DNA-gebaseerde techniek voor opsporing van veroorzakers voedselbederf

Voor gebruik in routineonderzoek door de meeste voedingsbedrijven is het wellicht te vroeg omdat de techniek ook wel complexer en duurder is. Toch is deze nieuwe techniek een belangrijke extra tool die meer inzicht geeft in bederfprocessen en een antwoord kan bieden bij hardnekkige houdbaarheidsproblemen waar klassieke opsporingstechnieken tekortschieten.

Voedselbederf ophelderen: klassieke techniek werkt goed, maar niet voor alle bacteriën

Het ophelderen van voedselbederf lijkt een beetje op het oplossen van een misdaad: welke bacterie heeft het bederf veroorzaakt, hoe kwam die in het levensmiddel terecht en hoe kreeg die de gelegenheid om te groeien en bederf te veroorzaken? Net zoals forensische onderzoekers bij de politie beschikken microbiologen in een lab over een hele resem technieken om deze vragen te beantwoorden. Tot nu waren zij daarvoor hoofdzakelijk aangewezen op het opkweken van de bacteriën die aanwezig zijn in een voedingsstaal. Een beproefde maar tijdrovende methode, die helaas niet voor alle bacteriën even goed werkt. Daarom zijn nieuwe, op DNA gebaseerde technieken zoals metabarcoding interessant. Daarmee kunnen microbiologen zonder iets op te kweken alle bacterie-DNA in een voedingsproduct isoleren, hun DNA-codes aflezen en die codes vervolgens door een DNA-databank halen, om de bacteriën snel en correct te identificeren.

DNA-gebaseerde technieken detecteren méér

Het klinkt mooi, maar werkt het ook echt in de praktijk? ILVO-VUB onderzoekster Evelyne Duthoo bevestigt in haar doctoraat minstens het POTENTIEEL van de techniek. Zij gebruikte in haar onderzoek zowel klassieke als DNA-gebaseerde technieken om de ontwikkeling van bacteriën tijdens de houdbaarheidstermijn van drie voorverpakte charcuterieproducten op te volgen: verpakte kookham, kippenwit en een vegetarisch alternatief. Vervolgens vergeleek ze de resultaten:

Het goede nieuws: de voornaamste resultaten van beide technieken lopen gelijk

Beide technieken vonden melkzuurbacteriën als dominante groep in alle drie de producten. Ook de meest aanwezige bacterie die de klassieke en de DNA-gebaseerde techniek detecteerde op het einde van de houdbaarheidsperiode, was hetzelfde: bij kookham was dat Leuconostoc carnosum, bij kippenwit en het vegetarisch product Latilactobacillus sakei.

Alleen pikten de DNA-gebaseerde analyses méér types bacteriën op dan de klassieke analyses

In zowel kookham als kippenwit vonden zij ook Photobacterium en in kookham ook Vibrio. In het vegetarische product werd met de DNA-techniek bovendien Xanthomonas als het vaakst voorkomende micro-organisme aangetoond en Streptococcus en Weissella als sterkst aanwezige melkzuurbacteriën.

Is wat de techniek detecteert ook relevant?

De DNA-gebaseerde techniek wijst dus op de aanwezigheid van micro-organismen die met de klassieke kweek- of cultuurmethoden onder de radar bleven. Maar zijn dat ook relevante resultaten voor bederfonderzoek? Daarvoor moeten we in vervolgonderzoek uitklaren of de extra gedetecteerde bacteriën ook levend aanwezig waren, en dus in staat om houdbaarheidsproblemen te veroorzaken.

Evelyne Duthoo: “Het is pas relevant om een bacterie te detecteren als die ook levend in het product aanwezig is, want alleen dan kan die bederf of eventuele houdbaarheidsproblemen veroorzaken. In sommige gevallen kan DNA aanwezig zijn van een bacterie die gebruikt werd in het productieproces, maar daarna afgedood werd en dus onschadelijk is gemaakt.”

Een voorbeeld: In het vegetarische product detecteerde Duthoo de bacterie Xanthomonas. We weten echter dat xanthaangom als dikkingsmiddel gebruikt wordt in dit product, een gom die in een fermentatieproces aangemaakt wordt door diezelfde bacterie Xanthomonas. Na het fermentatieproces wordt de bacterie afgedood, maar zijn DNA blijft blijkbaar in de gom wel aanwezig. We zijn er dus vrij zeker van dat we in plaats van de levende bacterie, het DNA van Xanthomonas als ‘contaminant’ hebben gemeten.

Nuttige tool voor meer inzicht en gerichtere acties

DNA-gebaseerde technieken zijn een extra tool voor de voedingssector om oorzaken van bederf op te sporen en om gerichter in te zetten op preventie. Hoewel de technieken wellicht nog te complex en te duur zijn om routinematig toe te passen, kunnen ze een antwoord bieden bij aanhoudende houdbaarheidsproblemen. Dit doctoraatsonderzoek wijst bovendien op het belang van meer gerichte kweek- of cultuurmethoden in routine onderzoek, zodat belangrijke bacteriën die met de doorsnee kweek methode onder de radar blijven toch worden opgepikt. Beter inzicht in bederforganismen en –processen kan voedingsbedrijven op termijn helpen om de houdbaarheid van hun producten beter te garanderen en zelfs te verlengen.

“Wat onderzoek op ILVO betreft, betekent de introductie van de 16S rRNA gen-metabarcoding techniek dat we levensmiddelenbedrijven nog beter kunnen ondersteunen in de beheersing van de houdbaarheid van hun bederfbare levensmiddelen. Dit kan in de eerste plaats door een completer beeld te geven van de samenstelling en dynamiek van de micro-organismen tijdens het proces en de houdbaarheidstermijn van het product,” zegt ILVO onderzoeker Koen De Reu. 

Het onderzoek werd uitgevoerd op het ILVO in samenwerking met Prof. Frédéric Leroy (VUB). Promotoren van ILVO Dr. ir. Koen De Reu en Prof. Marc Heyndrickx.

Contact

Frédéric Leroy 

Industrial Microbiology and Food Biotechnology Research Group 

Social and Cultural Food Studies Research Group

[email protected] 

Koen De Reu – Onderzoeker ILVO – [email protected]