Czym jest bezpieczeństwo żywności?

Bezpieczeństwo żywności to ogół warunków, które muszą być spełniane oraz działań, które muszą być podejmowane na wszystkich etapach produkcji lub obrotu żywnością w celu zapewnienia zdrowia i życia człowieka. Działania, które mają na celu zapewnić konsumentom ochronę przed ryzykiem zatrucia żywności i chorobami przenoszonymi drogą pokarmową. To przede wszystkim zapewnienie, że żywność nie spowoduje uszczerbku na zdrowiu konsumenta, jeśli jest przygotowywana i spożywana zgodnie z zamierzonym zastosowaniem.

W celu zapewnienia bezpieczeństwa żywności, konieczne jest uwzględnienie wszystkich aspektów łańcucha produkcji żywności począwszy od produkcji podstawowej i produkcji pasz, aż do sprzedaży lub dostawy żywności do konsumenta, gdyż każdy z tych elementów może mieć wpływ na jej bezpieczeństwo. Wzrost zaludnienia na świecie, a co za tym idzie rosnący popyt na żywność spowodował konieczność uprzemysłowienia rolnictwa, zarówno produkcji roślinnej, jak i zwierzęcej. Natomiast zmieniający się klimat ma ogromny wpływ na jej bezpieczeństwo. Zmiany temperatury modyfikują bowiem zidentyfikowane wcześniej zagrożenia związane z produkcją, przechowywaniem i dystrybucją. W związku z tym na producentach żywności spoczywa więc większa odpowiedzialność za zapewnienie, aby żywność, którą wprowadzają na rynek, była bezpieczna. Należy podkreślić, iż bezpieczeństwo żywności w dużej mierze zależy również od nas. Często lokalne przypadki zachorowań związane z niedostatecznym zapewnieniem bezpieczeństwa w trakcie produkcji żywności przez producentów mogą szybko przekształcić się w epidemie międzynarodowe ze względu na szybkość i zasięg dystrybucji produktów. W ostatnim latach na wszystkich kontynentach miały miejsce epidemie chorób przenoszonych przez żywność, często mające międzynarodowy zasięg przez globalizację handlu. Przykładem może być skażenie mieszanki dla niemowląt melaminą w Chinach w 2008 r., czy wybuch epidemii enteropatogennych bakterii Escherichia coli (szczep typu-O157:H7) w Niemczech w wyniku spożycia skażonych kiełków kozieradki, co doprowadziło do 53 zgonów i znacznych strat gospodarczych.

Mikroorganizmy chorobotwórcze w żywności. Źródła ich pochodzenia

Podczas przemysłowej produkcji żywności wyróżnia się kilka źródeł, które mają wpływ na stan mikrobiologiczny wyrobu gotowego. Są to surowce pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, woda, stan higieniczny linii produkcyjnych i zatrudnionego personelu. Źródłem skażenia żywności może być też mikroflora obecna w glebie, wodzie i powietrzu. W trakcie przetwarzania surowca i procesu technologicznego następuje redukcja lub też wzrost liczby mikroorganizmów, a takie zabiegi jak czyszczenie, mycie czy działanie wysoką temperaturą w znacznym stopniu redukują ich liczbę. Natomiast błędy procesu technologicznego lub niedopatrzenia, a także niewłaściwe przechowywanie żywności mogą spowodować ich namnożenie i zepsucie produktu końcowego.

