Microbio­lo­gische uitdagingen voor plantaardige voeding

Wereldwijd groeit de markt voor plantaardige zuivel- en vleesvervangers. Over de specifieke microbiologische gevaren voor toepassingen van plantaardige ingrediënten in nieuwe productformuleringen, is nog maar weinig bekend. Voorspellende modellen schieten vooralsnog tekort. Tijd voor meer onderzoek.

In het koelvak van de supermarkt zijn steeds meer plantaardige alternatieven te vinden voor producten die van origine dierlijke eiwitten bevatten. In de ontwikkeling en productie van deze nieuwe plantaardige producten zijn al veel stappen gezet om de smaak en textuur beter te laten aansluiten op de wensen van de consument. Daarnaast is het óók belangrijk dat plantaardige producten microbiologisch stabiel zijn: voor een veilige consumptie, en voor een voldoende lange houdbaarheid om voedselverspilling zoveel mogelijk te beperken. In de huidige transitie van dierlijke eiwitten naar plantaardige eiwitten ontstaat echter steeds meer het besef dat plantaardige producten op het gebied van de microbiologie niet één-op-één vergelijkbaar zijn met hun tegenhangers op basis van dierlijk eiwit. 

Besmettingsgevaar

Microbiële sporen (een microbiële overlevingsvorm die wordt aangetroffen bij bepaalde bacteriën en schimmels) komen veel voor in de grond van landbouwgewassen. De basis van de microbiologische gevaren in plantaardige producten ligt dan ook in de oorsprong van de ruwe grondstoffen. Soja, peulvruchten, tarwe, of aardappelen komen via de kweekomstandigheden (grond, water en lucht) in aanraking met een veelheid aan micro-organismen. Als deze micro-organismen het gewas besmetten, kunnen ze daarna potentieel voor problemen zorgen in eiwitten die daaruit geïsoleerd worden. Het niveau en type besmetting varieert sterk per type product, bewerking en seizoen. 

Onderzoekers van Wageningen Food & Biobased Research (WFBR) komen voor een aantal plantaardige eiwitingrediënten soms meer dan 1.000 sporen per gram tegen. Deze kunnen, onder de juiste (microbiële) omstandigheden, ontkiemen en uitgroeien, wat kan leiden tot problemen met de houdbaarheid (microbieel bederf) en zelfs de veiligheid van het product (uitgroei van pathogenen). Om dit te voorkomen, zijn productieprocessen en producteigenschappen erop gericht om ontkieming en uitgroei tegen te gaan. Onderzoek moet uitwijzen of deze condities afdoende zijn om microbiologisch stabiele en veilige producten te krijgen. Microbiële contaminatie kan overigens ook plaatsvinden door ná-besmetting tijdens het productieproces, bijvoorbeeld tijdens het verpakken van het product na een hittebehandeling. 

Recalls: praktijkvoorbeelden 

Een aantal recente recalls voor plantaardige zuivel- en vleesvervangers illustreert hoe lastig het kan zijn om de microbiologische veiligheid goed te borgen. Zo was er in de Verenigde Staten begin dit jaar een recall van babymelkpoeder op basis van plantaardige eiwitten. De reden: aanwezigheid van Cronobacter sakazakii, een potentieel pathogene bacterie. De vermoedelijke oorzaak was een kruisbesmetting tijdens het productieproces. De bacteriesoort maakt onderdeel uit van een groep bacteriën (Cronobacter spp.) die goed kan overleven in een droge omgeving, zoals bij melkpoeder het geval is. Om die reden zijn er in de EU-wetgeving (1) strenge voedselveiligheidscriteria vastgelegd voor deze bacterie in babymelkpoeder. Dat deze bacterie nu ook aangetroffen is in een plantaardige variant van babymelkpoeder, geeft het belang aan van meer kennis over plantaardige alternatieven.  

In Australië werd half februari een amandeldrink uit de handel gehaald omdat er door de autoriteiten botulinetoxine was aangetoond in een monster van het product. Eén persoon werd ernstig ziek met symptomen van botulisme na consumptie van deze amandeldrink. Botulisme is een zeldzame maar levensbedreigende ziekte veroorzaakt door toxines (gifstoffen) die geproduceerd worden door de bacterie Clostridium botulinum. Op het etiket stond niet vermeld dat het product gekoeld bewaard moest worden. Hierdoor werden omstandigheden (ongekoelde opslag) gecreëerd waarbij sporen van deze bacterie konden ontkiemen en uitgroeien en toxines vormen.
Een derde voorbeeld van een recall begin dit jaar betrof verschillende veganistische kaasproducten en een plantaardige paté, geproduceerd in Frankrijk. Deze producten werden teruggeroepen omdat er mogelijk Listeria monocytogenes aanwezig was. L. monocytogenes is een bacterie die meestal wordt geassocieerd met kant-en-klaar producten van dierlijke oorsprong zoals (zachte) kazen, vleeswaren en gerookte zalm. Maar ook voor plantaardige zuivel- en vleesvervangers blijkt het dus belangrijk om aandacht te besteden aan het beheersen van Listeria.   

