ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΔΙΑΙΤΟΛΟΓΙΑΣ - ΔΙΑΤΡΟΦΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ Α. ΚΑΛΟΓΕΡΟΠΟΥΛΟΣ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ: ΖΥΜΟΥΜΕΝΑ ΤΡΟΦΙΜΑ ΚΑΙ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΚΑΛΛΙΘΕΑ 2007

1. Ζυμώσεις Zύμωση είναι η αργή διαδικασία αποσύνθεσης οργανικών ουσιών που προκαλείται από μικροοργανισμούς, ή ένζυμα φυτικής ή ζωικής προέλευσης. Είναι βιοχημική μεταβολή, που επέρχεται από την αναερόβια ή μερικώς αναερόβια οξείδωση των υδατανθράκων από μικροοργανισμούς ή από ένζυμα. Διαφέρει από την σήψη, κατά την οποία συμβαίνει υποβάθμιση των πρωτεϊνικών υλικών. Η επιστήμη των ζυμώσεων είναι γνωστή ως ζυμολογία. Οι αλλαγές που προκαλούνται από τις ζυμώσεις μπορεί να είναι ωφέλιμες ή επιζήμιες. Οι ζυμώσεις στη φύση αποτελούν συχνά μέρος της διαδικασίας της αποσύνθεσης. Εντούτοις, οι ζυμώσεις μπορούν να ελεγχθούν και να δώσουν επιθυμητά αποτελέσματα. Οι ζυμώσεις αποτελούν μια σχετικά αποδοτική, χαμηλής ενέργειας διαδικασία συντήρησης των τροφίμων, η οποία αυξάνει την ωφέλιμη ζωή του προϊόντος και μειώνει την ανάγκη για ψύξη ή άλλης μορφής συντήρηση. Είναι επομένως ιδιαίτερα κατάλληλη τεχνική για χρήση σε αναπτυσσόμενες χώρες και σε απομακρυσμένες περιοχές, όπου η πρόσβαση σε εξελιγμένο εξοπλισμό είναι περιορισμένη. Στις ζυμώσεις προς παραγωγή τροφίμων είναι ουσιώδες να εξασφαλιστεί ότι θα αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται και να αυξάνονται στο υπόστρωμα μόνο τα επιθυμητά βακτήρια, ζύμες ή μύκητες. Έτσι καταστέλλεται η ανάπτυξη άλλων μικροοργανισμών που μπορεί είτε να είναι παθογόνοι είτε να αλλοιώσουν τη διαδικασία ζύμωσης με συνέπεια μη αναμενόμενα ή ανεπιθύμητα τελικά προϊόντα. Ένα παράδειγμα για αυτό το σημείο είναι οι διαφορές στον τρόπο αλλοίωσης μεταξύ του παστεριωμένου και του μη παστεριωμένου γάλακτος. Το μη παστεριωμένο γάλα θα «χαλάσει» φυσιολογικά και θα δώσει ένα προϊόν με ξινή γεύση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει τη σύσταση ορισμένων ψωμιών. Το παστεριωμένο γάλα, από την άλλη αλλοιώνεται (μη-επιθυμητή ζύμωση) δίνοντας ένα απωθητικό προϊόν που δεν είναι κατάλληλο για κατανάλωση. Ο λόγος αυτής της διαφοράς είναι ότι η παστερίωση (που είναι σημαντικότατη διαδικασία καταστροφής των παθογόνων μικροοργανισμών) αλλάζει το περιβάλλον των μικροοργανισμών και εάν το παστεριωμένο γάλα μείνει εκτός ψυγείου για κάποιο χρόνο, αρχίζουν να αυξάνονται και να πολλαπλασιάζονται οι ανεπιθύμητοι μικροοργανισμοί πριν από τους επιθυμητούς. Στην περίπτωση του μη παστεριωμένου γάλακτος, αρχίζουν να αυξάνονται και να πολλαπλασιάζονται τα μη παθογόνα βακτήρια του γαλακτικού οξέος ταχύτερα από οποιοδήποτε παθογόνο βακτήριο. Καθώς αυξάνονται τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος παράγουν γαλακτικό οξύ που αυξάνει την οξύτητα του υποστρώματος και παρεμποδίζει περαιτέρω την τα άλλα βακτήρια που δεν μπορούν να ανεχτούν όξινο περιβάλλον. Οι περισσότεροι ανεπιθύμητοι μικροοργανισμοί δεν μπορούν να επιζήσουν σε όξινο περιβάλλον ή σε μεγάλες συγκεντρώσεις αιθανόλης. Επομένως, η παραγωγή αυτών των - 2 -

προϊόντων μπορεί να αποτρέψει αλλοιώσεις των τροφίμων και να επεκτείνει την ωφέλιμη ζωή τους. Συνήθεις ζυμώσεις για παραγωγή τροφίμων: αλκοολική, γαλακτική, προπιονική 1.1. Οργανισμοί υπεύθυνοι για τις ζυμώσεις στα τρόφιμα Οι ζυμώσεις των τροφίμων προκαλούνται συνήθως από: Βακτήρια Ζύμες Ευρωτομύκητες (molds) 1.1.α. Βακτήρια Στα τρόφιμα υπάρχουν διάφορες οικογένειες βακτηρίων, η πλειονότητα των οποίων είναι υπεύθυνη για τις αλλοιώσεις (χάλασμα) των τροφίμων. Υπάρχουν όμως και βακτήρια που προκαλούν επιθυμητές ζυμώσεις στα τρόφιμα, κυρίως τα βακτήρια της γαλακτικής ζύμωσης (lactobacillaceae) που έχουν τη δυνατότητα να παράγουν γαλακτικό οξύ από υδατάνθρακες, και τα βακτήρια της οξικής ζύμωσης (Acetobacter). 1.1.β. Ζύμες (yeasts) Μορφές βακτηρίων Οι ζύμες και οι μύκητες που μοιάζουν με ζύμες είναι ευρέως διαδεδομένοι στη φύση. Είναι οργανισμοί παρόντες στους οπωρώνες, στους αμπελώνες, στον αέρα, το χώμα και το πεπτικό σωλήνα των ζώων. Όπως τα βακτήρια και οι μύκητες, οι ζύμες μπορούν να προκαλέσουν επιθυμητά ή ανεπιθύμητα αποτελέσματα στα τρόφιμα. Οι ωφελιμότερες ζύμες, που προκαλούν επιθυμητές ζυμώσεις στα τρόφιμα, ανήκουν στην οικογένεια Saccharomyces, ειδικά ο S. cerevisiae. Οι ζύμες είναι μονοκύτταροι οργανισμοί που Ο ζυμομήκυταας Saccharomyces cerevisiae αναπαράγονται ασεξουαλικά με εκβλάστηση. Γενικά, οι ζύμες είναι μεγαλύτερες από τα περισσότερα βακτηρίδια. Διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία τροφίμων δεδομένου ότι παράγουν τα ένζυμα που ευνοούν επιθυμητές χημικές αντιδράσεις όπως η διόγκωση της ζύμης ψωμιού, η παραγωγή οινοπνεύματος και η υδρόλυση πολυσακχαριτών προς γλυκόζη. - 3 -

