On yeasts from traditional fermented foods - Characterization, phytate degradation, strain improvement and applications

Doctoral thesis, 2016

Växter, t.ex. cerealier och legymer, innehåller naturligt flera olika mineraler, exempelvis järn, zink och calcium. I vissa delar av världen är det vanligt med en växtbaserad kost med lågt eller inget intag av kött. Även i västvärlden är växtbaserad kost vanlig, framförallt bland vegetarianer och veganer. En kost som är fri från kött och med hög andel växtbaserade råvaror kan innebära en ökad risk för att utveckla mineralbrist, och särskilt vanligt är järn- och zinkbrist. Då en balanserad vegansk kost kan tillgodose det rekommenderade intaget av mineraler, så är anledningen till den ökade risken för att utveckla mineralbrist är inte enbart beroende på ett eventuellt lägre intag av mineraler. Risken är även kopplad till att absorptionen av näringsämnen i vårt mag-tarmsystem, framförallt av mineraler, från den växtbaserade kosten kan vara begränsat. Anledningen till den begränsade mineralabsorptionen är närvaron av så kallade antinutrienter, som finns i växter. Antinutrienter är ämnen som på olika sätt hämmar tillgängligheten av mineraler, eller andra näringsämnen, för absorption tarmen. En välkänd antinutrient är fytinsyra. Fytinsyra kan på grund av sin negativa laddning attrahera positivt laddade metalljoner, t.ex. järn (Fe2+ Fe3+), och bilda olösliga fytat-mineral komplex. Mineralerna i dessa komplex är inte tillgängliga för upptag i tarmen. Det innebär att även om vi uppnår ett intag av mineraler som möter kostrekommendationerna, så kommer troligtvis inte alla mineraler att absorberas i tarmen.

Denna avhandling studerar fytatnedbrytning med hjälp av mikrobiologisk fermentation. Eftersom en-magade djur, människor inkluderat, inte innehar de enzymer som krävs för nedbrytning av fytat, så måste dessa enzymer komma från en annan källa. Mikroorganismer, och framförallt flera arter av jäst, har visat sig vara bra på att bryta ner fytat. Att använda väl valda jäststammar vid fermentering av växtbaserade produkter kan därför bidra till nedbrytning av fytat och frisättning av mineraler.

Vi fann mycket god fytatnedbrytning med hjälp av jäststammen Pichia kudriavzevii TY13wt, ursprungligen isolerad från ett traditionellt fermenterat cerealiebaserat livsmedel i Tanzania, Afrika. Från denna stam utvecklades sedan stammen P. kudriavzevii TY1322, genom mutagenes. TY1322 visade uppemot 8 gånger högre fytatnedbrytning än ursprungsstammen. Både P. kudriavzevii TY13wt och TY1322 har även förmågan att exportera det producerade fytatnedbrytande enzymet till omgivningen. Det är en egenskap som kan möjliggöra ökad interaktion mellan enzym och fytat under fermentering, samt minskade kostnader vid industriell produktion av enzymet p.g.a. minskat behov av extraktion från jästcellerna. Vidare gjordes jästisolering från en fermenterad getmjölk, traditionellt tillverkad i Yaghnob-dalen, i Tajikistan. Det var första gången som jäst isolerades från denna plats och detta livsmedel. Resultaten visade flera arter, inklusive TY1322, med intressanta egenskaper så som hög tålighet mot flera tuffa odlingsmiljöer. Tålighet mot dessa miljöer kan indikera att jästen skulle kunna överleva genom vårt mag-tarmsystem, vilket är viktigt exempelvis för probiotiska mikroorganismer. Även genetiskt intressanta upptäckter gjordes, t.ex. att stammarna inom arten Kluyveromyces marxianus uppvisar två genotyper. Slutligen gjordes fermentationer av sojamjölk samt sojamjöl med utvalda stammar. Där visade sig stam TY1322 vara överlägsen på fytatnedbrytning jämfört med övriga undersökta stammar. Stam TY1322 fungerar dock bäst vid fermentation tillsammans med K. marxianus stam AL3 eller BL8.

Traditionella fermentationer har till stor del försvunnit med övergången till vår västerländska livsstil. Därför kan isolering av mikroorganismer från ännu pågående traditionella fermentationer i andra delar av världen utgöra en viktig källa av nya intressanta stammar.