Innowacje oparte na mikrobiomie wsparciem dla zrównoważonych systemów żywnościowych
Ogół wszystkich mikroorganizmów, takich jak bakterie, grzyby i wirusy – znany jako mikrobiom – wpływa na nasz dobrostan, kształtując wszelkie procesy zachodzące w organizmie, od trawienia po reakcje układu odpornościowego. Ponadto mikrobiomy są obecne we wszystkich systemach rolno-spożywczych. Zatem zrozumienie mikroorganizmów i ich skomplikowanych interakcji ze sobą i środowiskiem ma kluczowe znaczenie w kontekście strategii zwiększania bezpieczeństwa i zrównoważoności produkcji żywności.
Spójne procedury mapowania mikrobiomu
Finansowany przez Unię Europejską projekt MASTER koncentrował się na badaniu skomplikowanych relacji między mikrobiomami we wszystkich połączonych systemach żywnościowych, tworzonych przez mikroorganizmy żyjące w wodzie morskiej, roślinach, glebie, żwaczu czy żywności. „Wykorzystując technologie sekwencjonowania DNA oparte na mikrobiomie, zespół dążył przede wszystkim do zwiększenia jakości, zrównoważoności i zdolności prozdrowotnych łańcuchów rolno-spożywczych i żywności oraz wytwarzanych pasz”, wyjaśnia koordynator projektu Paul Cotter. Aby to osiągnąć i zapewnić spójną analizę mikrobiomów oraz zachować porównywalność w całym łańcuchu żywnościowym, konsorcjum projektu ujednoliciło procedury pobierania, konserwacji i przechowywania próbek. Opracowanie standardowych procedur operacyjnych na wszystkich etapach procesu analizy przyczyniło się do zminimalizowania potencjalnych błędów oraz uniknięcia subiektywnych czy nieprawidłowych interpretacji danych.
Nowa technologia
Jednym z zadań zrealizowanych w ramach projektu MASTER było opracowanie nowego protokołu i powiązanego zestawu do ekstrakcji DNA, aby pomóc w skutecznym pobieraniu próbek mikrobiomów na potrzeby ich analizy opartej na DNA, nawet w przypadkach, gdyby było to utrudnione z powodu małej liczby obecnych mikroorganizmów. Co ważne, zastosowanie tego protokołu do tysięcy próbek z różnych środowisk przetwarzania żywności doprowadziło do stworzenia bazy danych pod nazwą CuratedFoodMetagenomic, która stanowi nieoceniony zasób dla zakładów przemysłowych, umożliwiający precyzyjne wykrywanie mikroorganizmów obecnych w żywności. Narzędzia te mogą być używane w połączeniu z przenośnym i szybkim narzędziem sekwencjonowania DNA, co pozwala na wykrywanie problematycznych drobnoustrojów.
Poprawa produkcji żywności i pasz
Uznając kluczową rolę mikrobiomu roślin we wzmacnianiu ich mechanizmów obronnych przed patogenami i wspieraniu ich wzrostu, naukowcy opracowali szczepy drobnoustrojów służące zwalczaniu patogenów grzybiczych w uprawach takich jak kukurydza oraz w nawozach organicznych w celu poprawy jakości trawy. Jeśli chodzi o akwakulturę, nowe rozwiązania oparte na mikrobiomie, w tym szczepy probiotyczne i biokonserwujące, dostarczyły obiecujących wyników w zakresie poprawy wzrostu ryb i jakości uzyskanego mięsa. Zespół projektu MASTER zgłębił również zagadnienie mikrobiomu przeżuwaczy, w tym krowy, owcy i kozy. Mikrobiom ten ma kluczowe znaczenie, ponieważ w zależności od jego składu może wpływać na stopień, w jakim białko i inne składniki odżywcze są pozyskiwane z paszy dla zwierząt, a także przyczyniać się do emisji gazów cieplarnianych (głównie metanu). „Modyfikowanie mikrobiomu przeżuwaczy może zmniejszyć wpływ na środowisko, a także umożliwić pozyskiwanie zrównoważonych produktów mięsnych i mlecznych cechujących się wyższą jakością”, stwierdza Cotter.
Walka z marnowaniem żywności, i nie tylko
Globalny problem, jakim jest marnowanie żywności, dotyczy prawie jednej trzeciej całkowitej produkcji żywności. Zespół projektu postanowił pomóc w jego rozwiązaniu, proponując zastosowanie technologii przetwarzania żywności pozwalającej na przekształcanie odpadów w korzystne składniki. Kolejnym badanym rozwiązaniem była fermentacja i jej zastosowanie jako naturalnej metody konserwacji żywności. „Sfermentowana żywność, bogata w korzystne bakterie, poprawia jakość, bezpieczeństwo i trawienie produktów żywnościowych, a także oferuje korzyści zdrowotne”, wyjaśnia Cotter. Kompleksowe studium dotyczące szeregu sfermentowanych produktów spożywczych toruje drogę dla nowej żywności, która będzie zoptymalizowana pod kątem wspomnianych cech. Cotter podkreśla: „Dzięki projektowi MASTER powstało ponad dwadzieścia innowacji, a każda z nich została wybrana z uwagi na swój ogromny potencjał”. W przyszłości konsorcjum MASTER będzie kontynuować badania w ramach nowych unijnych projektów, takich jak DOMINO i HoloRuminant, zapewniając stały postęp i dalsze innowacje w tych kluczowych obszarach.
Słowa kluczowe
MASTER, mikrobiom, rośliny, odpady żywnościowe, marnowanie żywności, technologie sekwencjonowania DNA, przeżuwacze, fermentacja, akwakultura