1.1.γ. Μύκητες (molds) Οι μύκητες είναι σημαντικοί για τη βιομηχανία τροφίμων. Ορισμένοι μύκητες όπως ο Aspergillus παράγουν ανεπιθύμητες τοξίνες και συμβάλλουν στην αλλοίωση των τροφίμων. Άλλοι όμως προσδίδουν χαρακτηριστική γεύση ή άρωμα στα τρόφιμα ή παράγουν ένζυμα όπως οι αμυλάσες για παρασκευή ψωμιού. Ευρωτομύκητες του γένους Penicillium εμπλέκονται στην ωρίμανση και το άρωμα των τυριών. Είναι αερόβιοι, μπορούν να αποικίσουν τους Ευρωτομύκητες (molds) περισσότερους τύπους τροφίμων και είναι ανθεκτικοί σε ψηλές συγκεντρώσεις σακχάρων κα και άλατος. Μέσω της ανάπτυξης και του μεταβολισμού τους οι μικροοργανισμοί ελευθερώνουν προϊόντα, τα οποία προσδίδουν νέες γεύσεις στα ζυμούμενα τρόφιμα (πχ ξίδι), μεταβάλλουν την υφή τους (γάλα γιαούρτι) ενώ παράλληλα δρουν ως συντηρητικά (μείωση ph γαλακτικό ή οξικό οξύ). Οι αλλαγές που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια της ζύμωσης των τροφίμων οφείλονται σε ενζυμικές δράσεις. Τα ένζυμα, ως πρωτεΐνες, είναι ευαίσθητα σε διακυμάνσεις θερμοκρασίας, ph, υγρασίας, ιονικής ισχύος, συγκέντρωσης του υποστρώματος. Να σημειωθεί ότι όλα σχεδόν τα ζυμούμενα τρόφιμα προκύπτουν από την δράση περισσοτέρων του ενός μικροοργανισμών, που δρουν είτε μαζί είτε διαδοχικά. Για παράδειγμα η παραγωγή ξιδιού είναι το συνδυασμένο αποτέλεσμα της δράσης μιας ζύμης και βακτηρίων που παράγουν οξικό οξύ. Η ζύμη μετατρέπει τα σάκχαρα σε αλκοόλη, που λειτουργεί στη συνέχεια ως υπόστρωμα του Acetobacter για παραγωγή οξικού οξέος. - 4 -

ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Μικροοργανισμοί που βρίσκονται σε ζυμούμενα φρούτα και λαχανικά Οργανισμός Τύπος Βέλτιστες συνθήκες Αντιδράσεις Acetobacter genus A. aceti A. pasteurianus A. peroxydans Αερόβια ραβδόμορφα βακτήρια a w 0.9 Οξειδώνουν οργανικές ενώσεις (αιθανόλη) προςοργανικά οξέα (οξικό οξύ). Παραγωγή ξιδιού. Streptococcaceae Family Κόκκοι θετικοί κατά Gram Οξυάντοχοι a w 0.9 Streptococcus genus S. faecalis S. bovis S. thermophilus Homofermentative*. Συνήθως σε ζυμώσεις γαλακτος, όμως S. Faecalis είναι κοινός σε φυτικά προϊόντα. Ανθεκτικοί σε άλας και υψηλά ph. Leuconostoc genus L. mesenteroides L. dextranicum L. paramesenteroides L. oenos Κόκκοι θετικοί κατά Gram Heterofermentative**. Παράγουν γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ, αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα από τη γλυκόζη. Είναι μικρά βακτήρια, άρα έχουν σημαντικό ρόλο στην έναρξη των ζυμώσεων. Ο L. oenos είναι συχνά παρών στο κρασί. Μπορεί να χρησιμοποιήσει το μηλικό οξύ και άλλα οργανικά οξέα. Pediococcus genus P. cerevisiae P. acidilactici P. pentosaceus Σαπροφυτικοί οργανισμοί που βρίσκονται σε ζυμούμενα λαχανικά, χυλό βύνης, την μπύρα. Παράγουν γαλακτικό οξύ. Lactobacillaceae Family Ραβδόμορφα βακτήρια θετικά κατά Gram. Οξυάντοχα a w 0.9 Μεταβολίζουν τα ζάχαρα προς γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ, αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα. Lactobacillus genus Σαπροφυτικοί οργανισμοί. Παράγουν μεγαλύτερα ποσά οξέος από τους κόκκους Homofermentative* Lactobacillus spp. L. delbrueckii L. leichmannii L. plantarum L. lactis L. acidophilus Παράγουν μόνο γαλακτικό οξύ. L. plantarum είναι σημαντικός σε ζυμούμενα φρούτα και λαχανικά. Ανθεκτικοί σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος * : homofermentative = ζυμώσεις που έχουν ένα τελικό προϊόν πχ γαλακτικό οξύ **: heterofermentative = ζυμώσεις που καταλήγουν σε περισσότερα τελικά προϊόντα, πχ γαλακτικό οξύ, CO 2 και οξικό οξύ - 5 -

ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Συνέχεια Οργανισμός Τύπος Βέλτιστες συνθήκες Heterofermentative** Spp. L. brevis L. fermentum L. buchneri Αντιδράσεις Παράγουν γαλακτικό οξύ (50%), οξικό οξύ (25%), αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα (25%). Ο L. brevis είναι ο πιο κοινός. Πλατιά διαδεδομένοι σε φυτά και ζώα. Ανάγει μερικά τη φρουκτόζη σε μαννιτόλη. Ζύμες Οξυάντοχοι, ζάχαρη 40% a w 0,85 Saccharomyces Cerevisiae S. pombe Πολλοί αερόβιοι, μερικοί αναερόβιοι οργανισμοί ph 4-4.5 20-30 C Ο S. cerevisiae μπορεί να μεταβάλλει το μεταβολισμό του από ζυμωτική σε οξειδωτική, ανάλογα με τη διαθεσιμότητα οξυγόνου. Οι περισσότερες ζύμες παράγουν αιθανόλη και διοξείδιο του άνθρακα από τα ζάχαρα. Debaromyces Zygosaccharomyces rouxii Candida species Geotrichum candidum Ανθεκτικοί σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος ή/και χαμηλή a w Οι ευνοϊκότερες συνθήκες ανάπτυξης των διαφόρων ειδών βακτηρίων, ζυμών και μυκήτων κυμαίνονται σε στενά όρια. Ένα οργανισμός που αρχίζει μια ζύμωση, αυξάνεται μέχρις τα υποπροϊόντα να εμποδίζουν την περαιτέρω αύξηση και δραστηριότητά του, οπότε αναπτύσσονται άλλοι οργανισμοί που μπορούν να ανθέξουν τις νέες συνθήκες. Συνήθως η ζύμωση αρχίζει από βακτήρια, που ακολουθούνται από ζύμες και έπειτα από μύκητες. Υπάρχει αιτιολογία για αυτήν την ακολουθία. Οι μικρότεροι μικροοργανισμοί είναι αυτοί που πολλαπλασιάζονται και προσλαμβάνουν θρεπτικές ουσίες από το περιβάλλον πολύ πιο γρήγορα. Τα βακτήρια είναι οι μικρότεροι από τους μικροοργανισμούς, ακολουθούμενα από τις ζύμες και τους μύκητες. Τα μικρότερα βακτήρια, όπως τα Leuconostoc και Streptococcus αυξάνονται και προκαλούν ζυμώσεις ταχύτερα, επομένως είναι συχνά τα πρώτα είδη που αποικίζουν ένα υπόστρωμα. - 6 -

