Ocena nowych technologii przetwarzania żywności (HPP i PEF) i ich potencjalnych zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności

Irlandzki Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (FSAI) opublikował raport, w którym komitet naukowy agencji odnosi się do nowych technologii przetwarzania żywności (HPP i PEF) i potencjalnych zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności wynikających z ich stosowania. Raport stanowi wzorzec proporcjonalnej i spójnej oceny nowych technologii przetwarzania żywności, które powinny chronić zdrowie publiczne, a jednocześnie wspierać innowacje technologiczne w przemyśle spożywczym.

Istnieją poważne wyzwania związane z procesem zapewniania bezpieczeństwa żywności przetwarzanej przy użyciu nowych technologii, które zostały ujęte w czterech kluczowych obszarach:

• Luki w wiedzy naukowej dotyczącej nowych technologii
• Wykazanie równoważności nowych technologii z istniejącymi procesami
• Możliwość stosowania obecnego prawodawstwa w celu skutecznego regulowania nowych technologii
• Zapewnienie spójności w ocenach nowych technologii

Komitet naukowy FSAI formułuje następujące zalecenia:

a) Bez uszczerbku dla jakichkolwiek aspektów procesu wydawania zezwoleń na nową żywność uregulowanych w rozporządzeniu (UE) 2015/2283 i związanych z nim rozporządzeniach wykonawczych Komisji, opisany szablon oceny nowych technologii przetwarzania żywności powinien być stosowany przez przedsiębiorstwa sektora spożywczego wspólnie z właściwym organem do oceny bezpieczeństwa żywności.

b) Potrzeby badawcze (np. wpływ technologii na migrację chemikaliów z opakowań na żywność) lub luki w danych (np. przeżywalność określonych czynników chorobotwórczych) związane z technologią i zidentyfikowane przez przedsiębiorstwo sektora spożywczego powinny być udokumentowane i przedstawione właściwemu organowi.

c) Struktura i zawartość opisanego szablonu powinny być aktualizowane w miarę pojawiania się nowych i wiarygodnych informacji.

Historycznie w przetwórstwie żywności stosowano cztery podstawowe pojęcia dotyczące konserwacji żywności:

• Wprowadzanie energii cieplnej w celu zwiększenia temperatury żywności, np. pasteryzacja, sterylizacja itp.
• Usuwanie energii cieplnej w celu obniżenia temperatury żywności, np. chłodzenia, zamrażania itp.
• Usuwanie wody z żywności, np. suszenie, odwodnienie osmotyczne, liofilizacja itp.
• Opakowanie w celu zachowania właściwości zapobiegających rozsypywaniu się żywności, osiągniętych podczas produkcji lub przetwarzania.

W ostatnich latach pojawiło się wiele nowych technologii przetwarzania żywności, takich jak przetwarzanie wysokociśnieniowe, impulsowe pole elektryczne, ogrzewanie radiowe, ogrzewanie omowe, impulsowe światło o wysokiej intensywności i zimna plazma. Wiele z tych technologii znajduje się nadal w fazie badań, a więc nie są one wykorzystywane w celach komercyjnych. Jednak inne, szczególnie przetwórstwo wysokociśnieniowe, są w komercyjnym użyciu przez przemysł spożywczy w celu zachowania lub przedłużenia okresu trwałości produktów spożywczych i napojów. Niewiele wiadomo jednak o potencjalnym niezamierzonym wpływie na jakość lub bezpieczeństwo żywności lub opakowań, skuteczności w zakresie konserwacji, określania równoważności z tradycyjnymi technologiami przetwarzania żywności lub statusu prawnego tych technologii.

