3. Eigene Untersuchungen
5.5 Alternative Technologien in Kombination mit der MAP-Technologie
Da durch die Wahl der Schutzgase allein kein hemmender Effekt auf Keime wie Listeria monocytogenes nachzuweisen ist, müssen alternative Technologien mit der MAP-Technologie kombiniert werden, um eine möglichst hohe Schutzfunktion der Verpackung gewährleisten zu können. Dazu ist wichtig, möglichst viele Hürden aufzubauen, da mittlerweile bekannt ist, dass viele Faktoren, wie beispielsweise Temperatur, pH-Wert, aw-Wert oder die Begleitflora sowie deren Interaktionen in einem Lebensmittel große Schutzfaktoren für die mikrobiologische Stabilität der Produkte darstellen (LEISTNER 2000). Die Absenkung des pH-Wertes ist eine wichtige Hürde, mit der eine bessere Haltbarkeit der Produkte zu erreichen ist (BUCKENHÜSKES u. GEHRING 2000). In gereiften Rohwürsten z. B. sollte der pH-Wert niedrig genug sein, um eventuell vorhandene pathogene Bakterien zu hemmen, gleichzeitig aber darf der pH-Wert nicht so niedrig sein, dass der Geschmack der Wurst nachteilig beeinflusst wird. Die Senkung des pH-Wertes kann durch den Einsatz von Starterkulturen erreicht werden, und durch eine geeignete Fermenta-tionsflora kann die unerwünschte Begleitflora (pathogene Keime, Verderbnisflora) gehemmt werden (JÖCKEL u. KLARE 2000). Auch die Lagerungstemperatur nimmt großen Einfluss auf die Vermehrung der vorhandenen Keimflora. Da die meisten potentiell krankmachenden Keime mesophile Bakterien sind, ist eine Kühllagerung der Produkte von großer Bedeutung, ebenso wie die Einhaltung der Kühlkette. Einen optimalen Schutz bietet der Einsatz verschiedener Hürden, die einen synergistischen Effekt haben. So kann die Kombination von Hürden bei der Herstellung, wie der
134 Diskussion
Einsatz von Starterkulturen in Kombination mit einer modifizierten Atmosphäre und späterer Kühllagerung, möglicherweise einen hohen Schutz für die Qualität des Produktes bieten. Die Störung der Homöostase der Mikroorganismen ist das Schlüsselphänomen beim Schutz der Lebensmittel (LEISTNER 2000).
Schlussfolgerung 135
6. Schlussfolgerung
Die Untersuchungen in der hier vorliegenden Arbeit sind durchgeführt worden, um eine mögliche Auswirkung verschiedener modifizierter Atmosphären auf das Wachs-tumsverhalten und die Vermehrung von Listeria monocytogenes heraus zu stellen.
Grundlage für die Untersuchung des Wachstumsverhaltens von Listeria monocy-togenes unter modifizierten Atmosphären ist die Einstufung des Produktes „Frische Mettwurst“ durch das BgVV in die Kategorie II als verzehrsfertiges Lebensmittel, das mit Listeria monocytogenes kontaminiert sein kann und eine Vermehrung dieser Keimart in dem Lebensmittel zulässt. Die Einstufung deckt sich nicht mit den hier durchgeführten Untersuchungen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die in diesen Versuchen eingesetzten modifizierten Atmosphären einen wachstumshemmenden Einfluss auf Listeria mono-cytogenes ausüben. In den Chargen C1 bis C4, in denen die Schutzatmosphäre aus Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) in verschiedenen Konzentrationsverhältnissen variiert wurde, konnte bei keinem Mischungsverhältnis ein darüber hinausgehender statistisch signifikanter (p ≤ 0,05) Reduzierungseffekt auf das Keimwachstum nach-gewiesen werden. Daher besteht die Möglichkeit, dass das Produkt „Frische Mettwurst“ in Kategorie III nach EU VO 2073/2005 eingeordnet werden könnte statt in Kategorie II, in die sie laut EU und BgVV eingestuft ist.