2. Ιστορικά Δεδομένου ότι τα φρούτα ζυμώνονται φυσικά, οι ζυμώσεις προηγούνται της ανθρώπινης ιστορίας. Σύμφωνα με τις επικρατούσες απόψεις, η γη έχει ηλικία περίπου 4 δισεκατομμυρίων ετών. Οι πιο παλιοί απολιθωμένοι μικροοργανισμοί που έχουν βρεθεί σε πετρώματα ηλικίας 3.3-3.5 δισεκατομμυρίων ετών στήριζαν την επιβίωσή τους στην ανακύκλωση της οργανικής ύλης του περιβάλλοντος. Όταν κατά τα επόμενα 2 δισεκατομμύρια έτη εξελίχθηκαν τα φυτά, η οργανική ύλη τους επίσης ανακυκλωνόταν από τους μικροοργανισμούς. Οι αντιδράσεις ανακύκλωσης περιλάμβαναν αμυλολυτικές, πρωτεολυτικές και λιπολυτικές υδρολύσεις, παρόμοιες με αυτές που προκαλούν τις ζυμώσεις και τις αλλοιώσεις των τροφίμων σήμερα. Επομένως, τα κύρια φυτά που αποτέλεσαν τη διατροφή του ανθρώπου καθώς και οι μικροοργανισμοί που είναι απαραίτητοι για τις ζυμώσεις των τροφίμων υπήρχαν στη γη τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο έτη πριν την εμφάνιση των ανθρώπων. Έως τότε, είχαν ήδη κάνει την εμφάνισή τους στη γη τα έντομα, τα τρωκτικά, τα πουλιά και οι περισσότεροι τύποι ζώων. Τα τρόφιμα που καταναλώνονται από τα έντομα ή τα ζώα δεν είναι όλα διαθέσιμα για τους ανθρώπους, εκτός αν τα έντομα και τα ζώα, καταναλώνονται στη συνέχεια ως τρόφιμα. Τα τρόφιμα που έχουν προσβληθεί από βακτήρια που παράγουν τοξίνες ή από μύκητες που παράγουν μυκοτοξίνες είναι επικίνδυνα για τον άνθρωπο. Όποτε οι συνθήκες είναι ευνοϊκές, οι μικροοργανισμοί προσβάλλουν τα τρόφιμα και τα ένζυμα του «εισβολέα» τροποποιούν τα τρόφιμα. Εάν τα προϊόντα της τροποποίησης είναι δύσοσμα, με άσχημη γεύση ή τοξικά, οι άνθρωποι θα τα αποφύγουν ως «χαλασμένα». Εάν αντίθετα τα μικροβιακά προϊόντα έχουν ευχάριστη γεύση και άρωμα, ενώ επί πλέον δεν είναι τοξικά, οι άνθρωποι τα αποδέχονται και είναι αυτά που χαρακτηρίζονται ως «ζυμωμένα τρόφιμα» 1. Ορισμένες γεύσεις (γλυκό, ξινό, γεύση οινοπνεύματος, γεύση κρέατος) είναι ευχάριστες σε μεγάλο αριθμό ανθρώπων. Τα γάλατα ξινίζουν φυσικά, ενώ οι χυμοί των φρούτων σύντομα γίνονται αλκοολούχοι. Κατά τη διάρκεια των αιώνων, οι άνθρωποι ανέπτυξαν προτιμήσεις για τέτοια προϊόντα κάτι που συνεχίζεται και στη σύγχρονη εποχή. Κάποιοι ανθρωπολόγοι έχουν προτείνει ότι η αγάπη για το αλκοόλ ήταν που παρακίνησε τους ανθρώπους να εγκατασταθούν σε οικισμούς και να γίνουν γεωργοί. Ο άνθρωπος απέκτησε τον έλεγχο της διαδικασίας της ζύμωσης από τους προϊστορικούς χρόνους. Οι παλαιότερες ενδείξεις οινοποίησης -6000 πχ- βρέθηκαν στην πρώην σοβιετική Δημοκρατία της Γεωργίας, ενώ στα όρη Ζάκρος του Ιράν βρέθηκαν δοχεία κρασιού ηλικίας 7000 ετών. Υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις ότι οι άνθρωποι παρασκεύαζαν ποτά με ζύμωση στη Βαβυλώνα (5000 πχ), την 1 Ορθή απόδοση του όρου θα ήταν «ζυμωμένα» ή «ζυμωθέντα» τρόφιμα (fermented foods). Επειδή όμως στην ελληνόγλωσση βιβλιογραφία χρησιμοποιείται ο όρος «ζυμούμενα» τρόφιμα -που αντιστοιχεί στο fermenting foods - χρησιμοποιήσαμε αυτόν τον όρο, παρόλο που δεν τον θεωρούμε απόλυτα επιτυχή. - 7 -

Αίγυπτο (3150 πχ), το προ-ισπανικό Μεξικό (2000 πχ) και το Σουδάν (1500 πχ), ενώ βρέθηκαν στοιχεία για παρασκευή ψωμιού με ζύμωση από το 1500 πχ στην Αίγυπτο και για ζύμωση γάλακτος από το 3000 πχ στη Βαβυλώνα. Στα νεότερα χρόνια, ο πρώτος που συνέδεσε τις ζύμες με τη ζύμωση ήταν ο Louis Pasteur to 1857, ενώ ο Γερμανός Eduard Buchner που πήρε το βραβείο Nobel το 1907, προσδιόρισε ότι η ζύμωση προκαλείται από μια έκκριση της ζύμης που την ονόμασε «ζυμάση». ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Τρόφιμα που παράγονται με ζυμώσεις Ι. Κατάταξη βάσει ομάδων τροφίμων Ομάδα τροφίμων Παραδείγματα Περιοχές παραγωγής 1. Γαλακτοκομικά τυρί, γιαούρτι, kefir kurut 2. Ποτά μπίρα, ξανθή γερμανική μπίρα, μπίρα σόργου, πνεύματα (spirits), arak ρακί καφές, τσάι, κακάο, aliha, σάκε, κρασιά,μηλίτης (cider) 3. Δημητριακά ψωμί, τηγανίτες, ντόνατς, laochao, kenkey, injera, ogi, pozol, chicha, mirin (με όσπρια), idli, dosa, papadam 4. Κρέας Ζαμπόν, σαλάμιι, ham, pickled meat, pepperoni Κύριες: Ευρώπη, Β. Αμερική, Μ. Ανατολή Δευτερεύουσες: Αφρική, ΝA Ασία όλες όλες Κύριες: Ευρώπη, Β. Αμερική Δευτερεύουσες: Ινδία Μ Ανατολή 5. Ψάρια Σάλτσα ψαριών, bagoong, paak Κύριες: Α Ασία, ΝΑ Ασία, Ευρώπη Δευτερεύουσες: Ωκεανία, Β Αμερική 6. Όσπρια Σάλτσα σόγιας, miso Κύριες: Ινδία, Α Ασία, ΝΑ Ασία Δευτερεύουσες: Μ Ανατολή, Ωκεανία 7. Διάφορα Μανιτάρια, nata, dage, ragi, ξίδι Κύριες: Α Ασία, ΝΑ Ασία 8. Άμυλο, δημητριακά Gari, chicouangue, tape ketella, poi, bwiru, chuflo 9. Φρούτα λαχανικά Τουρσιά, ελιές, kimchi, humchoy, ξινολάχανο (sauerkraut) Κύρια: Αφριική όλες - 8 -

ΠΙΝΑΚΑΣ 2. ΙΙ. Κατάταξη ανάλογα με είδος εμπλεκομένων μικροοργανισμών Α Βακτήρια Γαλακτικού οξέος Ι. Φρούτα και λαχανικά Αγγούρια τουρσί Ελιές πράσινες (Ισπανικού τύπου), μαύρες (Ελληνικού τύπου) Λάχανο sauerkraut Μαρούλι lettuce kraut Μίγμα λαχανικών, κράμβη, ραπάνι, λάχανο Paw Tsay Μίγμα λαχανικών με κινέζικο λάχανο Kimchi Λαχανικά ή σιτάρι και γάλα ή γιαούρτι Tarhana, τραχανάς Λαχανικά και ρύζι Sajur asin Ζύμη και γάλα Kishk καρπός καφέ σπέρματα καφέ καρπός βανίλλιας βανίλλια taro (κολοκάσι) poi II. Κρέατα αλλαντικά ΙΙΙ. Γαλακτοκομικά Γάλα ξινή σάλτσα, sour cream ποτά από ξινόγαλο (γάλα acidophilus, γιαούρτι, αριάνι buttermilk, skyr, gioddu, lebanm dadhi, taette, mazun) Βούτυρο ξινή σάλτσα βουτύρου, ghee Τυριά μαλακά: φέτα, cottage, pot, cream, schmierkase τυρογάλακτος: μυζήθρα, ανθότυρο, mysost, primost, ricotta σκληρά-ημίσκληρα: Cheddar, Edam, Gouda, Cheshire, Provolone, γραβιέρα, κεφαλοτύρι, κασέρι Β. Βακτήρια γαλακτικού οξέος με άλλους μικροοργανισμούς Ι. Γαλακτοκομικά προϊόντα α Με άλλα βακτήρια 1. Βακτήρια προπιονικής ζύμωσης τυριά Emmenthaler, Swiis, Gruyere 2. Βακτήρια επιφανειακής ωρίμανσης τυριά Limburger, Βrick, Munster β Με ζύμες Kefir, kumiss γ Με μύκητες Roquefort, Camembert, Brie, Gorgonzola, Stilton, Blue cheese II. Προϊόντα λαχανικών α Με ζύμες πίκλες Nukamiso β Με μύκητες tempeh (Ινδονησία), σάλτσα σόγιας Γ. Βακτήρια οξικής ζύμωσης Κρασί, μηλίτης, μέλι, βύνη κλπ ξίδι Δ. Ζύμες Βύνη μπύρες, ale, porter, stout, bock, Pilsner Φρούτα κρασί, βερμούτ Κρασιά μπράντυ Μελάσσα ρούμι Πολτός δημητριακών ουίσκυ Ρύζι σάκε, sonti Κάκτος agave pulque Ζύμη αλεύρων ψωμί Ε. Ζύμες με βακτήρια γαλακτικού οξέος Προϊόντα δημητριακών ψωμί με προζύμι, ψωμί σίκαλης Τζίντζερ μπίρα τζίντζερ Φασόλια vermicelli ΣΤ. Ζύμες με βακτήρια οξικού οξέος Σπόροι κακάου κακάο Ζ. Μύκητες και άλλοι μικροοργανισμοί Σόγια miso, chiang, su fu, σάλτσα tamari, σάλτσα σόγιας - 9 -