Technologia HPP

Technologia HPP – nazywana również przetwarzaniem wysoko hydrostatycznym, ultra wysokociśnieniowym lub tłoczeniem na zimno – jest nietermiczną technologią, która wykorzystuje wysokie ciśnienie w celu zapewnienia bezpieczeństwa żywności i zwiększenia trwałości przy jednoczesnym zachowaniu jakości produktu. Tradycyjnie żywność utrwalana za pomocą HPP musi być najpierw wstępnie zapakowana w opakowania próżniowe lub inne elastyczne opakowania, takie jak butelki plastikowe. Stosowanie HPP do żywności w nieelastycznych, twardych materiałach opakowaniowych, takich jak ceramika, szkło lub metal, jest stosunkowo rzadko stosowane, ponieważ istnieje prawdopodobieństwo, że ulegną one rozerwaniu lub trwałemu zniekształceniu w wyniku wywieranego nacisku. Opakowania wybrane do HPP muszą być w stanie wytrzymać wysokie ciśnienie bez utraty szczelności zamknięcia lub właściwości barierowych, tj. muszą wytrzymać zmiany objętości (do 15%) i wrócić do pierwotnego kształtu bez wypłukiwania niepożądanych chemikaliów z opakowań do produktu.

Należy opisać wszelkie potencjalne zagrożenia zidentyfikowane lub związane z wykorzystaniem HPP

Do głównych kwestii bezpieczeństwa, które należy uwzględnić przy stosowaniu HPP zobrazowanych na przykładzie produkcji humusu, należą:

• Zagrożenia mikrobiologiczne związane z samym produktem spożywczym. Powszechnie wiadomo, że odporność mikrobiologiczna na HPP zależy od różnych czynników wewnętrznych i zewnętrznych, w tym: (i) swoistych cech produktu, (ii) warunków przetwarzania, (iii) warunków poprzedzających obróbkę HPP i następujących po niej, oraz (iv) cech drobnoustrojów, takich jak gatunek, szczep i faza wzrostu. W wyniku analizy zagrożeń zarówno Listeria monocytogenes, jak i Salmonella spp. zostały uznane za istotne zagrożenia dla bezpieczeństwa żywności związane z produkcją humusu.
• Materiały przeznaczone do kontaktu z żywnością: to wszelkie materiały przeznaczone do kontaktu z żywnością, które już wchodzą w kontakt z żywnością lub w przypadku których można w sposób uzasadniony oczekiwać, że wejdą w kontakt z żywnością. Wszystkie te materiały mogą potencjalnie zanieczyścić żywność, przenosząc na nią substancje, a zatem muszą być wytwarzane i stosowane w sposób minimalizujący to ryzyko. W UE wszystkie materiały opakowaniowe do kontaktu z żywnością muszą być zgodne z rozporządzeniem (WE) 1935/2004 i rozporządzeniem (WE) 2023/2006. Przedsiębiorstwa sektora spożywczego stosujące HPP powinny zażądać od swoich dostawców opakowań dokumentacji, że wszelkie opakowania lub urządzenia stosowane podczas stosowania HPP są odpowiednie do takiego zastosowania.
• Zagrożenia alergenne: nie ma dowodów wskazujących na to, że HPP może tworzyć białka alergenne poprzez reaktywność składników żywności podczas procesów przetwarzania. Niektóre badania wykazały, że ekstrakcja białek uczulających poprzez dysocjację struktury komórek roślinnych lub poprzez wzmocnioną hydrolizę enzymatyczną może zmniejszyć uczulenie lub potencjał alergenny.

Technologia PEF

Pulsacyjne pole elektryczne (PEF) to nietermiczna technologia przetwarzania żywności, która stosuje krótkie impulsy (np. 1-50 μs) o bardzo wysokich napięciach prądu stałego (≤100 000 V) o częstotliwości do 1000 Hz do danej żywności. Żywność jest umieszczana między dwoma elektrodami i poddawana działaniu PEF przez krótki okres czasu, często krótszy niż jedna sekunda. Zastosowanie tych impulsów elektrycznych o dużej intensywności powoduje elektroprzepuszczalność lub elektroporację (przemijającą lub trwałą) błon komórek mikroorganizmów, roślin i zwierząt.

