Lista zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności, a zarazem dla ludzi ją konsumujących, jest znacznie dłuższa niż znane dość dobrze patogeny, takie jak Salmonella, Listeria, Shigella, norowirusy lub ciesząca się szczególnie złą sławą Escherichia coli O157:H7.

Pomimo czujności i stosowania w przemyśle szeregu technologii do konserwacji żywności-takich jak obróbka termiczna i napromieniowywanie-ludzie nadal chorują i umierają z powodu zanieczyszczonych i niezdrowych produktów.

Wyzwaniem jest znalezienie skalowalnych technik, które zniszczą zagrożenia mikrobiologiczne przy jednoczesnym zachowaniu smaków i wartości odżywczych. Nie jest to łatwe, ponieważ wiele metod zabijania mikroorganizmów ma tendencję do degradacji tychże wartości, niszczenia witamin lub zmiany struktury żywności. Innymi słowy, gotowanie sałaty może ją zabezpieczyć, ale efekt kulinarny będzie kiepski.

Zimna plazma i wysokie ciśnienie

Wśród wielu dróg do sterylizacji żywności-od mikrofal po pulsujące światło UV i ozon-duże zainteresowanie wzbudzają dwie nowe technologie: zimna plazma i przetwarzanie pod wysokim ciśnieniem. Żadna z nich nie rozwiąże wszystkich problemów, ale obie mogą przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa dostaw żywności. W jednym z badań przeprowadzonych w Niemczech w 2010 r. naukowcom zajmującym się produktami spożywczymi udało się w ciągu 20 sekund stosowania zimnej plazmy pozbyć z nich ponad 99,99% niektórych szczepów B. subtilis, które powodują zatrucia pokarmowe.

Zimna plazma to bardzo reaktywna substancja składająca się z fotonów, wolnych elektronów oraz naładowanych atomów i molekuł, mogąca dezaktywować mikroorganizmy. Reakcje w plazmie generują również energię w postaci światła UV, uszkadzając DNA drobnoustrojów.

Stosowanie zimnej plazmy

Wysokociśnieniowe przetwarzanie (HPP) to proces mechaniczny, który wywiera ogromny nacisk na żywność. Zachowuje jednak jej smak i wartości odżywcze, więc naukowcy widzą w tym skuteczny sposób kontroli mikroorganizmów w żywności o niskiej wilgotności, mięsie, a nawet niektórych warzywach. HPP to właściwie stary pomysł. Bert Holmes Hite, badacz rolniczy, po raz pierwszy zgłosił jego zastosowanie jeszcze w 1899 r., szukając sposobów na ograniczenie psucia się mleka krowiego. Jednak w jego czasach instalacje potrzebne do HPP były bardzo trudne i kosztowne w budowie.

Naukowcy nie do końca rozumieją, w jaki sposób HPP dezaktywuje bakterie i wirusy, pozostawiając nienaruszony pokarm. Wiedzą, że metoda ta atakuje słabsze wiązania chemiczne, które mogą być kluczowe dla funkcjonowania enzymów bakteryjnych i innych białek. HPP ma jednocześnie ograniczony wpływ na wiązania kowalencyjne-tak więc substancje chemiczne, wpływające na kolor, smak i wartość odżywczą żywności pozostają w większości nienaruszone. A ponieważ ściany komórek roślin są bardziej wytrzymałe niż błony komórkowe mikrobów, wydają się lepiej wytrzymywać wysokie ciśnienie.

Niszczenie komórek drobnoustrojów przez metody ciśnieniowe

W ostatnich latach popularność w zabezpieczaniu żywności zdobywa też tzw. metoda "płotków" Lothara Leistnera, która łączy wiele sposobów sanityzacji w celu jak najskuteczniejszego zabicia jak największej liczby patogenów.

