Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Ruth Anna Lisa Perihan Mengden

Untersuchung von hochdruckbehandelten, frischen Wels- und mildgeräucherten Forellenfilets auf den sensorischen, physikalischen und mikrobiellen Status, insbesondere auf Listeria monocytogenes

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-105075

title (engl.)

Survey of high pressure processing of fresh catfish fillets and mild smoked rainbow trout fillets and their sensory, physical and microbial status, particularly with regard to Listeria monocytogenes

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2014

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/mengdenr_ss14.pdf

abstract (deutsch)

Der Verzehr von Fisch und Fischerzeugnissen erfreut sich weltweit zunehmender Beliebtheit. Gleichzeitig besteht seitens der Verbraucher die Nachfrage nach möglichst sicheren, natürlichen, zusatzstofffreien Lebensmitteln, ohne Abstriche in deren Qualität machen zu müssen. Frisches, unbehandeltes oder lediglich geringgradig prozessiertes Fischfleisch ist jedoch leicht verderblich. Die Anwendung der Hochdrucktechnologie (HPP= high-pressure processing) gilt als ein schonendes Verfahren im Hinblick auf den Erhalt wertgebender Inhaltsstoffe sowie auf die Natürlichkeit eines Produkts. Außerdem besitzt sie in Abhängigkeit zur Matrix eine keimabtötende Wirkung und trägt auf diese Weise zur Erhöhung der Sicherheit sowie zur Verlängerung der Haltbarkeit eines Lebensmittels bei.

In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von HPP auf Fischfilet in Bezug auf Frische- und Qualitätsparameter sowie auf mikrobiologischer Ebene untersucht. Ziel war es, festzustellen, ob und mit welcher HPP-Behandlungsart sich die mikrobielle Sicherheit der Fischfilets gewährleisten lässt und ob die Hochdruckbehandlung eine geeignete Methode für das Lebensmittel Fisch darstellt.

Dazu wurden vakuumverpackte Proben von frischem Welsfilet vor und nach Hochdruckbehandlung mikrobiologisch auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl, Pseudomonaden, Laktobazillen, Hefen und Schimmelpilze sowie auf Listeria (L.) monocytogenes untersucht. Bei den physikalischen Untersuchungen des Welsfilets wurden der aw-Wert, der pH-Wert sowie die Farbwerte L*, a*, und b* ermittelt. Die mikrobiologische Untersuchung der mildgeräucherten Forellenfilets wurde ebenfalls im Hinblick auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl und L. monocytogenes sowie zusätzlich auf Escherichia (E.) coli durchgeführt. Die mikrobiologischen Untersuchungen erfolgten alle in Anlehnung an oder direkt nach Verfahren der amtlichen Sammlung § 64 LFGB. Für die Untersuchungen des hochdruckinduzierten Effektes gegenüber L. monocytogenes sowie E. coli wurden die Fischproben inokuliert. Beide Fischfiletarten wurden in Anlehnung an die ISO 4121:2003(E) sensorisch untersucht. Die Untersuchungen der Welsfilets fanden während der Lagerung an den Tagen 1, 4 und 7 und die der Forellenfilets an den Tagen 1, 13, 27 und 41 nach HPP statt. Insgesamt wurden die Versuche sechs Mal wiederholt. Für die Welsfilets kamen sechs und für die Forellenfilets vier unterschiedliche HPP-Behandlungsarten, jede bestehend aus einer Kombination aus Druck (200, 400 oder 600 MPa) und Zeit (1 oder 5 Min), zur Anwendung.

