يقوم علماء الأغذية بتطوير إطار عمل لتحسين جودة الغذاء مع الاستمرار في قتل مسببات الأمراض

في بعض الأحيان، قد تؤدي المعالجة التي تجعل الطعام آمنًا إلى الإضرار بالنكهة والعناصر الغذائية، لكن عالمة الأغذية جينيفر أكوف تبحث عن طريقة لجعل الطعام آمنًا وتقليل فقدان الجودة.

غالبًا ما يستخدم معالجو الأغذية الحرارة للبسترة أو التعقيم لجعل المنتجات الغذائية آمنة عن طريق قتل مسببات الأمراض مثل السالمونيلا والليستيريا، ولكن درجات الحرارة المرتفعة يمكن أن تؤدي إلى تدهور جودة الأغذية. وقالت جنيفر أكوف، الأستاذة المساعدة في علم الأحياء الدقيقة للأغذية والسلامة في محطة أركنساس للتجارب الزراعية، الذراع البحثية لقسم نظام الزراعة بجامعة أركنساس، إنه لضمان سلامة الأغذية، تعتمد الصناعة أحيانًا على معايير صارمة للغاية تقلل دون داع من جودة الغذاء.

بالتركيز على المنتجات الغذائية منخفضة الرطوبة مثل الحليب المجفف، أجرت Acuff وفريقها دراسة بحثًا عن طريقة تضمن سلامة الأغذية مع الاحتفاظ بمعظم الفيتامينات والمعادن والنكهة اعتمادًا على الطعام.

وقال أكوف: “شمل هذا النهج التعاوني علم الأحياء الدقيقة والهندسة والإحصاءات لتزويد صناعة الأغذية بما نعتقد أنه سيكون أداة لتحسين السلامة دون المساس بجودة منتجاتها الغذائية المجففة”.

وأضاف أكوف أن العملية لا تقتصر على الأطعمة منخفضة الرطوبة وقد تمتد إلى الأطعمة والعمليات الأخرى.

باستخدام بيانات من دراسة أجريت على الكائنات الحية الدقيقة “البديلة” غير الضارة وتقنية إحصائية تسمى “bootstrapping”، طور الباحثون إطارًا لتوفير خيارات معالجات الأغذية ضمن إرشادات إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.

وقال جيام سوبياه، رئيس قسم علوم الأغذية: “لقد اقترحنا منهجية لاختيار القيمة بين أساليب معالجة الأغذية الأكثر ليبرالية والأكثر محافظة على أساس تحمل المخاطر”. “يمكن للصناعة استخدام هذه المنهجية لاختيار القيمة وتقديم التماس لإدارة الغذاء والدواء للموافقة عليها.”

على الرغم من عدم وجود قاعدة محددة لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية، تطلب الحكومة حاليًا من صناعة تجهيز الأغذية تقديم التماس لمراجعة كل حالة على حدة.

تم نشر الدراسة التي تحمل عنوان “Bootstrapping لتقدير نسبة القتل المحافظة للبديل لمسببات الأمراض لاستخدامها في التحقق من صحة العملية الحرارية على المستوى الصناعي” على الإنترنت من قبل مجلة إنتاج الغذاء في مارس.

وقال سوبياه: “البدائل مثل الدمى المستخدمة في اختبارات التصادم للتحقق من سلامة السيارة”. “إنها كائنات دقيقة غير مسببة للأمراض، والتي يجب أن تتمتع بمقاومة حرارية مماثلة أو أعلى من مسببات الأمراض الفعلية. وفي كثير من الأحيان، تكون أكثر مقاومة بكثير.”

يستخدم العلماء “تقليل دورة السجل”، أو LCR باختصار، لحساب مدى فعالية العملية في قتل الكائنات الحية الدقيقة الضارة. يشير “السجل” إلى المقياس اللوغاريتمي، ويمثل السجل الواحد انخفاضًا بمقدار 10 أضعاف يعادل انخفاضًا بنسبة 90٪ في البكتيريا. سيكون التخفيض بمقدار سجلين بمثابة تخفيض بنسبة 99%، و3 سجل بنسبة 99.9%، وهكذا. التخفيض بمقدار 6 سجلات هو تخفيض بنسبة 99.9999%.

