Pojawia się nowa dziedzina wiedzy – genomika. Zajmuje się ona zróżnicowaną analizą i porównywaniem całego genomu (genetycznego materiału organizmu) organizmów lub dużej ilości genów. Kiedy media poinformowały o zakończeniu prac nad skompletowaniem genomu człowieka wszyscy spodziewali się, że genomika odmieni oblicze medycyny. Obecnie genomika znajduje również zastosowanie w produkcji i przetwarzaniu żywności.
Olbrzymią rolę w spożywanych przez nas produktach spożywczych odgrywają mikroorganizmy. Postępy dotyczące genomiki mikroorganizmów pomogą nam w zrozumieniu, jakie pełnią one funkcje i jak można je modyfikować z korzyścią dla nas. Żywność przyszłości będzie charakteryzować się bardziej wydajnymi a jednocześnie tańszymi technologiami jej wytwarzania, lepszą jakością, przedłużoną świeżością i dłuższym okresem przydatności do spożycia.
Gwałtownie zwiększa się zapotrzebowanie konsumentów na świeżo smakujące produkty spożywcze oraz żywność wygodną – taką jak gotowe do spożycia mrożone produkty wieloskładnikowe. Dlatego narasta potrzeba opracowania nowych metod technologicznych przetwarzania żywności, nie wymagających jej podgrzewania.
Dużym ograniczeniem klasycznych badań mikrobiologicznych żywności jest fakt, iż oceny zabiegów zwiększających oporność żywności na bakterie odpowiadające za jej zepsucie można dokonać dopiero po kilku dniach i przy prowadzeniu oddzielnych poszukiwań w kierunku poszczególnych mikroorganizmów. Jest to procedura bardzo czasochłonna, ponieważ polega np. na liczeniu ilości kolonii przetrwałych na płytce mikroorganizmów lub ocenie ilości wytworzonej toksyny.
Dlatego ważne jest wykrycie lepszych metod, pozwalających na szybką i pewną prognozę najlepszych metod przechowywania żywności i bezpośredni wgląd w stopień efektywności zastosowanych warunków przechowywania.
Genomika mikroorganizmów w produkcji i przetwarzaniu żywności
Techniki oparte o genomikę oferują inne niż klasyczne podejście do problemu. Pozwalają one na szybką identyfikację mikroorganizmów obecnych w produkcie i mogą bezpośrednio mierzyć całkowitą wpływ dodanego do produktu spożywczego mikroorganizmu powodującego jego zepsucie w warunkach zastosowanych dla jego przechowywania. Korzystając z tej metody, zwanej stosowaną genomiką mikroorganizmów, można znacznie zmniejszyć ilość eksperymentów potrzebnych do oceny wszystkich możliwych odpowiedzi. Zastosowane w tej metodzie narzędzia to małe układy scalone zawierające informację o tysiącach genów mikroorganizmów uszkadzających żywność, które są przymocowane do trwałej powierzchni (np., płytki szklanej) w kształcie siatki. Ta „mikrosiatka” pozwala długotrwale prowadzić badania pozwalające przewidzieć skuteczność różnych metod przechowywania żywności oraz zaproponować, jeśli jest to potrzebne, dodatkowe sposoby zabezpieczające żywność. W rezultacie poprawia się znacznie jakość procesu kontroli żywności i zmniejsza nakład pracy dotyczącej opracowania metod przechowywania żywności. Można się spodziewać również poprawy własności sensorycznych żywności, znacznej oszczędności dotyczącej energii (ponieważ warunki są ściśle dopasowane do konkretnej żywności) i zmniejszenia strat podczas przechowywania.
Przykład: Campylobacter jejuni
Niektóre gatunki bakterii z rodziny Campylobacter, znane pod nazwą campylobacter termofilny, są groźnymi patogenami. Jedna z nich, Campylobacter jejuni, należy do najgroźniejszych bakterii powodującej zatrucie żywności i prawdopodobnie odpowiada za ponad dwukrotnie więcej przypadków zatrucia pokarmowego niż Salmonella. Jednak do niedawna podejmowano tylko nieliczne badania wyjaśniające, dlaczego bakteria jest tak zjadliwa. Przeprowadzone ostatnio w Wielkiej Brytanii badania rzucają nieco światła na ten problem.
C. jejuni zawiera ponad 1700 genów. Zastosowano metody genomiczne dla oceny aktywności poszczególnych genów oraz dokonania przeglądu wielu różnych białek produkowanych przez ten mikroorganizm w różnym środowisku. Przystosowanie C. jejuni do różnych warunków wynika ze zdolności grupy genów regulacyjnych do gwałtownej zmiany metabolizmu w zależności od warunków środkowiskowych, w których znajduje się bakteria, na przykład zarażając tusze kurczaków lub bytując w jelicie człowieka. Zastosowanie badań genomiki mikroorganizmów pozwala na testowanie obecności tych genów, które mogą wskazywać na zakażenie C. jejuni. Test ten jest wyraźnie szybszy niż techniki konwencjonalne. Jego zastosowanie może spowodować, że niezbędne metody sterylizacyjne będą w mniejszym stopniu uszkadzać produkt spożywczy.
Dalsze zastosowania
Zastosowanie genomiki mikroorganizmów nie ogranicza się do technologii przechowywania produktów spożywczych. W rzeczywistości ta koncepcja może znaleźć zastosowanie w ocenie wszystkich procesów metabolicznych (mikro-) organizmów. Badania genomiki mikroorganizmów zanieczyszczających żywność pozwalają na zdobycie użytecznych informacji, które mogą być wykorzystane w metodach inżynierii metabolicznej, w hodowli komórkowej oraz rozwoju nowych metod przechowywania żywności. Co więcej, mogą one być przydatne w badaniach nad prebiotykami i probiotykami, badaniach dotyczących odpowiedzi na stres, badaniach ekologii mikroorganizmów oraz dla opracowania nowych procedur dokonywania oceny ryzyka. Technologie oparte na genomice mogą być nawet przydatne dla śledzenia dróg wędrówki żywności od pola do stołu.
Więcej informacji:
FOOD TODAY (Żywność Dzisiaj) 04/2005
.jpg)