Bakteerien monimuotoisuus haaste Clostridium botulinumin riskinhallinnassa

Clostridium botulinum -bakteerin kyky tuottaa kasvunsa aikana voimakasta botulinumneurotoksiinia tekee bakteerista pelätyimmän elintarviketurvallisuutta uhkaavan riskin. Neurotoksiini aiheuttaa botulismina tunnetun taudin, joka ilmenee henkeä uhkaavana velttohalvauksena.

C. botulinum kasvaa vain hapettomissa olosuhteissa, mutta bakteerin itiöt kestävät happea ja erilaisia elintarvikeprosesseja. Itiöitä esiintyy ympäristössä, josta ne voivat päätyä elintarvikkeiden raaka-aineisiin. Kylmäsäilytettävissä valmisruuissa merkittävimmän riskin muodostavat C. botulinum ryhmän II itiöt, jotka voivat itää myrkkyä tuottaviksi aktiivisiksi kasvustoiksi jääkaappilämpötiloissa.

C. botulinum -riskiä pyritään hallitsemaan esteaita (engl. hurdle concept), jossa tuoteturvallisuus taataan usean kasvua estävän tekijän yhdistelmällä. Riskinhallinnan keinoja ovat lämpökäsittelyt, kylmäsäilytys, korkea suolapitoisuus ja lisäaineet. Kuluttajien mieltymykset vähäsuolaisiin lisäaineettomiin tuotteisiin korostavat entisestään lämpökäsittelyiden ja kylmäsäilytyksen merkitystä riskinhallinnassa.

Suositusten mukaisesti valmisruokien tuotannossa tulisi käyttää 6D-lämpökäsittelyä, jolla pyritään tuhoamaan 10⁶ itiötä (ACMSF 1992, ECFF 2006). Todellisuudessa raaka-aineiden itiömäärät ovat kuitenkin pienempiä, ja suositusten mukaiset lämpökäsittelyt voivat heikentää joidenkin raaka-aineiden aistinvaraista laatua.

Optimoinnilla parempaa aistinvaraista laatua ja energiatehokkuutta

Optimoimalla valmisruokatuotannon lämpökäsittelyitä voitaisiin parantaa tuotteiden aistinvaraista laatua ja saavuttaa kestävän kehityksen periaatteiden mukaisia säästöjä energiankulutuksessa. Optimoinnin edellytyksenä on laaja-alainen riskinarviointi.

Maa- ja metsätalousministeriön rahoittamassa ja Helsingin yliopiston eläinlääketieteellisen tiedekunnan johtamassa hankkeessa arvioitiin C. botulinumin aiheuttamaa turvallisuusriskiä sous vide -kypsennetyissä valmisruuissa yhteistyössä matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan ja elintarviketeollisuuden kanssa. Hankkeen tutkimukset keskitettiin C. botulinum -riskin kannalta olennaisiin elintarvikeketjun kohtiin. Tulosten pohjalta hankkeessa tuotettiin matemaattinen riskinarviointimalli.

Hankkeen osatöissä tutkittiin C. botulinum -itiöiden esiintyvyyttä kotimaisissa valmisruokien raaka-aineissa, ryhmän II itiöiden lämmönkestävyyttä, C. botulinumin kasvua ja toksiinituotantoa kylmäsäilytyslämpötiloissa sekä yksittäisten C. botulinum -solujen toksiinituotannon ominaisuuksia. Lisäksi selvitettiin kirjallisuuden avulla itiöiden itämismekanismeja ja korkeapaineen vaikutuksia itiöiden lämmönkestävyyteen.

Itiöiden esiintyvyys tutkituissa valmisruokien liha- ja kasvisraaka-aineissa oli pieni eikä positiivisia raaka-ainenäytteitä todettu.

