Recente uitbraken van door voedsel overgedragen ziekten en nieuwe schattingen van door voedsel overgedragen ziekten van het Center for Disease Control and Prevention of CDC kunnen mogelijk de aanzet zijn geweest voor de recente goedkeuring van de voedselveiligheidswet S.510. Als onderdeel van die wetgeving zal de FDA nieuwe voorschriften moeten opstellen voor de productveiligheid voor producenten van groenten en fruit met het hoogste risico. Dit verhoogde gevoel van urgentie voor veilig voedsel zorgt ervoor dat voedseltelers en -verwerkers hun opties voor het testen van voedsel aan de bron of in het veld opnieuw evalueren.
BESTAANDE TESTTECHNOLOGIEN
Telers en verwerkers hebben van oudsher een van de drie methoden gebruikt om op bacteriën te testen: adenosinetrifosfaat (ATP) reinheidscontrolesystemen, kweektesten en polymerasekettingreactie (PCR) testen.
Adenosinetrifosfaatreinheidsbewakingssystemen testen op het molecuul ATP, dat in alle organische materialen wordt aangetroffen. ATP-assays meten de ATP van dierlijke en plantaardige cellen, evenals van levende of dode bacteriën, gisten of schimmels. Deze test kan worden gebruikt op niet-organische oppervlakken om reinheid te bepalen en vereist dat er 10,000 tot 100,000 bacteriën aanwezig zijn om voldoende ATP te produceren om te resulteren in een positieve detectie van bacteriën.
Een kweektest is een laboratoriumtest die bepaalt welke bacteriën of gisten in een bepaald monster aanwezig kunnen zijn. Cultuurassays vereisen dat het monster gedurende een bepaalde tijd, doorgaans 24 tot 48 uur, wordt geïncubeerd om bacteriën de kans te geven te groeien om de aanwezigheid ervan te bepalen. Hiervoor moet het monster naar een laboratorium worden gestuurd.
PCR is een test die DNA gebruikt om te testen op verschillende bacteriën en pathogenen. Het proces versterkt een stukje DNA en genereert duizenden tot miljoenen kopieën. Het is een zeer nauwkeurige en duurt tussen de 12 uur en 26 uur.
INHERENTE PROBLEMEN
De bestaande technologieën hebben nadelen die ze ondoeltreffend maken voor de doeleinden van voedselproducenten en ineffectieve tests kunnen leiden tot voedselbesmetting, ziekte, inkomstenderving en nog veel meer.
ATP-assays testen op de aanwezigheid van het molecuul ATP, dat in al het organische materiaal aanwezig is. Dit betekent dat een positieve ATP-test alleen bevestigt dat er organische stof aanwezig is - niet noodzakelijkerwijs bacteriën. Deze test is eigenlijk een test voor reinheid, of dat een oppervlak vrij is van levend of dood organisch materiaal. Omdat het op organisch materiaal test, kan het niet op voedsel worden gebruikt, omdat voedsel biologisch is. Bovendien kan de ATP-assay geen biofilm detecteren, een kleverig bijproduct van organismen die levende bacteriën kunnen verbergen. Een ander probleem met ATP-testen is om voldoende ATP te produceren om een positieve test te maken, de bacteriën zouden minstens 10,000 bacteriën moeten tellen.
Cultuurassays zijn over het algemeen vrij nauwkeurig, maar de methode vereist dat de bacteriën 24 uur tot 48 uur worden geïncubeerd om de aanwezigheid van bacteriën te verifiëren. Dit betekent dat het monster voor deze incubatietijd naar een laboratorium wordt gestuurd en dat een getrainde technicus de test leest. De noodzaak van laboratoriumwerk verhoogt de kosten voor de eindgebruiker en de extra tijd vergroot de kans dat besmet voedsel door het proces glipt.
PCR-assays, hoewel ook zeer nauwkeurig, vereisen dat de producent het monster naar een laboratorium stuurt waar een getrainde technicus dure apparatuur gebruikt om de test te verwerken. De test zelf bestaat uit verschillende ingewikkelde stappen, waardoor de kosten die aan de voedselproducent worden doorberekend, oplopen. PCR-assays vereisen een verrijkingsfase die tussen 8 uur en 20 uur duurt, plus 1 uur tot 4 uur voor de eigenlijke test. De toegevoegde stappen en de tijd verhogen de kosten en de kans dat voedselbesmetting onopgemerkt blijft.
