Zabijaj patogeny bez niszczenia żywności

Mediami raz po raz wstrząsają skandale związane z zanieczyszczoną żywnością. Tysiące ludzi w krajach rozwiniętych zapada na choroby po spożyciu skażonej, zepsutej lub sfałszowanej żywności. Liczba produktów wycofywanych ze sprzedaży stale rośnie.

Lista zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności, a także dla ludzi, którzy ją spożywają, jest znacznie dłuższa niż dobrze znane patogeny, takie jak salmonella, norowirusy czy te o szczególnie niesławnej reputacji.

Pomimo czujności przemysłu i stosowania szeregu technologii konserwacji żywności, takich jak obróbka cieplna i napromienianie, ludzie nadal chorują i umierają z powodu zanieczyszczonej i niezdrowej żywności.

Wyzwaniem jest znalezienie skalowalnych metod, które zabiją niebezpieczne drobnoustroje przy jednoczesnym zachowaniu smaku i wartości odżywczych. Nie jest to łatwe, ponieważ wiele metod zabijania mikroorganizmów zmierza do degradacji tych wskaźników, niszczenia witamin lub zmiany struktury pożywienia. Innymi słowy, gotowana sałata może ją zachować, ale efekt kulinarny będzie mizerny.

Zimna plazma i wysokie ciśnienie

Wśród wielu sposobów sterylizacji żywności, od mikrofal po pulsacyjne promieniowanie ultrafioletowe i ozon, dużym zainteresowaniem cieszą się dwie nowe technologie: zimna plazma i obróbka wysokociśnieniowa. Żaden z nich nie rozwiąże wszystkich problemów, ale oba mogą przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa dostaw żywności. W jednym z badań przeprowadzonych w Niemczech w 2010 r. naukowcy zajmujący się żywieniem byli w stanie wyeliminować ponad 20% niektórych szczepów powodujących zatrucia pokarmowe w ciągu 99,99 sekund po zastosowaniu zimnej plazmy.

zimna plazma jest to wysoce reaktywna substancja złożona z fotonów, wolnych elektronów oraz naładowanych atomów i cząsteczek, które mogą dezaktywować mikroorganizmy. Reakcje w osoczu generują również energię w postaci światła ultrafioletowego, uszkadzając DNA drobnoustrojów.

Zastosowanie zimnej plazmy

Obróbka wysokociśnieniowa (HPP) to proces mechaniczny, który wywiera ogromny nacisk na żywność. Zachowuje jednak swój smak i wartości odżywcze, dlatego naukowcy postrzegają go jako skuteczny sposób zwalczania mikroorganizmów w żywności o niskiej zawartości wilgoci, mięsie, a nawet niektórych warzywach. HPS to właściwie stary pomysł. Bert Holmes Hite, badacz rolnictwa, po raz pierwszy zgłosił jego zastosowanie już w 1899 roku, szukając sposobów na ograniczenie psucia się mleka krowiego. Jednak w jego czasach instalacje wymagane dla elektrowni wodnych były bardzo złożone i drogie w budowie.

Naukowcy nie do końca rozumieją, w jaki sposób HPP dezaktywuje bakterie i wirusy, pozostawiając żywność nietkniętą. Wiedzą, że ta metoda atakuje słabsze wiązania chemiczne, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla funkcjonowania enzymów bakteryjnych i innych białek. Jednocześnie HPP ma ograniczony wpływ na wiązania kowalencyjne, więc substancje chemiczne wpływające na kolor, smak i wartość odżywczą żywności pozostają praktycznie nietknięte. A ponieważ ściany komórek roślinnych są mocniejsze niż błony komórek drobnoustrojów, wydają się one lepiej wytrzymywać wysokie ciśnienie.