Trzeba zaznaczyć, że żywność jest nie tylko źródłem cennych składników odżywczych dla człowieka, lecz także doskonałym środowiskiem dla rozwoju większości mikroorganizmów. Niekontrolowany wzrost mikroorganizmów saprofitycznych w żywności powoduje jej psucie i może być przyczyną poważnych strat ekonomicznych, ponadto produkty ich metabolizmu mogą być również szkodliwe dla człowieka. Szczególne niebezpieczeństwo jest jednak związane z obecnością drobnoustrojów chorobotwórczych w żywności. Z definicji bezpiecznej żywności wynika, że nie powinna ona zawierać drobnoustrojów chorobotwórczych i ich toksyn. Występowanie mikroflory patogennej jest czynnikiem dyskwalifikującym środki spożywcze ze względu na bezpośrednie zagrożenie zdrowia i życia konsumenta. Powodują je przede wszystkim bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty, takie jak np.: Salmonella, Listeria monocytogenes, werotoksyczna E. coli, Campylobacter spp, Yersinia entrocolitica, Bacillus cesreus, Aeromonas hydrophilus, Shigella, Clostridium perfringens, clostridium botulinum, Vibrio vulnificus, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio cholerae. Mogą one prowadzić do wielu problemów ze zdrowiem wywołując między innymi ciężkie biegunki, wymioty czy wyniszczające infekcje, w tym zapalenie opon mózgowych, problemy z płodnością, zaburzenia rozwoju, nowotwory oraz choroby wirusowe. Potencjalne zagrożenie mogą stanowić produkty pochodzenia zwierzęcego niepoddane obróbce cieplnej, owoce i warzywa oraz skorupiaki mogące zawierać morskie biotoksyny. Szacuje się, że ponad 200 chorób może być spowodowanych nieodpowiednim przygotowaniem żywności. Dlatego niezwykle ważne jest to, w jaki sposób przetrzymujemy i obrabiamy termicznie zakupioną przez nas żywność. Dlatego też, jako konsumenci mamy wpływ na minimalizację lub uniknięcie zakażenia dzięki podstawowym czynnościom. Oto kilka wskazówek, jak zminimalizować ryzyko zatrucia. Kluczowa jest tutaj odpowiednia higiena – należy koniecznie pamiętać o myciu rąk po skorzystaniu z toalety, szczególnie tej znajdującej się w przestrzeni publicznej. Ręce myjemy dokładnie również po przyjściu do domu. W kwestii jedzenia ważna jest odpowiednia obróbka cieplna surowych produktów żywnościowych w tym przede wszystkim mięsa. Jeśli stanowi ono element naszej diety, to warto kupować je ze sprawdzonego źródła. Dezynfekujemy powierzchnie domowe, które są narażone na kontakt z zarazkami, używamy oddzielnych przedmiotów do surowego mięsa (blaty, noże, deski do krojenia). Utrzymujemy żywność w odpowiedniej temperaturze i nie pozostawiamy ugotowanej w temperaturze pokojowej. Regularnie wymieniamy gąbki do zmywania, aby były czyste i suche.

Niestety nie można całkowicie uniknąć kontaktów z patogenami, ale w przypadku branży spożywczej można zminimalizować lub zniwelować ryzyko zachorowań, między innymi poprzez pobieranie próbek żywności i stałe kontrolowanie ich składu. Tym bardziej, że np. na samą mikroflorę surowców roślinnych ogromny wpływ ma gleba, która jest idealnym środowiskiem dla grup mikroorganizmów reprezentowanych przez beztlenowce oraz tlenowce. Najwięcej niebezpieczeństwa kryje w sobie warstwa powierzchniowa, ponieważ to właśnie w niej znajdują się różne bakterie jak np. Bacillus, Clostridium, czy Proteus – nie wspominając już o pleśniach i drożdżach. Zatem to, co występuje w sprzedawanej żywności w wielu przypadkach nie dotyczy tylko sposobu jej przechowywania, czy przygotowywania, ale również środowiska, w którym powstała. Natomiast zapobieganie chorobom odzwierzęcym zaczyna się już na etapie pozyskiwania surowca przeznaczonego do produkcji, kolejnym krokiem jest rygorystyczna kontrola środowiska produkcji i personelu. Wprowadzając program prewencji, warto przyjrzeć się miejscom w zakładzie, w których bakterie najczęściej bytują.