ENZYM TESTEN
Sinds het begin van de jaren vijftig bestuderen en gebruiken microbiologen enzymen voor het opsporen van bacteriën. Velen stopten met het gebruik van enzymmethoden en schakelden in de jaren zeventig en tachtig over op antigeen/antilichaam- of nucleïnezuuramplificatietesttechnologieën (NAAT). Sindsdien heeft het voortdurende onderzoek naar enzymen echter geleid tot de ontdekking van specifieke bacteriële enzymen die met veel verschillende micro-organismen worden geassocieerd. Deze informatie heeft geleid tot de ontwikkeling van gepatenteerde substraten die specifieke enzymen kunnen identificeren en koppelen die door specifieke bacteriën worden afgegeven. Met deze nieuwe informatie zijn tests ontwikkeld om gebruik te maken van de gepatenteerde substraten die, wanneer ze worden gehydrolyseerd door een enzym, een fluorescentie produceren die ofwel kan worden afgelezen door een fluorometer of door een reagens toe te voegen om een kleurmetrische reactie te produceren.
Andere diagnostische systemen moeten de bacteriecel zelf vinden door het monster in culturen te laten groeien of door DNA te repliceren met behulp van een PCR/NAAT-systeem. Deze methoden zullen in de meeste gevallen meer dan een dag in beslag nemen om resultaten te verkrijgen vanaf het moment van monstername en ze vereisen opgeleide laboratoriumtechnici en dure apparatuur. Met behulp van een enzymdetectiemethodologie kunnen bacteriën duizenden moleculen van een enzym produceren, wat de kans en de tijd om te worden gedetecteerd veel sneller vergroot dan welke andere detectiemethode dan ook.
BACTERILE ENZYMEDETECTIEKITS
Met behulp van deze methode kunnen bacteriële enzymdetectiekits, die worden geleverd in handmatige uitstrijkjes of digitale handheld fluorometerkits, in het veld worden gebruikt om oppervlakken en voedsel te testen op totale organismen, gramnegatieve bacteriën (Enterobacteriaceae). De tests bevestigen de aan- of afwezigheid van bacteriën boven normale achtergrondniveaus met resultaten ter plaatse in 20 minuten. De tests zijn eenvoudig uit te voeren, vereisen geen extra apparatuur en detecteren ook bacteriën die zich in biofilm verbergen. De nauwkeurigheid is groter dan 98 procent als er meer dan 1,000 organismen per teststrip aanwezig zijn in vergelijking met traditionele methoden. De kits zijn ontworpen om te dienen als screeningsinstrument om te zoeken naar "hot spots" die onaanvaardbare niveaus van bacteriële besmetting bevatten. Omdat ze goedkoop, snel en gebruiksvriendelijk zijn, kunnen frequentere monitoring en tests worden uitgevoerd.
VOORDELEN
Detectietesten voor enzymbacteriën hebben veel voordelen ten opzichte van standaardcultuur-, ATP- en PCR-testen, waaronder hogere snelheid, gebruiksgemak, hogere nauwkeurigheid, lagere kosten en de mogelijkheid om biofilm te detecteren. Enzymassays leveren resultaten op in slechts 20 minuten van monster tot resultaat en de resultaten zijn beschikbaar in het veld of op locatie, omdat de monsters niet naar een laboratorium hoeven te worden gestuurd. Cultuur- of PCR-assays maken gebruik van gespecialiseerde apparatuur en getrainde technici, terwijl assays dat niet doen, waardoor ze een effectief, goedkoop screeningsinstrument zijn voor voedseltelers en -verwerkers.
CONCLUSIE
De huidige kweek-, ATP- en PCR-assays zijn duur, traag en omslachtig. Het gebruik van enzymdetectie voor het identificeren van bacteriën in het veld biedt een nauwkeurige, snelle en goedkope manier om te screenen op gevaarlijke niveaus van bacteriële besmetting. Met een goedkope screeningtool kunnen gebruikers vaker testen, waardoor het slagingspercentage van het opsporen van bacteriële besmetting aanzienlijk wordt vergroot voordat het zijn weg naar de consument vindt.