Innowacje związane z mikrobiomem wspierają zrównoważone systemy żywnościowe
Mikrobiom, czyli zbiór wszystkich mikroorganizmów - bakterii, wirusów i grzybów - ma istotny wpływ na nasze samopoczucie oraz wszystkie procesy zachodzące w naszych ciałach, od trawienia po działanie układu odpornościowego. Mikrobiomy stanowią także element wszystkich systemów rolno-spożywczych. Badanie mikroorganizmów wchodzących w ich skład oraz złożonych sieci interakcji między poszczególnymi elementami mikrobiomu i jego otoczeniem jest kluczem do opracowania bezpieczniejszych i bardziej zrównoważonych metod produkcji żywności.
Jednolite metody mapowania mikrobiomu
Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MASTER(odnośnik otworzy się w nowym oknie) skupił się na badaniu złożonych relacji między mikrobiomami we wzajemnie powiązanych ze sobą systemach żywnościowych, w tym w środowisku morskim, w roślinach, glebie, żwaczu oraz żywności. „Wykorzystując technologie sekwencjonowania DNA oparte na mikrobiomie, staraliśmy się poprawić jakość łańcuchów rolno-spożywczych, w tym produkcji żywności oraz pasz, zapewniając ich zrównoważony i prozdrowotny charakter”, wyjaśnia Paul Cotter, koordynator projektu. Aby zrealizować ten cel i opracować jednolity proces analizy mikrobiomów gwarantujący powtarzalność oraz możliwość porównania rezultatów w całym łańcuchu żywnościowym, konsorcjum projektu ujednoliciło procedury pobierania, konserwacji i przechowywania próbek. Opracowanie standardowych procedur operacyjnych stosowanych na wszystkich etapach procesu analizy zminimalizowało ryzyko wystąpienia błędów, ograniczając możliwość błędnej interpretacji danych oraz naruszenia ich integralności.
Nowe technologie
Zespół projektu MASTER opracował nowy protokół analizy oraz zestaw narzędzi do ekstrakcji DNA, który umożliwia skuteczne pobieranie próbek w celu analizy genetycznej mikrobiomów. Dzięki nowym narzędziom jest to możliwe nawet w przypadkach, w których liczba mikroorganizmów jest zbyt niska i nie pozwala na wykorzystanie konwencjonalnych metod. Zastosowanie opracowanego protokołu badań w celu analizy tysięcy próbek pochodzących z różnych zakładów przetwórstwa spożywczego przełożyło się na powstanie bazy danych CuratedFoodMetagenomic – wyjątkowego zasobu, który pozwala podmiotom przemysłowym na precyzyjne wykrywanie mikroorganizmów występujących w żywności. Narzędzia te mogą być stosowane w połączeniu z przenośnym i szybkim urządzeniem do sekwencjonowania DNA w celu wykrywania mikroorganizmów stanowiących zagrożenie dla ludzi i zwierząt.
Usprawnienie produkcji żywności i pasz
Naukowcy dostrzegają kluczową rolę mikrobiomów roślinnych w procesie wzmacniania mechanizmów obrony roślin przed patogenami oraz w stymulowaniu ich wzrostu. Z tego powodu opracowali szczepy mikroorganizmów zwalczające patogeny grzybowe atakujące kukurydzę, a także bionawozy poprawiające jakość trawy. Rozwiązania oparte na mikrobiomie stosowane w akwakulturze, wśród których można wymienić szczepy probiotyczne i biokonserwanty, wykazują obiecujące rezultaty w zakresie przyspieszenia rozwoju ryb i poprawy jakości filetów. W ramach projektu MASTER zespół przyjrzał się również mikrobiomowi przeżuwaczy(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – krów, owiec oraz kóz. Znaczenie tego mikrobiomu jest nieocenione - w zależności od składu może wpływać na pozyskiwanie białka i innych składników odżywczych ze spożywanej paszy, a także na emisję gazów cieplarnianych - w szczególności metanu. „Wprowadzanie zmian w mikrobiomie przeżuwaczy może ograniczyć ich wpływ na środowisko, a także przyczynić się do uzyskania zrównoważonych produktów mięsnych i mlecznych lepszej jakości”, twierdzi Cotter.
Zwalczanie marnotrawstwa żywności i innych problemów
Marnotrawienie niemal jednej trzeciej żywności wytwarzanej na całym świecie stanowi kluczowy problem. Zespół podjął próbę jego rozwiązania dzięki nowatorskiej technologii przetwarzania żywności, która pozwala na przekształcanie odpadów w użyteczne składniki. Naukowcy przyjrzeli się również możliwości wykorzystania fermentacji jako naturalnej metody konserwacji żywności. „Żywność sfermentowana, która charakteryzuje się bogatą florą bakteryjną, wysoką jakością i doskonałym bezpieczeństwem, sprzyja skutecznemu trawieniu oraz wiąże się z wieloma korzyściami dla zdrowia”, wyjaśnia Cotter. Kompleksowe badania kilku rodzajów sfermentowanych produktów prowadzą do wprowadzenia na rynek nowych produktów spożywczych zoptymalizowanych pod kątem wskazanych cech. Jak zauważa Cotter: „W ramach projektu MASTER zespół opracował przeszło dwadzieścia innowacji, a każda z nich charakteryzuje się wyjątkowym potencjałem”. W przyszłości konsorcjum projektu MASTER będzie kontynuować badania w ramach nowych projektów unijnych, w tym DOMINO(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz HoloRuminant(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – w ten sposób zapewni dalszy rozwój rozwiązań dotyczących kluczowych obszarów badań.
