Ład kiełbasiany

Po raz pierwszy znaleziono ją w 1934 r. w japońskim alkoholu ryżowym, czyli sake. Dlatego przez długi czas bakteria ta nosiła nazwę Lactobacillus sake. Dopiero przed dziewięcioma laty postanowiono, wzorem innych nazw żywych organizmów, przechrzcić ją na poprawną łacinę - teraz nazywa się Lactobacillus sakei (w skrócie L. sakei).

Jako egzotyczna i dziwna bakteria nie wzbudzała wielkiego zainteresowania naukowców aż do lat 80. XX w. Wtedy dopiero mikrobiolodzy odkryli, że występuje ona właściwie we wszystkich produktach mięsnych - od świeżych tusz świńskich, po przetwory, wędzone kiełbasy i szynki. Znaleziono ją również na rybach i w produktach rybnych.

Bakteria do smaku

Naturalnym siedliskiem Lactobacillus sakei są jelita zwierząt i ludzi. W trakcie uboju rzeźnik czy rybak przenosi bakterie na świeże mięso. Tego zakażenia po prostu nie da się uniknąć. I nie ma po co, skoro L. sakei pomaga nam w procesie konserwacji jedzenia. Dlatego w Europie i USA specjalnie wprowadza się do produktów mięsnych i rybnych jej wyselekcjonowane szczepy.

L. sakei mnoży się lepiej i rozwija w mięsie niż inne konkurujące z nią bakterie, np. pałeczka okrężnicy (w tym najgroźniejsza dla życia ludzi Escherichia coli O157: H7), salmonella, paciorkowiec złocisty, listeria i laseczka jadu kiełbasianego Clostridium botulinum. Wypierając zatem chorobotwórcze bakterie, bardzo skutecznie chroni nasze zdrowie.

Ale na tym jej współpraca z człowiekiem się nie kończy. L. sakei nadaje bowiem wielu wędlinom, głównie wędzonym i suszonym kiełbasom, specyficzny smak, który docenia każdy miłośnik kuchni. Bez niej myśliwska czy wiejska byłaby zwykłym kawałkiem mięsa i tłuszczu bez dodatkowych atrakcji.

Obok Lactobacillus sakei trafiają do kiełbas i wieprzowych tusz, i dalej do przetworów spożywczych, również inne bakterie z rodzaju Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium i Staphylococcus. One też biorą udział w nadawaniu smaku mięsnym produktom. Natomiast inne, np. z rodzaju Pseudomonas czy Enterobacter, powodują niekorzystne, oczywiście z punktu widzenia człowieka, zmiany w mięsie - nieapetyczne przebarwienia. Zwykła sucha kiełbasa jest więc skomplikowanym i bogatym ekosystemem zamieszkanym przez miliony drobnoustrojów (poza bakteriami również przez mikroskopijne grzyby, m.in. pleśniowe).

Naukowcy od lat zastanawiali się nad licznymi zagadkami z życia L. sakei. Nie rozumiano, w jaki sposób tak świetnie potrafi ona przetrwać najgorsze dla rozwoju warunki - wędzenie, solenie, zaprawienia mięsa przyprawami o działaniu bakteriobójczym i bakteriostatycznym (jak np. pieprzem, czosnkiem, tymiankiem czy oregano) czy nawet głębokie zamrażanie. Zastanawiano się również, jak to się dzieje, że L. sakei rozwija się szybciej i lepiej niż inne bakterie i grzyby. I dlaczego właśnie na mięsie, a nie na konfiturach czy produktach mlecznych, do których przecież też trafia? Jakiej cudownej broni używa do walki z niepożądanymi mieszkańcami kiełbasianego ekosystemu?

Geny na cukier

Na większość z tych pytań uzyskano odpowiedź dzięki odczytaniu zapisu całego genomu Lactobacillus sakei. Dokonali tego francuscy genetycy z Narodowego Instytutu Badań Agronomicznych INRA pod Paryżem.

Dla większości bakterii glukoza jest podstawowym źródłem energii. Natomiast analiza genów L. sakei wykazała, że potrafi ona wykorzystywać inną substancję: inozynę, zawierającą prosty cukier rybozę. Tej zaś szczególnie dużo jest w mięsie, w którym z kolei występuje bardzo mało glukozy. Zdolność do przetwarzania inozyny i rybozy daje L. sakei, już od razu na starcie, przewagę nad innymi przybyszami na mięsną planetę. Jej główną konkurentką do wykorzystania tych cukrów jest bardzo groźna dla ludzi Escherichia coli O157: H7. Jeśli ona wygra pojedynek, to skutki mogą być dla nas tragiczne.

Nasza obrończyni ma również dość wyjątkową zdolność wykorzystania aminokwasu argininy. Inne bakterie niechętnie z niego korzystają, gdyż w trakcie przemian chemicznych argininy powstaje amoniak, który zakwasza środowisko, czego większość bakterii bardzo nie lubi.

Trzecie metaboliczne przystosowanie L. sakei do życia w mięsie to zdolność do wykorzystania hemu zawartego w czerwonym barwniku krwi hemoglobinie. Bakteria nie ma genów pozwalających na produkcje hemu, ale posiada cały ich zestaw umożliwiający wchłanianie i przemiany hemu pochodzącego z zewnątrz. A w mięsie, szczególnie czerwonym, go nie brakuje. Te trzy rodziny genów, których nie ma większość konkurentów, dają zatem L. sakei wielką przewagę nad innymi mikroorganizmami.

Odporna na stres

Jednak specjalny metabolizm pokarmowy nie jest jej jedyną bronią. Aby przetrwać nasze zabiegi antybakteryjne w mięsie i jego przetworach, musi być szczególnie odporna na wrogie warunki środowiska. Naukowcy znaleźli w DNA L. Sakei geny odpowiedzialne za pozyskiwanie z mięsa karnityny. Ta jest zaś osmoregulatorem, tzn. zabezpiecza komórki bakterii przed szokiem spowodowanym działaniem soli, suszeniem lub zamrażaniem. L. sakei ma również geny odpowiedzialne ze usuwanie szkodliwych substancji poza jej komórki. Tak zabezpiecza się przed substancjami zawartymi w czosnku i oregano. Jeszcze inne geny umożliwiają jej życie w bardzo zmiennych warunkach - w przewodzie pokarmowym nie ma bowiem tlenu, z kolei na powierzchni mięsa cały czas styka się z tym gazem, a w konserwach znów go brakuje. Posiadanie tego typu genów sprawia, iż L. sakei jest bardziej od swych konkurentów odporna na stres środowiskowy.

Ale nasza bohaterka nie poprzestaje na obronie biernej. Wytwarza bowiem białka bakteriostatyczne. Szczególnie upodobała sobie walkę z listerią - bakterią powodującą groźną dla ludzi listeriozę. Produkuje mianowicie substancję o nazwie sakacyna, hamującą rozwój listreii - wspólnego wroga człowieka i L. sakei.

Badania nad Lactobacillus sakei mogą przyczynić się do lepszego jej wykorzystania w przemyśle spożywczym. Znając dobrze geny bakterii można bowiem przy użyciu inżynierii genetycznej uzyskać szczepy wydajniej niż do tej pory oczyszczające kiełbasy i szynki z gronkowców czy listerii. Można też uzyskiwać wędliny o lepszym smaku, trwalszych walorach zapachowych i estetycznych. Wspólna droga z naszym przyjacielem z kiełbasy zapowiada się więc zdrowo i smakowicie.