Εργαλεία και μέθοδοι για την ανίχνευση κινδύνων στα τρόφιμα

Η διασφάλιση της ασφάλειας των τροφίμων και των γεωργικών προϊόντων είναι απαραίτητη για την προστασία της ανθρώπινης υγείας και τη διατήρηση της οικονομικής βιωσιμότητας της γεωργικής βιομηχανίας και της σταθερότητας των παγκόσμιων αλυσίδων εφοδιασμού τροφίμων. 

Διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην πρόληψη των τροφιμογενών ασθενειών. 

Επιπλέον, η διασφάλιση της ασφάλειας των τροφίμων αποτελεί κλειδί για την επίτευξη των στόχων βιώσιμης ανάπτυξης, ιδίως για τη μείωση της πείνας και τη βελτίωση της διατροφής (1). 

Για τους αγρότες και τους γεωπόνους, η ασφάλεια των γεωργικών προϊόντων τους δεν αποτελεί απλώς προτεραιότητα για τη διατήρηση της επιχείρησής τους, αλλά θεμελιώδη υποχρέωση και ηθική ευθύνη. Η ανίχνευση μολυσματικών παραγόντων στις καλλιέργειες και στο ζωικό κεφάλαιο είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της υγείας των καταναλωτών και τη διατήρηση της εμπιστοσύνης (2). 

Η διασφάλιση της ασφάλειας των τροφίμων είναι η πρακτική της πρόληψης των τροφιμογενών ασθενειών με την εφαρμογή κατάλληλων διαδικασιών χειρισμού των τροφίμων σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού τροφίμων (2). Οι διαδικασίες ασφάλειας τροφίμων περιλαμβάνουν τον περιορισμό της παρουσίας κινδύνων, όπως βακτήρια, τοξίνες ή χημικές ουσίες, που μπορεί να βλάψουν την υγεία των καταναλωτών. 

Τύποι μολυσματικών παραγόντων στη γεωργία

Οι αγρότες και οι γεωπόνοι θα πρέπει να κατανοούν τους συγκεκριμένους μολυσματικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν την αγροτική παραγωγή και ταξινομούνται ως εξής:

Παρασιτοκτόνα: Τα φυτοφάρμακα χρησιμοποιούνται ευρέως στη γεωργία για τον έλεγχο των παρασίτων και τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών. Ωστόσο, η υπερβολική ή ακατάλληλη χρήση φυτοφαρμάκων μπορεί να οδηγήσει σε συσσώρευση υπολειμμάτων αυτών των χημικών ουσιών στις καλλιέργειες, θέτοντας σε κίνδυνο την υγεία των καταναλωτών και του περιβάλλοντος (3).

Βαρέα μέταλλα: Τα βαρέα μέταλλα όπως το αρσενικό, το κάδμιο, ο μόλυβδος, το χρώμιο, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το νικέλιο και ο υδράργυρος μπορούν να μολύνουν το έδαφος και τις καλλιέργειες (4). Τα μέταλλα αυτά μπορεί να προέρχονται από φυσικές πηγές ή από ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως οι βιομηχανικές διεργασίες και η διάθεση αποβλήτων, καθώς και από τους γεωργικούς πόρους, όπως το νερό άρδευσης, τα ορυκτά λιπάσματα, η οργανική κοπριά και η χρήση ορυκτών καυσίμων (5).

Παθογόνα: Τα παθογόνα, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, των ιών και των μυκήτων, μπορούν να προκαλέσουν ασθένειες στις καλλιέργειες και στα ζώα. Αυτοί οι παθογόνοι μικροοργανισμοί μπορεί να υπάρχουν στο έδαφος, το νερό ή τον αέρα και μπορούν να εξαπλωθούν μέσω εντόμων, ζώων ή γεωργικού εξοπλισμού, ακόμα και σε μεγάλες αποστάσεις (6).