3. Διατροφική αξία των ζυμουμένων τροφίμων Τα ζυμούμενα τρόφιμα έχουν μεγάλη σημασία επειδή εμπλουτίζουν την διατροφή μας με σημαντικές ποσότητες θρεπτικών τροφών με μεγάλη ποικιλομορφία γεύσεων, αρωμάτων και υφής. Τα ζυμούμενα τρόφιμα υπάρχουν μαζί μας από τότε που εμφανίσθηκαν οι άνθρωποι στη γη, και θα είναι μαζί μας και στο μέλλον, δεδομένου ότι είναι πηγή για: οινοπνευματώδη τρόφιμα/ποτά, ξίδι, τουρσιά, αλλαντικά, τυριά, γιαούρτια, ψωμιά με προζύμι ή μαγιά, σάλτσες και πάστες από φυτικές πρωτεΐνες με γεύση κρέατος. Ενώ ο δυτικός κόσμος μπορεί να αντέξει οικονομικά τον εμπλουτισμό των τροφίμων του με συνθετικές βιταμίνες, οι αναπτυσσόμενες χώρες πρέπει να στηριχθούν στο βιολογικό εμπλουτισμό για τις βιταμίνες και τα απαραίτητα αμινοξέα του. Ο εύπορος Δυτικός κόσμος κονσερβοποιεί και ψύχει μεγάλο ποσοστό των τροφίμων του, ενώ οι αναπτυσσόμενες χώρες πρέπει να στηριχθούν στις ζυμώσεις και την ξήρανση για την συντήρηση και την επεξεργασία των τροφίμων με κόστος στα πλαίσια του προϋπολογισμού του μέσου καταναλωτή. Σημαντικό ποσοστό των θρεπτικών αναγκών όλων των καταναλωτών καλύπτεται σήμερα μέσω των ζυμουμένων τροφίμων και ποτών, και είναι πιθανό να αυξηθεί στον αιώνα που διανύουμε, όπου αναμένεται ο παγκόσμιος πληθυσμός να φθάσει τα 8-12 δισεκατομμύρια. 3.1 Ασθένειες σχετιζόμενες με διατροφή Οι σημαντικότερες διατροφικές ασθένειες είναι σήμερα η παχυσαρκία, και η υπερτροφία στον δυτικό αναπτυγμένο κόσμο και ο υποσιτισμός στις αναπτυσσόμενες χώρες. Στη δύση καταναλώνουμε περισσότερες θερμίδες και πρωτεΐνη από όσες χρειαζόμαστε, ενώ σε χώρες όπως η Αιθιοπία, το Σουδάν και το Μπαγκλαντές υπάρχει ολοκληρωτικός λιμός με συνέπεια θανάτους. Αιτίες είναι η ξηρασία, περιβαλλοντικές καταστροφές ή πόλεμοι που συνδυάζονται με την έλλειψη οικονομικών μέσων για την προμήθεια τροφίμων. Οι άλλες διατροφικές ασθένειες που εμφανίζονται συχνά στον αναπτυσσόμενο κόσμο προκαλούνται κυρίως από έλλειψη βιταμινών και ανόργανων αλάτων. Η επίπτωση των ζυμουμένων τροφίμων στις θρεπτικές ασθένειες μπορεί να είναι άμεσος ή έμμεσος. Οι ζυμώσεις που αυξάνουν την περιεχόμενη πρωτεΐνη ή βελτιώνουν την ισορροπία ή τη διαθεσιμότητα των απαραίτητων αμινοξέων θα έχουν μια άμεση θετική επίδραση. Ομοίως, οι ζυμώσεις που αυξάνουν το περιεχόμενο ή τη διαθεσιμότητα των βιταμινών όπως η θειαμίνη, η ριβοφλαβίνη, η νιασίνη ή το φολικό οξύ μπορούν να έχουν άμεσα σημαντικά θετικά αποτελέσματα στην υγεία των καταναλωτών τέτοιων τροφίμων. Αυτό ισχύει πχ ιδιαίτερα για ανθρώπους, η διατροφή των οποίων στηρίζεται σε σημαντικό βαθμό στον αραβόσιτο, στον οποίο υπάρχει έλλειμμα νιασίνης και νικοτινικού οξέος και μπορεί να εκδηλωθεί πελλάγρα, ή σε ανθρώπους που καταναλώνουν κυρίως στιλβωμένο - 10 -

ρύζι που περιέχει μειωμένες ποσότητες θειαμίνης και στους οποίους μπορεί να εμφανισθεί η νόσος beri-beri. Ο βιολογικός εμπλουτισμός των τροφίμων μέσω της ζύμωσης μπορεί να αποτρέψει αυτές τις ασθένειες. Από την άλλη πλευρά, οι ζυμώσεις δεν αυξάνουν συνήθως το θερμιδικό περιεχόμενο των τροφίμων, δεδομένου ότι οι μικροοργανισμοί καταναλώνουν θερμίδες κατά τη ζύμωση. Εντούτοις, οι μικροοργανισμοί μπορούν να μετατρέψουν υποστρώματα που είναι ακατάλληλα για ανθρώπινη κατανάλωση σε τροφή που μπορεί να καταναλωθεί από τον άνθρωπο. Παραδείγματα τέτοιων μετασχηματισμών είναι η μετατροπή των άχυρων ή χαρτιών σε εδώδιμα μανιτάρια και η επεξεργασία αποβλήτων τροφίμων όπως υπολείμματα φιστικιών για παραγωγή του ινδονησιακού ontjom. 3.2. Συμβολή των ζυμουμένων τροφίμων στην ανθρώπινη διατροφή Σε παγκόσμιο επίπεδο τα ζυμούμενα τρόφιμα εξασφαλίζουν σημαντικό τμήμα της διατροφής μας. Τα ζυμούμενα τρόφιμα και ποτά παρέχουν το 20-40% της τροφής μας, τυπικά το 1/3 της τροφής μας (Campbell-Platt, 1994). Σε σημαντικά τμήματα των αναπτυσσομένων χωρών, οι κύριες διαδικασίες για τον προσπορισμό τροφίμων και την εξασφάλιση των απαιτουμένων θερμίδων, πρωτεΐνης, βιταμινών και αλάτων παραμένουν η ξήρανση και η ζύμωση. Η ζύμωση διαδραματίζει τουλάχιστον πέντε ρόλους (Steinkraus, K. H.,1995): 1. εμπλουτισμό του διαιτολογίου μέσω της ανάπτυξης ποικίλων γεύσεων, αρωμάτων και μεταβολών της υφής των αρχικών τροφίμων 2. συντήρηση σημαντικών ποσοτήτων τροφίμων μέσω του γαλακτικού οξέος, της αλκοόλης, οξικού οξέος και των αλκαλικών ζυμώσεων, που δημιουργούν συνθήκες ακατάλληλες για ανάπτυξη ανεπιθύμητων μικροοργανισμών 3. βιολογικό εμπλουτισμό των υποστρωμάτων-τροφίμων με πρωτεΐνη, απαραίτητα αμινοξέα, απαραίτητα λιπαρά οξέα και βιταμίνες 4. αποτοξίνωση κατά τη διάρκεια της ζύμωσης των τροφίμων και 5. μείωση του χρόνου μαγειρέματος, άρα και των απαιτουμένων καυσίμων 3.3. Ανάπτυξη γεύσεων και αρωμάτων μέσω της ζύμωσης Ζυμωμένο γάλα Το ζυμωμένο γάλα είναι αντικείμενο της ανθρώπινης διατροφής από την εποχή που ο άνθρωπος άρχισε να αρμέγει ζώα. Οι πρώτοι άνθρωποι δεν γνώριζαν για μικροοργανισμούς, ένζυμα ή χημικές μεταβολές των υποστρωμάτων, αλλά αμέσως μετά τη συλλογή του το γάλα ξίνισε και συντηρήθηκε φυσικά, και αποτέλεσε βασική τροφή. Με την πάροδο των χιλιετιών, φθάσαμε στην σημερινή τεράστια βιομηχανία γιαουρτιών Τώρα, - 11 -