Zdolność PEF do inaktywacji mikroorganizmów w temperaturach, które nie mają negatywnego wpływu na smak, barwę lub wartość odżywczą żywności, jest czasami wykorzystywana do promowania PEF jako alternatywy przetwarzania termicznego. Ponadto PEF może być wykorzystywane do przyspieszenia i wzmocnienia zjawisk przenoszenia masy i ciepła, takich jak ekstrakcja wartościowych składników komórek, utwardzanie i suszenie.

Należy opisać wszelkie potencjalne zagrożenia zidentyfikowane lub związane z wykorzystaniem PEF

Główne kwestie bezpieczeństwa, które należy rozważyć w przypadku stosowania PEF do pasteryzacji na zimno oraz przedłużenia okresu trwałości produktów płynnych (np. soku pomarańczowego), obejmują:

• Zagrożenia mikrobiologiczne: odporność mikrobiologiczna na PEF zależy od różnych czynników wewnętrznych i zewnętrznych, w tym: (i) właściwości produktu, (ii) warunki przetwarzania, (iii) warunki przed i po obróbce PEF oraz (iv) właściwości drobnoustrojów, takich jak gatunek, szczep i faza wzrostu. W przypadku soków owocowych, Escherichia coli i Salmonella spp. zostały zidentyfikowane jako patogeny budzące obawy.
• Zagrożenia chemiczne: może dojść do niepożądanych reakcji elektrochemicznych na granicy elektroda-ciecz w komorze PEF. Zastosowania wymagające dużej intensywności obróbki PEF mogą prowadzić do korozji elektrod poprzez utlenianie metalu elektrody, co może spowodować uwolnienie jonów metali (np. żelaza, chromu, niklu i manganu) do żywności. Reakcje elektrochemiczne są nieuniknione, ale można nimi zarządzać za pomocą materiałów elektrodowych (np. tytanu, platynowanego tytanu lub polimerów przewodzących prąd) o większej odporności na reakcje elektrochemiczne, modyfikacji biegunowości impulsów (zastosowanie impulsów dwubiegunowych) i częstotliwości powtarzania impulsów (częstotliwość) oraz ograniczeń właściwości fizykochemicznych przetwarzanej żywności.
• Zagrożenia alergenne: w ograniczonej liczbie badań badano możliwe zmiany strukturalne w wybranych alergenach pokarmowych związane z przetwarzaniem PEF. Nie stwierdzono, aby technologia PEF powodowała istotne zmiany w strukturze alergenów arachidowych Ara h 2 i Ara h 6, a także białek jabłkowych Mal d 3 i Mal d 1b. Wykazano jednak, że przetwarzanie za pomocą PEF ma potencjał zmniejszenia alergenności albuminy jaja poprzez zmianę jej budowy, co zmniejsza jej właściwości immunogenne (szacowane na podstawie zdolności wiązania IgG i IgE).

Zarys badań walidacyjnych ilustrujących środki kontroli bezpieczeństwa żywności i/lub ich równoważność zarówno dla HPP, jaki i PEF z tradycyjnymi technologiami

W przypadku stosowania HPP i PEF do konserwacji żywności, poniższe pięć kroków może być wykorzystane jako wskazówka do badania walidacyjnego:

1. Należy udokumentować szczegółową specyfikację produktu:

- Wykaz składników, specyfikacje dla każdego składnika i szczegóły dotyczące dostawcy

- Parametry przetwarzania

- Dobre praktyki wytwarzania i dobre praktyki higieniczne

- Procedury specyficzne dla danego produktu oparte na zasadach HACCP

- Parametry i środki kontroli jakości

- Szczegóły dotyczące opakowań i specyfikacje dla wszystkich opakowań

- Względy związane z etykietowaniem, takie jak deklaracja trwałości i alergeny

- Warunki przechowywania, dystrybucji i ekspozycji detalicznej

- Instrukcja użytkowania produktu, jeśli dotyczy

- Szczegółowe dane dotyczące specyfikacji mikrobiologicznych i składu, w tym wartości granicznych

- Wymogi legislacyjne.