Kontrola bezpieczeństwa produktu na każdym etapie produkcji

Higiena wytwarzania żywności jest obecnie najważniejszym elementem produkcji, gwarantującym jej bezpieczeństwo zwłaszcza, że posiadamy dość szeroką wiedzę w zakresie skutków zagrożeń zdrowotnych wynikających z zanieczyszczeń mikrobiologicznych środków spożywczych. Producent żywności jest zobowiązany do tego, aby jego produkt finalny był zgodny z odpowiednimi kryteriami mikrobiologicznymi ściśle określonymi w Rozporządzeniu Komisji (WE) nr 2073/2005 z w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dotyczących środków spożywczych (z późniejszymi zmianami).

Rozporządzenie to zawiera dwa rodzaje kryteriów mikrobiologicznych dla żywności w zakresie:

• bezpieczeństwa żywności – oznacza wymaganie określające akceptację produktu lub partii środków spożywczych, stosowane dla produktów wprowadzanych na rynek;
• higieny procesu produkcyjnego – oznacza wymaganie pozwalające na akceptację funkcjonującego procesu produkcyjnego. Kryterium to określa wskaźnikową wartość zanieczyszczeń mikrobiologicznych, po przekroczeniu których konieczne są działania naprawcze w celu utrzymania higieny procesu na poziomie zgodnym z prawem żywnościowym. Kryterium tego nie stosuje się do produktów wprowadzanych na rynek.

Przedstawione powyżej kryteria uwzględniają zalecane referencyjne metody badań dla wykrywania obecności patogenów oraz poszczególnych drobnoustrojów wskaźnikowych w żywności. Ww. Rozp. Kom. (WE) 2073/2005 z dnia 15 listopada 2005 r. w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dotyczących środków spożywczych (z późniejszymi zmianami), dopuszcza jednak możliwość wykorzystywania przez laboratoria oraz sektor przemysłu spożywczego metod alternatywnych. Szczególnie chodzi tutaj o tzw. szybkie metody analityczne, niemniej jednak, metody te muszą być potwierdzone procedurą walidacyjną i dawać równoważne wyniki z metodą referencyjną.

Technologia LAMP w badaniach patogenów żywności i środowisku produkcji

Klasyczne techniki oznaczania mikroorganizmów stosowane w przemyśle spożywczym stają się coraz częściej nie odpowiednie do prowadzenia szybkich i rutynowych analiz kontrolujących bezpieczeństwo i jakość żywności. Potrzeba wykorzystywania metod alternatywnych wynika z czasochłonności i złożoności metod standardowych. Metody standardowe oparte są głównie na wykonywaniu posiewów na określonych pożywkach (stałych i/lub płynnych), co wymaga regularnej kontroli ich jakości i związanego z tym dodatkowego nakładu pracy. Taki proces wykrywania drobnoustrojów realizowany jest ręcznie i wymaga zachowania określonych okresów inkubacji i przesiewów na kolejne podłoża diagnostyczne. W związku z powyższym na wyniki oznaczeń metodą standardową (dla Salmonella spp. wg PN-EN ISO 6579-1:2017-04 i dla L. monocytogenes wg PN-EN ISO 11290-1:2017-07), trzeba czekać nawet od 4 do 7 dni. W produkcji żywności, oferującej m.in. produkty o krótkim terminie przydatności do spożycia bądź kontroli stanu higienicznego linii produkcyjnych, gdzie czas odgrywa bardzo ważną rolę, istotne jest otrzymywanie wyników analiz mikrobiologicznych w jak najkrótszym czasie. Fakt ten skłania producentów do stosowania metod szybszych, pozwalających jednocześnie na otrzymywanie wyników dokładnych i wiarygodnych.

