Elintarviketurvallisuutta paremmalla analytiikalla

Tehtävänä on hoitaa tiedonvälitystä EU-vertailulaboratorioista Suomen laboratorioille ja viranomaisille sekä ohjata ja neuvoa valvontaan hyväksyttyjä laboratorioita. Vertailulaboratorion tutkijat osallistuvat säännöllisesti EU-vertailulaboratorioiden järjestämiin menetelmäkoulutuksiin ja menetelmien kehitykseen. Tietoa näistä jaetaan sidosryhmätapaamisissa, koulutuksissa, Ruokaviraston verkkosivuilla ja uutiskirjeissä.

Seuraavia laboratoriokoulutuksia ovat Mittausepävarmuus mikrobiologisessa analytiikassa 18.3.2019 ja Ajankohtaista laboratoriorintamalla -koulutuspäivä 1.−2.10.2019. Trikiinitutkimuskurssi järjestetään tarvittaessa.

Vertailulaboratorion tehtävänä on myös seurata viralliseen valvontaan hyväksyttyjen laboratorioiden menestymistä pätevyyskokeissa ja muissa vertailumittauksissa sekä järjestää vertailuita. Vertailulaboratorio ohjaa Suomessa käytettyä analytiikkaa antamalla lausunnon laboratorioiden nimeämisen yhteydessä menetelmien hyväksyttävyydestä viranomaisvalvontaan tai lakisääteiseen omavalvontaan.

Vertailulaboratoriot osallistuvat myös kansallisten valvonta- ja seurantaohjelmien toteuttamiseen ja suunnitteluun sekä avustavat viranomaisia ruokamyrkytysten, eläimistä ihmisiin tarttuvien tautiepidemioiden sekä eläin- ja kasvitautiepidemioiden selvittämisessä.

Laajentuvat kemialliset menetelmät vierasaineiden valvonnassa

Elintarvikkeista analysoidaan Ruokavirastossa vierasaineita, kuten lääke- ja kasvinsuojeluainejäämiä sekä kontaminantteja. Niillä tarkoitetaan vierasaineita, joita ei ole tarkoituksella lisätty elintarvikkeisiin. Näitä ovat esimerkiksi hometoksiinit, raskasmetallit ja PAH-yhdisteet (polysykliset aromaattiset hiilivedyt). Lainsäädännön kehittyessä vaatimukset yhä uusien jäämien analysoimiseksi lisääntyvät. Tämä on tuonut myös Ruokaviraston kemian laboratoriossa paineita analytiikan kehitykselle.

Tavoitteena on analysoida yhdellä menetelmällä yhä useampia yhdisteitä. Kasvinsuojeluainejäämien valvonnassa on jo jonkin aikaa ollut käytössä jopa satoja yhdisteitä sisältäviä monijäämämenetelmiä. Myös lääkejäämien analysoinnissa monijäämämenetelmien käyttö on yleistynyt. Perinteisesti kemiallisissa analyyseissä keskitytään ennalta määritettyjen yhdisteiden analysoimiseen.

Lentoaikamassaspektrometrialla (LC-qTOF) pystytään havaitsemaan yhdisteitä ilman vertailuaineita, mikä perustuu yhdisteiden tarkkaan massaan ja isotooppisuhteisiin. Ominaisuutta voidaan hyödyntää esimerkiksi uusien, aiemmin tuntemattomien jäämien analysoinnissa ja laajoissa monijäämäseulonnoissa. Pyrkimyksenä onkin siirtää LC-qTOF-laitteelle mahdollisimman suuri osa lääkejäämävalvonnasta.

Lisäksi tekniikkaa tullaan hyödyntämään home- ja kasvitoksiinien analysoinnissa, sillä Ruokavirastossa kerätään tietoa myös säätelemättömien ja harvinaisempien toksiinien esiintyvyydestä. Tekniikkaa ollaan vasta ottamassa käyttöön Ruokavirastossa, joten tulevaisuus näyttää, mihin tekniikkaa tullaan hyödyntämään.

Epäorgaanisten kontaminanttien (kuten haitalliset raskasmetallit) ja hivenaineiden (mm. rauta, seleeni, kupari ja sinkki) kokonaispitoisuuden määrittäminen induktiivisesti kytketyllä plasmaspektrometrilla (ICP) ja atomiabsorptiospektrofotometrilla (AAS) on arkipäivää elintarvikeanalytiikassa. Kokonaispitoisuuksilla ei voida kuitenkaan riittävän luotettavasti arvioida alkuaineiden terveys- tai ympäristövaikutuksia.

Metallien toksisuus ja biosaatavuus riippuu hyvin paljon niiden kemiallisesta esiintymismuodosta. Esimerkiksi arseenilla epäorgaaninen arseeni on toksisempi kuin orgaaninen muoto. Vastaavasti elohopealla orgaaninen elohopea (metyylielohopea) on epäorgaanista elohopeaa toksisempaa. Siksi on tärkeää pystyä erottamaan ja määrittämään nämä eri muodot.

