Döda patogener utan att förstöra mat

Om och om igen skakas media av skandaler om förorenad mat. Tusentals människor i utvecklade länder blir sjuka efter att ha ätit förorenad, bortskämd eller förfalskad mat. Antalet produkter som dras ur försäljning växer ständigt.

Listan över hot mot livsmedelssäkerheten, såväl som mot människorna som konsumerar dem, är mycket längre än välkända patogener som salmonella, norovirus eller de med särskilt ökända rykte.

Trots branschens vaksamhet och användningen av en rad livsmedelskonserveringstekniker, såsom värmebehandling och bestrålning, fortsätter människor att bli sjuka och dö av kontaminerade och ohälsosamma livsmedel.

Utmaningen är att hitta skalbara metoder som dödar farliga mikrober samtidigt som smak och näringsvärde bibehålls. Detta är inte lätt, eftersom många metoder för att döda mikroorganismer tenderar att försämra dessa siffror, förstöra vitaminer eller förändra matens struktur. Med andra ord kan kokande sallad behålla det, men den kulinariska effekten blir dålig.

Kall plasma och högt tryck

Bland de många sätten att sterilisera mat, från mikrovågor till pulserande ultraviolett strålning och ozon, är två nya tekniker av stort intresse: kall plasma och högtrycksbearbetning. Ingen av dem kommer att lösa alla problem, men båda kan bidra till att förbättra livsmedelsförsörjningens trygghet. I en studie som genomfördes i Tyskland 2010 kunde näringsforskare eliminera mer än 20 % av vissa stammar som orsakar matförgiftning inom 99,99 sekunder efter applicering av kall plasma.

kall plasma det är ett mycket reaktivt ämne som består av fotoner, fria elektroner och laddade atomer och molekyler som kan deaktivera mikroorganismer. Reaktioner i plasma genererar också energi i form av ultraviolett ljus, vilket skadar mikrobiellt DNA.

Användning av kall plasma

Högtrycksbearbetning (HPP) är en mekanisk process som sätter en enorm press på maten. Det behåller dock sin smak och näringsvärde, vilket är anledningen till att forskare ser det som ett effektivt sätt att bekämpa mikroorganismer i mat med låg fukthalt, kött och till och med vissa grönsaker. HPS är faktiskt en gammal idé. Bert Holmes Hite, en jordbruksforskare, rapporterade först om användningen så tidigt som 1899 när han letade efter sätt att minska förstörelsen av komjölk. Men på hans tid var installationerna som krävdes för vattenkraftverk mycket komplexa och dyra att bygga.

Forskare förstår inte helt hur HPP inaktiverar bakterier och virus samtidigt som maten lämnas orörd. De vet att denna metod angriper svagare kemiska bindningar som kan vara avgörande för funktionen hos bakteriella enzymer och andra proteiner. Samtidigt har HPP en begränsad effekt på kovalenta bindningar, så de kemikalier som påverkar matens färg, smak och näringsvärde förblir praktiskt taget orörda. Och eftersom växtcellernas väggar är starkare än mikrobiella cellers membran, verkar de bättre kunna stå emot högt tryck.

Destruktion av mikrobiella celler genom pressningsmetoder

På senare år har den sk "barriär"-metoden Lothar Leistner, som kombinerar många sanitetstekniker för att döda så många patogener som möjligt.

plus avfallshantering

Enligt forskare är det enklaste sättet att säkerställa livsmedelssäkerhet att se till att den är ren, av god kvalitet och av känt ursprung. Stora detaljhandelskedjor som Walmart i USA och Carrefour i Europa har använt blockkedjeteknik () i kombination med sensorer och skannade koder för att kontrollera leveransprocessen, ursprunget och kvaliteten på maten under en tid. Dessa metoder kan också hjälpa till i kampen för att minska matsvinnet. Enligt en rapport från Boston Consulting Group (BCG) slängs cirka 1,6 miljarder ton mat över hela världen varje år, och om inget görs åt det kan denna siffra stiga till 2030 miljarder år 2,1. Avfall finns i hela värdekedjorna: från anläggningen produktion till bearbetning och lagring, bearbetning och förpackning, distribution och detaljhandel, för att slutligen återuppstå i stor skala i slutanvändningsstadiet. Kampen för livsmedelssäkerhet leder naturligtvis till att minska avfallet. När allt kommer omkring slängs mat som inte är skadad av mikrober och patogener ut i mindre utsträckning.

Omfattningen av matsvinnet i världen

Gamla och nya sätt att kämpa för säker mat

• Värmebehandling - denna grupp inkluderar ofta använda metoder, till exempel pastörisering, d.v.s. förstörelse av skadliga mikrober och proteiner. Deras nackdel är att de minskar smaken och näringsvärdet hos produkter, och även att hög temperatur inte förstör alla patogener.
• Bestrålning är en teknik som används inom livsmedelsindustrin för att exponera produkter för elektron-, röntgen- eller gammastrålar som förstör DNA, RNA eller andra kemiska strukturer som är skadliga för organismer. Problemet är att föroreningarna inte går att få bort. Det finns också många farhågor om de doser av strålning som livsmedelsarbetare och konsumenter måste konsumera.
• Användningen av högt tryck - denna metod blockerar produktionen av skadliga proteiner eller förstör mikrobernas cellulära strukturer. Den är väl lämpad för produkter med låg vattenhalt och skadar inte själva produkterna. Nackdelarna är höga installationskostnader och eventuell förstörelse av ömtåligare matvävnader. Denna metod dödar inte heller vissa bakteriesporer.
• Kallplasma är en teknologi under utveckling, vars princip ännu inte har förklarats fullt ut. Det antas att aktiva syreradikaler bildas i dessa processer, som förstör mikrobiella celler.
• UV-strålning är en industriell metod som förstör DNA- och RNA-strukturer hos skadliga organismer. Pulserande ultraviolett ljus har visat sig vara bättre för mikrobiell inaktivering. Nackdelarna är: uppvärmning av produkters yta under långvarig exponering, såväl som oro för hälsan hos arbetare i industriföretag där UV-strålar används.
• Ozonering - en allotropisk form av syre i flytande eller gasform, är ett effektivt bakteriedödande medel som förstör cellmembran och andra strukturer hos organismer. Tyvärr kan oxidation försämra livsmedelskvaliteten. Dessutom är det inte lätt att kontrollera enhetligheten i hela processen.
• Oxidation med kemikalier (t.ex. väteperoxid, perättiksyra, klorbaserade föreningar) - används inom industrin i livsmedelsförpackningar, förstör cellmembran och andra strukturer hos organismer. Fördelarna är enkelhet och relativt låg installationskostnad. Liksom all oxidation påverkar dessa processer också livsmedelskvaliteten. Dessutom kan klorbaserade ämnen vara cancerframkallande.
• Användning av radiovågor och mikrovågor - effekten av radiovågor på mat är föremål för preliminära experiment, även om mikrovågor (högre effekt) redan används i mikrovågsugnar. Dessa metoder är på något sätt en kombination av värmebehandling och bestrålning. Om det lyckas kan radiovågor och mikrovågor utgöra alternativ till många andra metoder för inneslutning av mat och hygien.