 

Durch die HPP konnten in Abhängigkeit von Druckhöhe und -dauer signifikante (p < 0,05) Reduzierungen aller untersuchten Mikroorganismen (außer Hefen und Schimmelpilze) erzielt werden. Generell galt je höher die Behandlungsstufe, desto stärker die reduzierende Wirkung. Durch die intensivste Behandlung (600 MPa/5 Min) ließen sich die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl (nur Forelle), Pseudomonaden, Laktobazillen, L. monocytogenes sowie E. coli bis unterhalb der Nachweisgrenze verringern. Die inokulierten L. monocytogenes wurden demnach um mehr als 6,27 KbE/g (Wels) und 6,53 KbE/g (Forelle) sowie E. coli um 6,17 KbE/g (Forelle) reduziert. Im Verlauf der Lagerung zeigte sich bei allen Bakterien nach allen Behandlungsarten Wachstumsaktivität. Lediglich E. coli und die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl der Forellenproben wiesen für die gesamte Dauer kaum Veränderungen auf (Differenzen von 0,04 bis 0,7 KbE/g). Die schwächsten Behandlungsarten, 200 MPa/1 Min und 200 MPa/5 Min, führten bei der aeroben mesophilen Gesamtkeimzahl, Pseudomonaden, Laktobazillen und bei L. monocytogenes zu keiner signifikanten Reduzierung gegenüber der unbehandelten Kontrolle.

Die jeweils gleiche Behandlungsart, 400 MPa/5 Min bzw. 600 MPa/1 Min, bewirkte beim Forellenfilet eine um eine lg-Stufe stärkere Reduzierung der L. monocytogenes als beim Welsfilet. Zudem konnte festgestellt werden, dass sich die E. coli verglichen mit den L. monocytogenes mit gleicher Behandlungsart deutlicher reduzieren ließen. Eine komplette Inaktivierung der Bakterien konnte durch keine der verwendeten Behandlungsarten erreicht werden.

 

Während der aw-Wert der Welsfiletproben keiner Veränderung durch die HPP unterlag, erhöhte sich der pH-Wert bei den Behandlungsarten ab 400 MPa. Zugleich wurde das Absinken des pH-Wertes während der Lagerung durch alle Behandlungsarten verhindert.

Die Farbmessungen am Welsfilet ergaben insgesamt in Abhängigkeit von Druckhöhe und -dauer signifikante Erhöhungen der L*- sowie der b*-Werte. Die ermittelten a*-Werte ließen sich hingegen den Behandlungsarten nicht eindeutig zuordnen und wiesen keine Signifikanzen auf. Alle drei Farbwerte waren über den gesamten Lagerungszeitraum stabil. Ein deutlich helleres Erscheinungsbild sowie zusätzliche Veränderungen der Konsistenz konnten auch sensorisch an den Welsfilets in Abhängigkeit von der Behandlungsart bestätigt werden. Bei den mild geräucherten Forellenfilets war hingegen sensorisch keine Unterscheidung nach Behandlungsintensität feststellbar. Hier erkannte das Panel lediglich geringgradige Abweichungen der behandelten Proben gegenüber der unbehandelten Kontrolle.

 

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die meisten der untersuchten Effekte durch HPP von der einwirkenden Druckhöhe sowie der Haltezeit abhängig sind. Auf beiden Fischfiletarten ließen sich die Keimzahlen deutlich reduzieren und dadurch konnte die mikrobiologische Sicherheit erhöht werden. Die in der Welsfiletsensorik aufgetretenen erheblichen Abweichungen könnten die Akzeptanz seitens der Verbraucher negativ oder positiv beeinflussen. Die sensorischen Abweichungen der hochdruckbehandelten Forellenfilets stellen jedoch aufgrund ihrer Geringgradigkeit kein Hindernis für die Anwendung der HPP dar und eine Vermarktung dieser Produkte scheint nicht ausgeschlossen. Forschungsansätze in Form von direkter Konsumentenbefragung bezüglich der Attraktivität und Akzeptanz von hochdruckbehandelten Fischprodukten könnten zur Klärung der Markttauglichkeit beitragen.

 

abstract (englisch)

Fish and fish products have become increasing popular throughout the world. At the same time there is a consumer’s need for safe, natural and additive-free foods as possible without compromising quality. Fresh, untreated or slightly treated fish meat is perishable though. High pressure processing (HPP) technology is supposed to be a gentle technique in terms of maintaining the valuable substances as well as nativeness of the product. Furthermore, HPP is able to reduce the bacterial load of food depending on the matrix and thereby increases food safety and prolongs shelf life of food.

