Wielu producentów żywności zna ten scenariusz: wdrożone działania korygujące, zmodyfikowane procedury higieniczne, dodatkowe badania mikrobiologiczne – a mimo to problem psucia powraca. Z punktu widzenia zakładu wygląda to jak seria niepowiązanych incydentów.

Coraz więcej danych naukowych i przemysłowych pokazuje jednak, że przyczyna rzadko leży wyłącznie w samym produkcie. Znacznie częściej źródłem problemu jest mikrobiologiczny krajobraz zakładu produkcyjnego – złożony, dynamiczny ekosystem mikroorganizmów, który nie poddaje się łatwo klasycznej kontroli punktowej.

Mikroorganizmy lubią stabilność środowiska produkcyjnego

Badania prowadzone w zakładach przetwórstwa żywności jednoznacznie wskazują, że środowisko produkcyjne sprzyja tworzeniu trwałych nisz mikrobiologicznych. Mikroorganizmy mogą przetrwać w odpływach, trudno dostępnych elementach maszyn, uszczelkach, strefach o obniżonej skuteczności mycia czy miejscach o zmiennej wilgotności.

W takich lokalizacjach tworzą biofilmy, czyli wielogatunkowe struktury mikrobiologiczne, które:

• wykazują zwiększoną odporność na środki myjące i dezynfekujące,
• mogą okresowo „uwalniać” mikroorganizmy do środowiska produkcji,
• pozostają niewidoczne dla rutynowych badań opartych na próbkach produktu.

Jak podkreślają różne źródła, te same szczepy bakterii psujących mogą utrzymywać się w zakładzie przez wiele miesięcy, a nawet lat, stopniowo przenosząc się na produkt końcowy. Z perspektywy kontroli jakości problem wygląda wówczas na „nowy”, podczas gdy jego źródło pozostaje niezmienne.

Produkt to tylko wierzchołek góry lodowej

Tradycyjne podejście do psucia żywności koncentruje się na badaniu produktu gotowego. Tymczasem współczesna mikrobiologia coraz częściej posługuje się pojęciem mikrobiomu środowiska produkcyjnego (Microbiome of the Built Environment).

Mikrobiom obejmuje całokształt mikroorganizmów obecnych w środowisku produkcyjnym, zarówno na powierzchniach mających kontakt z żywnością, jak i w powietrzu hal, instalacjach technologicznych oraz na elementach infrastruktury, które nie są objęte rutynowym monitoringiem.

Co istotne, mikrobiom ten ma charakter dynamiczny i podlega ciągłym zmianom w odpowiedzi na sezonowość i zmienność surowców, modyfikacje parametrów procesu technologicznego, reorganizację przepływów materiałów i personelu, a także na zmiany w harmonogramach oraz metodach mycia i dezynfekcji.

Bez jego zrozumienia działania naprawcze często przypominają gaszenie pożaru – skuteczne krótkoterminowo, ale nieskuteczne w dłuższej perspektywie. Dlatego coraz częściej mówi się o konieczności systemowego spojrzenia na psucie, nie jako na problem pojedynczej partii, lecz jako efekt interakcji całego ekosystemu mikrobiologicznego zakładu.

Dlaczego klasyczne metody mikrobiologiczne zawodzą?

Standardowe metody mikrobiologiczne zostały zaprojektowane przede wszystkim z myślą o bezpieczeństwie żywności i zgodności regulacyjnej, a nie o analizie złożonych społeczności mikroorganizmów odpowiedzialnych za psucie.

Jak wskazują przeglądy literatury, klasyczne metody mikrobiologiczne często nie oddają pełnego obrazu sytuacji w środowisku produkcyjnym. Wiele mikroorganizmów nie daje się hodować standardowymi technikami, a bakterie obecne w biofilmach lub występujące w niskich liczebnościach pozostają niedoszacowane lub całkowicie niewykryte. W efekcie rutynowe badania pokazują jedynie fragment rzeczywistej różnorodności mikrobiologicznej zakładu.

