Bakterie kwasu mlekowego należą do dużej grupy pożytecznych bakterii, mających podobne właściwości i produkujących kwas mlekowy jako końcowy produkt fermentacji. Są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, między innymi żyją w przewodzie pokarmowym człowieka. Pomimo, że najlepiej znane są z zastosowania do produkcji mlecznych produktów fermentowanych, wykorzystywane są również do marynowania warzyw, pieczenia, winiarstwa, suszenia ryb, mięsa i kiełbasy.
Nawet bez rozumienia podstaw teoretycznych, już tysiące lat temu ludzie stosowali kwas mlekowy, aby wyprodukować pożywienie o charakterystycznym smaku, teksturze, trwałości, różniących się od produktu początkowego.
Podobnie dziś, do dyspozycji konsumenta jest szeroki wybór fermentowanych produktów nabiałowych, wliczając w to napoje takie jak kefir, produkty półstałe – jogurty, twarde –sery, do produkcji których wykorzystywane są te drobnoustroje.
Proces produkcyjny wykorzystuje zdolności drobnoustrojów do przetwarzania cukru mlecznego czyli laktozy w kwas mlekowy. W miarę zwiększania się ilości kwasu mlekowego białka w mleku ulegają zmianom (ścinają się), tak jak i cała tekstura produktu. Inne parametry jak temperatura i skład mleka również odpowiadają za powstanie charakterystycznych cech produktu końcowego.
Kwas mlekowy nadaje fermentowanemu mleku lekko kwaskowaty smak. Dodatkowe charakterystyczne posmaki i aromaty są często efektem innych produktów bakterii kwasu mlekowego. Na przykład aldehyd octowy, dostarcza charakterystycznego aromatu jogurtu, diacetyl nadaje maślany smak. Inne drobnoustroje, takie jak drożdże, również mogą być włączone do kultur bakteryjnych w celu uzyskania unikalnego smaku. Na przykład, alkohol i dwutlenek węgla wytwarzane przez drożdże powodują wytworzenie orzeźwiającego smaku kefiru i kumysu. Inne technologie produkcji, takie jak usuwanie serwatki albo dodatki smakowe, również przyczyniają się do dużej różnorodności dostępnych produktów.
W produkcji jogurtu, wykorzystywana jest symbiotyczna zależność pomiędzy dwoma szczepami bakterii Streptococcus thermophilus i Lactobacillus bulgaricus, gdzie każdy z gatunków stymuluje wzrost drugiego. Taka interakcja skutkuje skróceniem czasu fermentacji i otrzymaniem produktu o innej charakterystyce, niż gdyby fermentacja przebiegała tylko przy użyciu jednego gatunku.
W jogurcie i innych produktach fermentowanych bakterie kwasu mlekowego są wykorzystywane jako kultury probiotyczne. Probiotyki uzupełniają i pomagają bakteriom jelitowym sprawniej funkcjonować. Światowy rynek tych produktów stara się odpowiadać na rosnące wymagania konsumentów, którzy świadomie dbają o swoje zdrowie.
Bakterie kwasu mlekowego są znakomitymi przedstawicielami świata drobnoustrojów. Mają nie tylko duże znaczenie gospodarcze, ale pełnią również ważną rolę w utrzymywaniu i promowaniu ludzkiego zdrowia
Już w 1908 roku jeden z pionierów mikrobiologii i noblista Eliasz Miecznikow zauważył, że "dobre bakterie" zwalczają zakażenia powodowane przez "złe bakterie". Gdy dziś oglądamy reklamy telewizyjne, także odnosimy wrażenie, że przed naszymi oczami kryją się dwa zupełnie odmienne światy. Świat przerażających i wszechobecnych bakterii chorobotwórczych kolonizujących nasze łazienki i kuchnie. Bakterii, których nie można usunąć z talerzy zwykłym płynem do mycia naczyń, a zatem trzeba kupić ten antybakteryjny. Dla równowagi istnieje jednak drugi świat. Świat "dobrych" bakterii zawartych w jogurtach. Tych bakterii dla zdrowia należy zjeść jak najwięcej. Zużycie antybakteryjnych płynów do naczyń, jak i spożycie jogurtów rosną w Polsce lawinowo. Lęk przed bakteriami chorobotwórczymi łatwo zrozumieć. Co jednak zadecydowało o zawrotnej karierze jogurtu?
