Σημασία του Μικροβιώματος στη Βιομηχανία Τροφίμων
NGS vs “Χρυσός Κανόνας”
Τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί μια έκρηξη των τεχνικών αλληλούχισης νέας γενιάς (NGS). Οι τεχνικές NGS παράγουν χιλιάδες ή και εκατομμύρια αλληλουχίες DNA. Αυτές οι αλληλουχίες επιτρέπουν την ακριβή ταυτοποίηση μικροβιακών ταξινομικών ομάδων, συμπεριλαμβανομένων μη καλλιεργήσιμων μικροοργανισμών και μικροοργανισμών που υπάρχουν σε μικρούς αριθμούς. Οι τεχνικές NGS έχουν φέρει επανάσταση στον τομέα της μικροβιακής οικολογίας και πρόσφατα εντάχθηκαν και στη μελέτη των τροφίμων, με πολλά υποσχόμενες προοπτικές.
Τα σημαντικότερα μέχρι τώρα ευρήματα, συμπεριλαμβάνουν μελέτες του μικροβιώματος του γάλακτος, των ζυμωμένων γαλακτοκομικών προϊόντων και τροφίμων φυτικής προέλευσης, του κρέατος και των ψαριών. Οι γνώσεις που μπορούν να αποκτηθούν σχετικά με τη μικροβιακή ποικιλότητα, τη δομή και τη δυναμική του πληθυσμού μέσω της χρήσης αυτών των τεχνολογιών είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της παρακολούθησης, του χειρισμού και της ασφάλειας των τροφίμων.
Τα τρόφιμα φιλοξενούν πολύπλοκες κοινότητες μικροοργανισμών που αποτελούνται από ιούς, βακτήρια και μύκητες. Ορισμένοι από αυτούς τους μικροοργανισμούς έχουν τεχνολογική σημασία και προσδίδουν στα τρόφιμα επιθυμητά οργανοληπτικά και ρεολογικά χαρακτηριστικά. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν και ανεπιθύμητοι μικροοργανισμοί, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν την ποιότητα των τροφίμων (μικροοργανισμοί αλλοίωσης) ή ακόμη και να επηρεάσουν αρνητικά την ασφάλειά τους (παθογόνοι μικροοργανισμοί).
Ο παραδοσιακός τρόπος προσδιορισμού του μικροβιώματος βασίζεται στην απομόνωση και καλλιέργεια των μικροοργανισμών. Ωστόσο, έχει επανειλημμένα αποδειχθεί ότι η καλλιέργεια είναι αναξιόπιστη για τον πλήρη μικροβιακό χαρακτηρισμό πολλών οικοσυστημάτων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων των τροφίμων. Η επιλεκτική απομόνωση μικροοργανισμών μπορεί να απαιτεί άγνωστους παράγοντες ανάπτυξης ή/και συνθήκες ανάπτυξης που υπάρχουν στα φυσικά ενδιαιτήματα και δεν αναπαράγονται από τα εργαστηριακά μέσα. Τα τρόφιμα μπορεί επίσης να έχουν χαμηλό pH, μειωμένη aw, ή να πρέπει να διατηρούνται υπό ακραίες συνθήκες αποθήκευσης κ.λπ. που διατηρούν τους μικροοργανισμούς σε φυσιολογικά βιώσιμη αλλά μη καλλιεργήσιμη κατάσταση. Επιπλέον, οι μικροοργανισμοί που εντοπίζονται σε υψηλές αφθονίες επικρατούντων αριθμητικά λιγότερο άφθονων ειδών, εμποδίζοντας την ανίχνευσή τους στην καλλιέργεια. Αυτοί οι περιορισμοί οδηγούν τις κλασικές τεχνικές σε υποεκτίμηση της μικροβιακής ποικιλότητας, και μερικές φορές ακόμη και στην αδυναμία ανίχνευσης μεγαλου αριθμού μικροβιακών ομάδων.
Οφέλη της Συστηματικής Παρακολούθησης
Αυτή τη στιγμή, οι συμβατικοί μικροβιακοί έλεγχοι είναι περιορισμένοι ως προς την ικανότητά τους να οδηγούν τους επαγγελματίες της ασφάλειας και ποιότητας των τροφίμων στην πηγή των προβλημάτων, καθώς δεν παρέχουν επαρκείς πληροφορίες για την συστηματική παρακολούθηση και ως εκ τούτου να προσφέρουν τη δυνατότητα πρόβλεψης αρνητικών συνεπειών. Αυτό περιορίζει τη βιομηχανία σε μια αντιδραστική θέση για τη διαχείριση και τον έλεγχο των προβλημάτων από παθογόνους και αλλοιωγόνους μικροοργανισμούς.
Οι συνθήκες αποθήκευσης, η συσκευασία, το pH, η θερμοκρασία και η ενεργότητα ύδατος μπορούν, μεταξύ άλλων, να επηρεάσουν την ποιότητα των τροφίμων και τη διάρκεια ζωής τους, . Ωστόσο, οι εκτιμήσεις της διάρκειας ζωής βασίζονται παραδοσιακά σε στατιστικά μοντέλα που δεν μπορούν να λάβουν υπόψη τους την πολυπλοκότητα των παραγόντων που επηρεάζουν τη φρεσκάδα των τροφίμων, και πιο συγκεκριμένα τη σύνθεση του μικροβιώματος σε κάθε δείγμα. Αυτοί οι περιορισμοί έχουν αναγνωριστεί εδώ και καιρό από τους επιστήμονες τροφίμων και τους έχουν οδηγήσει στην αναζήτηση οικονομικά αποδοτικών εναλλακτικών λύσεων.