In this study, effects of HPP on fish fillet parameters like freshness and quality as well as microbial effects were investigated. The aim of this study was to determine if HPP is a suitable technology for fish products and to evaluate which HPP treatment can guarantee microbial safety of fish fillets.

For this purpose, vacuum-packed samples of fresh catfish fillets and mild smoked rainbow trout fillets were treated with high hydrostatic pressure. The catfish fillets were tested microbiologically for aerobic mesophilic total viable count, pseudomonads, lactobacilli, yeasts and moulds as well as Listeria (L.) monocytogenes before and after treatment. The catfish fillets were physically analysed by measuring the aw value, pH value and the colour values L*, a*, and b*. The microbiological investigation of mild smoked rainbow trout included the aerobic mesophilic total viable count and L. monocytogenes and E. coli. The microbiological analyses were carried out according to the German Food and Feed Code (§ 64 LFGB). To evaluate the effects of high pressure on L. monocytogenes and E. coli, the fish samples were inoculated accordingly. Both kinds of fish fillets underwent a sensory investigation (ISO 4121:2003). The examinations of the catfish were conducted on days 1, 4 and 7 and those of the rainbow trout on days 1, 13, 21 and 41 during the storage after HPP. Overall, the experiments were repeated for six times. For the catfish fillets, six types of HPP treatment and for the rainbow trout fillets, four types of HPP-treatment were used, each consisting of a combination of pressure (200, 400 or 600 MPa) and time (1 or 5 min).

 

HPP was able to significantly reduce the examined microorganisms (except yeasts and moulds). Generally, treatment with higher pressure led to higher reductions. The most intense treatment (600 MPa/5 min) decreased the aerobic mesophilic total viable count of rainbow trout as well as the counts of pseudomonads, lactobacilli, L. monocytogenes and E. coli of both fish products below the detection limit. Reductions of L. monocytogenes were 6.27 lg CFU/g (catfish) and 6.53 lg CFU/g (rainbow trout) and 6.17 lg CFU/g of E. coli in the rainbow trout samples. During storage all bacteria showed regrowth even after the most intense treatment. E. coli and the aerobic mesophilic total viable count increased during storage, but only by 0.04 to 0.7 CFU/g. The less intense treatments, 200 MPa/1 min and 200 MPa/5 min, lead to no significant difference of the aerobic mesophilic total viable count, pseudomonads, lactobacilli and L. monocytogenes.

The same HPP treatment of catfish fillets and rainbow trout fillets (400 MPa/5 min, 600 MPa/1 min) induced a higher reduction of L. monocytogenes (1.0 lg CFU/g) in mild smoked rainbow trout fillets. Additionally, E. coli displayed higher reductions than the L. monocytogenes after the same treatment conditions. A complete inactivation of the bacteria could not be achieved by any of the used HPP treatments.

An influence of HPP treatment on aw value was not detectable, whereas pH values after treatments of 400 MPa and 600 MPa increased. At the same time, a decrease of pH values during storage could be prevented by every type of treatment. Measuring the colour, the catfish fillet showed significant increases of L* and b* values depending on pressure and time of the HPP treatment. In contrast, a* values could not clearly be assigned to the treatments and showed no significances. Throughout the entire storage, all three colour values remained stable. A considerably lighter appearance as well as texture changes of the catfish fillets could be confirmed by sensory assessment depending on HPP-treatment. However, the changes of the assessed sensory parameters of the rainbow trout fillets did not correlate with the intensity of treatment. The panelists recognised solely a general alteration of the treated samples compared to the untreated control.

 

In summary, most of the analysed effects of HPP depended on the intensity pressure and the holding time. The number of bacteria was reduced on both fish fillets and thereby microbial safety was improved. The changes of the sensory parameters of the catfish fillets could influence consumer’s acceptance, but it is not sure whether this influence might be negative or positive. However, sensory changes of the rainbow trout fillets were minor and therefore less critical. Further research (e.g. direct consumer surveys) to clarify a possible marketability of high pressure-treated fish products is needed.

keywords

Hochdruckbehandlung, Fisch, Listeria monocytogenes, high pressure processing, fish

kb

1.210