CUDA W SZKLANCE MLEKA
Sprawcami cudu, dzięki któremu mleko zamienia się w znane od przeszło 3 tys. lat jogurty i kefiry, są bakterie kwasu mlekowego. Należą do nich drobnoustroje zaliczane do kilku rodzajów o wdzięcznych łacińskich nazwach Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus, Pediococcus i niektóre gatunki z rodzaju Streptococcus. Podobne właściwości mają również inne bakterie, np. znane z reklam jogurtów, niezdolne do życia w obecności tlenu, mikroby z rodzaju Bifidobacterium. Bakterie kwasu mlekowego zasiedlają różne środowiska, m.in. wchodzą w skład naturalnej flory przewodu pokarmowego, skóry, a także narządów rodnych. Niezbędną do życia energię, którą my uzyskujemy w procesie oddychania, zdobywają w procesie fermentacji, czyli beztlenowego rozkładu cukrów. W trakcie fermentacji powstają charakterystyczne związki, takie jak kwas mlekowy i cała gama innych, np. etanol, kwas octowy, mrówkowy i bursztynowy, a także dwutlenek węgla.
Proces produkcyjny coraz popularniejszych na naszym rynku biojogurtów jest dość skomplikowany i w zasadzie nie przypomina zwykłego "nastawiania mleka na kwaśne". Wielkie koncerny spożywcze produkują jogurty z mleka pasteryzowanego, czyli praktycznie jałowego, poprzez dodanie do niego wybranych szczepów bakteryjnych o znanych właściwościach. Ponieważ same mleczarnie najczęściej nie prowadzą już własnych hodowli bakterii, szczepy te to zaawansowane i zwykle chronione patentami produkty specjalistycznych firm biotechnologicznych. Bakterie takie są sprzedawane w formie proszku, uzyskiwanego dzięki suszeniu bakterii w niskiej temperaturze przy obniżonym ciśnieniu, tzw. liofilizacji. Uzyskany dzięki tym drobnoustrojom jogurt ponownie pasteryzuje się i dopiero wtedy dodaje bakterie, które mają w nim pozostać żywe i przez nas zjedzone, takie jak Lactobacillus acidophilus czy Bifidobacterium.
NIE TYLKO JOGURT
Bakterie kwasu mlekowego wykorzystuje się jednak nie tylko do fermentacji napojów mlecznych. Nawet na naszym rynku można już znaleźć niefermentowane napoje mleczne z dodatkiem tych bakterii, acidofilne mleka i maślanki czy niedawno wprowadzone na rynek soki owocowe z dodatkiem dobroczynnych drobnoustrojów. Ponadto znane od wieków kwaszone warzywa (kapusta, ogórki) i niektóre wędliny (salami) są również efektem działania bakterii z rodzaju Lactobacillus. Salami, paradoksalnie, właśnie dzięki bakteriom, które konserwują je poprzez zakwaszenie, jest jednym z niewielu produktów mięsnych, chronionych przed wzrostem większości bakterii.
Na nasz rynek powoli wkraczają nowe generacje żywności zawierającej probiotyki. Na zdjęciu widać soki owocowe z dodatkiem bakterii Lactobacillus plantarum, które można w Polsce kupić od zeszłego roku
Żywność zawierająca probiotyki, czyli dobroczynne mikroorganizmy pochodzące z naszej własnej, naturalnej flory jelitowej (ramka: Lecznicze bakterie na s. 14), dzisiaj nazywana "funkcjonalną", a kilka lat temu "zdrową" czy "naturalną", ma już długą historię, która sięga początków naszego wieku i zapoczątkowało ją spopularyzowanie znanego wcześniej głównie na Bałkanach jogurtu, którego masowa produkcję rozpoczęto w Paryżu w 1907 roku. Pierwsze jogurty smakowe wyprodukowano w latach czterdziestych, nam jednak, w Polsce, wydaje się, że są one wynalazkiem ostatniej dekady.
Wielu specjalistów w zakresie żywienia twierdzi, że trudno wykazać z całą pewnością, iż bakterie kwasu mlekowego, które dodaje się do produktów mlecznych, są w stanie efektywnie kolonizować przewód pokarmowy człowieka, proponują zatem soki owocowe wzbogacone o inne gatunki bakterii kwasu mlekowego. Soki tego typu pojawiły się w Polsce dopiero jesienią zeszłego roku. Ciekawostką jest, że bakterie z gatunku Lactobacillus plantarum, obecne w tych napojach, nie wzrastają w tak bliskim swej nazwie mleku, ale fermentują mąkę owsianą, która to wraz z bakteriami jest dodawana do soku owocowego.