γνωρίζουμε τον ρόλο που διαδραματίζουν τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος, οι καθαρές καλλιέργειες ή τα μίγματα τους που χρησιμοποιούνται για να παραγάγουν επιθυμητές γεύσεις και άρωμα. Τυριά Μια παραλλαγή του ξινογάλακτος ήταν η ανάπτυξη της ζύμωσης για παραγωγή τυριών. Πιθανώς αυτό έγινε κατά τύχη από τη χρήση στομαχιών μοσχαριών για την αποθήκευση φρέσκου γάλακτος. Το γάλα ζυμώθηκε παρουσία της πυτιάς, το τυρόγαλο διέφυγε μέσω των πόρων του στομαχιού και η στάρπη που συμπυκνώθηκε έγινε ένα είδος πρωτόγονου τυριού. Τα τυριά παρασκευάζονταν και καταναλώνονταν από την ανθρώπινη φυλή κατά τη διάρκεια χιλιάδων έτη ιδιαίτερα στη Μέση Ανατολή και αργότερα στην Ευρώπη και το δυτικό κόσμο. Σήμερα υπάρχουν περισσότερα από 1200 τυριά που παράγονται με διάφορες μεθόδους, στις οποίες χρησιμοποιούνται κυρίως τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος, λακτοβάκιλλοι και στρεπτόκοκκοι ενώ σε μερικές χρησιμοποιούνται ευρωτομύκητες όπως Penicillium roqueforti και Penicillium camemberti. H βιομηχανία τυριών παράγει αρκετό τυρί: 7.6g τυρί/άτομο/ημέρα, για όλο τον πληθυσμό της γης. Δυστυχώς, τα τυριά είναι σχετικά ακριβά και η διανομή είναι πολύ ανομοιόμορφη. Διαφορετικά, τα τυριά είναι καλά-συντηρημένα γαλακτοκομικά τρόφιμα και συμβάλλουν στην παροχή πρωτεΐνης, θερμίδων και βιταμινών σε εκατομμύρια καταναλωτών, ενώ επί πλέον παρέχουν ποικιλομορφία γεύσεων, αρωμάτων στη διατροφή. Σάλτσες και πάστες από αμινοξέα/πεπτίδια με άρωμα κρέατος Εδώ υπάγονται οι κινεζικές σάλτσες σόγιας, το ιαπωνικό shoyu, το ιαπωνικό miso, το ινδονησιακό tauco και άλλα σχετικά προϊόντα της Ανατολής. Η ανακάλυψη του πώς να μετασχηματισθεί η φυτική πρωτεΐνη σε σάλτσα ή πάστα με άρωμα κρέατος ήταν πιθανώς αρχικά τυχαία, όπως πολλές ανακαλύψεις. Πιθανώς έγινε με ανάμιξη κρέατος ή ψαριών με μουχλιασμένο (koji) κεχρί. Η διαδικασία όχι μόνο εμπλουτίζει τη γεύση αλλά περιέχει επίσης τα απαραίτητα αμινοξέα της σόγιας. Λόγω της σχετικά υψηλής περιεκτικότητας σε λυσίνη του φασολιού σόγιας, η σάλτσα σόγιας/miso είναι μια άριστη προσθήκη στη θρεπτική ποιότητα του ρυζιού. Σάλτσες και πάστες ψαριών Τα ψάρια και άλλοι θαλάσσιοι οργανισμοί που υδρολύονται παρουσία μεγάλων ποσοτήτων αλατιού παράγουν επίσης σάλτσες και πάστες με άρωμα κρέατος που είναι καρυκεύματα και σημαντικά στη διατροφή της Νοτιοανατολικής Ασίας: Βιετνάμ, Φιλιππίνες, Βιρμανία, Ταϊλάνδη, Μαλαισία, Ινδονησία και Κορέα. Εδώ τη σημαντικότερη πρωτεϊνική υδρόλυση την κάνουν τα ένζυμα των εντέρων των ψαριών - 12 -

Το αφρικανικό dawadawa, Ιαπωνικό natto, Ταϊλανδικό thua-nao H Αφρική έχει πολλά σημαντικά ζυμούμενα τρόφιμα, που όχι μόνο χρησιμοποιούνται για να νοστιμίζουν τις σούπες και τα βραστά, αλλά και ως χαμηλού κόστους πηγές πρωτεΐνης στη διατροφή. Μεταξύ αυτών είναι το νιγηριανό dawadawa που γίνεται από τη ζύμωση ενυδατωμένων και μαγειρευμένων σπόρων φασολιών με τα βακτήρια Bacillus subtilis. Οι πρωτεΐνες υδρολύονται σε αμινοξέα/πεπτίδια σε Natto, παραδοσιακό Ιαπωνικό τρόφιμο από ζύμωση φασολιών σόγιας αλκαλικές συνθήκες και το ph γίνεται περίπου 8.0 ή υψηλότερο. Στην Ιαπωνία με παρόμοια ζύμωση από τον Bacillus subtilis var. natto παράγεται από ενυδατωμένη σόγια, το Natto καταναλώνεται ως θρεπτικό, πλούσιο σε πρωτεΐνη δευτερεύον πιάτο. Το Ταϊλανδικό thuanao μοιάζει πολύ με το ιαπωνικό natto και καταναλώνεται ως υποκατάστατο της σάλτσας ή πάστας ψαριών. Ινδονησιακό Tempe από σόγια 3.4. Μεταβολές της υφής (structure) Η γεύση και το άρωμα είναι πολύ σημαντικά χαρακτηριστικά των τροφίμων και ποτών. Η υφή είναι επίσης σημαντικό χαρακτηριστικό κυρίως σε κρέατα και πρωτεϊνούχα υποκατάστατα κρέατος, όπου είναι επιθυμητή η τρυφερότητα (ευκολία μάσησης) του τροφίμου. Η δυτική βιομηχανία τροφίμων έχει αναπτύξει ανάλογα κρέατος από σόγια, χρησιμοποιώντας εξώθηση (extrusion) σε ψηλή πίεση και θερμοκρασία για την παραγωγή ελαστικών πηκτών και με τη νηματοποίηση πρωτεΐνης σόγιας για να δημιουργήσει μια υφή παρόμοια με του κρέατος. Η εταιρεία - 13 -