Μυκοτοξίνες: Οι μυκοτοξίνες παράγονται από τον δευτερογενή μεταβολισμό διαφόρων μυκήτων, ιδίως των ειδών Aspergillus, Penicillium και Fusarium7. Αυτοί οι μύκητες μπορούν να μολύνουν καλλιέργειες όπως τα δημητριακά, οι ξηροί καρποί και τα φρούτα υπό ορισμένες συνθήκες, ιδίως όταν υπάρχει υψηλή υγρασία και ακατάλληλες συνθήκες αποθήκευσης. Οι μυκοτοξίνες,  μπορούν να έχουν επιβλαβείς επιπτώσεις σε ανθρώπους και ζώα, προκαλώντας προβλήματα υγείας που κυμαίνονται από οξεία δηλητηρίαση έως χρόνιες ασθένειες (8).

Η αναγνώριση αυτών των πηγών μόλυνσης επιτρέπει στους αγρότες να εφαρμόζουν κατάλληλα μέτρα ανίχνευσης, διασφαλίζοντας την ασφάλεια των τροφίμων και διατηρώντας καλές αποδόσεις.

Μέθοδοι ανίχνευσης μολυσματικών ουσιών:

Τόσο οι αγρότες όσο και οι γεωπόνοι μπορούν να ανιχνεύσουν αυτούς τους κινδύνους χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους:

Ανίσχευση Παρασιτοκτόνων: Για την ανίχνευση φυτοφαρμάκων, οι αγρότες μπορούν να χρησιμοποιήσουν προηγμένες μεθόδους βιοαισθητήρων φυτοφαρμάκων, όπως αισθητήρες που φτιάχνονται απο νανοϋλικά (9). Αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν τα επίπεδα φυτοφαρμάκων στον αέρα. Μια άλλη μέθοδος είναι η χρήση μιας φορητής συσκευής που μετρά την δραστική και την ποσότητα των φυτοφαρμάκων στα προϊόντα. Για τον έλεγχο των φυτοφαρμάκων, οι χρήστες απλώς περνούν μια μπατονέτα πάνω από το φρούτο ή το λαχανικό, εισάγουν την μπατονέτα στον ανιχνευτή, όπως το φασματόμετρο, και περιμένουν περίπου 30 δευτερόλεπτα (10).

Ανίσχευση Βαρεών μετάλλων: Τα βαρέα μέταλλα στο έδαφος και τις καλλιέργειες μπορούν να ανιχνευθούν με τεχνικές όπως η φασματοσκοπία διάσπασης με λέιζερ (LIBS) και ο φθορισμός ακτίνων Χ (11). Οι αγρότες και οι κηπουροί που υποψιάζονται ότι το έδαφός τους μπορεί να περιέχει βαρέα μέταλλα μπορούν να λάβουν μέτρα για να το βελτιώσουν ή να χρησιμοποιήσουν τεχνικές καλλιέργειας που μειώνουν τον κίνδυνο μόλυνσης (12).

Ανίσχευση Παθογόνων: Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί μπορούν να ανιχνευθούν με τη χρήση σύγχρονων διαγνωστικών κιτ που βασίζονται στην ανάλυση DNA (γενετικού υλικού) και πρωτεϊνών. Τα κιτ αυτά έχουν σχεδιαστεί για την έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών των φυτών, είτε με τον εντοπισμό της παρουσίας του παθογόνου (του DNA του) στο φυτό είτε των μορίων (πρωτεΐνες) που παράγονται από αυτό είτε από το φυτό κατά τη διάρκεια της μόλυνσης (13).

Ανίσχευση Μυκοτοξίνών: Οι αγρότες διαθέτουν διάφορες μεθόδους για την ανίχνευση μυκοτοξινών στα χωράφια τους. Για παράδειγμα, υπάρχουν ανοσοχημικές τεχνικές που χρησιμοποιούν αντισώματα και προσφέρουν ακρίβεια και ευκολία στη χρήση (14). Επιπλέον, χρωματογραφικές μέθοδοι όπως η υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) και η αέρια χρωματογραφία/φασματομετρία μάζας (GC/MS) επιτρέπουν την ανίχνευση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των μυκοτοξινών. Φασματομετρικές τεχνικές όπως η ανίχνευση υπεριώδους ακτινοβολίας (UV) και φθορισμού (FL), μαζί με τη φασματομετρία μάζας (MS), παρέχουν πρόσθετες επιλογές, ιδίως για τις φθορίζουσες μυκοτοξίνες. Αυτές οι μέθοδοι βοηθούν τους γεωργούς στην ολοκληρωμένη ανίχνευση και παρακολούθηση των μυκοτοξινών στη γεωργία (14).

