Kristina Borch-Pedersens doktorgradsarbeid gir mer kunnskap om hvordan bakteriesporer «våkner» og hvordan vi kan bruke kunnskapen til å drepe dem. Arbeidet gir viktig informasjon i utvikling av metoder for å bevare mat.
Å kaste mat er et problem både for miljøet og for å skaffe verdens befolkning nok mat. I gjennomsnitt bruker verdens befolkning ressurser tilsvarende en og en halv jordklode. Dette overforbruket vil ødelegge livsgrunnlaget for mennesker, planter og dyr. Det er helt nødvendig at vi tar vare på den maten som produseres slik at den kan komme mennesker til gode.
Likevel må en del mat kastes fordi kvaliteten har blitt for dårlig. Dagens forbrukere ønsker matvarer som er ferske og med et lite innhold av tilsetningsstoffer. Det er en utfordring fordi mikroorganismer vil utvikle seg i fersk mat.
Robuste bakterier
– Når omgivelsene blir tøffe, kan noen bakterier danne sporer som fungerer som «overlevelseskapsler». Bakteriesporer er noen av de mest robuste biologiske strukturene vi vet om. Mange av disse sporedannende bakteriene kan ødelegge maten og i verste fall føre til matforgiftning, men dette skjer bare om sporen klarer å spire, altså germinere, og igjen bli en bakteriecelle, forteller Kristina Borch-Pedersen.
I sitt doktorgradsarbeid har hun kartlagt de grunnleggende mekanismene som lar sporer germinere til vanlige bakterier og hvilke faktorer som trigger denne germineringen.
Våkner ved høye temperaturer
Det er spesielt bakteriene fra slektene Bacillus og Clostridium som er et problem for matindustrien.
– Sporene disse bakteriene danner er ekstremt motstandsdyktige mot miljømessige utfordringer som mangel på næring, varme, stråling og kjemikalier. De er svært utbredt i naturen og finnes i store mengder i jord. Derfor vil de enkelt kunne forurense matvarer og produksjonsutstyr, sier Borch-Pedersen.
Hun forklarer at selv om de aller fleste bakteriene vil dø ved temperaturer opp mot 100 grader, kan sporene overleve lenge. I stedet for å drepe sporene har varme temperaturer vist seg å «aktivere» dem. De vil lettere kunne våkne av dvalen, vokse og føre til ødelagt mat. Bacillus licheniformis er en art som ofte finnes i råvarer og ferdige produkter. Arten har vært knyttet til tilfeller av matforgiftning og det er denne Borch-Pedersen har undersøkt spesielt i sitt arbeid.
Overvåker omgivelsene
Germinering fører sporene ut av det motstandsdyktige stadiet, og de blir igjen sårbare for varme og andre påkjenninger.
I sine studier har Kristina Borch-Pedersen brukt molekylærbiologiske metoder for å kartlegge funksjonen til de ulike germineringsreseptorene som finnes i B. licheniformis. Arbeidet har gitt mer informasjon over de komplekse interaksjonene som finner sted mellom ulike germineringsreseptorer. I tillegg beskriver avhandlingen hvilke næringsstoffer som fungerer som triggere for de ulike reseptorene.
Dreper sporer ved dobbel varmebehandling
Indusert germinering er en metode å kontrollere mengden sporer i matvarene på gjennom å «lure» sporene ut av det motstandsdyktige dvalestadiet. Dobbel varmebehandling er ofte brukt. Den første varmebehandlingen aktiverer sporene og den andre varmebehandlingen dreper dem. En annen metode for å oppnå germinering er å bruke høytrykksbehandling. Denne metoden blir en mer og mer populær måte å drepe mikroorganismer på uten bruk av høy varme, men er ikke tatt i bruk på sporer siden de er svært motstandsdyktige mot trykk.
– En del av mitt arbeid var å undersøke hvordan B. licheniformis reagerer på høytrykk, forteller Borch-Pedersen.
Lovende metode
Høytrykk sammen med høye temperaturer er en lovende metode for å fjerne sporer i produkter. Fremdeles mangler det en del kunnskap om mekanismene bak den sporedrepende effekten av denne behandlingen før det kan tas i bruk industrielt.
Borch-Pedersens arbeid bidrar til bedre forståelse av mekanismene som bidrar til høytrykksrelatert germinering i en svært relevant bakterieart og gir kunnskap om hvordan disse bakteriene kan behandles for å fjerne dem fra maten vi skal spise.
Kristina Borch-Pedersen disputerer ved NMBU Veterinærhøgskolen 7. desember.