Rank, Hovis, MacDougall στην Αγγλία (RHM) ανέπτυξε υποκατάστατα κρέατος χρησιμοποιώντας τα μυκήλια ευρωτομηκύτων (mold) που ανέπτυξε σε μεγάλους ζυμωτήρες ώστε να επιτύχει την επιθυμητή υφή. Εντούτοις, αυτή η τεχνολογία είναι σχετικά ακριβή. Οι Ινδονήσιοι είχαν αναπτύξει εδώ και αιώνες μια διαδικασία ζύμωσης, με την οποία τα ενυδατωμένα, αποφλοιωμένα, μερικώς μαγειρεμένα φασόλια σόγιας καλύπτονται από μύκητες που ανήκουν στο γένος Rhizopus. Τα μυκήλια των μυκήτων μπλέκονται με τις κοτυληδόνες σε ένα συμπαγές κέικ που μπορεί να τεμαχιστεί και να χρησιμοποιηθεί σε σούπες ή άλλα πιάτα ως υποκατάστατο του κρέατος. Το προϊόν, αποκαλούμενο "tempe", είναι πλούσιο σε πρωτεΐνη υποκατάστατο κρέατος στην Ινδονησία. Είναι μέσα στις οικονομικές δυνατότητες της πλειοψηφίας των Ινδονησίων και αποτελεί μια σημαντική πηγή πρωτεϊνών. Οι Ινδονήσιοι έχουνεφαρμόσει την ίδια διαδικασία σε υποπροϊόντα της βιομηχανίας φυτικών ελαίων, από καρύδες και φιστίκια, που ενυδατώνονται, κονιοποιούνται, διαμορφώνονται σε κέικ και βράζονται στον ατμό. Στη συνέχεια αφήνονται να αναπτυχθούν επάνω τους ευρωτομύκητες Rhizopus ή Νeurospora intermedia, που με τα μυκήλιά τους σχηματίζουν σταθερά κέικ, που μπορούν να τεμαχιστούν όπως το κρέας, να τηγανιστούν ή να χρησιμοποιηθούν σε σούπες. Το προϊόν καλείται Ontjom άν προέρχεται από φιστίκια και bongkrek αν προέρχεται από καρύδες. Και στα δύο προϊόντα οι πρωτεΐνες και τα λίπη υδρολύονται μερικώς και τα προϊόντα γίνονται πιο εύπεπτα. 3.5. Συντήρηση των τροφίμων μέσω ζυμώσεων Οι κύριοι τρόποι συντήρησης των τροφίμων και των ποτών είναι η γαλακτική ζύμωση, η αλκοολική ζύμωση, η οξική ζύμωση και οι αλκαλικές ζυμώσεις. Η συντήρηση μπορεί να είναι μακροπρόθεσμη όπως συμβαίνει στα προϊόντα της γαλακτικής και της αλκοολικής - 14 -

ζύμωσης, ή βραχυπρόθεσμη που επιτρέπει τη διατήρηση των προϊόντων επί αρκετές ημέρες εκτός ψυγείου. Γαλακτική ζύμωση Φυτικά τρόφιμα και μίγματα φυτών/ψαριών/γαρίδων συντηρούνται σε όλο τον κόσμο με τη γαλακτική ζύμωση. Η κλασική ζύμωση είναι αυτή που παράγει ξινολάχανο (sauerkraut). Το λάχανο τεμαχίζεται και προστίθεται 2.2% NaCl. Αναπτύσσεται μια ακολουθία λακτοβακίλλων: αρχικά αυξάνεται ο Leuconostoc mesenteroides παράγοντας γαλακτικό οξύ, οξικό οξύ και CO 2 που καθιστά τη ζύμωση όξινη και αναερόβια. Κατόπιν, αναπτύσσεται ο Lactobacillus brevis παράγοντας περισσότερο οξύ και τελικά αναπτύσσεται ο Lactobacillus plantarum που παράγει ακόμη περισσότερο γαλακτικό οξύ και χαμηλώνει το ph κάτω από 4.0. Σε αυτό το ph και υπό αναερόβιες συνθήκες, το λάχανο ή άλλα λαχανικά θα συντηρηθούν για μεγάλες χρονικές περιόδους. Το κορεατικό kimchi παράγεται με ζύμωση παρόμοια με του sauerkraut αλλά περιλαμβάνει κινέζικο λάχανο, ραδίκια, πιπερόριζα, σκόρδο και κόκκινο πιπέρι. Είναι λιγότερο όξινο από το sauerkraut και έχει σημαντική θέση στην Κορεατική διατροφή, όπου δεν είναι ασυνήθιστες καταναλώσεις >100g/άτομο/ημέρα. Τα τουρσιά λαχανικών, όπως αγγούρια, ραδίκια, καρότα και σχεδόν όλα τα λαχανικά, ακόμη και μερικών πράσινων καρπών όπως οι ελιές, η παπάγια και το μάγκο είναι επίσης προϊόντα όξινης ζύμωσης παρουσία αλατιού παρασκευάζονται σε όλο τον κόσμο. Είναι μια σημαντική μέθοδος συντήρησης, ενεργειακά πολύ αποδοτική, που δεν απαιτεί καμία θερμότητα, που μπορεί ακίνδυνα να εφαρμοσθεί και σε οικιακό επίπεδο, βελτιώνοντας τη διαθεσιμότητα των φυτικών τροφίμων καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Ζυμώσεις σε κοιλώματα του εδάφους Οι ζυμώσεις σε κοιλώματα του εδάφους χρησιμοποιούνταν επί αιώνες από τους Πολυνήσιους στο Νότιο Ειρηνικό, για να αποθηκεύουν και να συντηρούν διάφορους καρπούς. Οι ζυμούμενες πάστες ή και ολόκληρα τα φρούτα, τοποθετούνται σε κοιλότητες που είναι καλυμμένες με φύλλα. Στη συνέχεια οι λάκκοι καλύπτονται με φύλλα και μερικές φορές με χώμα. Πρόσφατα διαπιστώθηκε ότι οι ζυμώσεις που λαμβάνουν χώρα είναι ζυμώσεις γαλακτικού οξέος. Το χαμηλό ph και οι αναερόβιες συνθήκες ευθύνονται για τη σταθερότητα των τροφίμων. Σε ένα εγκαταλελειμμένο λάκκο που υπολογίζεται ότι είχε ηλικία περίπου 100 ετών βρέθηκαν τρόφιμα που ήταν ακόμη σε εδώδιμη κατάσταση.. Στην Αιθιοπία, επίσης χρησιμοποιείται η ίδια τεχνική όπου ο πολτός του καρπού Ensete ventricosum υποβάλλεται σε ζύμωση γαλακτικού οξέος και συντηρείται έως ότου ανοιχθεί το κοίλωμα. Κατόπιν πολτοποιείται και χρησιμοποιείται για να την προετοιμασία ενός τύπου ψωμιού που είναι βασικό στη διατροφή εκατομμυρίων Αιθιόπων. - 15 -

