Prognozowanie mikrobiologiczne: Prognozowanie na nowo
Modele trzeciorzędowe, jako połączenie modeli pierwszo- i drugorzędowych ujęte są w formie programów komputerowych służących do symulacji wzrostu drobnoustrojów w różnych warunkach środowiska. Najbardziej popularnymi, ze względu na dostępność, modelami trzeciorzędowymi są: Pathogen Modeling Program (wykorzystuje model Gompertza), a ComBase Predictor (wykorzystuje model Baranyi i Robertsa). Pathogen Modeling Program (wersja PMP70) został opracowany jako narzędzie szacujące efekt działania różnych czynników na wzrost i przeżywalność wielu gatunków niepożądanych bakterii w żywności. Program powstał na bazie danych badań eksperymentalnych przeprowadzonych na płynnych pożywkach mikrobiologicznych.
Dostępny jest, bezpłatnie na stronie internetowej Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA), pakiet ten jest wersją niekomercyjną, od 19 lat systematycznie rozbudowywaną, zawierającą ponad 35 modeli dla 11 rodzajów bakterii (w tym patogenów).
Rysunek przedstawia przykładową prognozę wzrostu liczby komórek bakterii z gatunku Listeria monocytogenes w temperaturze 120C (np. sytuacja gdy został przerwany łańcuch chłodniczy). Z prognozy programu wynika, że w produkcie (np. mleczarskim) o parametrach: pH – 5,2, zawartości NaCl – 1,5%, w warunkach tlenowych pałeczka ta może namnożyć się z poziomu początkowego 1x103 jtk/g do poziomu 106 jtk/g w ciągu 142 godzin. Jest to tylko hipotetyczna sytuacja. Programy tego typu dają możliwości prognozowania wzrostu, przeżywalności (np. termicznej) i inaktywacji dla szerokiego spektrum czynników środowiska.
Kolejnym przykładem są programy dostępne na stronie internetowej bazy danych ComBase. (www. combase. cc). Baza danych, którą można wykorzystywać np. na potrzeby analizy zagrożeń mikrobiologicznych, powstała z inicjatywy współpracy Instytutu Badań Żywności (IFR) w Norwich (Wielka Brytania), Amerykańskiego Departamentu Rolnictwa (USDA) i Australijskiego Centrum ds. Bezpieczeństwa Żywności (FSC). ComBase zawiera ponad 50000 krzywych opisujących kinetykę zachowania wielu gatunków bakterii w różnych produktach żywnościowych oraz pożywkach mikrobiologicznych z uwzględnieniem wielu zmiennych czynników środowiska. Większość danych eksperymentalnych podparta jest naukowo, co stanowi dodatkowy atut, np. podczas analizy ryzyka mikrobiologicznego w zakładzie mleczarskim.
Strona internetowa zawiera kilka przydatnych narzędzi. Wśród nich jest program ComBase Predictor (CP), który generuje prognozy wzrostu drobnoustrojów w odpowiedzi na takie czynniki środowiska jak temperatura, pH i aktywność wody. ComBase Predictor wykorzystuje dane eksperymentalne zawarte w tej bazie. Zawiera 23 modele wzrostu i 6 modeli inaktywacji termicznej. Program CP daje możliwość określania np. specyficznego tempa wzrostu bakterii lub czasu trwania fazy przystosowawczej (lagfazy). Te parametry są przydatne przy ustalaniu okresu stabilności mikrobiologicznej produktu podczas obróbki technologicznej lub jego przechowywania.
Rozwój technik komputerowych i dostępność Internetu sprzyjają powstawaniu baz danych dotyczących zachowania się wielu patogenów oraz drobnoustrojów odpowiedzialnych za psucie się żywności.
Podstawowym zastrzeżeniem dotyczącym modeli prognostycznych jest fakt uwzględniania zbyt małej liczby czynników decydujących o rozwoju, przeżywalności lub inaktywacji mikroorganizmów.
Drugim poważnym zastrzeżeniem jest stosowanie pożywek mikrobiologicznych (najczęściej płynnych) w celu uzyskania danych do konstrukcji modelu, oraz stosowanie czystych kultur mikroorganizmów, co oznacza brak mikroflory konkurencyjnej. Uniemożliwia to często wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej w praktyce przemysłowej. Kolejną barierę w powszechnym stosowaniu dostępnych w literaturze naukowej modeli matematycznych stwarza ich interpretacja. Aby modele prognostyczne były pomyślnie stosowane w zakładach przemysłu spożywczego, muszą być opracowane dla konkretnych produktów żywnościowych, nie powinny być skomplikowane i sprawiać problemów aplikacyjnych dla pracowników.
Zastrzeżenie budzi także fakt, że modele tworzone są głównie do opisu mikroflory patogennej, a tylko niewielka ich liczba dotyczy drobnoustrojów psujących żywność. Wiąże się z tym także brak modeli dotyczących wzrostu np. drożdży, pleśni i psychrotrofów.
Podsumowanie
Mikrobiologia prognostyczna jest szybko rozwijającą się subdyscypliną mikrobiologii żywności. Jej rozwój uwarunkowany jest współpracą międzynarodową w celu budowania odpowiednich baz danych dotyczących modeli prognostycznych. Modele matematyczne stają się narzędziem systemów i metod zapewniania bezpieczeństwa zdrowotnego produktu już na etapie projektowania nowego wyrobu lub linii technologicznej.
Przyszłością mikrobiologii prognostycznej jest udoskonalanie programów komputerowych pozwalających na przewidywanie wzrostu drobnoustrojów innych niż bakterie. Modele są coraz częściej konstruowane na podstawie badań mikrobiologicznych w rzeczywistych produktach żywnościowych, z uwzględnieniem interakcji ze składnikami produktu i konkurencyjnej mikroflory.