Najpopularniejszym obok jogurtu fermentowanym napojem mlecznym jest w Europie z pewnością kefir. Wymyślili go nasi przodkowie, gdy jeszcze zamieszkiwali Kaukaz. Należy on do tych napojów mlecznych, które, tak jak np. kumys, są efektem fermentacji mlekowo-alkoholowej. Proces ten przeprowadzają tzw. kultury kefirowe, przypominające swym kształtem kwiatki kalafiora, złożone z kilkunastu gatunków bakterii mlekowych i czterech gatunków drożdży oraz ściętej przez nie kazeiny mleka i będących ich produktem cukrowych substancji śluzowych. To jeden z przykładów systemów unieruchomionych komórek drobnoustrojów - taka mała, ale dochodząca czasami do 7 cm średnicy, społeczność mikrobów obdarzająca nas smakiem, zapachem i konsystencją kefiru.
Probiotyki są stosowane także w hodowli zwierząt gospodarskich. Na zachodzie Europy, poza tradycyjną kiszonką, wzbogaca się paszę zwierząt o szczepy bakteryjne pochodzące z ich flory jelitowej i spełniające wszystkie wymagania, które stawiamy probiotykom. Pragniemy w ten sposób poprawić tucz m.in. bydła, trzody chlewnej i drobiu. Znane są również dodatki probiotyczne dla koni wyścigowych, które są odpowiedzią na zapotrzebowanie hodowców, szczególnie zainteresowanych poprawieniem w sposób niefarmakologiczny zdrowia (i wydolności) swoich championów.
MIĘDZY NAUKĄ A REKLAMĄ
Bakterie kwasu mlekowego stosuje się dla poprawy zdrowia już od stuleci, jednak nadal brak przekonujących dowodów, iż rzeczywiście mają na nie dobroczynny wpływ. Przeprowadzanym dotąd badaniom zarzuca się brak właściwej kontroli, opieranie się wyłącznie na modelach zwierzęcych lub badaniach in vitro, a nawet - delikatnie mówiąc - swobodne traktowanie reguł statystyki. Stąd większość publikacji, szczególnie podsumowujących te zagadnienia, zaczyna się od słów, iż doniesienia te nie są w pełni potwierdzone, stąd na temat rzeczywistych korzyści płynących ze spożywania tego typu żywności funkcjonuje wiele sprzecznych opinii, a kończy sakramentalnym niezbędne są dalsze badania, by ugruntować posiadaną wiedzę. Niewątpliwie jednak opublikowano już setki mniej lub bardziej wiarygodnych prac, których wyniki wskazują na dobroczynne działanie probiotyków. Według nich bakterie kwasu mlekowego zwiększają wchłanianie składników odżywczych przez nasze jelita i łagodzą objawy nietolerancji laktozy, czyli cukru mlekowego. Obniżają poziom cholesterolu w surowicy, dotyczy to szczególnie "złego" cholesterolu, tzw. LDL. Zmniejszają aktywność enzymów związanych z powstawaniem nowotworów i pobudzają układ odpornościowy, przez co mogą zmniejszać prawdopodobieństwo wystąpienia zakażeń i nowotworów. Poprawiają perystaltykę jelit. Co zaś najważniejsze, stwarzają środowisko nieprzyjazne bakteriom chorobotwórczym, z którymi również konkurują nieustannie o pokarm i przestrzeń życiową, chociażby blokując miejsca, do których bakterie mogą się zakotwiczyć na nabłonkach jelitowych. Dobroczynne bakterie chorobotwórcze mogą inaktywować również niektóre toksyny produkowane przez drobnoustrojepatogenne.
JOGURT NA WRZODY I... STRES
A wszystko to pomaga przeciwdziałać takim dolegliwościom, jak biegunki i zapalenia pochwy. Może pomóc również walczyć z inną zmorą współczesności, a mianowicie wrzodami żołądka. Badania in vitro wykazały znaczącą aktywność jogurtów w zwalczaniu Helicobacter pylori, bakterii będącej przyczyną choroby wrzodowej. Dzięki probiotykom dodawanym do żywności, pod względem zamieszkujących nasz przewód pokarmowy bakterii stajemy się podobni do niemowląt. Coraz częściej jogurty wzbogaca się bakteriami z rodzaju Bifidobacterium. Drobnoustroje te w naturze zasiedlają powierzchnię sutków, dlatego też dostają się do przewodu pokarmowego osesków podczas karmienia. Ułatwiają one trawienie znajdującej się w mleku laktozy i chronią przed bakteriami chorobotwórczymi.