عندما يتم استخدام الكائنات الحية الدقيقة البديلة في دراسات تحدي سلامة الأغذية لتعقيم الأطعمة المعلبة، يوصي معهد متخصصي المعالجة الحرارية للأغذية بـ “نسبة قتل بسيطة” أو متوسطة للتحقق من صحة سلامة الأغذية على المستوى الصناعي. على سبيل المثال، قال سوبياه إنه إذا كان التعقيم يتطلب تقليل “12 سجلًا” للعامل الممرض وكان البديل أكثر مقاومة بمقدار الضعف، فيمكن للمعالج إظهار قتل “6 سجل” للبديل، وستقبله إدارة الغذاء والدواء الأمريكية كمكافئ .

ومع ذلك، فإن عيب هذه الطريقة هو أنها لا تأخذ في الاعتبار تنوع الكائنات الحية الدقيقة، سواء العامل الممرض أو البديل، كما أشار سوبياه.

على الرغم من أنها أقل عرضة لمسببات الأمراض المنقولة بالغذاء من اللحوم الطازجة ومنتجات الألبان، إلا أن الأطعمة منخفضة الرطوبة ليست محصنة. لقد تورطت أنواع مختلفة من السالمونيلا في 15 حالة وفاة وآلاف من الأمراض ومئات من حالات العلاج في المستشفيات على مدار العشرين عامًا الماضية بسبب الأطعمة المصابة منخفضة الرطوبة مثل الفواكه المجففة والخضروات والمكسرات والأعشاب والدقيق والتوابل.

وقال سوبياه إنه بعد تفشي حالات سلامة الأغذية هذه، “تحولت صناعة الأغذية إلى الوضع المحافظ” في دراسات تحدي سلامة الأغذية، من خلال اشتراط نفس المستوى من خفض سجل البديل.

على سبيل المثال، إذا كان تعقيم التوابل يتطلب خفضاً بمقدار 12 لوغاريتماً للسالمونيلا، فإن الصناعة سوف تظهر تخفيضاً بمقدار 12 لوغاريتماً للبديل على الرغم من أنه يمكن أن يكون أقوى بمرتين من مسببات الأمراض. وأوضح سوبيا أنه في حين أن هذا يضمن مستوى عالٍ من سلامة الأغذية، إلا أن العناصر الغذائية قد تتدهور بسبب المعالجة الحرارية الشديدة.

حساب المخاطر

باعتبارها طالبة دراسات عليا في علوم الأغذية في كلية ديل بومبرز للعلوم الزراعية والغذائية والحياة، استخدمت أرشبريت خاطرة البيانات المنشورة مسبقًا من مختبر سوبيا والتي تتضمن المكورات المعوية البرازية البديلة لتطوير حل للحفاظ على الجودة في المعالجة الحرارية. لقد طبقت تقنية التمهيد لتقدير توزيع نسبة القتل في الحليب المجفف بدلاً من حساب “المتوسط ​​البسيط” أو متوسط ​​نسبة القتل.

باستخدام التمهيد، يستطيع العلماء التعامل مع عدم اليقين في البيانات التجريبية من خلال توليد العديد من العينات بدلاً من افتراض توزيع محدد. تتطلب هذه التقنية اختيار نقاط بيانات عشوائيًا من البيانات الأصلية لمنح الباحثين فكرة جيدة عن مدى اختلاف النتائج بسبب الصدفة. وقد تم استخدامه في دراسات مختلفة لتحسين طرق تصنيع الأغذية وتقييم مخاطر سلامة الأغذية من الميكروبات المختلفة في الأطعمة المختلفة.

وأشار سوبياه إلى أنه من خلال تقدير توزيع نسبة القتل، يمكن حساب نسبة القتل النهائية على مقياس متدرج للمخاطر. في مثال افتراضي، للحصول على مستوى مخاطرة 1%، قد يرغب المعالج في تخفيض 9 سجلات للبديل، وهو تخفيض بنسبة 99.9999999%. يتطلب مستوى المخاطرة بنسبة 5% تخفيضًا بمقدار 8 لوغاريتمات، ويتطلب مستوى خطر بنسبة 10% تخفيضًا بمقدار 6.5 لوغاريتمات للبديل ليكون معادلاً لتخفيض 12 لوغاريتمًا للعامل الممرض. يُطلق على التخفيض بمقدار 12 لوغاريتم عادةً اسم التعقيم ويُسمى التخفيض بمقدار 4 إلى 5 لوغاريتم بالبسترة.

وقال سوبياه إن هذه الطريقة تحقق التوازن بين قتل البكتيريا الضارة والحفاظ على الجودة.