Uitgelicht

Ongeveer 4 op de miljoen mensen krijgen jaarlijks een infectie met L. monocytogenes. Hoewel listeriose (de ziekte veroorzaakt door L. monocytogenes) relatief weinig voorkomt, is de ernst van de ziekte hoog: in 20 tot 30% van de gevallen leidt listeriose zelfs tot de dood van de patiënt. Deze slachtoffers vallen vooral in kwetsbare groepen zoals ouderen en zwangeren. Om het risico op besmetting bij consumenten te minimaliseren, moeten gekoelde kant-en-klaar producten daarom voldoen aan een wettelijk vastgesteld voedselveiligheidscriterium: producenten moeten aantonen dat de limiet van 100 kolonievormende eenheden van L. monocytogenes per gram niet overstegen wordt gedurende de volledige houdbaarheidstermijn van het product. Om dit aan te tonen zijn challenge-testen op het specifieke product noodzakelijk. Dit zijn arbeidsintensieve en daarmee ook kostbare activiteiten. 

Gevalideerde modellen noodzakelijk

Voorspellende modellen kunnen gebruikt worden om het risico van uitgroei van L. monocytogenes vooraf in te schatten en daarmee het benodigde aantal challenge-testen te reduceren. Het is belangrijk dat deze modellen gevalideerd zijn in een relevante product matrix. Hier zit echter een leemte voor plantaardige producten. Veel van de gebruikte open-source modellen, zoals Food Safety and Spoilage Predictor (FSSP) en Combase, zijn niet gevalideerd voor plantaardige producten. Daarnaast vallen sommige waardes van plantaardige producten, bijvoorbeeld de pH, niet binnen de range van het voorspellende model. Dit besef heeft geleid tot een publiek-private samenwerking (PROSPECT) (2) waarin Wageningen University & Research samenwerkt met Corbion, Vivera, VanLoon Group, Zwanenberg en Chr. Hansen om verbeterde modellen voor voorspelling van L. monocytogenes groei in plantaardige producten te ontwikkelen. 

Binnen het project kijken de onderzoekers naar validatie van beschikbare groei-voorspellende modellen voor L. monocytogenes en verrijking van bestaande datasets met experimenteel bepaalde groei in het product. Verschillende scenario’s voor de bewaartemperatuur worden hierbij meegenomen. Daarnaast zijn er miniatuur-producten ontwikkeld die de samenstelling van plantaardige vleesalternatieven nabootsen. Hiermee is het mogelijk om efficiënt nieuwe data te genereren voor groei van L. monocytogenes in relevante matrices van variabele samenstelling (plantaardige eiwitbron, pH, water activiteit, organische zuren). De miniatuur-matrices blijken goede resultaten op te leveren en dragen bij aan de ontwikkeling van meer accurate groeimodellen voor Listeria in plantaardige matrices.   

Samenwerking met WUR

Er is niet alleen behoefte aan meer kennis over de veiligheid van plantaardige producten. Ook (publiek toegankelijke) voorspellende modellen voor microbieel bederf, specifiek ontwikkeld en gevalideerd voor plantaardige producten, zijn hard nodig. Meer kennis draagt bij aan behoud van productkwaliteit gedurende het bewaren, en reductie van voedselderving. Wageningen University & Research zet daarom een samenwerking op die gericht is op het ontwikkelen van kennis over microbieel bederf in plantaardige producten: SHIELT: Shelf-life 4 plant-based meat. Het onderzoek richt zich met name op plantaardige alternatieven voor vleesproducten en het effect van milde conserveringstechnologieën op microbieel bederf. Met deze kennis worden vervolgens voorspellende modellen ontwikkeld voor microbieel bederf in plantaardige producten. Voor meer informatie:

www.wur.eu/shielt

www.wur.nl

Bronvermelding 

1 VERORDENING (EG) Nr. 2073/2005 VAN DE COMMISSIE van 15 november 2005 inzake microbiologische criteria voor levensmiddelen.
2 www.wur.nl/en/show/PROSPECT-to-predict-the-growth-of-Listeria-monocytogenes-in-plant-based-foods.htm

Beeld: Foto burgers: ©Mila Naumova/shutterstock.com, foto wetenschap: ©LookerStudio/shutterstock.com