Fermentacja warzyw jako niedocenione źródło gazów cieplarnianych: od mechanizmów mikrobiologicznych po implikacje dla bilansu globalnego

Kiszonki a związek z klimatem

Fermentowane warzywa, takie jak ogórki kiszone czy kimchi, to codzienne produkty znajdujące się w kuchniach na całym świecie. W niniejszym badaniu wykazano, że słoiki cicho bulgoczące na blatach i w zakładach przemysłowych także uwalniają gazy powodujące ocieplenie klimatu. Dokładne przyjrzenie się zachowaniu mikroorganizmów podczas fermentacji warzyw pokazuje, że ten dobrze znany proces żywnościowy stanowi niewielką, lecz realną część globalnego bilansu gazów cieplarnianych.

Dlaczego fermentowane warzywa mają znaczenie dla powietrza

Zespół najpierw zapytał, czy powszechne kiszone warzywa uwalniają gazy cieplarniane podczas fermentacji. Przygotowano kontrolowane słoje z kapustą pekińską, ogórkiem i rzodkwią, a następnie śledzono narastanie stężenia dwutlenku węgla i podtlenku azotu w gazie i cieczy otaczającej warzywa. Już po pięciu dniach poziomy gazów w słoikach wzrosły znacznie powyżej wartości atmosferycznych, potwierdzając, że fermentacja to nie tylko proces tworzenia smaku, lecz także produkcji gazów. Metan pojawiał się jedynie krótkotrwale i w śladowych ilościach, co wskazuje, że główne obawy klimatyczne dotyczą CO2 i N2O.

Poziom soli kieruje rodzajem wydzielanego gazu

Ponieważ sól odgrywa kluczową rolę w produkcji kiszonek, badacze sprawdzili, jak różne stężenia soli wpływają na emisję gazów podczas 90-dniowej fermentacji kapusty. Niskosolne i średniosolne zalewy wytwarzały znacznie więcej podtlenku azotu, podczas gdy przy wysokim zasoleniu dominowała emisja dwutlenku węgla. Szczegółowe pomiary kwasowości, rozpuszczonych związków azotu i węgla organicznego wykazały, że silniejsze zalewy intensywniej wyciągały cukry i inne substancje bogate w węgiel z kapusty. Dodatkowe paliwo, wraz ze społecznością drobnoustrojów odpornych na sól, sprzyjało większemu uwalnianiu CO2 w warunkach zasolenia.

Mikroby w pracy wewnątrz słoika

Aby ustalić, kto wytwarzał które gazy, naukowcy zsekwencjonowali DNA mikroorganizmów z zalewy. W słoikach o niskiej zawartości soli dominowały bakterie z grupy Proteobacteria, w tym Enterobacter i Serratia, które są znane z przekształcania azotanów w podtlenek azotu w warunkach niskiej dostępności tlenu. Przy wysokim zasoleniu te wrażliwe na sól mikroby malały, a ich miejsce zajęły odporne na sól bakterie kwasu mlekowego, takie jak Pediococcus, Leuconostoc i Lactobacillus. Analiza komputerowa potencjału genetycznego zasugerowała, że społeczności z niską zawartością soli sprzyjały szlakom prowadzącym do wycieku N2O, podczas gdy społeczności wysokosolne preferowały drogi konwertujące azotan do amonu, unikając powstawania N2O, ale nadal rozkładając węgiel i uwalniając CO2.

Od domowych słoików do globalnych szacunków

Wykorzystując zmierzone tempo emisji gazów, autorzy oszacowali, co to może oznaczać w skali globalnego przemysłu kiszonkarskiego. Zakładając, że około jedna dziesiąta światowego plonu warzyw jest fermentowana, obliczyli, że kiszone warzywa mogą uwalniać rocznie od około szesnastu tysięcy do prawie pięćdziesięciu siedmiu tysięcy ton równoważnika dwutlenku węgla. Część pochodzi z gazu w przestrzeni nadprodukcyjnej słoików i zbiorników, a część z późniejszego uwalniania rozpuszczonych gazów, gdy zasolone zalewy są odprowadzane i wystawione na powietrze. Choć jest to niewiele w porównaniu z emisjami z elektrowni czy samochodów, wskazuje na wcześniej pomijane źródło, które jest powszechne i technicznie możliwe do zarządzania.

Co to oznacza dla żywności i klimatu

Mówiąc prosto, badanie pokazuje, że produkcja kiszonek działa jak wiele małych bioreaktorów przetwarzających węglową masę warzyw i azot pochodzący z nawozów w gazy ocieplające planetę. Przepisy z dużą zawartością soli mają tendencję do zamiany N2O na więcej CO2, podczas gdy przepisy o niższej zawartości soli działają odwrotnie. Wyniki sugerują, że przetwórcy żywności i naukowcy mogliby opracować metody fermentacji utrzymujące smak i bezpieczeństwo przy jednoczesnym ograniczeniu emisji gazów, na przykład poprzez dostrojenie poziomu soli, mieszanek mikroorganizmów lub sposobu postępowania z zalewą. Przypomina to także, że wpływ diet opartych na roślinach i marnotrawstwa żywności na klimat obejmuje nie tylko pola i transport, lecz także to, co dzieje się w każdym cicho musującym słoiku.

Cytowanie: Huo, P., Zhang, X., Xu, C. et al. Vegetable fermentation as an overlooked source of greenhouse gases: from microbial mechanisms to global budget implications. npj Sci Food 10, 167 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00825-4

Słowa kluczowe: fermentacja warzyw, kiszonki, gazy cieplarniane, podtlenek azotu, mikrobiologia żywności