nsLAB ως καλλιεργειών εκκίνησης – δραστηριότητα οξίνισης
Το κύριο μεταβολικό χαρακτηριστικό που σχετίζεται με τα LAB είναι η παραγωγή γαλακτικού οξέος από τη ζύμωση υδατανθράκων, η οποία είναι γνωστή ως διαδικασία οξίνισης τροφίμων ή πρωτογενούς οξίνισης. Η παραγωγή οξέος από τα LAB δημιουργεί στρεσογόνες συνθήκες για τους παθογόνους μικροοργανισμούς ή μικροοργανισμούς αλλοίωσης που υπάρχουν σε παραδοσιακά ζυμωμένα τρόφιμα, μειώνοντας τις τιμές του pH, βελτιώνοντας έτσι τις υγιεινές ιδιότητες και παρατείνοντας την ασφαλή αποθήκευση των τελικών προϊόντων. Από την άλλη, ένα pH 5,1-5,3 έχει θετική επίδραση στην υγρασία των ζυμωμένων τροφίμων, καθώς το χαμηλό pH προκαλεί μείωση της συγκράτησης ύδατος. Ως εκ τούτου, οι διαδικασίες ωρίμανσης επιταχύνονται.
Το νωπό γάλα είναι γνωστό ότι αποτελεί σημαντική πηγή nsLAB. Τα περισσότερα nsLAB είναι ανθεκτικά στο αλάτι και το οξύ, προαιρετικά αναερόβια, και ως εκ τούτου αναπτύσσονται αρκετά καλά σε τυριά και άλλα γαλακτοκομικά προϊόντα, όπου είναι υπεύθυνα για τη διαδικασία ωρίμανσης.
Στα τυριά που παρασκευάζονται χωρίς την προσθήκη καλλιεργειών εκκίνησης, τα nsLAB παίζουν ρόλο τόσο στην οξίνιση όσο και στην πήξη, καθώς και στην ωρίμανση του τυριού. Προηγούμενες μελέτες διερεύνησαν τις ικανότητες οξίνισης και πήξης των nsLAB που απομονώνονται από το νωπό τυρί γάλακτος. Απέδειξαν την ικανότητα οξίνισης, ειδικά όσον αφορά τους Λακτοβάκιλλους και τους Λακτόκκκους, που έδειξαν την ικανότητα σχηματισμού τυροπήγματος σε καθαρό και εμπλουτισμένο γάλα. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν τη δυνατότητα των nsLAB να χρησιμοποιηθούν τόσο ως καλλιέργειες εκκίνησης όσο και για την ωρίμανση και την ανάπτυξη γεύσης. Σε αντίθεση με τους εκκινητές, ο αρχικός αριθμός nsLAB στο τυρί είναι σχετικά χαμηλός (περίπου 100 CFU/g), αλλά αυξάνεται γρήγορα σε υψηλούς αριθμούς (περίπου 10^8 CFU/g) εντός των πρώτων ημερών ωρίμανσης.
Τα προϊόντα κρέατος, κυρίως τα λουκάνικα ξηρής ζύμωσης, υφίστανται αργή επεξεργασία μέσω αυθόρμητης ζύμωσης από αυτόχθονη μικροχλωρίδα που υπάρχει στις πρώτες ύλες ή εισάγεται κατά τη διάρκεια της παρασκευής. Τα nsLAB συμμετέχουν στην πήξη των μυϊκών πρωτεϊνών, γεγονός που έχει ως αποτελέσματα την αυξημένη σταθερότητα των τεμαχίων, τη σφριγηλότητα και τη συνοχή του τελικού προϊόντος. Συμβάλλουν επίσης στη γεύση του τελικού προϊόντος μέσω του σχηματισμού αξιοσημείωτων όξινων γεύσεων. Στα παραδοσιακά μεταποιημένα προϊόντα κρέατος, οι εντεροκοκκοί και οι λακτοβάκιλλοι είναι τα κυρίαρχα nsLAB.
Τα λαχανικά είναι επίσης μια σημαντική πηγή για την απομόνωση και την επιλογή των nsLAB για χρήση ως εκκινητές ή προβιοτικά. Τα φυσικά και ενεργά παρόντα nsLAB σε πολλές φυτικές ζυμώσεις είναι τα Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus pentosaceus, P. acidilactici, L. brevis, L. plantarum, Lactiplantibacillus pentosus και Weissella spp. Έχουν γίνει πολλές μελέτες, οι οποίες προτείνουν την πιθανή χρήση των nsLAB ως καλλιεργειών εκκίνησης για την απόκτηση τυποποιημένων, υψηλής ποιότητας ζυμωμένων λαχανικών.