Γαλακτική ζύμωση μιγμάτων ρυζιού/ψαριών/γαρίδων Το φιλιππινέζικο balao balao είναι ένα μίγμα ρυζιού/γαρίδων που έχει υποστεί γαλακτική ζύμωση και προετοιμάζεται με ανάμιξη βρασμένου ρυζιού, ολόκληρων φρέσκων γαρίδων και θαλασσινού αλατιού (περίπου 3% w/w). Το μίγμα συσκευάζεται σε αναερόβια δοχεία και αφήνεται να ζυμωθεί επί αρκετές ημέρες ή και εβδομάδες. Το χιτινώδες κέλυφος των γαρίδων με τη ζύμωση γίνεται μαλακό και όταν μαγειρεύεται το προϊόν μπορούν να καταναλωθούν ολόκληρες οι γαρίδες. Η διαδικασία παρέχει ένα τρόπο συντήρησης των φρέσκων γαρίδων. Σε μια παρόμοια διαδικασία, αναμιγνύονται ομοίως κομμάτια ωμών ψαριών με βρασμένο ρύζι και θαλασσινό αλάτι αφήνονται να ζυμωθούν και να δώσουν ένα προϊόν που ονομάζεται burong dalog. Τα ζυμωμένα προϊόντα συντηρούνται πολύ καλά λόγω του χαμηλού ph και του αναερόβιου περιβάλλοντος έως ότου ανοιχθούν τα δοχεία, οπότε πρέπει να μαγειρευτούν και να καταναλωθούν. Μίγματα γιαουρτιού/δημητριακών Ένας άλλος τύπος τροφίμων που παράγονται από γαλακτική ζύμωση και έχουν σημαντική θρεπτική αξία είναι ο ελληνικός τραχανάς, τουρκικός tarhanas, και το αιγυπτιακό kishk, που αποτελούνται βασικά από μισοβρασμένο μίγμα σίτου/γιαουρτιού. Έτσι συνδυάζουν την υψηλή θρεπτική αξία του σίτου και του γάλακτος επιτυγχάνοντας άριστες ιδιότητες συντήρησης. Η παρασκευή είναι μάλλον απλή. Το γιαούρτι και το σιτάρι αναμιγνύονται και βράζονται μαζί έως ότου το μίγμα γίνει ιδιαίτερα ιξώδες. Το μίγμα αφήνεται να κρυώσει, μετατρέπεται σε μπισκότα και αποξηραίνεται στον ήλιο. Ο τραχανάς μπορεί να αποθηκευτεί για χρόνια και να χρησιμοποιηθεί ως βάση για ιδιαίτερα θρεπτικές σούπες. Στην αιγυπτιακή παραγωγή του kishk, προστίθενται επίσης τομάτες, κρεμμύδια και άλλα λαχανικά. Αλκοολικές ζυμώσεις ως μέθοδος συντήρησης. Όπως το γαλακτικό οξύ, η αιθανόλη προσφέρει καλό μηχανισμό για τη συντήρηση των κατάλληλων τροφίμων, συνήθως χυμούς φρούτων υπό μορφή κρασιών ή εκχυλίσματα δημητριακών υπό μορφή μπύρας, εφ' όσον διατηρούνται τα προϊόντα αναερόβια. Οι διαδικασίες ποικίλλουν κυρίως στις μεθόδους με τις οποίες λαμβάνονται τα σάκχαρα που θα ζυμωθούν. Για παράδειγμα, το μέλι, οι χυμοί φρούτων, το καλαμοσάκχαρο περιέχουν ήδη ζυμώσιμα σάκχαρα και το μόνο που χρειάζεται είναι να παρασκευασθούν εκχυλίσματα σε αραιώσεις κατάλληλες για τη ζύμωση, που είναι γενικά 25% ή λιγότερο γλυκόζη, φρουκτόζη ή σακχαρόζη. Γενικά υπάρχουν στο περιβάλλον των ζυμώσιμων σακχάρων αρκετές ζύμες που ανήκουν στο γένος Saccharomyces για να επιτρέψουν να προχωρήσει η ζύμωση. Στα αμυλούχα δημητριακά, είναι απαραίτητο πρώτα να μετατραπεί το άμυλο σε - 16 -

ζυμώσιμα σάκχαρα. Αυτό γίνεται με ποικίλους τρόπους, πχ. μασώντας τους σπόρους του αραβοσίτου για να εισαχθεί πτυαλίνη (περιοχή των Άνδεων στη Νότια Αμερική), ή με βλάστηση (malting) του κριθαριού στο μεγαλύτερο μέρος του κόσμου όπου παράγονται μπύρες. Στην Ασία, υπάρχουν τουλάχιστον δύο επιπρόσθετοι τρόποι για ζύμωση του αμύλου του ρυζιού προς παρασκευή αλκοολούχων προϊόντων. Ο πρώτος είναι η χρήση ενός μύκητα όπως ο Amylomyces rouxii που παράγει αμυλάσες που μετατρέπουν το άμυλο σε ζυμώσιμα σάκχαρα και μια ζύμη όπως η Endomycopsis fibuligera (Saccharomycopsis fiboligero) που μετατρέπει τη γλυκόζη/μαλτόζη σε αιθανόλη. Το γλυκόξινο οινοπνευματώδες προϊόν της ζύμωσης του ρυζιού καλείται tape ketan στην Ινδονησία. Όταν χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα η μανιόκα, το προϊόν είναι το ινδονησιακό tape ketella. Η δεύτερη μέθοδος είναι η ιαπωνική διαδικασία koji, που χρησιμοποιείται για την παραγωγή σάκε από ζύμωση ρυζιού. Σε αυτήν την διαδικασία, το βρασμένο ρύζι αφήνεται να καλυφθεί με τον αμυλολυτικό μήκυτα Aspergillus oryzae για περίπου 3 ημέρες σε 30 C. Το καλυμμένο με τους μύκητες ρύζι, που ονομάζεται "koji" εμβολιάζεται έπειτα με μια καλλιέργεια της ζύμης Saccharomyces cerevisiae και προστίθεται νερό. Η διάσπαση του αμύλου από τις αμυλάσες του μήκυτα και η αλκοολική ζύμωση από τη ζύμη εξελίσσονται ταυτόχρονα. Το αποτέλεσμα της αργής ζύμωσης είναι υψηλοί πληθυσμοί ζύμης και υψηλοί αλκοολικοί βαθμοί έως και 23. Ζύμωση οξικού οξέος Τα οινοπνευματώδη τρόφιμα και ποτά διατηρούνται άριστα όσο παραμένουν σε αναερόβιες συνθήκες, όμως αν οι συνθήκες γίνουν αερόβιες, τα βακτήρια Acetobacter της οξικής μετατρέπουν μέρος της αλκοόλης σε οξικό οξύ/ξίδι. Το οξικό οξύ είναι επίσης ένα πολύ καλό συντηρητικό και χρησιμοποιείται σε κατάλληλες συγκεντρώσεις για παραγωγή τουρσιών και ως καρύκευμα σε όλο τον κόσμο. 3.6. Βιολογικός εμπλουτισμός ως αποτέλεσμα ζυμώσεων Εμπλουτισμός σε πρωτεΐνη Στην παρασκευή του ινδονησιακού tape ketan, το άμυλο του ρυζιού υδρολύεται προς μαλτόζη και γλυκόζη που στη συνέχεια ζυμώνονται προς αιθανόλη. Η κατανάλωση του αμύλου οδηγεί σε διπλασιασμό της πρωτεΐνης του στερεού υπολείμματος, σε ξηρή βάση. Κατά συνέπεια, αυτή η διαδικασία παρέχει μέσα με τα οποία μπορεί να αυξηθεί η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη τροφίμων υψηλής περιεκτικότητας σε άμυλο, προς όφελος των καταναλωτών που χρειάζονται υψηλότερη πρόσληψη πρωτεΐνης. Στην περίπτωση του ρυζιού, η περιεκτικότητα των στερεών σε πρωτεΐνη σε ξηρή βάση διπλασιάζεται σε περίπου 16%. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην περίπτωση των ανθρώπων ή κοινωνιών - 17 -

που καταναλώνουν μανιόκα ως σημαντική πηγή τροφής/θερμίδων. Η περιεκτικότητα των βολβών μανιόκας σε πρωτεΐνη είναι περίπου 1% (σε υγρή βάση). Είναι αδύνατο για ένα ενήλικο ή ένα παιδί να καταναλώσει αρκετή μανιόκα ώστε να καλύψει τις ανάγκες του σε πρωτεΐνη. Εντούτοις, εάν το εφαρμοσθεί η ζύμωση προς παραγωγή tape ketella όπως στην Επίδραση των ζυμώσεων στην περιεχόμενη θειαμίνη δημητριακών Ινδονησία, η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη μπορεί να αυξηθεί σε τουλάχιστον 3% (υγρή βάση) - μια πολύ σημαντική βελτίωση στη διατροφή στον καταναλωτή. Επιπλέον η γεύση της μανιόκας γίνεται γλυκόξινη και οινοπνευματώδης, κάτι που πολλοί προτιμούν από το σχετικά άνοστο αρχικό τρόφιμο. Βιοεμπλουτισμός σε απαραίτητα αμινοξέα Η παρασκευή των ινδονησιακών tape όχι μόνο προκαλεί εμπλουτισμό του υποστρώματος σε πρωτεΐνη όπως αναφέρθηκε στην προηγουμένη παράγραφο, αλλά οι μικροοργανισμοί εμπλουτίζουν επιλεκτικά το υπόστρωμα με λυσίνη, το πρώτο απαραίτητο αμινοξύ που είναι ελλιπές στο ρύζι. Αυτό σημαίνει βελτίωση της Επίδραση των ζυμώσεων στα επίπεδα διαθέσιμης λυσίνης διαφόρων δημητριακών ποιότητας της πρωτεΐνης. Διάφοροι ερευνητές έχουν καταγράψει αυξήσεις σε μεθειονίνη από 10.6 έως 60.0% κατά τη - 18 -