Blockchain plus walka z marnotrawstwem

Zdaniem naukowców, najprostszym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa żywności jest upewnienie się, że nie zostanie ona zanieczyszczona, ma właściwą jakość i znane pochodzenie. Wielkie sieci handlowe, takie jak Walmart w USA i np. Carrefour w Europie od pewnego czasu do kontroli procesu dostaw, pochodzenia i jakości produktów spożywczych stosują technikę łańcuchów blokowych (blockchain) w połączeniu z czujnikami i skanowanymi kodami. Techniki te mogłyby również pomóc w walce o zmniejszenie marnotrawstwa żywności. Według raportu Boston Consulting Group (BCG) na całym świecie marnuje się rocznie ok. 1,6 miliarda ton żywności i jeśli nic z tym nie zrobimy, do 2030 r. ilość ta może wzrosnąć do 2,1 miliarda. Odpady występują w całym łańcuchu wartości: od produkcji roślinnej, poprzez przeładunek i magazynowanie, przetwarzanie i pakowanie, po dystrybucję i sprzedaż detaliczną, by wreszcie pojawić się na dużą skalę na etapie końcowym-konsumpcji. Walka o bezpieczeństwo żywności w sposób naturalny prowadzi do zmniejszenia marnotrawstwa. Bo przecież jedzenie nieniszczone przez mikroby i patogeny jest w mniejszym stopniu wyrzucane.

Skala marnotrawienia żywności na świecie

Stare i nowe techniki walki o bezpieczną żywność

• Przetwarzanie termiczne - znajdziemy w tej grupie powszechnie stosowane metody, np. pasteryzację, czyli niszczenie szkodliwych mikrobów i protein. Ich wadą jest obniżanie wartości smakowych i odżywczych produktów, jak również to, że wysoka temperatura nie niszczy wszystkich patogenów.
• Napromieniowanie - jest to wykorzystywana w przemyśle spożywczym technika ekspozycji żywności na wiązki elektronowe, rentgenowskie lub gamma, niszczące DNA, RNA lub inne struktury chemiczne szkodliwe w organizmach. Problemem jest brak możliwości usuwania zanieczyszczeń. Istnieje też wiele obaw związanych z dawkami promieniowania, które muszą przyjmować pracownicy zakładów spożywczych oraz konsumenci.
• Stosowanie wysokich ciśnień - sposób ten blokuje rozwój szkodliwych protein lub likwiduje struktury komórkowe mikrobów. Dobrze nadaje się do żywności o niskiej zawartości wody i nie niszczy samych produktów. Wadą są duże koszty instalacji i możliwa destrukcja delikatniejszych tkanek pożywienia. Technika ta nie zabija też niektórych zarodników bakteryjnych.
• Zimna plazma - to technologia wciąż w fazie rozwoju, której zasada działania nie została jeszcze całkiem wyjaśniona. Podejrzewa się, że w trakcie procesów powstają aktywne rodniki tlenowe, niszczące komórki drobnoustrojów.
• Promieniowanie UV - metoda używana w przemyśle, niszcząca struktury DNA i RNA szkodliwych organizmów. Stwierdzono, że do dezaktywacji mikrobów lepiej sprawdza się światło ultrafioletowe pulsacyjne. Minusami są: nagrzewanie powierzchni produktów przy dłuższej ekspozycji, a także obawy o zdrowie pracowników zakładów przemysłowych, w których stosuje się promienie UV.
• Ozonowanie - alotropowa odmiana tlenu w postaci ciekłej lub gazowej jest skutecznym środkiem bakteriobójczym, niszczącym błony komórkowe i inne struktury organizmów. Niestety, utlenianie może pogorszyć jakość żywności. Poza tym nie łatwo kontrolować równomierne rozłożenie całego procesu.
• Utlenianie substancjami chemicznymi (np. nadtlenkiem wodoru, kwasem nadtlenooctowym, związkami na bazie chloru) - wykorzystywane w przemyśle przy pakowaniu żywności, niszczy błony komórkowe i inne struktury organizmów. Zaletami są prostota i stosunkowo niski koszt instalacji. Jak każda oksydacja, tak i te procesy nie pozostają jednak bez wpływu na jakość żywności. Ponadto oparte na chlorze substancje mogą być rakotwórcze.
• Stosowanie fal radiowych i mikrofal - działanie fal radiowych na żywność jest przedmiotem wstępnych eksperymentów, choć mikrofale (o większej mocy) używane są już w kuchniach mikrofalowych. Techniki te stanowią niejako połączenie przetwarzania termicznego i napromieniowywania. Jeśli badania nad nimi zakończą się pomyślnie, fale radiowe i mikrofale mogłyby stanowić alternatywę dla wielu innych metod zabezpieczania i sanityzacji żywności.