Jedną z dostępnych na rynku alternatywnych metod detekcji patogenów w żywności, opartą na technologiach molekularnych jest metoda LAMP (ang. Loop-Mediated Isothermal Amplification). Jest to metoda (podobnie jak metoda z PCR) wykorzystująca technologię opartą na amplifikacji i wykrywaniu specyficznych sekwencji DNA. Polega ona na izotermicznej reakcji amplifikacji kwasów nukleinowych, jednak eliminuje konieczność wykorzystywania kosztownych termocyklerów. Jej wysoka czułość i specyficzność umożliwia przeprowadzenie szybkiej, wydajnej oraz niskonakładowej amplifikacji specyficznej sekwencji DNA patogenów w żywności. Metoda LAMP jest wysoce specyficzna, gdyż w reakcji wykorzystywanych jest 6 starterów (3 pary), zaś do amplifikacji materiału genetycznego dochodzi wyłącznie wówczas, gdy startery rozpoznają od 6 do 8 specyficznych sekwencji DNA badanego patogenu. Dla porównania w reakcji PCR stosowane są tylko 2 startery, rozpoznające 2 specyficzne regiony DNA mikroorganizmu. Ponadto, amplifikacja LAMP przeprowadzana jest przez polimerazę Bst (izolowaną z Bacillus stearothermophilus) o zdolności do przemieszczania (wymiany) nici DNA, oraz aktywności niewrażliwej na znane inhibitory amplifikacji obserwowane często w innych technikach molekularnych (np. PCR). Dodatkowo amplifikacja LAMP zachodzi w sposób ciągły, w stałej i niezmiennej temperaturze (ok. 60 °C), bez konieczności cyklicznego powtarzania etapów grzania i chłodzenia mieszaniny reakcyjnej oraz wielokrotnego przyłączania i odłączania enzymu polimerazy. Do amplifikacji docelowego fragmentu DNA drobnoustroju techniką LAMP dochodzi zatem w sposób bardzo wydajny i mniej podatny na interferencję. Metoda LAMP znacznie usprawnia amplifikację wybranych odcinków DNA oraz pokonuje niektóre ograniczenia technik PCR. Technika ta wykorzystuje jeden protokół badawczy dla wszystkich badanych drobnoustrojów, a wszystkie reakcje przeprowadzane są w jednakowej temperaturze. Wykazuje wysoką specyficzność, a odczyt wyników przeprowadzany jest za pośrednictwem pomiaru bioluminescencji. Jej detekcja jest wydajna, niezawodna i umożliwia odczyt wyniku w czasie rzeczywistym, a co najważniejsze, jest niewrażliwa na zakłócenia pochodzące z badanej próbki. W przypadku oznaczania obecności Salmonella spp. całkowity czas oznaczenia (dla wyniku ujemnego) to około 24 godziny od momentu dostarczenia próbek do laboratorium dla większości próbek żywności, pasz, wymazów środowiskowych oraz próbek pobranych z obszarów produkcji pierwotnej. Jednak dla wybranych środków spożywczych, tj. surowe mięso: drobiowe, wołowe, czy wieprzowe, istnieje możliwość uzyskania wyniku badania w ciągu 12 godzin. Dla Listeria spp. wyniki negatywne dostępne są już po 30 godzinach natomiast dla Listeria monocytogenes po 33 godzinach. Atutem jest to, że już po 15 minutach od rozpoczęcia analizy w aparacie pojawia się informacja o pozytywnych wynikach badań, co pozwala na dużo szybszą reakcję w przypadku wykrytego skażenia i podjęcia stosownych kroków. W przypadku uzyskania wyniku dodatniego, konieczne jest potwierdzenie wyniku z etapu detekcji, etap ten jest wymagany przy każdej metodzie alternatywnej.

Technologia LAMP jest skuteczną metodą do identyfikacji bakterii z różnych matryc żywnościowych. Przy wykrywaniu obecności Salmonella spp. LAMP posiada 9 zoptymalizowanych protokołów namnażania pozwalających na wzrost i regenerację docelowego patogenu, przeznaczonych do badania poszczególnych grup produktów żywnościowych, pasz, próbek środowiskowych z obszaru produkcji żywności oraz wymazów z produkcji pierwotnej. Listeria spp. i Listeria monocytogenes posiadają odpowiednio 2 i 3 protokoły detekcyjne w zależności od kategorii badanej matrycy. Dostępne są również zestawy umożliwiające identyfikację E. coli 0157:H7, Campylobacter spp., E. coli STEC (geny stx), E.coli STEC (geny stx&eae) pozwalające w znaczny sposób skrócić czas ww. identyfikowanych drobnoustrojów.