2. Udokumentować szczegółowy plan HACCP. Jeżeli przedsiębiorstwo branży spożywczej korzysta z usługowego pakowania i/lub dostawcy usług HPP lub PEF, musi ono posiadać działający plan HACCP, który uwzględnia konkretny produkt i jest zgodny ze wszystkimi wymogami prawnymi.
3. Podczas opracowywania i wdrażania nowej technologii proces powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby unieszkodliwić zidentyfikowany czynnik chorobotwórczy powszechnie związany z daną żywnością.

Przedsiębiorstwa sektora spożywczego powinny zrozumieć, że wszystkie patogeny mają szczególne wymagania dotyczące przetrwania i wzrostu w żywności. Przeżywalność i wzrost patogenów zależy od wewnętrznej i zewnętrznej charakterystyki żywności. Należy zauważyć, że wewnętrzne i zewnętrzne cechy żywności są z natury rzeczy zmienne. Ponadto, podczas gdy każda z nieodłącznych i zewnętrznych cech żywności może wpływać na wzrost i przetrwanie patogenów, to ich interakcja decyduje o tym, czy patogen będzie rosnąć i przetrwa w pożywieniu. Ponadto patogeny mogą przystosowywać się i zwiększać swoją odporność na wiele różnych czynników środowiskowych (np. szok zimna, szok termiczny itp.).

4. Ustanowienie kryteriów walidacji i akceptacji dla procesu i produktu w przypadku najgorszego scenariusza. Jeżeli są one dostępne, przedsiębiorstwa sektora spożywczego mogą stosować modelowanie prognostyczne lub publikacje naukowe w celu ustalenia kryteriów walidacji i akceptacji procesu i żywności.

Tolerancja drobnoustrojów lub wrażliwość na HPP lub PEF może nie być równa tolerancji lub wrażliwości na tradycyjne procesy, takie jak obróbka termiczna. W celu zapewnienia bezpieczeństwa żywności i/lub równoważności w stosowaniu HPP lub PEF, przedsiębiorstwa sektora spożywczego powinny ustalić odpowiednią redukcję log₁₀ zidentyfikowanego docelowego patogenu w żywności.

FSAI zaleca obecnie minimalny cel dla termicznej obróbki żywności jako redukcję 6 log₁₀ (6-D) liczby wegetatywnych komórek patogenu Listeria monocytogenes, który jest uważany za najbardziej odporny na ciepło patogen przenoszony przez żywność, nie tworzący zarodników. W innych środkach spożywczych przetwarzanych termicznie, w przypadku których ocena ryzyka wskazuje, że wzrost i produkcja toksyn Clostridium botulinum lub innych bakterii tworzących przetrwalniki stanowi szczególne ryzyko, FSAI zalecił poddanie ich obróbce w temperaturze 90°C przez 10 minut w celu osiągnięcia redukcji 6-D liczby psychrotroficznych (niepteolitycznych) C. botulinum typu B. Jednakże, jak wskazano powyżej, patogen budzący obawy musi zostać zidentyfikowany dla każdego procesu konserwacji, ponieważ wysoka tolerancja na ciepło może nie oznaczać wysokiej tolerancji dla innych strategii konserwacji. Znajomość sposobu działania technologii, receptury żywności i historii żywności (np. związek z ogniskami lub przypadkami chorób) jest istotna dla określenia patogenów, które mogą być wykorzystane do zdefiniowania procesu.

5. Opublikowano znaczną ilość literatury naukowej związanej z zatwierdzaniem HPP lub PEF dla żywności. Jednak w przypadku braku odpowiednich opublikowanych badań przedsiębiorstwa spożywcze mogą być zmuszone do przeprowadzenia testu obciążeniowego w celu wykazania skuteczności nowej technologii w produkcji bezpiecznej żywności. FSAI zaleca, aby przedsiębiorstwa sektora spożywczego konsultowały się z odpowiednim właściwym organem przed rozpoczęciem lub zleceniem przeprowadzenia testu obciążeniowego.

Pełna treść raportu

Źródło: FSAI