Rosnące zainteresowanie konsumentów żywnością „naturalną”, „tradycyjną”, „bez konserwantów” a jednocześnie o „wysokiej jakości” sprawia, że producenci żywności poszukują nowych rozwiązań, aby odpowiedzieć na ten trend. Z drugiej strony, pomimo zdecydowanej poprawy higieny w przetwórstwie spożywczym wciąż uważa się, że patogeny przenoszone przez żywność stanowią istotne zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa publicznego. Większość przypadków chorób odzwierzęcych zgłaszanych na poziomie Unii Europejskiej w ostatnich latach to kampylobakteriozy, następnie salmonellozy, zakażenia wywołane przez Escherichia coli wytwarzające toksynę Shiga, jersiniozy i listeriozy (EFSA 2022). Raport EFSA jasno wskazuje, że to mięso i produkty mięsne były głównymi źródłami zatruć pokarmowych, w tym szczególnie mięso drobiowe, które jest uważane za najważniejsze źródło zarówno Campylobacter, jak i Salmonella. Szczególną uwagę w ostatnim czasie poświęca się także żywności gotowej do spożycia, typu RTE (ang. ready-to-eat), której obecność na rynku związana jest z licznymi zatruciami Listeria monocytogenes (EFSA, 2022).

Czy istnieje potrzeba używania konserwantów?

Mięso i produkty mięsne są jednym z najlepszych źródeł składników odżywczych dla ludzi ze względu na ich wysoką zawartość białka, w tym niezbędnych aminokwasów, witamin z grupy B i minerałów. Wysoka wartość aktywności wody i bogaty skład odżywczy sprawia, że produkty te są również idealnym środowiskiem do wzrostu patogenów przenoszonych przez żywność, a także mikroorganizmów powodujących psucie (Bohrer, 2017). Psucie się mięsa jest powodowane przez kilka gatunków bakterii, w tym Pseudomonas, Staphylococcus, Brochothrix, niektóre gatunki bakterii fermentacji mlekowej i różne szczepy Enterobacteriaceae. Rozwój tych mikroorganizmów powoduje wady mięsa, takie jak kwaśny posmak, odbarwienie, wytwarzanie gazów, śluzu i obniżenie pH. Ponadto, mikroorganizmy psujące mogą wytwarzać metabolity, które negatywnie wpływają na jakość mięsa i stwarzają zagrożenie dla zdrowia, w tym aminy biogenne (histamina, putrescyna, kadaweryna, spermina i spermidyna), a także toksyny (toksyna botulinowa i gronkowcowa). Poprzez rozwój mikroorganizmów w mięsie następuje rozkład białek, aminokwasów i witamin (głównie witamin z grupy B), a także degradacja lipidów, które stają są bardziej podatne na utlenianie. Dodatkowo dochodzi do zmian cech sensorycznych, takich jak barwa, konsystencja i zapach, co powoduje, że mięso staje się nieatrakcyjne dla konsumenta, a w końcu nie nadaje się do spożycia (Lambert i wsp., 1991).

Należy podkreślić fakt, że przetwórstwo mięsne jest specyficzną branżą, w przypadku której stosowanie środków konserwujących jest niemal niemożliwe do całkowitego wykluczenia. Na przykład azotany i azotyny zawarte w peklosoli oprócz działania ograniczającego wzrost drobnoustrojów psujących i patogennych, wpływają na stabilizację procesów jełczenia, nadają pożądany smak i zapach oraz barwę wyrobów. Badania żywieniowe i medyczne potwierdziły jednak związek spożycia nitrozoamin z ryzykiem wystąpienia nowotworów (Karwowska i Kononiuk, 2020). W obliczu postulatów obniżenia poziomu azotanów(III) w produkcji żywności (Rozp. UE 1333/2008), a także dążeń środowisk konsumenckich do ograniczenia lub wyeliminowania stosowania syntetycznych konserwantów, najnowsze postępy w dziedzinie technologii żywności koncentrują się na identyfikacji, opracowywaniu i ocenie dodatków pochodzących z „naturalnych” źródeł, które mogłyby uzupełnić barierę ochrony mięsa i wyrobów mięsnych, a przez to urealnić możliwość eliminacji azotanów(III) z żywności.

Biokonserwacja – stare czy nowe rozwiązanie?

Fermentacja, czy marynowanie są znanymi od pokoleń metodami biokonserwacji. Współcześnie biokonserwację definiuje się jednak jako wykorzystanie naturalnych lub wyizolowanych pierwotnych i/lub wtórnych metabolitów z takich źródeł, jak bakterie, grzyby, rośliny i zwierzęta, jako sposób konserwacji żywności. Przykładem biokonserwantów są olejki i ekstrakty roślinne, czy enzymy pochodzenia roślinnego i zwierzęcego (Mani-López i wsp. 2018). W praktyce biokonserwacja to przede wszystkim metoda polegająca na wykorzystaniu niepatogennych mikroorganizmów i/lub ich metabolitów w celu zwiększenia bezpieczeństwa mikrobiologicznego i wydłużenia trwałości żywności. Bakterie fermentacji mlekowej (LAB) mają największy potencjał wykorzystania w biokonserwacji, ze względu na szerokie spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego, który wynika z różnych mechanizmów, takich jak rywalizacja o składniki pokarmowe, produkcja kwasów organicznych, nadtlenku wodoru, enzymów, peptydów przeciwbakteryjnych czy bakteriocyn. Bakterie LAB stanowią szeroką grupę bezpiecznych, Gram-dodatnich bakterii, wykazujących wspólne właściwości morfologiczne, metaboliczne i fizjologiczne. To głównie bakterie z rodzaju Lactobacillus, który niedawno został przeklasyfikowany na dwadzieścia pięć nowych rodzajów [Zheng], Bifidobacterium i inne mikroorganizmy, takie jak Enterococcus faecium, E. faecalis, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus, Lactococcus lactis subsp. lactis, Leuconostoc mesenteroides i Pediococcus acidilactici są przedmiotem zainteresowania prac dotyczących biokonserwacji mięsa i produktów mięsnych (Singh, 2018).