Die Ergebnisse der Charge mit 100 Vol. % Argon (C6) als Schutzatmosphäre zeigen eine ähnliche Wirkung auf das Wachstum von Listeria monocytogenes wie unter den verschiedenen Mischungsverhältnissen der Gase CO2 und N2. Die Keimzahlen bewegen sich über den gesamten Untersuchungszeitraum innerhalb eines Plateaus von lg 2,78 KbE/g und lg 2,93 KbE/g Wurstmasse.
136 Schlussfolgerung
Bei Verpackung der „Frischen Mettwurst“ unter 100 Vol. % Sauerstoff (C5) kann sogar eine Abnahme der Keimzahlen von Listeria monocytogenes beobachtet werden (von lg 2,66 auf 2,31 KbE/g). Allerdings ist in dieser Charge ein erhöhter Anstieg der aeroben mesophilen Keimzahl (von lg 5,58 KbE/g auf 7,6 KbE/g Wurstmasse) zu verzeichnen, so dass dies der Lagerfähigkeit entgegensteht. Außer-dem findet unter dieser Atmosphäre unter den hier gewählten Produktions-bedingungen keine Umrötung der „Frischen Mettwurst“ statt, so dass das Produkt nicht mehr als „Frische Mettwurst“ (2.212.3) im Sinne der Leitsätze für Fleisch und Fleischerzeugnisse angesehen werden kann.
Weiterhin entspricht eine bräunliche Farbe nicht der Verbrauchererwartung an dieses Produkt, denn das Aussehen eines Fleischerzeugnisses ist das für den Verbraucher beim Kauf offensichtlichste Kriterium für die Bewertung der Qualität. Das für die hier vorliegenden Untersuchungen hergestellte Produkt „Frische Mettwurst“ könnte demnach so nicht uneingeschränkt vermarktet werden.
Die Wahl von hochdosiertem Sauerstoff bietet nach diesen Ergebnissen zwar die Möglichkeit, die Keimzahlen von Listeria monocytogenes zu senken, vor einer Vermarktung sind aber zusätzliche Technologien zu bewerten, wie beispielsweise der Einsatz von Radikalfängern.
Die Kombination verschiedener Hürden mit einem synergistischen Effekt könnte eine Möglichkeit zur technologischen Kontrolle von Listeria monocytogenes bieten. In der vorliegenden Arbeit wurde auf die Verwendung von Starterkulturen verzichtet, um die direkte Wirkung der Schutzgase besser beurteilen zu können. Da aber bei der Herstellung von „Frischer Mettwurst“ heutzutage üblicherweise Starterkulturen ver-wendet werden, sollte in weiteren Untersuchungen der Einsatz dieser Kulturen in Kombination mit der MAP-Technologie und einer Kühllagerung bei niedrigeren Temperaturen von beispielsweise 2 °C auf eine wachstumshemmende Wirkung von Listeria monocytogenes untersucht werden. Der geforderte Beurteilungswert von 1,0 x 102 KbE/g Listeria monocytogenes (BgVV) sollte dabei Berücksichtigung finden.
Zusammenfassung 137
7. Zusammenfassung
Stephanie Karin Josupeit
Die technologische Kontrolle mittels modified atmosphere packaging und der Nachweis von Listeria monocytogenes in kurzgereiften Rohwürsten
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, in Modellversuchen den Einfluss von unterschiedlichen modifizierten Atmosphären auf das Wachstum von Listeria mono-cytogenes bei der Verpackung von kurzgereifter Rohwurst am Beispiel „Frische Mettwurst“ zu untersuchen. Dabei stand besonders die Wirkung der verschiedenen Schutzatmosphären auf das Wachstum und die Vermehrung von Listeria monocyto-genes im Vordergrund.