Ruokavirastossa on käytössä epäorgaanisen arseenin määritykseen nestekromatografi -induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometrinen menetelmä (HPLC-ICP-MS), ja metyylielohopeamenetelmän kehittämistyö on meneillään. Spesiaatioanalyysilla saadaan tarkempi kuva alkuaineiden eri muodoista sekä eri muotoja tutkimalla tietoa niiden turvallisuudesta ja terveysriskeistä.

Analytiikka elintarvikepetoksien paljastamisessa

Elintarvikepetoksilla tarkoitetaan toimintaa, jossa taloudellisen edun tavoittamiseksi kuluttajaa johdetaan harhaan. Tapoja voivat olla esimerkiksi arvokkaan elintarvikkeen laimentaminen, korvaaminen tai alkuperän väärin merkitseminen.

Petosten tutkimiseksi tarvitaan useita erilaisia menetelmiä, koska niitä voidaan tehdä niin monella tavalla. Jos elintarvikkeen luonne ja siihen kohdistuvat petokset ovat hyvin tunnettuja, menetelmä voi olla hyvin spesifinen. Lisäksi tarvitaan yleismenetelmiä. Esimerkiksi DNA-viivakoodauksessa ei tarvita etukäteen tietoa elintarvikkeen sisältämästä eläinlajista. Se selvitetään monistamalla lyhyt DNA-jakso näytteestä ja vertaamalla sen sekvenssiä geenidatapankkiin tallennettuihin sekvenssitietoihin eri eläimistä.

Maantieteellisen alkuperän selvittäminen on haastavaa, mutta viime aikoina on saatu lupaavia tuloksia analyyseistä, jotka perustuvat elintarvikkeessa olevien pysyvien isotooppien suhteiden määrittämiseen. Esimerkiksi veden raskaiden isotooppien ²H ja ¹⁸O suhteellinen osuus sadevedessä pienenee päiväntasaajalta navoille, mantereiden sisäosiin ja korkeammille paikoille mentäessä. Tämä heijastuu eri paikoilla kasvavien kasvien ja niitä syövien eläinten sisältämän veden isotooppisuhteisiin.

Tietyn alueen elintarvikkeesta, esimerkiksi mansikasta, tehdään isotooppireferenssitietokanta, jonka jälkeen näytteen alkuperä voidaan määrittää tutkimalla sen sisältämien isotooppien suhde ja vertaamalla sitä tietokantaan. Ruokavirastossa ollaan ottamassa pysyvien isotooppien analytiikkaa käyttöön, sillä alkuperän lisäksi eri alkuaineiden isotooppisuhteita voidaan käyttää esimerkiksi luomuisuuden tutkimiseen.

Uusilla analyysimenetelmillä tarkkuutta epidemiaselvityksiin

Elintarvikkeiden mikrobiologista turvallisuutta voidaan seurata viranomais- ja omavalvontatutkimuksin käyttäen ajan tasalla olevia, luotettavia laboratoriomenetelmiä. Viranomaistutkimuksiin tai lakisääteiseen omavalvontaan käytetty analytiikka perustuu standardimenetelmiin tai niille vertailukelpoisiksi todettuihin vaihtoehtoisiin (pika)menetelmiin.

Vuonna 2017 Euroopan komission toimeksiannosta valmistui 15 tärkeimmän mikrobiologisen ISO -standardimenetelmän kansainvälinen validointitutkimus. Samalla muun muassa ruokamyrkytysselvityksissä käytetty stafylokokkien enterotoksiinien osoittamismenetelmä sai standardimenetelmän statuksen. Keskeinen osa elintarvikkeiden ja rehujen mikrobiologiseen turvallisuuteen liittyvistä menetelmistä on siten päivitetty ja toimivuustestattu.

Elintarvikepatogeenien aiheuttamien tautiepidemioiden tartunnanlähteiden jäljittäminen uusimmilla, taudinaiheuttajien geneettisiä ominaisuuksia analysoivilla menetelmillä tuottaa entistä tarkempaa tietoa. Tiedon avulla voidaan kohdistaa toimenpiteitä elintarvikkeiden mikrobiologisen turvallisuuden parantamiseksi.

Siinä missä bakteerien osoittaminen elintarvikenäytteistä on ollut jo vuosia rutiinia, elintarvikkeiden välityksellä leviävien virusten osoittaminen on saanut jalansijaa vasta viime vuosina. Ensimmäinen standardimenetelmä noroviruksen ja hepatiitti A-viruksen osoittamiseksi pintanäytteistä, simpukoista ja kasvistuotteista julkaistiin vasta vuonna 2017. Viruksen osoitus tapahtuu PCR -menetelmällä (polymerase chain reaction, polymeraasiketjureaktio). Se kertoo, löytyykö näytteestä tutkittavan viruksen genomia. Liha- ja maitotuotteille tai sekaruuille ei edelleenkään ole olemassa standardoitua osoitusmenetelmää.

