Metagenómica aplicada à indústria alimentar

A metagenómica é uma técnica de sequenciação de nova geração (NGS) apresentada como uma alternativa sólida à microbiologia tradicional, pois permite identificar todos os microrganismos presentes numa amostra, a nível de género e espécie, amplificando e sequenciando o seu ADN sem a necessidade de serem cultiváveis em laboratório [2][3]. Aplicar a metagenómica à segurança alimentar significa abrir um novo mundo de possibilidades, que até há pouco tempo não eram acessíveis.

O controlo da contaminação microbiológica é de importância vital para a indústria alimentar, a fim de evitar alterações alimentares ou riscos para a segurança dos consumidores. Os controlos microbiológicos em ambientes alimentares e de trabalho giram geralmente em torno da avaliação de indicadores microbiológicos, por exemplo, a contagem de microrganismos aeróbicos totais ou enterobactérias, ou a identificação da presença de microrganismos patogénicos tais como Listeria monocytogenes, Salmonella ou Campylobacter. Assim, este tipo de controlo concentra-se na deteção da presença de uma série de microrganismos previamente selecionados, sem considerar outros microrganismos indesejáveis que possam estar presentes, quer por falta de conhecimento, quer porque a sua presença é considerada improvável.

Esta limitação ao nível de detalhe do estudo de contaminação microbiológica deve-se principalmente ao facto de o tipo de técnicas de cultivo utilizadas se basearem em meios específicos para cada tipo ou grupo de microrganismos. Por conseguinte, não é viável estudar a diversidade microbiana numa amostra utilizando técnicas convencionais. Caracterizar a composição da flora microbiana em ambientes alimentares e de produção permite conhecer com maior profundidade as interações entre os microrganismos e as propriedades alimentares e fornecer soluções para diferentes necessidades das indústrias alimentares, como por exemplo:

• Identificação dos microrganismos alteradores e sua prevalência no ambiente de produção.
• Aplicação de processos sanitários adaptados a microbiota particular de um ambiente de produção.
• Identificar agentes causadores de alertas alimentares ou deterioração dos alimentos.
• Deteção de alterações em microbiota regular e identificação das causas.

A aquisição destes conhecimentos é agora possível graças à metagenómica, uma tecnologia inovadora desenvolvida nos últimos anos como um ramo das ciências genómicas. A metagenómica centra-se no estudo do metagenoma de um nicho específico, ou seja, o ADN total de uma determinada amostra ambiental [1].

Este artigo descreve uma das experiências levadas a cabo por CHRISYTEINS para melhorar o controlo microbiológico numa indústria de peixe. Neste estudo, a metagenómica foi aplicada para caracterizar a composição da microbiota do produto acabado e as áreas de trabalho com o objetivo de identificar microrganismos que alteram os alimentos e as vias de transmissão destes microrganismos. As amostras foram recolhidas em diferentes pontos do processo, bem como nos alimentos, ao longo de todo o tempo de armazenamento.

Os resultados obtidos permitiram caracterizar a microbiota predominante em cada ponto do processo de produção. A figura 1 mostra a percentagem de abundância relativa dos 4 principais géneros microbianos identificados, em cada um dos pontos de amostragem. Como se mostra, o género Pseudomonas é o mais abundante, especialmente nos pontos de filetagem, descasque e fatiagem. A relativa abundância do género Stenotrophomonas também deve ser notada, principalmente no processo de corte.

Figura 1: A abundância relativa dos 4 principais géneros microbianos durante o processo de produção de uma indústria pesqueira.

Além disso, foi realizada a análise metagenómica de amostras colhidas nos mesmos pontos do processo de produção, mas desta vez após o processo de limpeza e desinfecção (Figura 2).

Figura 2: Além disso, foi realizada a análise metagenómica de amostras colhidas nos mesmos pontos do processo de produção, mas desta vez após o processo de limpeza e desinfecção (Figura 2).