Uutta tietoa lämmön- ja kylmänkestävyydestä

Lämmönkestävyystutkimukset sous vide -tuotteiden valmistukselle tyypillisissä lämpötiloissakorostivat eroja itiöiden lämmönkestävyydessä sekä bakteerikantojen että yksittäisten itiöiden välillä. Pieni osa itiöistä on erittäin lämmönkestäviä, ja ne muodostavat merkittävän haasteen riskinhallinnalle.

Ilmiö korostuu erityisesti ns. lyyttisiä eli hajottavia entsyymejä sisältävissä raaka-aineissa, esimerkiksi kananmunan valkuaisessa ja maidossa (Lund & Peck 1994), joissa entsyymit saattavat edesauttaa itiöiden itämistä. Lyyttisten entsyymien esiintyminen tulisi huomioida elintarvikkeiden kuumennusprosessien suunnittelussa. Lämmönkestävyystutkimuksia hyödynnetään riskinarviointimallin koostamisessa.

C. botulinum -bakteerikantojen välillä on eroa myös niiden kyvyssä kasvaa kylmässä, mikä ilmenee kasvua edeltävän viivevaiheen pituudessa. Kylmäketjun katkokset ja korkea säilytyslämpötila lisäävät kasvun ja toksiinituotannon riskiä.

On olennaista estää lämpökäsittelyistä selvinneiden itiöiden itäminen ja kasvu, sillä pienetkin kuumennuskäsittelyistä selviävät itiömäärät aiheuttavat riskin toksiinintuotannolle etenkin pitkän säilytysajan kuluessa. Kylmäsäilytyskoe luo pohjan kylmäsäilytysmallille, jossa mallinnetaan itiöiden itämistä ja kasvuun lähtöä.

Yksittäisten C. botulinum -solujen taipumus tuottaa toksiinia eri olosuhteissa vaihtelee. Vaihtelu vaikuttaa kokonaisriskin arviointiin. Tutkimuksissa havaittiin, että kaikki populaation solut eivät tuottaneet toksiinia edes optimaalisissa kasvuolosuhteissa. Toisaalta havaittiin, että kylmä-, happi- ja suolastressi eivät estäneet kasvua ja toksiinituotantoa, vaikka pitkäaikaisessa kylmäsäilytyksessä toksiinia tuottavien solujen suhteellinen määrä oli verrattain pieni.

Uutta tutkimustietoa tarvitaan

C. botulinum ryhmän II monimuotoisuus niin lämmönkestävyydessä, kylmäkasvuominaisuuksissa kuin toksiinituotannossa asettaa haasteita riskinarvioinnille. Hankkeessa nousi esiin useita riskinarvioinnin kannalta merkittäviä uusia tutkimustarpeita.

Riskinhallinnan tueksi tarvitaan lisää tietoa kaikkein lämmönkestävimpien itiöiden ominaisuuksista ja itiöiden esiintyvyydestä laajemmassa raaka-ainevalikoimassa. Riskinarviointimallia tulisi edelleen kehittää siten, että se kattaisi useampia kasvuun ja toksiinituotantoon vaikuttavia tekijöitä.

Hankkeen tuloksia esiteltiin alkukesästä elintarviketeollisuuden ja valvonnan edustajille koko päivän seminaarissa, jossa kutsuttuna luennoitsijana oli maailman johtaviin C. botulinum -asiantuntijoihin kuuluva professori Mike Peck brittiläisestä Quadram Institute -tutkimuslaitoksesta.

Lähteet:

• ACMSF (Advisory Committee on the Microbial Safety of Foods). 1992. Report on vacuum packing and associated process. Her Majesty’s Stationery Office, London.
• ECFF (European Chilled Food Federation). 2006. Recommendations for the production of prepackaged chilled food. https://www.ecff.net/best-practice/
• Lund, B.M. & Peck M.W. 1994. Heat resistance and recovery of spores of non-proteolytic Clostridium botulinum in relation to refrigerated, processed foods with an extended shelf-life. Journal of Applied Bacteriology. 76: 115–128