Dazu wurde eine Rohwurstgrundmasse (GF: 14 %, BEFFE: 19 %) hergestellt und unter kontrollierten Bedingungen mit 103 KbE/g Listeria monocytogenes (Feldstamm, Isolat 6) inokuliert. Die Methode zur homogenen Verteilung wurde dafür in mehreren Vorversuchen mit einem Referenzstamm (DSM 20600) ermittelt. Die Verpackung der Rohwürste erfolgte mit einer Schalenversiegelungsanlage in sechs verschiedenen Chargen (Produkt/Gasvolumenverhältnis 1:1,6), vier mit unterschiedlichen Kon-zentrationen der Schutzgase CO2 und N2 (C1: 100 Vol. %N2, C2: 30 Vol. % CO2/70 Vol. %N2, C3: 60 Vol. % CO2/40 Vol. % N2, C4: 100 Vol. % CO2), eine Charge wurde unter 100 Vol. % Sauerstoff (O2) (C5) und eine unter 100 Vol. % Argon (C6) verpackt. Innerhalb eines Untersuchungszeitraumes von 21 Tagen wurden im Abstand von jeweils vier Tagen sechs Rohwürste je Charge (n=6) mikrobiologisch untersucht. Dabei wurden Listeria monocytogenes und die mesophile aerobe Gesamtkeimzahl quantitativ nachgewiesen. Die Bestimmung der Gesamtkeimzahl erfolgte auf Plate-Count-Agar im Plattengussverfahren. Als selektives Nährmedium diente OCLA-Agar für den Nachweis von Listeria monocytogenes im Spatel-verfahren. Weiterhin wurden eine chemische Vollanalyse (GE, GF, Hydroxiprolin, BEFFE, Umrötung) und physikalische Untersuchungen wie pH-, aw-Wert- und
138 Zusammenfassung
Farbmessungen (L*-,a*-,b*-Farbwerte) durchgeführt und die Zusammensetzung der Schutzgase in den Atmosphären (Vol. %) gemessen. Insgesamt wurden 180 Proben untersucht. Die statistische Auswertung der Unterschiede in den Keimzahlen bei der Verwendung von unterschiedlichen Schutzgasen erfolgte mittels des Statistik-Programmpakets „SAS (Statistical-Analysis-System)“.
Die Ergebnisse zeigten, dass bei dem Produkt „Frische Mettwurst“ die verschiedenen Abstufungen der eingesetzten Schutzgase CO2 und N2 einen hemmenden Einfluss auf das Wachstumsverhalten von Listeria monocytogenes haben. In den Chargen, in denen Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff (N2) in verschiedenen Abstufungen als Schutzatmosphäre verwendet wurde, konnte bei keiner Konzentrationszusammen-setzung ein darüber hinausgehender Reduzierungseffekt nachgewiesen werden. Bei Verpackung unter 100 Vol. % O2 konnte dagegen ein wachstumshemmender Einfluss auf Listeria monocytogenes beobachtet werden (von lg 3,01 auf lg 2,31 KbE/g Wurstmasse), allerdings war hier die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl statistisch signifikant (p ≤ 0,05) höher als in den übrigen Chargen und das Produkt war nicht umgerötet (< 10 %), sondern behielt über den gesamten Untersuchungs-zeitraum eine braune Farbe. Bei 100 Vol. % Argon, eingesetzt als Schutzgas, bewegten sich die Listerien-Keimzahlen auf einem Plateaus (von lg 2,78 auf lg 2,96 KbE/g Wurstmasse).
Die Untersuchungen zeigten, dass eine Verpackung von frischer Mettwurst unter den hier eingesetzten modifizierten Atmosphären im Hinblick auf das Wachstums-verhalten von Listeria monocytogenes eine Möglichkeit zur Kontrolle dieser Keime insbesondere hinsichtlich der Vermehrung bietet. Demnach könnte eine Einordnung des Produktes „Frische Mettwurst“ statt in Kategorie II in die Kategorie III der EU VO 2073/2005 gerechtfertigt werden. Eine Reduzierung von Listeria monocytogenes erfordert weitere technologische Hürden. Da in der hier vorliegenden Arbeit bei der Herstellung der „Frischen Mettwurst“ auf Starterkulturen verzichtet wurde, sollte in weiteren Untersuchungen der Einfluss der Atmosphären in Kombination mit Starterkulturen untersucht werden.