Κοιτάζοντας στο μέλλον, αναμένουμε ότι τα πολλαπλών χρήσεων και υπερ-αποδοτικά εργαλεία με μειωμένο φυσικό αποτύπωμα θα κερδίσουν μερίδιο της αγοράς. Το NGS είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα, καθώς επιτρέπει σε κάθε εργαστήριο να συλλέξει εκατομμύρια δεδομένα για ένα μόνο δείγμα. Ξεπερνά τη δυαδική απάντηση «ναι-όχι» των παραδοσιακών αναλύσεων και μας επιτρέπει να συλλέξουμε περισσότερες πληροφορίες με λιγότερο κόπο. Αυτός ο πλούτος πληροφοριών, όχι μόνο αυξάνει την εμπιστοσύνη στο αποτέλεσμα, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία περισσότερων αξιοποιήσιμων πληροφοριών για παρεμβάσεις και ανίχνευσητων βαθύτερων αιτιών. Αυτό συνάδει σε μεγάλο βαθμό με τα “εξυπνότερα εργαλεία και προσεγγίσεις” που περιέγραψε ο FDA στη νεότερη προσέγγισή του για την ασφάλεια των τροφίμων.
Με την πάροδο του χρόνου, καθώς οι μεμονωμένοι παραγωγοί και ο κλάδος στο σύνολό του θα αναλύουν όλο και περισσότερα δείγματα και θα παράγουν περισσότερα δεδομένα, θα είμαστε σε θέση να αναπτύσσουμε όλο και πιο ακριβή μοντέλα πρόβλεψης. Το κόστος εξαγωγής και ερμηνείας των δεδομένων θα μπορούσε να εξορθολογιστεί σημαντικά εάν οι υπάρχοντες έλεγχοι ασφάλειας τροφίμων εξελιχθούν σε ευρύτερα οχήματα που μπορούν να δώσουν πληροφορίες τόσο για την ασφάλεια όσο και για τις ενδείξεις ποιότητας των τροφίμων ταυτόχρονα. Συγκρίνοντας το παρατηρούμενο (ή αναμενόμενο) προφίλ μικροβιώματος ενός φρέσκου προϊόντος με τα μοντέλα που αναπτύσσουμε, θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε σημαντικά τις εκτιμήσεις μας για την εναπομένουσα διάρκεια ζωής ενός συγκεκριμένου προϊόντος.
Αυθεντικότητα & Ιχνηλασιμότητα πρώτων υλών
Η ταυτοποίηση των ειδών που υπάρχουν σε δείγματα τροφίμων και ζωοτροφών αποτελεί κρίσιμο βήμα για την απόδειξη της γνησιότητας, την ιχνηλασιμότητα των πρώτων υλών και τον ποιοτικό έλεγχο των διαδικασιών χειρισμού και καθαρισμού στις γραμμές παραγωγής τροφίμων. Ο έλεγχος των δειγμάτων τροφίμων με βάση μια εκτεταμένη βάση δεδομένων για είδη κρέατος, ψαριών και φυτών, συμπεριλαμβανομένων εξωτικών παραλλαγών, παρέχει ακριβή ανίχνευση και διαφοροποίηση των αναμενόμενων και απροσδόκητων ειδών.
• Καλύτερος έλεγχος της αλυσίδας εφοδιασμού
• Βελτιωμένη διασφάλιση της ποιότητας των προϊόντων
• Υψηλότερα επίπεδα εμπιστοσύνης
• Μειωμένος κίνδυνος ανακλήσεων και κοινοποιήσεων
• Αυξημένη προστασία της μάρκας και εμπιστοσύνη των καταναλωτών
Οφέλη μιας μη στοχευμένης διαδικασίας ελέγχου
Η μη στοχευμένη προσέγγιση NGS επιτρέπει την ακριβή ανίχνευση και διαφοροποίηση χιλιάδων διαφορετικών ειδών σε κάθε δείγμα με τη χρήση αλληλουχιών DNA. Με τη βοήθεια της αλληλούχισης, λαμβάνονται εκατομμύρια μεμονωμένες αλληλουχίες που καθιστούν δυνατή την ταυτοποίηση ειδών σε σύνθετα τρόφιμα που περιέχουν πολλαπλά συστατικά, καθώς συγκρίνονται με μια βάση δεδομένων, με αποτέλεσμα την κατάρτιση ενός πλήρους καταλόγου όλων των ειδών που υπάρχουν στο δείγμα.
Δεν απαιτείται προηγούμενη γνώση της αλυσίδας εφοδιασμού ή των στόχων που πρέπει να αναζητηθούν. Αυτό σημαίνει ότι τώρα το ερώτημα μπορεί να είναι απλά: “ποια είδη κρέατος υπάρχουν στο κρέας του λουκάνικού μου;”, ή “υπάρχουν άλλα φυτά στην αποξηραμένη ρίγανη μου”, και “μπορώ να υπερασπιστώ τους ισχυρισμούς μου στην ετικέτα;”.