Możliwości wykorzystania biokonserwacji LAB w przetwórstwie mięsnym

Bakterie LAB mogą być zastosowane w produkcji mięsa i wyrobów mięsnych jako kultury startowe (np. do wyrobów surowo dojrzewających) bądź jako kultury pomocnicze, czy ochronne. Szczególnie pożądane są szczepy bakterii, które wykazują zdolność syntezy bakteriocyn. Przykładem może być skuteczne zastosowanie Lactobacillus plantarum 423, producenta plantarycyny, a także Lactobacillus curvatus DF38, producenta kurwacyny, do produkcji salami z różnych gatunków mięsa, w celu ograniczenia wzrostu L. monocytogenes (Todorov i wsp., 2007). Ponadto, szczepy bakteriocynogenne mogą syntetyzować bakteriocyny w produkcie lub na powłoce opakowaniowej, albo w trakcie inkubacji na pożywce wzrostowej, która jest następnie wykorzystywana jest jako składnik w procesie produkcyjnym (Woraprayote i wsp., 2016). Przykładem jest zahamowanie L. monocytogenes po zastosowaniu żywych komórek szczepu Leuconostoc carnosum 4010, producenta leukocyny A, B i C do utrwalania pakowanej próżniowo plasterkowanej gotowanej szynki (Budde i wsp., 2003). W innym badaniu natryskiwano powierzchnię parówek typu hot-dog po procesie termicznym mieszaniną bakteriocynogennych LAB, obserwując obniżenie liczebności L. monocytogenes o ponad 2 log jtk/gnw próbach sztucznie zakażanych i różnicę 6-7 log jtk/g w porównaniu z próbami kontrolnymi (Vijayakumar i Muriana, 2017). Również w kolekcji polskich mikroorganizmów Unistart znajdują się liczne szczepy LAB wytwarzające biakteriocyny, o działaniu przeciwdrobnoustrojowym (www.unistart.pl).

Zastosowanie wyizolowanych, oczyszczonych form bakteriocyn w postaci proszków jest obecnie uważane za najbardziej efektywną formę zapewnienia kontroli wzrostu patogenów w przetwórstwie mięsnym. Preparaty tego typu są już dostępne komercyjnie np.: ALTA^TM, zawierający pediocynę PA-1, Microgard^TM, zawierający antymikrobiologiczne składniki umieszczone w nośniku, czy dystrybuowana przez wiele firm nizyna. Najnowsze badania rozwijają możliwości zastosowania bakteriocyn w postaci filmów i nanoszenia ich na powierzchnie opakowań lub produktów w celach kontroli zagrożeń mikrobiologicznych. Opracowanie takich aktywnych opakowań może być obiecującą metodą kształtowania jakości mięsa i jego przetworów.

dr hab. Dorota Zielińska, prof. SGGW

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny Żywności, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

UNISTART sp. z o.o. – spin-off SGGW w Warszawie, www.unistart.pl

Literatura:

1. European Food Safety Authority; European Centre for Disease Prevention and Control. The European Union One Health 2021 Zoonoses Report. EFSA J. 2022, 20 (12), e07666. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2022.7666.
2. Bohrer, B. M. Review: Nutrient Density and Nutritional Value of Meat Products and Non-Meat Foods High in Protein. Trends Food Sci. Technol. 2017, 65, 103–112.
3. Lambert, A. D., Smith, J. P., & Dodds, K. L. (1991). Shelf life extension and microbiological safety of fresh meat—a review. Food Microbiology, 8(4), 267-297.
4. Karwowska M, Kononiuk A. Nitrates/Nitrites in Food—Risk for Nitrosative Stress and Benefits. Antioxidants. 2020; 9(3):241.
5. ROZPORZĄDZENIE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (WE) NR 1333/2008, z dnia 16 grudnia 2008 r., w sprawie dodatków do żywności
6. Mani-López, E.; Palou, E.; López-Malo, A. Biopreservatives as Agents to Prevent Food Spoilage. In Microbial Contamination and Food Degradation; Elsevier, 2018; pp 235–270.
7. Singh, V. P. Recent Approaches in Food Bio-Preservation - a Review. Open Vet. J. 2018, 8 (1), 104–111.
8. Todorov, S. D., Koep, K. S. C., Van Reenen, C. A., Hoffman, L. C., Slinde, E., & Dicks, L. M. T. (2007). Production of salami from beef, horse, mutton, Blesbok (Damaliscus dorcas phillipsi) and Springbok (Antidorcas marsupialis) with bacteriocinogenic strains of Lactobacillus plantarum and Lactobacillus curvatus. Meat science, 77(3), 405-412.
9. Vijayakumar, P., & Muriana, P. (2017). Inhibition of Listeria monocytogenes on ready-to-eat meats using bacteriocin mixtures based on mode-of-action. Foods, 6(3), 22.
10. Woraprayote, W., Malila, Y., Sorapukdee, S., Swetwiwathana, A., Benjakul, S., & Visessanguan, W. (2016). Bacteriocins from lactic acid bacteria and their applications in meat and meat products. Meat Science, 120, 118-132.