Como mostrado na Figura 2, os níveis do género Pseudomonas são significativamente reduzidos após o processo de limpeza e desinfeção. Contudo, a figura também mostra que a diminuição da abundância relativa de Pseudomonas é acompanhada por um ligeiro aumento da abundância relativa de outros géneros microbianos tais como Stenotrophomonas, Vagococcus ou Acinetobacter.

Finalmente, o produto acabado e a evolução da sua microbiota ao longo do tempo foram analisados usando metagenómica, até um máximo de 7 dias. Os resultados são mostrados na Figura 3.

Figura 3: Os principais géneros microbianos presentes no produto acabado ao longo do tempo.

Embora a Figura 3 represente a abundância relativa dos 16 géneros microbianos encontrados numa maior percentagem no produto acabado, mostra que apenas 2 géneros prevalecem ao longo do tempo: Photobacterium e Pseudomonas.

Photobacterium tem uma abundância relativa de aproximadamente 40%, que se mantém mais ou menos estável ao longo do tempo. Por outro lado, Pseudomonas tem uma abundância relativa leve no início, mas aumenta com o tempo, atingindo uma abundância de aproximadamente 40% no prazo de 3 dias.

Todos estes resultados levam a tirar as seguintes conclusões:

Pseudomonas é o principal género microbiano presente numa indústria de transformação de peixe ao longo de todo o seu processo de produção.

Ao aplicar processos de limpeza e desinfeção, os níveis de Pseudomonas são reduzidos durante todo o processo de produção, aumentando ligeiramente a abundância relativa de outros géneros microbianos.

Photobacterium é um género bacteriano frequentemente encontrado em matérias-primas de origem pesqueira, especialmente peixe de aquacultura. Como demonstrado, não existe uma abundância relativa importante durante o processo de produção, provavelmente devido à existência de outros géneros bacterianos em proporções mais elevadas. Contudo, desempenha mais uma vez um papel importante no produto acabado, onde a maioria dos géneros microbianos são reduzidos a níveis muito baixos.

Pseudomonas tem um papel significativo no produto acabado, pois aumenta a sua abundância relativa ao longo do tempo [4].

Os resultados aqui descritos, juntamente com outros aspetos dos processos de produção, limpeza e desinfeção estudados, permitiram identificar pontos críticos de contaminação cruzada que afetam a vida útil dos alimentos. Assim, utilizando a metagenómica, é possível conhecer com maior profundidade a ecologia microbiana dos alimentos e ambientes de produção e tomar as medidas adequadas para melhorar a sua qualidade e segurança.

Em CHRISTEYNS oferecemos o serviço Metasafe que fornece às indústrias alimentares e de bebidas as ferramentas necessárias para alcançar o grau máximo de controlo sobre as populações de microrganismos nos alimentos e instalações. Desta forma, é possível desenvolver produtos mais seguros e de maior qualidade e conseguir um melhor controlo dos alertas microbiológicos. Metasafe é um serviço revolucionário no sector alimentar e agrícola, baseado na análise metagenómica de alimentos, água e amostras de superfície.

AGRADECIMENTOS

Os autores desejam estender a sua apreciação ao Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) pela atribuição do projecto de investigação “Evaluación del impacto de las operaciones de limpieza y desinfección en la microbiota de las industrias alimentarias” (IMIDCA/2016/19).

BIBLIOGRAFIA

[1] R Hernández-León, I Velázquez-Sepúlveda, MC Orozco-Mosqueda, G Santoyo, J Exp Bot. 2010, 79, 133-1396.

[2] LM Coughlan, PD Cotter, C Hill, A Álvarez-Ordoñez, Front. Microbiol. 2015, 6, 672. doi: 10.3389/fmicb.2015.00672

[3] CJ Doyle, PW O’Toole, PD Cotter. Environ. Microbiol, 2017, 19, 11, 4382-4391.

[4] T Moretro, B Moen, E Heir, AA Hansen, S Lansrud. Int J. Food Microbiol, 2016, 237, 98-108.

Sanz-Puig M.¹, Lorenzo F.¹, Bertó R.¹, Orihuel E¹.