Oltre al sequenziamento dei genomi dei singoli microrganismi, le tecniche NGS possono essere utilizzate per lo studio delle comunità microbiche miste presenti negli alimenti e per la definizione delle specie vegetali e animali presenti nelle materie prime e prodotti alimentari. L’analisi con l’NGS può essere applicata a moltissimi alimenti, a campioni alimentari trasformati e all’ambiente di produzione.
Il DNA è una molecola universale, specifica e stabile. Per questo, l’analisi di DNA è diventata lo strumento analitico più importante non solo per il controllo dello sviluppo delle comunità microbiche durante il processo produttivo, ma anche nell’ambito dell’autenticità delle materie prime, nella lotta alle frodi alimentari e per riconoscere l’eventuale presenza di contaminazioni indesiderate.
Quali sono i vantaggi del DNA Metabarcoding?
Il metabarcoding del DNA è il sequenziamento di marker genetici che forniscono informazioni tassonomiche accoppiato alle nuove tecnologie di NGS; ciò fa sì che la biodiversità sia misurata in modo rapido, economico, omnicomprensivo, ripetibile e affidabile. L’applicazione del metabarcoding permette di avere una soluzione con tutte le specie presenti nel campione analizzato e un’idea della rappresentatività di ogni specie di DNA nel DNA totale.
Il sequenziamento con metabarcoding è untargeted ed è un vantaggio nella prevenzione di frodi alimentari, nel determinare eventuali contaminazioni indesiderate senza sviluppare un metodo dedicato, nel preservare la sicurezza e la qualità dei prodotti alimentari.
DNA Metabarcoding su specie vegetali
L’applicazione del metabarcoding sul DNA di specie vegetali risulta essere importante proprio perché le materie prime di origine vegetale sono tra le più adulterate.
L’analisi di metasequenziamento del DNA permette di valutare l’autenticità delle materie prime e ingredienti e di integratori alimentari contribuendo alla lotta contro le frodi alimentari.
In particolare, il focus riguarda:
- Erbe e spezie: questi alimenti sono caratterizzati da una filiera molto frammentata ed essendo sfusi sono facilmente sostituibili, quindi soggetti ad adulterazione.
- Integratori alimentari ed erbe officinali: di queste materie prime è importante valutare l’autenticità degli estratti
- Alimenti con ingredienti vegetali: possono essere soggetti a contaminazione crociata anche da altre piante potenzialmente tossiche; per tale motivo, lo screening degli ingredienti può prevenirne l’occorrenza. È oltretutto possibile anche una contaminazione in fase di processo produttivo.
L’applicazione del DNA metabarcoding identifica possibili frodi tra cui errata dichiarazione in etichetta e false dichiarazioni di origine e ha un impatto significativo sulla gestione della qualità e della sicurezza dei prodotti alimentari.
DNA Metabarcoding su specie animali
Il metasequenziamento del DNA può essere applicato anche per l’identificazione di DNA di specie animali. Le analisi targeted del DNA (tra cui qPCR o ddPCR) possono risolvere problemi specifici legati alla presenza o assenza di specie note, mentre il metabarcoding permette di fare uno screening di più regioni genomiche contemporaneamente, identificando tutti gli ingredienti presenti nel prodotto alimentare.
Per quanto riguarda le specie animali l’applicazione del metabarcoding del DNA è di rilevante importanza per matrici quali:
- Latte: al fine di prevenire frodi in quanto il latte è un alimento altamente adulterato e la tecnica analitica basata sul metasequenziamento permette di determinare una percentuale di rappresentatività delle specie presenti nel campione (latte vaccino, bufalino, caprino o ovino)
- Pesce e prodotti ittici: anche il pesce è tra i prodotti alimentari maggiormente adulterati. Tra le frodi più comuni: etichettatura errata, pesce d’allevamento venduto come pescato, pesce scongelato venduto come fresco e dichiarazioni di origine.