Στην οινοποίηση, η μηλογαλακτική ζύμωση (MLF) μπορεί να διευκολυνθεί από αυτόχθονα LAB ή να προκληθεί με εμβολιασμό με επιλεγμένους βακτηριακούς εκκινητές, όπως Oenococcus oeni και L. plantarum. Ωστόσο, σε μη εμβολιασμένη MLF που εκτελείται από αυτόχθονα LAB, η μετατροπή του μηλικού οξέος σε γαλακτικό οξύ μπορεί να είναι αργή ή ατελής ή μπορούν να παραχθούν ανεπιθύμητες πτητικές ενώσεις και δυνητικά επικίνδυνες ενώσεις. Ως εκ τούτου, η χρήση βακτηριακών εκκινητών μπορεί να βοηθήσει στην ελαχιστοποίηση αυτών των κινδύνων. Έχουν γίνει προσπάθειες με στόχο τη διερεύνηση της βιοποικιλότητας των γεωγραφικών περιοχών που συνδέονται με τον οίνο, με στόχο την εξεύρεση νέων nsLAB που θα χρησιμοποιηθούν ως εκκινητές με υψηλό βαθμό προσαρμογής. Για παράδειγμα, δύο πιθανοί νέοι αυτόχθονες εκκινητές MLF με ενδιαφέρουσα δραστηριότητα β γλυκοζιδάσης, ο Lacticaseibacillus paracasei UVI-2 και ο Lentilactobacillus hilgardii UVI-23, εντοπίστηκαν από σταφύλια Albariño στο Val do Salnés της Ισπανίας. Αυτό είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον δεδομένου ότι η τοποθεσιακή ταυτότητα των οίνων μπορεί να αποτελέσει σημαντικό παράγοντα για την αύξηση της αξίας του τελικού προϊόντος. Τα τελευταία χρόνια, έχουν επίσης επιχειρηθεί μικτές στρατηγικές εμβολιασμού. Η χρήση των διαθέσιμων στο εμπόριο αναμεμειγμένων καλλιεργειών L. plantarum και O. oeni ως εκκινητών MLF μπορεί να διευκολύνει την ταχεία κατανάλωση μηλικού οξέος, συμβάλλοντας παράλληλα σημαντικά στο πτητικό προφίλ του οίνου. Συνεπώς, η χρήση των nsLAB ως καλλιεργειών εκκίνησης στην οινοποίηση δείχνει μεγάλες δυνατότητες και δίνει στοιχεία για περαιτέρω έρευνα.
Τα nsLAB στη συντήρηση τροφίμων
Πολυάριθμες μελέτες έχουν επιβεβαιώσει το αντιμικροβιακό δυναμικό των nsLAB που απομονώνεται από τα ζυμωμένα τρόφιμα. Επιπλέον, σε σχετική μελέτη, τα LAB απομονώθηκαν από διάφορα βότανα, φρούτα και λαχανικά με αντιμυκητιακή και αντιμυκοτοξική δράση, ενώ μια διαφορετική έρευνα υπέδειξε τη αντιμικροβιακή δράση των nsLAB που απομονώθηκε από το τυρί έναντι παθογόνων παραγόντων όπως το Escherichia coli, ο Staphylococcus aureus ή η Listeria monocytogenes. Αρκετά lactobacilli, τα οποία περιλαμβάνουν τα L. plantarum, L. ζύμωση, Lactobacillus sakei, και L. curvatus, έχουν αναφερθεί ως παραγωγοί βακτηριοσίνης και έχουν χρησιμοποιηθεί ως προστατευτικές καλλιέργειες σε γαλακτοκομικά προϊόντα και προϊόντα κρέατος.
Επιπλέον, ο Lactococcus spp. και ο Enterococcus spp. που απομονώθηκαν από το νωπό γάλα, τα παραδοσιακά τυριά, τα προϊόντα κρέατος και ορισμένα λαχανικά που έχουν υποστεί ζύμωση, παρουσίασαν ανασταλτική δράση έναντι πολλών θετικών και αρνητικών κατά Gram ειδών.
Το γαλακτικό οξύ και τα φυσικά αντιμικροβιακά πεπτίδια, γνωστά ως βακτηριοσίνη και βακτηριολυσίνες που παράγονται από τα LAB, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ποιότητας και της ασφάλειας των ζυμωμένων τροφίμων, αναστέλλοντας την ανάπτυξη παθογόνων.
Για να δείτε ολόκληρη αυτή την πολύ ενδιαφέρουσα ανασκόπηση, πατήστε εδώ
*Κατερίνα Κουδούνα Τεχνολόγος Τροφίμων, MSc Διαχείριση Ποιότητας Τροφίμων, ΜSc Νομοθεσία Τροφίμων και Ποτών, υπεύθυνη ανάπτυξης cibum.gr
Ακολουθήστε το Cibum 