Summary 139
8. Summary
Stephanie Karin Josupeit
Technological control using modified atmosphere packaging and the detection of Listeria monocytogenes in short ripened fermented sausages.
The aim of this study was to determine the influence of different modified atmospheres on the growth of Listeria monocytogenes in short ripened sausages.
In the model tests the basic meat mix (total fat content: 14 %, meat protein without connecting tissue protein: 19 %) was inoculated with 103 cfu Listeria monocytogenes (fieldstrain isolate 6) per gram. The process of inoculating the sausage ground mass was done under controlled conditions (temperature, laboratory conditions etc.).The procedure to spread homogeneously the Listeria monocytogenes inoculated bouillon in the basic meat mix was determined in additional precedent experiments using the reference strain DSM 20600. Following the inoculation the raw sausages were packaged in six modified atmospheres (proportion from product to volume of gas was 1:1,6). Four variations used graduations of carbon dioxide (CO2) and nitrogen (N2) (C1: 100 Vol. %N2, C2: 30 Vol. % CO2/70 Vol. %N2, C3: 60 Vol. % CO2/40 Vol. % N2, C4: 100 Vol. % CO2), in one further variation 100 Vol. % oxygen (O2) (C5) was inserted into the package and in the final one 100 Vol. % argon (Ar) (C6) was used.
During the time of storage (21 days) analyses were performed in intervals of four days. On each day six raw sausages of each category (n = 6) were investigated microbiologically. The parameters in these quantitative analyses were Listeria mono-cytogenes and the total aerobic plate count. The determination of the aerobic plate count was done by using the pouring technique on plate-count-agar. For the determi-nation of the genera Listeria monocytogenes the spreading technique on the selec-tive culture medium OCLA-Agar was used. Additionally chemical analyses (total protein, total fat, hydroxy proline, meat protein without connecting tissue protein,
140 Summary
amount of oxymyoglobin to nitrosylmyoglobin), physical parameters as pH and the wateractivity as well as the colour of the meat product (L*-, a*-, b*-values) and the composition of the atmospheres (Vol.%) were determined. Altogether 180 samples were investigated. The statistical evaluation of the differences in the amount of detected bacteria between the atmosphere variations was processed by using of the computer programme „SAS“ (statistical analysis system).
The results of the analyses showed, that the use of all tested variations of CO2 and N2 in the MAP-technology inhibited the growth of Listeria monocytogenes in packa-ged fresh ripened fermented sausage. However, none of the investigated combina-tions of the CO2:N2 concentrations resulted in a reduction of Listeria monocytogenes.
When using an atmosphere of 100 Vol. % oxygen a decrease of Listeria monocytogenes could be determined (from lg 3,01 to 2,31 cfu/g). Compared to the use of the other atmopheres the aerobic plate count increased statistically significant (p ≤ 0,05). Besides, under 100 Vol. % oxygen less than 10 % of the myoglobin was transferred into nitrosylmyoglobin. After inserting 100 Vol. % of argon into the package the number of Listeria monocytogenes stopped at a plateau of ap-proximately lg 2.78 to lg 2.96 cfu/g.
It can be concluded that using modified atmosphere packaging for a produkt like fresh ripened fermented sausage can control Listeria monocytogenes, namely the multiplication of the bacteria. According to this the classification of the product
“Frische Mettwurst” into category III instead of category II according to the EU VO 2073/2005 is justified. To obtain a decrease of Listeria monocytogenes more technological hurdles in the product or packaging are necessary. Alternatively it is possible to control Listeria monocytogenes by using modified atmosphere packaging in combination with starter cultures typically used in manufacturing fresh ripened fermented sausage. An additional study to investigate this is recommanded.
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