- Carne
- Pet food
- Mangimi per animali
DNA Metabarcoding su specie microbiche
L’applicazione delle tecniche di sequenziamento massivo del DNA agli studi di microbiologia ambientale offre una visione completa delle dinamiche globali della popolazione microbica nei siti produttivi così come degli ecosistemi microbici. In questo caso, il potenziale applicativo è focalizzato sull’indagine delle popolazioni microbiche identificate, rendendo tale analisi perfetta per indagini di contaminazione, analisi di shelf life e monitoraggio ambientale.
Le origini dei microrganismi patogeni o contaminanti rilevati nei processi di trasformazione sono molto spesso sconosciute. Attraverso il “Sequencing food factory approach” (sequenziamento globale di tutte le componenti che influenzano microbiologicamente il processo produttivo quali: aria, ambiente, acqua, mani dell’operatore, materie prime, prodotti intermedi, ecc.), il metabarcoding consente una maggiore comprensione del ruolo globale dell’ecologia microbica e dei microrganismi in generale lungo la catena alimentare.
Rispetto ai metodi tradizionali, i vantaggi dell’analisi della biodiversità microbica (metagenomica 16S) basata sull’NGS comprendono:
- Identificazione di migliaia di microorganismi in una singola analisi
- Identificazione di microrganismi non coltivabili
- Possibilità di determinare l’abbondanza relativa delle diverse popolazioni
- Screening rapido di ecosistemi complessi
- Migliore conoscenza e maggiore capacità di controllo della flora microbica
- Minimizzazione degli eventi di inquinamento da microrganismi alteranti grazie al miglioramento delle procedure di igiene negli stabilimenti di produzione alimentare
Il metabarcoding può quindi essere utilizzato per evidenziare le fasi del processo di produzione o le aree dello stabilimento in cui si richiede un miglioramento delle pratiche igieniche, oltre che per valutare l’impatto delle procedure di conservazione degli alimenti sulla crescita di batteri alteranti, agevolando la scelta di quelle più adatte a ogni tipologia di produzione.
Lo stabilimento alimentare può essere visto come un ecosistema microbico (Smart Microbial Ecosystem of Food Factory, SMEFF) in cui è possibile identificare le comunità microbiche o i siti di contaminazione e tenerli costantemente monitorati. Ciò consente degli interventi mirati sulle attrezzature, sulla progettazione dei flussi di lavoro e sulle pratiche igieniche. Applicando questo nuovo concetto di SMEFF, la qualità e la shelf life del prodotto finale migliorano in maniera significativa, riducono gli interventi di pulizia dannosi per l’ambiente e i costi di produzione. Negli stabilimenti di trasformazione degli alimenti, il monitoraggio di routine del microbiota consente di attuare pratiche produttive più sicure, efficienti e sostenibili.
DNA metabarcoding @ Mérieux NutriSciences: dal campione al report finale
L’estrazione dell’acido nucleico è generalmente eseguita presso i nostri laboratori per offrire supporto ai clienti partendo direttamente dalla materia prima.
- Estrazione del DNA dai campioni
- Costruzione della libreria del metabarcoding per i gruppi tassonomici target
- Sequenziamento con Illumina® MiSeq®
- Analisi bioinformatica dei dati di sequenziamento
- Report scientifico dettagliato con tabelle e grafici che riassumono le informazioni dei diversi campioni e del metodo completo
Gli standard di qualità applicati ai servizi di sequenziamento sono conformi agli standard ISO 9001 e rispettano le raccomandazioni di professionisti esperti.
La nostra rete di laboratori qualificati è in grado di supportare i progetti e i test del cliente, dalla progettazione dello studio fino al report finale. Tutto è adattato per soddisfare le vostre necessità, dalla tecnica biomolecolare all’analisi bioinformatica, fino alla conservazione dei dati. Mérieux NutriSciences offre analisi e consulenza scientifica per dare valore aggiunto ai complessi risultati del sequenziamento, in particolare per la loro applicazione pratica e per aumentare la sicurezza e la qualità alimentare.