Ruokavirasto on aloittanut elintarvikevälitteisten virusten analyysipalvelut vuoden 2019 alusta alkaen. Alkuvaiheessa vastaan otetaan ainoastaan valvontaviranomaisten ottamia näytteitä tapauksissa, joissa epäillään elintarvikevälitteistä virusepidemiaa. Myöhemmin vuoden 2019 aikana palveluja laajennetaan myös muille näytteille kuten yritysten omavalvontanäytteille ja viranomaisten muille valvontanäytteille. Näytteistä pystytään toistaiseksi analysoimaan noroviruksen genoryhmät I ja II sekä hepatiitti A-virus. Vuoden 2019 aikana on tarkoitus pystyttää menetelmä myös hepatiitti E-viruksen osoittamiseksi elintarvikenäytteistä.

Ruokavirasto tekee virusanalyyseja elintarvikkeille ja pintanäytteille. Elintarvikkeista viruksen osoittaminen on pintanäytteitä haastavampaa, koska virukset ovat usein epätasaisesti jakautuneina ja virusmäärät ovat yleensä kohtalaisen pieniä. Monissa elintarvikkeissa on myös PCR-reaktiota haittaavia ainesosia. Vaikka virusten osoittaminen elintarvikkeista ei ole helppoa, etenkin epidemiatilanteessa näyte kannattaa kuitenkin lähettää tutkittavaksi, jos epidemiaselvityksen perusteella aiheuttajaksi epäillään vahvasti jotakin tiettyä elintarviketta.

Pintanäytteet ovat hyödyllinen lisä epidemiaselvityksissä. Keittiöstä tai tuotantotiloista otetusta pintanäytteestä löytyvää virusta on voinut levitä myös elintarvikkeisiin, joita on käsitelty samoissa tiloissa. Henkilökunnan sosiaalitiloista löytyvä virus puolestaan kertoo siitä, että joku työntekijöistä kantaa virusta ja on voinut levittää sitä myös käsittelemiinsä elintarvikkeisiin.

Kokogenomisekvensointi käyttöön epidemiaselvityksissä

Ruokavirastossa on otettu taudinaiheuttajabakteerien epidemiaselvityksissä käyttöön kokogenomisekvensointi (WGS), joka on lisännyt tarkkuutta ja erottelukykyä bakteerikantojen vertailuun. Aiemmin käytössä ollut menetelmä, pulssikenttägeelielektroforeesi (PFGE), perustui bakteerien pilkotun DNA:n profilointiin ja profiileista otettujen valokuvien tietokoneavusteiseen vertailuun. Epidemiaselvitykset nojasivat käytännössä näiden valokuvien lähettelyyn virastojen ja laitosten välillä.

Kokogenomisekvensoinnissa bakteerien DNA-emäsjärjestystä verrataan suoraan toisiinsa lukemattomista kohdista ympäri genomia. Yleisesti käytetty kirjavertaus kuvaa menetelmien eroa hyvin: PFGE on kuin tunnistaisi kaksi kirjaa samaksi pelkästään vertaamalla niissä olevien lukujen määrää ja pituutta. Kokogenomisekvensointi vastaavasti vertailisi kirjoja toisiinsa määrätyiltä sivuilta kirjain kirjaimelta.

Kokogenomisekvensoitiin siirtyminen on helpottanut sekä epidemioiden että laitoskontaminaatioiden selvittämistä. Viime vuonna menetelmällä tutkittiin viipaloiduista lihaleikkeleistä eristetyn Listeria monocytogenes -bakteerikannan alkuperää ja havaittiin, että eräässä elintarviketehtaassa yhden lihan viipalointikoneen pintasivelynäytteistä eristetty bakteerikanta oli identtinen elintarvikkeista eristettyjen kantojen kanssa. Aiemmin käytössä olleen tyypitysmenetelmän erottelukyky ei olisi riittänyt tunnistamaan saastutuksen lähdettä tehdastasolle asti.

Kokogenomisekvensoinnin etuihin lukeutuu myös se, että tyypityksen lisäksi DNA-sekvenssistä saadaan samalla tietoa esimerkiksi bakteerin taudinaiheuttamiskyvystä ja vastustuskyvystä antibiooteille. Aiemmin näiden ominaisuuksien selvittäminen vaati omat analyysinsä, joiden tekemiseen saattoi kulua useita vuorokausia. Kun sekvensointi on kerran tehty ja aineistoa alkaa kertyä, avautuu myös tutkimustyölle paljon aiempaa laajemmat mahdollisuudet.