Οι μέθοδοι αυτές βοηθούν τους αγρότες και τους γεωπόνους να εφαρμόζουν στοχευμένα μέτρα ανίχνευσης, διασφαλίζοντας την ασφάλεια των τροφίμων και διατηρώντας τη γεωργική παραγωγικότητα. Ωστόσο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι μέθοδοι αυτές απαιτούν ακριβό ειδικό εξοπλισμό και, σε ορισμένες περιπτώσεις, εξειδικευμένη κατάρτιση (15). Ως εκ τούτου, η συνεχής εκπαίδευση και η επένδυση στην τεχνολογία είναι ζωτικής σημασίας για την αποτελεσματική ανίχνευση κινδύνων στη γεωργία. 

Πρόληψη της μόλυνσης:

Για την μείωση της μόλυνσης από βαρέα μέταλλα, οι αγρότες εφαρμόζουν στρατηγικές όπως η διατήρηση ουδέτερου pH στο έδαφος (6,5-7.5). Η πρακτική αυτή μειώνει την πρόσληψη βαρέων μετάλλων από τα φυτά4. Επιπλέον, η προσθήκη φωσφόρου με βάση τα αποτελέσματα των εδαφολογικών αναλύσεων συμβάλλει στο σχηματισμό αδιάλυτων ενώσεων με το μόλυβδο, μειώνοντας έτσι την τοξικότητά του και ελαχιστοποιώντας περαιτέρω τον κίνδυνο μόλυνσης.

Οι αγρότες μειώνουν τον κίνδυνο μόλυνσης από φυτοφάρμακα μέσω της αυστηρής τήρησης των οδηγιών που αναγράφονται στις ετικέτες των φυτοφαρμάκων. Πριν από την εφαρμογή, αξιολογούν τα χαρακτηριστικά του εδάφους, όπως η υφή, η κλίση και η οργανική ουσία, ώστε να διασφαλίζουν τη σωστή χρήση των φυτοφαρμάκων και να αποτρέπουν τη μόλυνση. Η γνώση της σύστασης του εδάφους και του βάθους των υπόγειων υδάτων είναι ζωτικής σημασίας για την επιλογή κατάλληλων φυτοφαρμάκων και μεθόδων εφαρμογής τους. Η εφαρμογή βέλτιστων πρακτικών, όπως η όπως η ρύθμιση του ψεκαστικού (σταγονίδια μεγαλύτερου μεγέθους), η παρακολούθηση του καιρού και ο καθαρισμός του εξοπλισμού μακριά από τις υδάτινες οδούς, συμβάλλει στη μείωση της πιθανότητας μόλυνσης (16).

Τέλος, οι γεωργικές πρακτικές διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην πρόληψη της διασταυρούμενης μόλυνσης. Η κυριότερη από αυτές τις πρακτικές είναι η διασφάλιση της ποιότητας του νερού άρδευσης, δεδομένου ότι αποτελεί την κύρια πηγή μικροβιολογικών μολύνσεων και μολύνσεων από βαρέα μέταλλα. Επιπλέον, η διασφάλιση της ορθής εφαρμογής λιπασμάτων, η εφαρμογή εδαφολογικών αναλύσεων, η ολοκληρωμένη φυτοπροστασία και η χρήση βιοεντομοκτόνων αποτελούν βασικά στοιχεία για τη διατήρηση της ποιότητας και της ασφάλειας στη γεωργίας.

