Fødevarer bør ikke udgøre en sundhedsmæssig risiko for konsumenten ved tilsigtet anvendelse, og bioteknologisk forskning i både sygdomsfremkaldende mikroorganismer, deres interaktion med konsumenten samt i nye principper for oparbejdning kan medvirke til at øge sikkerheden af vores fødevarer.
Det er både et etisk og økonomisk stort problem, når mennesker bliver syge af de fødevarer, de spiser. Sygdom kan skyldes, at der er sygdomsfremkaldende kemikalier (eksempelvis tungmetaller, giftige forbindelser) eller mikroorganismer i den pågældende fødevare eller, at mikroorganismerne har dannet toksiske forbindelser i fødevaren. I visse råvarer forekommer desuden naturligt stoffer, der er direkte giftige for mennesker. Desuden kan forskellige, potentielt giftige forbindelser dannes under forarbejdningsprocessen. Eksempler herpå er stegemutagener og acrylamid. Andre fødevarer indeholder allergener, der medfører et voldsomt ubehag for personer i risikogruppen. Bioteknologisk baserede teknikker anvendes i dag til at estimere og minimere en række af de nævnte sikkerhedsmæssige problemer.
Bioteknologien åbner store muligheder for en målrettet forbedring af fødevarers sikkerhed. Det gælder udvikling af råvarer, der har færre skadelige indholdsstoffer eller sygdomsfremkaldende bakterier, design af konserveringsmetoder baseret på anvendelse af mikroorganismer eller enzymer, udvikling af nye oparbejdningsmetoder, samt mere effektive og hurtige kontrolmetoder, der kvantitativt kan overvåge produktioner for de uønskede komponenter.
For at kunne afværge konsekvenserne af patogene mikroorganismer er det vigtigt at have en tilbundsgående forståelse for deres økologi og fysiologi samt deres "samspil" med produktet og/eller værtsorganismen. En sådan forståelse er helt afhængig af kobling mellem molekylære (genom-baserede) studier samt klassisk mikrobiel fysiologi. For at kunne eliminere sundhedsskadelige indholdsstoffer i råvarer og under oparbejdning af fødevarer er det nødvendigt med et grundigt kendskab til reguleringen af de pågældende gener, især hvis de ikke kan fjernes helt, samt indgående viden om de molekylære omdannelser og interaktioner, der sker under forabejdningsprocesser.
Både dyr og planter inficeres af mikroorganismer, og antimikrobielle midler anvendes til både dyr og planter. Dette kan medføre udvikling af resistens hos mikroorganismerne. Dette er både problematisk under opdræt/dyrkning, og ved at en eventuel antibiotika-resistens overføres til bakterier, der senere kan fremkalde ikke helbredelig sygdom hos mennesker. Bioteknologien åbner mulighed for flere alternativer til de eksisterende behandlingsformer af både dyr og planter.
a) Udvælgelse (udvikling) af sygdomsresistente planter og dyr. En forståelse på molekylært niveau for, hvorledes sygdomsfremkaldende mikroorganismer angriber planter/dyr, åbner mulighed for selektion af planter/dyr, der er specielt resistente overfor de pågældende mikroorganismer.
b) Udvikling af mere målrettede vacciner, f.eks. baseret på dna-teknologi.
c) Udvikling af probiotika/biokontrol-behandling. En række naturligt forekommende mikroorganismer kan hæmme vækst af sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Forståelse for interaktioner mellem de positive mikroorganismer, de sygdomsfremkaldende organismer og værten vil muliggøre udvælgelse af de bedst egnede sygdomskontrollerende organismer, og præcisere de forhold under hvilke de vil have den største sygdomsreducerende effekt.
d) Udvikling af virulens-blokerende behandling. Flere sygdomsfremkaldende mikroorganismer regulerer udtrykket af virulensfaktorer afhængig af bl.a. infektionsstadium og celletæthed. Nye sygdomskontrolmetoder vil derfor kunne udvikles ved at blokere for disse reguleringssystemer.
Opdrætsfisk, fjerkræ, svin og kvæg kan koloniseres af sygdomsfremkaldende mikroorganismer, både organismer der forårsager sygdom hos dyret, og zoonotiske organismer der kan give sygdom hos forbrugeren. Ved brug af bioteknologiske redskaber vil der kunne opnås forståelse for, hvorledes de sygdomsfremkaldende organismer koloniserer dyret. Ved at etablere en molekylær forståelse for de mekanismer (f.eks. receptorer) der betinger kolonisering af den sygdomsfremkaldende organisme, kan man f.eks. fodre med komponenter, der hindrer kolonisering - eller selektere for dyr, der naturligt har stor koloniserings-resistens, f.eks. overfor Salmonella. Hermed kan både produktionsvilkår og fødevaresikkerheden forbedres.
Planter, der er mere modstandsdygtige overfor insekt- og sygdomsangreb, vil ikke udsættes for sekundære infektioner med svampe i så høj grad som planter, der ikke er sygdomsresistente. Dette medfører vegetabilske produkter med stærkt reduceret indhold af cancerogene svampetoksiner. Tilsvarende kan planters egne naturlige sygdomsforsvar udnyttes til at forbedre resistens- og produktegenskaber. Dette medfører reduceret pesticidanvendelse og planteprodukter med færre pesticidrester og bakterietoxiner. Ligeledes arbejdes med at identificere (og på sigt inaktivere) gener, der er ansvarlige for dannelse af uønskede/skadelige planteindholdsstoffer (allergener, toksiske metabolitter mm.).
En række uskadelige mikroorganismer er i stand til at hæmme eller dræbe sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Bioteknologiske redskaber vil kunne bruges til bedre at forstå og dermed styre fermenteringsprocesser hos såvel bakterier, gær som skimmel. Dette vil kunne målrette hæmningen af sygdomsfremkaldende mikroorganismer.
Tilsvarende er en række naturligt forekommende stoffer (enzymer, peptider) i stand til at hæmme sygdomsfremkaldende mikroorganismer. En mere målrettet brug af sådanne gavnlige principper både under produktion og i produkter vil kunne øge fødevarers sikkerhed. Det er centralt for udnyttelsen af sådanne principper (både mikroorganismer og rene stoffer), at der foreligger et kendskab til virkningsmekanisme samt til forhold, der påvirker den antimikrobielle effekt. Sådan viden vil også være vigtig i vurdering af eventuelle bivirkninger ved nye konserveringsformer.
En række sygdomsfremkaldende bakterier (Listeria, Salmonella, Bacillus) har vist sig at være i stand til at koloniserer opdræts- og produktionsanlæg. Bevidst kolonisering af anlæg/fabrikker med gavnlige bakterier vil kunne hindre persistens af de sygdomsfremkaldende organismer. Tilsvarende vil nye antimikrobielle enzymer kunne anvendes som desinfektionsprincipper.
Fermentering af fødevarer er som nævnt ovenfor en kendt bioteknologisk konserveringsteknik. I en række fødevarer vil mikroorganismer kunne anvendes til at hindre vækst af patogene mikroorganismer uden, at egentlige fermenterings-reaktioner finder sted. Denne form for konservering udnytter typisk, at de gavnlige mikroorganismer konkurrerer med de uønskede om f.eks. næringsstoffer.