Ciągle poszerza się wybór produktów zawierające żywe bakterie. W zeszłym roku Polacy zjedli około 200 tys. ton jogurtów
Fot. Janusz Fiett
Właściwa flora bakteryjna jest w naszych organizmach skutecznie niszczona, zarówno w wyniku przyjmowania antybiotyków, jak i stresu, który związany jest z trybem życia. Obecnie ludzie coraz częściej podróżują i narażają się na tzw. biegunki podróżne, które występują szczególnie przy przemieszczaniu się z krajów o wyższym poziomie higieny do obszarów o niższej higienie. Można im zapobiegać, właśnie jedząc biojogurt. Wprawdzie badania wykazały, że całkowite wyjałowienie organizmów zwierząt nie przyprawiało ich o śmierć, ale zdrowia im też nie przysparzało. To wystarczająco imponujące, nawet jeśli nie w pełni potwierdzone metodami naukowymi, by rynek nie dostrzegł tych faktów. W Polsce sprzedano w zeszłym roku blisko 200 tys. ton różnego rodzaju jogurtów.
BAKTERIE TROJAŃSKIE?
Wydawać by się mogło, że nic nie powinno zakłócać nam przyjemności delektowania się przysmakami wzbogacanymi w pożyteczne bakterie. "Złe" bakterie wywołują infekcje, "dobre" poprawiają nasze zdrowie, nie ma jednak róży bez kolców. Poza łatwo dostrzegalnym działaniem dobroczynnym uwagę mikrobiologów Coraz częściej zwraca zagrożenie dla zdrowia publicznego, jakim może się okazać naturalna oporność bakterii kwasu mlekowego na wiele stosowanych obecnie antybiotyków. W swym genetycznym "neseserze" niosą one nie tylko geny odpowiedzialne za produkcję substancji dobroczynnych dla naszego zdrowia, ale także geny gwarantujące im oporność na antybiotyki wykorzystywane do zwalczania zakażeń. Z jednej strony, jest to cecha pożądana, ponieważ umożliwia zasiedlanie ludzkiego przewodu pokarmowego podczas leczenia antybiotykami lub tuż po zakończeniu terapii, gdy antybiotyk wciąż jest obecny w organizmie. Z drugiej strony jednak, geny, które są odpowiedzialne za oporność na antybiotyki, mogą być w pewnych sytuacjach przekazywane bakteriom chorobotwórczym. Tego rodzaju przenoszenie genów wielokrotnie obserwowano w warunkach laboratoryjnych. To, co można wywołać "w probówce", może zdarzyć się też w organizmie człowieka, gdzie stykają się "dobrzy" i "źli".
Przypuszcza się, że spożywanie produktów zawierających bakterie kwasu mlekowego ma dobroczynny wpływ na nasze zdrowie, naukowcy twierdzą jednak, że ciągle brak na to dowodów
Bakterie z rodzaju Enterococcus, do niedawna traktowane jako probiotyki i do dziś stosowane w serowarstwie, coraz częściej wywołują śmiertelne zakażenia szpitalne. Jest to spowodowane nabyciem przez te drobnoustroje oporności na wankomycynę, ostatni antybiotyk skuteczny w ich zwalczaniu. Leczenie zakażeń wy-wołanych przez szczepy oporne na ten lek jest bardzo trudne. Analiza genów odpowiedzialnych za oporność na wankomycynę nabytych ostatnio przez enterokoki wskazała na to, że nie pochodziły one jednak od bakterii kwasu mlekowego. Niemniej jednak, bakterie kwasu mlekowego posiadają bardzo podobne geny oporności, co wzbudza niepokój wśród specjalistów.
Mając zatem na uwadze bezpieczeństwo spożywania probiotyków, organa Unii Europejskiej wprowadziły ostatnio zalecenia dotyczące oceny i rejestracji tego typu żywności.
Wiek XX był wiekiem odkrycia antybiotyków. Może się jednak okazać, że w następnym stuleciu większość z nich stanie się bezużyteczna, a terapia zakażeń znajdzie się na powrót w "erze przedantybiotykowej".
Odpowiedzią na to pytanie może okazać się inżynieria genetyczna, która jak kopciuszek oddzieli groch od soczewicy i pozbawi bakterie kwasu mlekowego groźnych dla naszego zdrowia genów oporności na antybiotyki. Będzie to jednak "żywność modyfikowana genetycznie", która, chyba niesłusznie, również wzbudza w społeczeństwach wiele kontrowersji.