Wiarygodność technologii LAMP została potwierdzona licznymi walidacjami niezależnych jednostek certyfikujących o zasięgu międzynarodowym, m.in.: AOAC® International oraz NF Validation (AFNOR Validation – zgodnie z EN ISO 16140-2 w odniesieniu do metod referencyjnych wymienionych w załączniku I Rozporządzenia Komisji WE nr 2073/2005). Efektem szerokiego uznania jest również oficjalne zatwierdzenie i rekomendowanie tej metody badawczej do rutynowej detekcji i identyfikacji patogenów w przemyśle żywnościowym (np. Salmonella spp., Listeria monocytogens), przez wiele niezależnych jednostek i organów kontrolnych, m.in. Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (ang. USDA – FSIS).

W Polsce metoda LAMP została pozytywnie zaopiniowana przez Państwowy Instytut Weterynaryjny – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach (PIWet) w kierunku wykrywania pałeczek Salmonella spp. w następujących matrycach: mięso drobiowe, proszek jajeczny, mleko w proszku oraz pasze. Natomiast w kierunku oznaczania obecności Listeria monocytogenes metoda LAMP uzyskała pozytywną opinię w wędlinach i serze twarogowym.

Podsumowanie

Szybkie metody identyfikacji patogenów w żywności, oparte na analizie struktury DNA, należą do jednych z najważniejszych rozwiązań technicznych w mikrobiologii molekularnej. Obecnie jest to jedna z najbardziej obiecujących metod w szybkim wykrywaniu drobnoustrojów patogennych w żywności i próbkach środowiskowych. Można zauważyć, że w laboratoriach coraz częściej rezygnuje się ze standardowych pracochłonnych i materiałochłonnych metod wykrywania drobnoustrojów na rzecz metod alternatywnych, które umożliwiają uzyskanie wiarygodnego i dokładnego wyniku w znacznie krótszym czasie, gdzie wczesne wykrycie drobnoustrojów zapobiega nie tylko stratom finansowym producentów, ale także pozwala uzyskać produkty o wymaganych cechach organoleptycznych bezpiecznych dla zdrowia konsumenta. Ponadto poprzez znaczne skrócenie czasu analizy, ponoszone są, niższe koszty magazynowania wytworzonych produktów dzięki ich szybszemu zwolnieniu do obrotu, a co za tym idzie produkty te mają dłuższy termin przydatności do spożycia ze względu na ich wcześniejsze dostarczenie na rynek. To z kolei przekłada się na mniejszą produkcję odpadów mniejsze zużycie energii oraz wody, a także mniejszą emisję gazów cieplarnianych (co wpisuje się w założenia zrównoważonego wpływu na środowisko).

Źródła:

[1] https://ncez.pzh.gov.pl/abc-zywienia/bezpieczenstwo-zywnosci-zalezy-rowniez-od-ciebie/

[2] WHO „Bezpieczeństwo żywności” WHO „Z pola na stół– uczyń jedzenie bezpiecznym”

[3] Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o bezpieczeństwie żywności i żywienia

[4] Rozporządzenie Komisji (WE) nr 2073/2005 z dnia 15 listopada 2005 r. w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dotyczących środków spożywczych

[5] 3MScience Applied to Live system do detekcji molekularnej patogenów w żywności (MDS)

[6] Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym Politechnika Łódzka Pod redakcją Z. Żakowskiej , H. Stobińskiej

[7] Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności Po redakcją Z Libudzisz. K. Kowal. Z. Żakowska

[8] FF NAWIGATOR – Analiza wybranych danych dotyczących powiadomień w RASF z powodu patogenów w okresie styczeń –wrzesień 2021

[9] https://foodfakty.pl/3m-food-safety-news-postep-w-molekularnej-diagnostyce-patogenow-w-sektorze-spozywczym-od-pcr-do-lamp