Mikrobiom 2. rész – Hogy kerül a képbe az élelmiszeripar?

A cikk a Trade magazin 2024/12.01 lapszámában olvasható.

Vendégszerző:
Dr. Némedi Erzsébet biotechnológus és élelmiszeripari mérnök

Az első bizonyítékok fermentált élelmiszerekről Krisztus előttről származnak, méghozzá 7000 évvel Irakból, majd 4000 évvel Egyiptomból és 1500 évvel Babilóniából.

Érdekes azonban kiemelni, hogy a világ különböző részein más-más erjesztett élelmiszereknek van hagyománya. Európában például nagyrészt húst és tejet, míg Afrikában gabonaféléket, Ázsiában pedig zöldségeket és halakat erjesztenek. Magyarország évekig igen előkelő helyet foglalt el a fermentáló országok rangsorában.

Az erjesztés, vagyis a fermentáció a cukrok mikrobiális átalakulása szerves savakká, főként tejsavvá vagy etanollá. Az első esetben tejsavas erjedésről, míg a második esetben alkoholos erjedésről beszélünk. Az első rendkívül fontos számos általunk jól ismert élelmiszerben, mint például a tejtermékek (joghurt, kefir, sajt), erjesztett zöldségek (olajbogyó, savanyúságok), erjesztett húsok (kolbászok), kovászok, sőt még a kakaó és a kávé is. A második az alkoholos italok, például a bor és a sör előállításáért felelős, de a kenyér és más pékáruk előállításában is nélkülözhetetlen.

Az erjesztő mikroorganizmusok főként két különböző csoportba tartoznak: a tejsavbaktériumok (LAB) és az élesztők. Az előbbiek olyan baktériumok, amelyek képesek a cukrokat tejsavvá alakítani, és feloszthatjuk őket homofermentatív és heterofermentatív baktériumokra aszerint, hogy a cukrok erjedéséből csak tejsavat vagy ecetsavat, etanolt és szén-dioxidot is képesek előállítani. A legismertebb LAB-ok a Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus, Enterococcus, Leuconostoc és Lactobacillus.

Az élesztők a mikroorganizmusok heterogénebb csoportja, de a Saccharomyces cerevisiae a bor, a sör és a kenyér előállításához szükséges alkoholos erjesztésben részt vevő faj. Ebben az esetben cukrok erjednek, és az alkohollal együtt szén-dioxid is keletkezik, amely nagyon fontos a kenyér kovászolásához, a pezsgőkben a buborékok jelenlétéhez és a sörben a habképződéshez.

A LAB-ok és élesztők fermentációs képességeik mellett hidrolitikus enzimek, például proteázok és lipázok termelésével is hozzájárulnak az erjesztett élelmiszer végső ízéhez, illatához és aromájához. A proteázok lebontják a fehérjéket (például a tejben a kazeineket és a húsban a mioglobint), peptideket és aminosavakat szabadítva fel, amelyek az aromák előanyagai. A lipázok képesek a trigliceridekből zsírsavakat felszabadítani, amelyek aztán oxidálódnak olyan vegyületekké, amelyek az illatot és az ízt alakítják ki.

Az elmúlt évtizedben az erjesztett élelmiszerek nagy figyelmet kaptak, mivel egészségesnek tartják őket, hiszen nagy számban tartalmaznak olyan baktériumokat, amelyekről köztudott, hogy jótékony hatásúak. Fontos azonban hangsúlyozni, hogy az erjesztett élelmiszerek nem tekinthetők probiotikus élelmiszereknek, mivel általában nem tartalmaznak probiotikus baktériumokat. A probiotikus kifejezés csak abban az esetben használható, ha bizonyítottan a technológia során megfelelő mennyiségben előfordulnak még az élelmiszerekben a probiotikus mikróbák. Az erjesztett élelmiszerek esetében ezek az előnyök nem biztosítottak, akkor sem, ha a folyamatban a mikróbáknak szerepük volt (lásd a kenyérben, borban, sörben sincs élőflóra).

Rostok, a bélrendszer barátai

A rostok jótékony hatásáról már mindenki hallott. De vajon tudjuk-e, hogy mit nevezünk rostnak, milyen fajtái vannak, és minek alapján mondjuk rájuk, hogy egészségesek. Könnyű lehetett kitalálni, hogy a mikrobiomunk táplálása miatt fontos a rostok bevitele.

De vajon mindenki számára egyértelmű-e, hogy a rostok szénhidrátok?

Az élelmi rost a szénhidrátok olyan típusa, amely nem emészthető és nem szívódik fel a vékonybélben, ahol az élelmiszerek többsége lebomlik és tápanyagai felszívódnak. Eredetileg úgy gondolták, hogy az élelmi rostok teljesen emészthetetlenek, és nem szolgáltatnak energiát. Ma már tudjuk, hogy a rostok egy része eljut a vastagbélbe, ahol bélbaktériumok erjesztik azokat. Ez az erjedés lehetővé teszi a jó baktériumok növekedését és szaporodását.

A rostokat azonban tovább lehet osztályozni emészthető rostokra, nem emészthető rostokra és rezisztens keményítőre. Az emészthető rostok, más néven oldható rostok olyan élelmiszerekben találhatók, mint a gyümölcsök és a zab, és a bélmikrobiótánk és bélsejtjeink számára a fő „táplálék”-forrás.