W efekcie decyzje podejmowane są na podstawie niepełnego obrazu, co utrudnia:

• wskazanie rzeczywistego źródła kontaminacji,
• ocenę skuteczności działań korygujących,
• zrozumienie, dlaczego problem powraca mimo wdrożonych zmian.

To właśnie w tym miejscu coraz większą rolę zaczynają odgrywać podejścia oparte na analizie mikrobiomu i danych genomowych.

Od identyfikacji do prewencji – nowe podejście do psucia

Rozwój metagenomiki, oparty na sekwencjonowaniu DNA nowej generacji (NGS), umożliwia analizę całych społeczności mikroorganizmów bez konieczności ich hodowli. Podejście to umożliwia identyfikację mikroorganizmów na poziomie rodzaju, gatunku, a często także szczepu, analizę ich współwystępowania i zmian w czasie oraz lepsze zrozumienie roli środowiska produkcyjnego w procesach psucia.

W bioMérieux obserwujemy, że ta zmiana technologiczna przekłada się bezpośrednio na zmianę sposobu myślenia producentów. Coraz częściej kluczowe pytanie nie brzmi już „czy produkt się psuje?”, lecz: „dlaczego problem wraca i gdzie naprawdę ma swoje źródło?”

Rozwiązania takie jak SMARTBIOME™ zostały zaprojektowane w logice analizy całego łańcucha produkcyjnego – od surowców, przez proces, po produkt gotowy – zamiast pojedynczego punktu kontrolnego.

Model SPOT – ACT – PREVENT jako ramy decyzyjne

Praktyczne wykorzystanie danych mikrobiomowych wymaga uporządkowanego podejścia decyzyjnego. Model SPOT – ACT – PREVENT porządkuje ten proces:

• SPOT – identyfikacja mikroorganizmów i ich rzeczywistych źródeł w środowisku produkcyjnym,
• ACT – podejmowanie ukierunkowanych decyzji procesowych opartych na danych, a nie na założeniach,
• PREVENT – monitorowanie trendów i zapobieganie nawrotom zamiast powtarzalnych działań korygujących.

Takie podejście umożliwia przejście od reaktywnego zarządzania psuciem do modelu prewencyjnego, opartego na zrozumieniu mikrobiologicznego ekosystemu zakładu.

Psucie jako obszar realnej optymalizacji

Nowoczesne podejścia, oparte na analizie mikrobiomu i danych genomowych, umożliwiają:

• śledzenie pochodzenia mikroorganizmów psujących,
• analizę ich dróg rozprzestrzeniania się w zakładzie,
• ocenę skuteczności działań w dłuższym horyzoncie czasowym

Zgodnie z koncepcją Augmented Diagnostics, bioMérieux przesuwa punkt ciężkości z pojedynczego testu na dane, wiedzę i decyzje procesowe. Dzięki temu psucie przestaje być postrzegane jako nieunikniony koszt, a zaczyna być obszarem świadomej optymalizacji jakości, stabilności procesów i rentowności.

Zrozumienie, skąd naprawdę biorą się nawracające problemy z psuciem żywności, to pierwszy krok do ich trwałego rozwiązania. Jak pokazują zarówno literatura naukowa, jak i praktyka przemysłowa, ten krok zaczyna się nie w laboratorium kontroli końcowej, lecz w analizie całego mikrobiologicznego ekosystemu zakładu.

Źródła:

1. Laboratorium360 – Metagenomika – kluczowe narzędzie do badania drobnoustrojów
   https://laboratorium360.pl/sila-i-potencjal-metagenomiki-w-nauce-oraz-przemysle/
2. Juszczuk-Kubiak E, Greguła-Kania M, Sokołowska B. Technologie „food-omics” w profilowaniu metagenomu żywności. Postępy Mikrobiologii. 2021;60(1):59–75. doi:10.21307/PM-2021.60.1.06.
3. Understanding the quality and safety of food production through the lens of The Microbiome of The Built Environment | Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry | Oxford Academic
4. High-throughput analysis of microbiomes in a meat processing facility: are food processing facilities an establishment niche for persisting bacterial communities? | Microbiome | Springer Nature Link
5. Microbial food spoilage: impact, causative agents and control strategies | Nature Reviews Microbiology