Niszczenie komórek drobnoustrojów metodami prasowania

W ostatnich latach tzw metoda „barierowa”. Lothar Leistner, który łączy wiele technik sanitarnych, aby zabić jak najwięcej patogenów.

plus gospodarka odpadami

Według naukowców najprostszym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa żywności jest dbanie o to, aby była czysta, dobrej jakości i znanego pochodzenia. Duże sieci handlowe, takie jak Walmart w USA i Carrefour w Europie, od pewnego czasu wykorzystują technologię blockchain () w połączeniu z czujnikami i zeskanowanymi kodami do kontroli procesu dostawy, pochodzenia i jakości żywności. Metody te mogą również pomóc w walce o ograniczenie marnowania żywności. Według raportu Boston Consulting Group (BCG), co roku na całym świecie marnuje się około 1,6 miliarda ton żywności, a jeśli nic z tym nie zostanie zrobione, liczba ta może wzrosnąć do 2030 miliarda do 2,1 r. Odpady są obecne w całym łańcuchu wartości: od od produkcji po przetwarzanie i przechowywanie, przetwarzanie i pakowanie, dystrybucję i sprzedaż detaliczną, a wreszcie ponowne pojawienie się na dużą skalę na etapie ostatecznej konsumpcji. Walka o bezpieczeństwo żywności w naturalny sposób prowadzi do redukcji odpadów. W końcu żywność, która nie jest uszkodzona przez drobnoustroje i patogeny, jest wyrzucana w mniejszym stopniu.

Skala marnowania żywności na świecie

Stare i nowe sposoby walki o bezpieczną żywność

• Obróbka cieplna – do tej grupy należą powszechnie stosowane metody, np. pasteryzacja, czyli niszczenie szkodliwych drobnoustrojów i białek. Ich wadą jest to, że obniżają walory smakowe i odżywcze produktów, a także to, że wysoka temperatura nie niszczy wszystkich patogenów.
• Napromienianie jest techniką stosowaną w przemyśle spożywczym w celu narażenia żywności na promieniowanie elektronowe, rentgenowskie lub gamma, które niszczą DNA, RNA lub inne struktury chemiczne szkodliwe dla organizmów. Problem polega na tym, że zanieczyszczeń nie da się usunąć. Istnieje również wiele obaw dotyczących dawek promieniowania, które muszą spożywać pracownicy sektora spożywczego i konsumenci.
• Stosowanie wysokich ciśnień – metoda ta blokuje produkcję szkodliwych białek lub niszczy struktury komórkowe drobnoustrojów. Dobrze nadaje się do produktów o niskiej zawartości wody i nie uszkadza samych produktów. Wadą są wysokie koszty instalacji i możliwość zniszczenia delikatniejszych tkanek spożywczych. Ta metoda nie zabija również niektórych przetrwalników bakterii.
• Zimna plazma to technologia w fazie rozwoju, której zasada działania nie została jeszcze w pełni wyjaśniona. Przyjmuje się, że w procesach tych powstają aktywne rodniki tlenowe, które niszczą komórki drobnoustrojów.
• Promieniowanie UV to przemysłowa metoda niszczenia struktur DNA i RNA organizmów szkodliwych. Stwierdzono, że impulsowe światło ultrafioletowe jest lepsze do inaktywacji drobnoustrojów. Wadami są: nagrzewanie się powierzchni produktów podczas długotrwałego narażenia, a także obawy o zdrowie pracowników w zakładach przemysłowych, w których stosuje się promienie UV.
• Ozonowanie, alotropowa forma tlenu w postaci ciekłej lub gazowej, jest skutecznym środkiem bakteriobójczym niszczącym błony komórkowe i inne struktury organizmów. Niestety utlenianie może pogorszyć jakość żywności. Ponadto nie jest łatwo kontrolować jednorodność całego procesu.
• Utlenianie chemikaliami (np. nadtlenek wodoru, kwas nadoctowy, związki na bazie chloru) - stosowane w przemyśle do pakowania żywności, niszczy błony komórkowe i inne struktury organizmów. Zaletami są prostota i stosunkowo niski koszt instalacji. Jak każde utlenianie, procesy te wpływają również na jakość żywności. Ponadto substancje na bazie chloru mogą być rakotwórcze.
• Wykorzystanie fal radiowych i mikrofal - wpływ fal radiowych na żywność jest przedmiotem wstępnych eksperymentów, chociaż mikrofale (wyższej mocy) są już stosowane w kuchenkach mikrofalowych. Metody te są w pewnym sensie połączeniem obróbki cieplnej i napromieniowania. Jeśli się powiedzie, fale radiowe i mikrofale mogą stanowić alternatywę dla wielu innych metod przechowywania żywności i sanityzacji.