A nem emészthető rostok, más néven oldhatatlan rostok a teljes kiőrlésű gabonákban és a diófélékben találhatók. Ezt a rostot a bélbaktériumok nem, vagy csak lassan emésztik meg, de fontos, mert a székletünk tömegét növeli.

A rezisztens keményítő (RS) a keményítő olyan formája, amely nem emészthető meg a vékonybélben, a vastagbél sejtjei számára energiaforrásként szolgál, ezért a rostok egyik típusába sorolják. A teljes kiőrlésű gabonákban, magvakban, hüvelyesekben, burgonyában és banánban található.

A fermentációs technológiák óriási múltra tekintenek vissza és hihetetlen fejlődés előtt állnak

A bioaktív vegyületek a „nagy erjesztőben”

A vastagbél fő funkciója a nagy „anaerob erjesztő”, valamint a víz és az elektrolitok visszaszívása. A vastagbélben vannak úgynevezett „elsődleges lebontók”, amelyek speciális enzimekkel rendelkeznek a rostok bontásához. A Firmicutes spp-hez tartozó baktériumok egy másik csoportja, a „másodlagos lebontók” az „elsődleges lebontók” által termelt glükózt egy rövid láncú zsírsav, a butirát előállítására használják fel. A butirát az emberi vastagbélsejtek fő energiaforrása.

A fehérjék az aminosavak elsődleges forrása. Bár minden fehérje aminosavakból áll, a bélmikrobióta másképp reagál arra, hogy a fehérjék állati vagy növényi eredetűek. Az állati fehérjék nagyobb mértékű fogyasztása például hajlamos növelni a Bacteroides és Clostridiales mennyiségét, ami káros hatásokkal függ össze. Ezzel szemben a növényi eredetű fehérjék, mint például a borsófehérje, a megfigyelések szerint növelik a jótékony baktériumok, például a Bifidobacterium és a Lactobacillus számát, és csökkentik a potenciálisan patogén baktériumok, például a Clostridium perfringensét.

A zsír közvetve modulálja a bélmikrobióta összetételét. Ily módon a telített zsír növelte a Bilophila és az Alistipes nevű két nemzetség számát, és csökkentette a baktériumok sokféleségét. Ezzel szemben a telítetlen zsírokkal, például az omega-6-tal és az omega-3-mal etetett egereknél például nem alakultak ki anyagcserezavarok, és bélmikrobiótájukat a jótékony hatású nemzetségek – Bifidobacterium, Akkermansia és Lactobacillus – elterjedése jellemezte.

A táplálkozás a vitaminok elsődleges forrása. Emellett a bélmikrobióta képes a bélrendszerünkben szintetizálni a K-vitamint és a B-csoportba tartozó vitaminokat.

Ezenkívül vannak egyéb inaktív vegyületek, amelyek hatással lehetnek a szervezetünkre. Példa erre néhány kéntartalmú anyagcseretermék, vagy a polifenolok. Ha szeretjük a mustár vagy a retek csípős ízét, tudnunk kell, hogy az ízért felelős vegyületek a glükozinolátok. Valójában a glükozinolátok önmagukban nem bioaktívak, amíg le nem bomlanak; olyannyira, hogy több tanulmány szerint a bélbaktériumok „aktivátorokként” működnek közre ebben a folyamatban.

Végül fontos megemlíteni, hogy a mikrobióta képes bizonyos aminosavakat erjeszteni, és olyan gázokat szabadít fel, mint a hidrogén-szulfid (H2S). Ez a bioaktív vegyület felelős bizonyos bűzös szagokért. A H2S mégis különösen érdekes eset, mivel jótékony és káros hatásokkal egyaránt összefüggésbe hozták, többnyire a vizsgált koncentrációtól függően. Túlzott mennyiségben a H2S károsíthatja a bélhámot. Emiatt még a fogyókúrás célokat szolgáló, magas fehérjetartalmú diéták (ketodiéták) esetében is kétségeket ébreszt, hogy jót teszünk-e ezzel az egészégi állapotunknak hosszú távú kitettség esetén.

Mire következtethetünk ebből? Az élelmiszerek címkéin szereplő tápanyag-összetételre vonatkozó információk kizárólag az élelmiszer táplálkozási „potenciáljáról” árulkodnak, de meg kell értenünk az élelmiszer szerkezetét, emésztését és felszívódását ahhoz, hogy pontosabban megjósolhassuk tápértékét vagy egészségügyi hatásait. Az élelmiszerek szerkezete és az ételeink feldolgozása befolyásolja a bélmikrobiomunkat. Végső soron, ha úgy vesszük, előbb kell a mikrobiótáinknak tápanyaghoz jutniuk, hogy mi utána jóllakjunk. Ezeknek a komplex rendszert kiszolgáló élelmiszertermékeinknek valódi tápértéke sokkal több paramétertől függ, mint azt egy címke elmondhatná nekünk. Ebből adódóan léteznek valódi tápértékkel kevésbé rendelkező élelmiszertermékek, melyek okai a minőségi éhezés jelenségének. Fontos ezt fogyasztókként és gyártókként is megértenünk és tennünk ellene. //