Συσχετισμός φυσικοχημικών και περιβαλλοντικών παραμέτρων με την αύξηση του μικροβιακού φορτίου στα τρόφιμα
Authors: Ψωμάς Αντώνιος 
Published: January 2014

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες έχει παραχθεί σε παγκόσμιο επίπεδο ένας τεράστιος όγκος μικροβιολογικών δεδομένων που σχετίζονται με την ασφάλεια των τροφίμων. Τα δεδομένα αυτά περιλαμβάνονται κατά κύριο λόγο σε εργασίες που έχουν δημοσιευτεί σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και αρκετές από αυτές έχουν αναρτηθεί στο διαδίκτυο, με αποτέλεσμα οι ενδιαφερόμενοι να έχουν εύκολη πρόσβαση σε αυτές μέσω των φιλικών στο χρήστη διαδικτυακών εργαλείων. Ωστόσο, έχει διαπιστωθεί ότι τα δεδομένα που περιλαμβάνονται στις εργασίες αυτές είτε δεν είναι εξ’ ολοκλήρου διαθέσιμα ή δεν παρουσιάζονται με οπτικά εύληπτο τρόπο. Επιπλέον, υψηλής ποιότητας χρήσιμα επιστημονικά δεδομένα συχνά δεν συγκεντρώνουν τον απαιτούμενο όγκο που προϋποθέτει η δημοσίευσή τους σε επιστημονικά περιοδικά. Η ανάγκη λοιπόν για τη συστηματοποίηση όλων των πειραματικών μικροβιολογικών δεδομένων για την έγκαιρη πρόβλεψη των πιθανών κινδύνων υποβάθμισης της μικροβιολογικής ποιότητας των τροφίμων ή/και της ασφάλειάς τους, σε σχέση με τις διαδικασίες παραγωγής και αποθήκευσής τους, αποτέλεσαν σημαντικό κίνητρο για την ανάπτυξη μιας βάσης δεδομένων που θα περιέχει-συνδυάζει τις πληροφορίες αυτές. Έτσι, στα πλαίσια εκπόνησης της διατριβής αναπτύχθηκε η βάση δεδομένων LabBase, η οποία εμπεριέχει δεδομένα της απόκρισης των μικροοργανισμών των τροφίμων στις διαφορετικές φυσικοχημικές και περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι χρήστες του λογισμικού αυτού έχουν πρόσβαση σε στοιχεία που επιτρέπουν τη(ν): (i) σύγκριση της απόκρισης των μικροοργανισμών μεταξύ διαφορετικών ειδών τροφίμων, (ii) ανάπτυξη σεναρίων για την ανθεκτικότητα νέων τροφίμων, και (iii) εκτίμηση πιθανών κινδύνων υποβάθμισης της μικροβιολογικής ποιότητας κατά την παραγωγή των τροφίμων.Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν δύο επιπλέον λογισμικά για την πρόβλεψη της ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα, τα οποία εντάσσονται στον τομέα της πρόβλεψης της μικροβιολογικής αλλοίωσης των τροφίμων. Από αυτά, το λογισμικό UGPM αφορά στην προσομοίωση της ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα υπό δυναμικές και στατικές συνθήκες θερμοκρασίας. Κίνητρο για την ανάπτυξή του αποτέλεσε το γεγονός ότι τα υφιστάμενα έως τώρα λογισμικά είτε διατίθενται μόνο για εμπορική χρήση ή ενσωματώνουν στον κώδικα τα μικροβιακά μοντέλα, με αποτέλεσμα να μην επιτρέπουν στο χρήστη να εισάγει νέα μοντέλα. Επιπρόσθετα, τα ενσωματωμένα μοντέλα βασίζονται είτε σε εργαστηριακά δεδομένα ή προέρχονται από περιορισμένους συνδυασμούς τροφίμων και μικροοργανισμών. Ο μηχανισμός λειτουργίας του λογισμικού UGPM βασίζεται στο