Narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym, skupiające się na mikrobiomie, pomaga w ograniczeniu marnotrawstwa i zapewnieniu bezpieczeństwa żywności
Monitorowanie jakości i bezpieczeństwa żywności opierało się dotychczas na retrospektywnych testach hodowlanych, stałych oznaczeniach terminu przydatności do spożycia oraz fragmentarycznych rejestrach identyfikowalności. Żywność jest często wyrzucana wcześniej, niż to konieczne, a jej psucie się wykrywa się dopiero wtedy, gdy się rozpocznie. Ponadto obecne podejścia rzadko uwzględniają złożoność mikrobiomu żywności i jego interakcje funkcjonalne. W odróżnieniu od wcześniejszych podejść, w których badano zastosowanie poszczególnych technologii proaktywnych, finansowany przez UE projekt FOODGUARD(odnośnik otworzy się w nowym oknie) połączył wiele zaawansowanych technologii w jeden system. Inteligentny system zarządzania FoodGuard (iFGMS) pozwala na monitorowanie jakości żywności w czasie rzeczywistym, prognozowanie pozostałego okresu przydatności do spożycia, dynamiczną ocenę ryzyka oraz przejrzystą wymianę informacji w całym łańcuchu dostaw żywności.
Biokonserwanty, inteligentne czujniki, sztuczna inteligencja i technologia blockchain
„System iFGMS łączy w sobie podejście multiomiczne (obejmujące metagenomikę, metabolomikę i metatranskryptomikę), nieinwazyjne pomiary w ramach Internetu rzeczy (IoT) z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni i obrazowania spektrometrii masowej, modelowanie predykcyjne oparte na sztucznej inteligencji oraz identyfikowalność opartą na technologii blockchain”, wyjaśnia koordynator projektu George-John Nychas z Uniwersytetu Rolniczego w Atenach(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Pozwala to na bezpieczną, kompleksową identyfikowalność żywności oraz dynamiczne zarządzanie okresem przydatności do spożycia w czasie rzeczywistym, przy udostępnianiu danych w całym łańcuchu dostaw żywności. Użytkownicy pracujący w terenie uzyskują dostęp do informacji z IoT bezpośrednio za pośrednictwem aplikacji iFGMS, natomiast interfejs konsumencki przedstawia historię produktu oraz informacje dotyczące zrównoważonego rozwoju. Oprócz tego cyfrowego systemu wspomagania decyzji w projekcie FOODGUARD zastosowano biokonserwanty – bakterie wytwarzające metabolity hamujące psucie się żywności i rozwój patogenów – jako zdrowsze i bezpieczniejsze alternatywy dla środków chemicznych, takich jak chlor. Przetestowano zarówno konwencjonalne bakterie kwasu mlekowego, jak i nowatorski olejek eteryczny z oregano.
Pilotażowe testy w różnych grupach produktów spożywczych
Metody opracowane w ramach projektu FOODGUARD przetestowano w czterech projektach pilotażowych obejmujących gotowe do spożycia warzywa, doradę, mięso oraz ser feta. Biokonserwanty wydłużyły okres przydatności do spożycia o jeden do czterech dni w przypadku różnych produktów spożywczych, opóźniając proces psucia się. Skuteczność monitorowania różniła się w zależności od rodzaju produktu. Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera oraz obrazowanie przy użyciu spektrometrii mas pozwoliły przewidzieć psucie się produktów z dokładnością sięgającą 92% w przypadku ryb i mięsa, co wskazuje, że testy te dobrze nadają się do szybkiej oceny cyfrowej. „Większym wyzwaniem okazały się warzywa liściaste. Ich wygląd często pozostawał niezmieniony pomimo stabilnej lub rosnącej populacji typowych szkodliwych bakterii, co sugeruje, że biokonserwacja może maskować obecność szkodliwych bakterii w warzywach. Wdrożenie na skalę komercyjną będzie wymagało kalibracji czujników pod kątem konkretnych testów”, zauważa Nychas.
Nowe narzędzia cyfrowe i luki w przepisach
Oprócz systemu iFGMS konsorcjum stworzyło publicznie dostępne narzędzie internetowe do prognozowania wzrostu mikroorganizmów. Narzędzie to umożliwia ocenę zgodności z przepisami, a także modeluje wzrost mikroorganizmów, przeprowadza ocenę ryzyka od gospodarstwa do talerza oraz szacuje okres przydatności do spożycia, wspierając decyzje dotyczące bezpieczeństwa żywności w całym sektorze. Moduł automatyzacji na potrzeby identyfikowalności łączy dane dotyczące produkcji, przechowywania, transportu i jakości z konkretnymi partiami żywności, co ogranicza prace ręczne i poprawia identyfikowalność. Odpowiednio dostosowany czujnik CHIPSENSE do szybkiej oceny stanu żywności przekazuje dane do narzędzia do prognozowania wzrostu oraz do systemu iFGMS. W ramach projektu wskazano również na pewne luki w przepisach. W miarę jak ocena bezpieczeństwa żywności ewoluuje w kierunku zintegrowanej oceny ryzyka zdrowotnego, ekonomicznego i środowiskowego, konieczne będzie uwzględnianie w niej dynamicznych ekosystemów mikrobiologicznych, a nie pojedynczych mikroorganizmów. Projekt FOODGUARD stał się również pionierem w opracowaniu białej księgi UE dotyczącej przepisów w zakresie identyfikowalności w rybołówstwie, przyczyniając się do trwającego wdrażania rozporządzenia UE w sprawie kontroli rybołówstwa(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz jego obowiązkowego, w pełni cyfrowego systemu certyfikacji połowów. Pomimo ognisk chorób, które zakłóciły prace pilotażowe w Grecji, konsorcjum dostosowało swoje protokoły, harmonogramy i zasoby oraz zrealizowało wszystkie swoje cele. „Połączenie dogłębnej wiedzy biologicznej z zakresu genomiki z szybkością działania czujników spektroskopowych w czasie rzeczywistym daje bezprecedensowy poziom szczegółowości i zdolności prognostycznych”, mówi Nychas. Omawiany projekt przekształca zarządzanie jakością żywności z reaktywnego, opartego na badaniach pojedynczych gatunków, w proaktywne, oparte na danych podejmowanie decyzji w oparciu o dynamiczny rozwój mikrobiomu żywności. Daje on szansę na zmniejszenie marnotrawstwa żywności, większe bezpieczeństwo żywności oraz wzmocnienie zaufania konsumentów w całym łańcuchu dostaw żywności.