διάρκεια της ζύμωσης του ινδικού ποτού idli. Αυτό είναι πολύ σημαντικό από διατροφική άποψη, δεδομένου ότι στα περισσότερα όσπρια τα αμινοξέα θείου είναι σε έλλειψη έτσι εάν η ζύμωση μπορεί να ενισχύσει την περιεχόμενη μεθειονίνη του υποστρώματος θα βελτιωνόταν σημαντικά η πρωτεϊνική διατροφή. Βιοεμπλουτισμός σε βιταμίνες Η έννοια του «εμπλουτισμού» στο δυτικό κόσμο είναι η διαδικασία προσθήκης θρεπτικών ουσιών σε επιλεγμένα παρασκευασμένα επεξεργασμένα τρόφιμα ως μέτρο δημόσιας υγείας. Παραδείγματα αποτελούν η προσθήκη βιταμίνης D στο γάλα, βιταμινών Α και D στη μαργαρίνη, και ριβοφλαβίνης στο ψωμί. Οι χυμοί φρούτων μπορούν να ενισχυθούν με ασκορβικό οξύ. Ενώ ο εμπλουτισμός είναι μέσα στις δυνατότητες του πλούσιου δυτικού κόσμου, ξεπερνά κατά πολύ τις δυνατότητες των αναπτυσσομένων κρατών. Κατά συνέπεια, ένα μεγάλο μέρος του παγκόσμιου πληθυσμού πρέπει να βασισθεί στον βιολογικό εμπλουτισμό μέσω ζυμώσεων για να εμπλουτίσει τα τρόφιμά του. o Το στιλβωμένο λευκό ρύζι είναι ανεπαρκές σε βιταμίνη Β1 (θειαμίνη). Οι καταναλωτές που βασίζουν τη διατροφή τους κυρίως σε αποφλοιωμένο στιλβωμένο ρύζι διατρέχουν τον κίνδυνο να πάθουν τη νόσο beri-beri, ασθένεια που χαρακτηρίζεται από μυϊκή αδυναμία και πολυνευρίτιδα που οδηγεί τελικά σε παράλυση και καρδιακή ανεπάρκεια. Οι μικροοργανισμοί που εμπλέκονται στην παραγωγή του ινδονησιακού tape συνθέτουν θειαμίνη και αποκαθιστούν την περιεκτικότητα του ρυζιού στα αρχικά επίπεδα πριν υποστεί την στίλβωση, κάτι που αποτελεί σημαντική συμβολή της ζύμωσης στη διατροφική υγεία των ανθρώπων που στηρίζονται στην κατανάλωση ρυζιού. o Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, το tempe είναι ένα πλούσιο σε πρωτεΐνη υποκατάστατο κρέατος που παρασκευάζεται από επεξεργασία σόγιας με ευρωτομύκητες, οι οποίοι δημιουργούν με τα μηκύλιά τους ένα συμπαγές λευκό κέικ που μπορεί να τεμαχιστεί και να μαγειρευτεί ή να χρησιμοποιηθεί αντί του κρέατος. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, οι πρωτεΐνες υδρολύονται μερικώς, τα λιπίδια υδρολύονται στα λιπαρά οξέα τους, μειώνεται η περιεκτικότητα σε σταχυόζη (τετρασακχαρίτης άπεπτος από τους ανθρώπους), η ριβοφλαβίνη σχεδόν διπλασιάζεται, η νιασίνη επταπλασιάζεται και η βιταμίνη B12 που συνήθως απουσιάζει από τα φυτικά τρόφιμα συντίθεται από ένα βακτήριο που αναπτύσσεται μαζί με τον βασικό ευρωτομύκητα. Το βακτήριο που παράγει τη βιταμίνη Β12 είναι ένα μη παθογόνο στέλεχος Klebsiella pneumoniae Η διαδικασία παρασκευής tempe μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για να βελτιώσει την υφή σε πολλά μίγματα δημητριακών/οσπρίων παράγοντας προϊόντα με βελτιωμένη πεπτικότητα που απαιτούν μικρότερους χρόνους μαγειρέματος. o Το μεξικάνικο pulque είναι το αρχαιότερο οινοπνευματώδες ποτό στην αμερικανική ήπειρο. Παράγεται από τη ζύμωση χυμού κάκτων (Agave). Το Pulque είναι πλούσιο σε - 19 -

θειαμίνη, ριβοφλαβίνη, νιασίνη, παντοθενικό οξύ, p-αμινο βενζοϊκό οξύ, πυριδοξίνη και βιοτίνη. Το Pulque έχει ιδιαίτερη σημασία για τη διατροφή των παιδιών οικογενειών χαμηλού εισοδήματος του Μεξικού. o Η μπύρα Kaffir είναι ένα οινοπνευματώδες ποτό με ευχάριστα ξινή γεύση και την υφή αραιού χυλού. Είναι το παραδοσιακό ποτό των Βantu της Νότιας Αφρικής. H περιεκτικότητα σε οινόπνευμα κυμαίνεται από 1-8% v/v. Το Kaffir παρασκευάζεται από ένα είδος σόργου (Sorgum caffrorum) με βύνη και καλαμπόκι. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης η θειαμίνη παραμένει σχεδόν ίδια αλλά η ριβοφλαβίνη υπερδιπλασιάζεται και η νιασίνη/νικοτινικό οξύ σχεδόν διπλασιάζονται, κάτι πολύ σημαντικό για ανθρώπους που τρέφονται κυρίως με αραβόσιτο. Οι καταναλωτές συνηθισμένων ποσοτήτων μπύρας kaffir δεν κινδυνεύουν να πάθουν πελλάγρα. o Ο χυμός κοκκοφοίνικα είναι ένα γλυκό, διαυγές, άχρωμο υγρό που περιέχει 10-12% ζυμώσιμη ζάχαρη και έχει ουδέτερο ph. To «κρασί» κοκκοφοίνικα είναι ένα πηχτό γαλακτώδες αιώρημα ζυμών και βακτηρίων με γλυκιά γεύση, και καταναλώνεται στους τροπικούς. Το κρασί αυτό περιέχει τουλάχιστον 83 mg ασκορβικού οξέος/l. Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, η θειαμίνη αυξάνεται από 25 μg/l σε 150 μg/l, η ριβοφλαβίνη αυξάνεται από 35 μg/l σε 50 μg/l και η πυριδοξίνη από 4 μg/l σε 18 μg/l. Παραδόξως το κρασί κοκκοφοίνικα περιέχει σημαντικές ποσότητες βιταμίνης Β12, 190-280 pg/ml. Ο χυμός κοκκοφοίνικα παίζει σημαντικό ρόλο στη διατροφή των οικονομικά στερημένων στους τροπικούς κύκλους, αποτελώντας μια από τις φθηνότερες πηγές βιταμινών του συμπλέγματος Β. 3.7. Χρησιμοποίηση αποβλήτων τροφίμων και γεωργικών αποβλήτων για παραγωγή τροφίμων Σημαντική δυνατότητα είναι η παραγωγή εδώδιμων μανιταριών από άχυρο και άλλα γεωργικά απόβλητα. Τα εδώδιμα μανιτάρια είναι θρεπτικά και εκτιμώνται ιδιαίτερα από τους ανθρώπους για την γεύση και τα ενισχυτικά γεύσης χαρακτηριστικά τους. Η παραγωγή μανιταριών θα μπορούσε να αυξηθεί δεδομένου ότι η ανάπτυξη των μανιταριών βελτιώνει τη χρησιμότητα του αχύρου ως ζωοτροφή και επίσης βελτιώνει την ποιότητά του όταν προστεθεί ως λίπασμα στο χώμα. Όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, αιώνες πριν οι Ινδονήσιοι έμαθαν πώς να μετατρέπουν τα υπολείμματα φιστικιών και καρύδων, μετά από την αφαίρεση του ελαίου, σε ποιοτικά τρόφιμα για κατανάλωση από τον άνθρωπο. - 20 -