διαφορικό μοντέλο των Baranyi & Roberts (1994) σε συνδυασμό με το δευτεροταγές μοντέλο τετραγωνικής ρίζας των Ratkowsky et al (1984). Η χρήση του λογισμικού που αναπτύχθηκε επιτρέπει αφενός την πρόβλεψη της δυναμικής των πληθυσμών υπό μεταβαλλόμενες και στατικές συνθήκες θερμοκρασίας, αφετέρου δε την προσομοίωση της αύξησης των μικροοργανισμών σε συνθήκες αποθήκευσης και διακίνησης των τροφίμων. Έτσι, το λογισμικό αυτό αναμένεται να αποτελέσει ένα ιδιαίτερο χρήσιμο –και εύχρηστο- εργαλείο ακόμα και για μη εξειδικευμένους χρήστες. Το τρίτο λογισμικό που αναπτύχθηκε (GroPIN) σχετίζεται με την πρόβλεψη τόσο της μεσεπιφάνειας ανάπτυξης/μη ανάπτυξης, όσο και με αυτήν της ανάπτυξης/αδρανοποίησης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα υπό στατικές συνθήκες. Κίνητρο για την ανάπτυξή του αποτέλεσε το γεγονός ότι είναι εξαιρετικά περιορισμένα τα υφιστάμενα αντίστοιχα λογισμικά και κανένα τους δεν έχει τις δυνατότητες πρόβλεψης που παρέχει το νέο λογισμικό GroPIN. Ο βασικός μηχανισμός του νέου λογισμικού βασίζεται στην επίλυση του μοντέλου πρόβλεψης της πιθανότητας ανάπτυξης ή μη ανάπτυξης των μικροοργανισμών των τροφίμων καθώς και στο διαφορικό μοντέλο των Baranyi & Roberts (1994). Επιπλέον περιλαμβάνει τη δυνατότητα επίλυσης μοντέλων επιφανειών απόκρισης. Η χρήση του λογισμικού αυτού επιτρέπει την αξιολόγηση του πιθανού κινδύνου από την αύξηση των μικροοργανισμών στα τρόφιμα. Τα μικροβιακά μοντέλα που περιλαμβάνονται στο λογισμικό δείχνουν ποιοι μικροοργανισμοί είναι δυνατό να αναπτυχθούν σε ένα προϊόν και εάν αναπτυχθούν, με τι ταχύτητα θα λάβει χώρα η ανάπτυξή τους.Ο ανάπτυξη των τριών λογισμικών συνιστά ένα πακέτο μικροβιολογικού λογισμικού το οποίο συνδυαστικά μπορεί να αξιοποιηθεί τόσο από τη βιομηχανία τροφίμων όσο και από ερευνητικά εργαστήρια για: (i) την πρόβλεψη της επίδρασης των νέων συντηρητικών/αντιμικροβιακών στη μικροβιακή ανάπτυξη, (ii) την πρόβλεψη της μικροβιακής σταθερότητας νέων προϊόντων που προέρχονται από κλασσικά προϊόντα κατόπιν αλλαγής της σύστασής τους, (iii) το σχεδιασμό νέων πειραμάτων, αφού θα είναι δυνατή η εκ των προτέρων εκτίμηση των προσδοκώμενων αποτελεσμάτων αλλά και της πορείας η οποία πρόκειται να ακολουθηθεί. (iv) το σχεδιασμό νέων τροφίμων, με βάση τη χρήση των πληροφοριών από τη βάση δεδομένων (σχετικά με παραπλήσια προϊόντα) σε συνδυασμό με την εκτίμηση των κινδύνων μικροβιακής μόλυνσης από τα λογισμικά μαθηματικής μοντελοποίησης. Για τη διάδοση των δύο πρώτων λογισμικών έχουν ήδη αναπτυχθεί και αναρτηθεί αντίστοιχες ιστοσελίδες (http://www.aua.gr/psomas, και http://www.aua.gr/psomas/LabBase ) μέσω των οποίων κάθε ενδιαφερόμενος μπορεί χωρίς χρέωση να τα αντιγράψει στο σκληρό δίσκο του υπολογιστή του. Το λογισμικό GroPIN είναι επίσης διαθέσιμο χωρίς χρέωση κατόπιν αίτησης του ενδιαφερομένου στην ομάδα υλοποίησης