E’ arrivata una nuova disciplina: la genomica, una nuova branca della scienza che analizza e confronta il genoma completo (cioè il materiale genetico degli organismi) o un vasto numero di geni in maniera simultanea. Quando i media commentarono il successo del progetto genoma umano, tutti si aspettavano che la genomica facesse progredire notevolmente la medicina. Ora la genomica sta estendendosi anche ai settori della produzione e trasformazione alimentare. I microrganismi svolgono ruoli importanti nei nostri cibi. La genomica microbica può aiutarci a capire ciò che i microrganismi fanno e come lo fanno, in modi impossibili in precedenza, aiutandoci a comprendere meglio come possono essere impiegati a nostro beneficio. In futuro gli alimenti potranno avvalersi di metodi di trattamento più efficienti e meno costosi ed ottenere risultati di migliore qualità, aumentata freschezza e conservazione più lunga.
La domanda dei consumatori di alimenti freschi e di facile impiego - come i prodotti composti da più ingredienti congelati e pronti al consumo - sta aumentando velocemente. Di conseguenza, nuovi processi di lavorazione per la conservazione “leggera” e nuove tecnologie non termiche per la conservazione sono sempre più necessari.
Tuttavia, un importante fattore limita la ricerca microbiologica alimentare classica: il fatto che l'effetto delle strategie di conservazione sui microrganismi causa della degradazione può essere determinato soltanto dopo un certo numero di giorni e con determinazioni distinte per ogni organismo. Questo classico approccio richiede molto tempo, poiché occorre conteggiare le colonie dei microrganismi sopravviventi sulle piastre o controllare la loro produzione di tossina.
È quindi importante sviluppare al meglio conoscenze e metodi che consentano una previsione rapida ed affidabile delle migliori condizioni di trattamento ed una conoscenza diretta dell'efficacia delle condizioni applicate.
La genomica microbica nella produzione e trattamento degli alimenti
Le tecnologie della genomica offrono una nuova alternativa all’approccio classico. Infatti permettono una rapida identificazione dei microrganismi presenti nel prodotto (crudo) e potrebbero contribuire direttamente a valutare la risposta totale dei microrganismi identificati ai metodi di conservazione impiegati. Usando questo nuovo approccio, noto come genomica microbica applicata, un giorno dovrebbe essere possibile ridurre il numero di esperimenti necessari per misurare tutte le risposte rilevanti. Gli strumenti utilizzati sono minuscoli frammenti (“chips”), contenenti le informazioni su migliaia di geni di microrganismi che causano il degrado degli alimenti; i suddetti frammenti sono fissati ad una superficie solida (come un vetrino) e sono disposti a griglia. Questi cosiddetti "microarrays" (microdisposizioni o micromatrici di materiale genetico contenuto nel DNA microbico) potrebbero permettere a lungo termine la previsione dell’esito di un trattamento conservativo e la definizione di ulteriori livelli di conservazione, se necessari. Di conseguenza, il controllo dei processi potrebbe essere migliorato in maniera significativa e potrebbero essere ridotti i consumi energetici nei processi di conservazione. Si spera che ciò porti a cibi con proprietà migliorate, ad un rilevante risparmio energetico (grazie all’adozione di processi adattati alle specifiche caratteristiche dei prodotti) e alla riduzione degli sprechi.
Un esempio: il Campylobacter jejuni
Un certo numero di specie di Campylobacter, raggruppate sotto il nome di Campylobacter termofili, sono agenti patogeni particolarmente temibili. Fra di loro, il Campylobacter jejuni è uno dei batteri che intossicano gli alimenti con “maggior successo” ed è probabilmente responsabile di più del doppio dei casi di tossinfezione rispetto alla salmonella. Fino a poco tempo fa, c’è stata tuttavia scarsa ricerca sui motivi per cui il batterio sia così virulento, ma studi nel Regno Unito stanno cominciando a fare un po’ di luce sul problema.
Si ritiene che il C. jejuni possa avere 1.700 geni. Si sta utilizzando la genomica per esplorare l'attività dei singoli geni e per indagare la varietà di proteine prodotte dal microrganismo quando sia sottoposto a differenti sfide ambientali. L'adattabilità del C. jejuni deriva da un potente insieme di geni regolatori, che gli permettono di cambiare velocemente il suo metabolismo a seconda dell’ambiente, ad esempio se esso si trovi nel pollo crudo contaminato o risieda nell'intestino umano. Applicando la ricerca genomica microbica, un campione di alimento può essere facilmente esaminato per la presenza di quei geni, che indicherebbero una contaminazione da C. jejuni. Questo esame è significativamente più veloce delle tecniche convenzionali e potrebbe permettere l'uso di metodi di sterilizzazione meno dannosi per i prodotti alimentari.
Ulteriori applicazioni
L’applicazione della genomica microbica non è limitata alle tecnologie di conservazione. In linea di principio, tutti i processi in cui siano implicati (micro-)organismi viventi possono essere ricondotti a questa metodologia.
La genomica dei microrganismi degli alimenti produce importanti conoscenze, che possono essere usate per modificare il loro metabolismo, migliorando le colture cellulari ed elaborando nuove metodologie di conservazione. Inoltre gli studi di pre- e probiotica, la caratterizzazione delle risposte agli stimoli ambientali, gli studi sull'ecologia microbica ed infine, non meno importanti, gli studi sullo sviluppo di nuove procedure per l’accertamento dei rischi verranno facilitati. Le tecniche genomiche possono anche essere applicate come procedimenti per la tracciabilità degli alimenti dalla fattoria alla tavola.
Testi di riferimento
FOOD TODAY 04/2005
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