Πηγές:

(1)  Background | Food safety and quality | Food and Agriculture Organization of the United Nations. https://www.fao.org/food-safety/background/en/ (accessed 2024-01-16).

(2)  Food contaminants. https://www.iaea.org/topics/food-contaminants (accessed 2024-01-16).

(3)  Sources of soil pollution and major contaminants in agricultural areas. https://doi.org/10.4060/cb4894en.

(4)  Eshagberi, G. Toxic Effects of Heavy Metals on Crop Plants. 2012.

(5)  Zhou, L.; Yang, B.; Xue, N.; Li, F.; Seip, H. M.; Cong, X.; Yan, Y.; Liu, B.; Han, B.; Li, H. Ecological Risks and Potential Sources of Heavy Metals in Agricultural Soils from Huanghuai Plain, China. Environ. Sci. Pollut. Res. 2014, 21 (2), 1360–1369. https://doi.org/10.1007/s11356-013-2023-0.

(6)  Livestock and Poultry Infectious Diseases: Pathogenesis and Immune Mechanisms. https://www.frontiersin.org/research-topics/47450/livestock-and-poultry-infectious-diseases-pathogenesis-and-immune-mechanisms/magazine (accessed 2024-01-16).

(7)  Sweeney, M. J.; Dobson, A. D. Mycotoxin Production by Aspergillus, Fusarium and Penicillium Species. Int. J. Food Microbiol. 1998, 43 (3), 141–158. https://doi.org/10.1016/s0168-1605(98)00112-3.

(8)  Mycotoxins. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins (accessed 2024-01-16).

(9)  Berkal, M. A.; Nardin, C. Pesticide Biosensors: Trends and Progresses. Anal. Bioanal. Chem. 2023, 415 (24), 5899–5924. https://doi.org/10.1007/s00216-023-04911-4.

(10)            Galon, L.; Bragagnolo, L.; Korf, E. P.; dos Santos, J. B.; Barroso, G. M.; Ribeiro, V. H. V. Mobility and Environmental Monitoring of Pesticides in the Atmosphere — a Review. Environ. Sci. Pollut. Res. 2021, 28 (25), 32236–32255. https://doi.org/10.1007/s11356-021-14258-x.

(11)            Yang, Z.; Ren, J.; Du, M.; Zhao, Y.; Yu, K. Enhanced Laser-Induced Breakdown Spectroscopy for Heavy Metal Detection in Agriculture: A Review. Sensors 2022, 22 (15), 5679. https://doi.org/10.3390/s22155679.

(12)            Alsafran, M.; Saleem, M. H.; Al Jabri, H.; Rizwan, M.; Usman, K. Principles and Applicability of Integrated Remediation Strategies for Heavy Metal Removal/Recovery from Contaminated Environments. J. Plant Growth Regul. 2023, 42 (6), 3419–3440. https://doi.org/10.1007/s00344-022-10803-1.

(13)            Yang, Y.; Saand, M. A.; Huang, L.; Abdelaal, W. B.; Zhang, J.; Wu, Y.; Li, J.; Sirohi, M. H.; Wang, F. Applications of Multi-Omics Technologies for Crop Improvement. Front. Plant Sci. 2021, 12.

(14)            Mycotoxin detection and analysis methods. MycotoxinSite. https://mycotoxinsite.com/mycotoxins-detection-and-analysis-methods/?lang=en (accessed 2024-01-16).

(15)            Collis, R. C., Stewart. Digital Agriculture for Small-Scale Producers: Challenges and Opportunities. https://cacm.acm.org/magazines/2021/12/256930-digital-agriculture-for-small-scale-producers/abstract (accessed 2024-01-16).

(16)            Sun, S.; Sidhu, V.; Rong, Y.; Zheng, Y. Pesticide Pollution in Agricultural Soils and Sustainable Remediation Methods: A Review. Curr. Pollut. Rep. 2018, 4 (3), 240–250. https://doi.org/10.1007/s40726-018-0092-x.

Για περισσότερες πληροφορίες

Χημικοί κίνδυνοι στα τρόφιμα

Τροφιμογενείς επιδημίες