Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Auswirkungen des Einsatzes von Ethyl-Nα-dodecanyl-L-arginat hydrochlorid in Kombination mit der Hochdrucktechnologie im Frischfleischsektor auf mikrobiologische und physikalisch-chemische Eigenschaften sowie Lagerungsfähigkeit von Geflügel und Schweinefleisch

Bechstein, Donata-Viktoria

The zoonoses Campylobacteriosis and Yersiniosis are the most common diseases caused by food in the European Union. Consumers mostly infect themselves by eating raw or insufficiently heated meat. Campylobacteriosis is mainly caused by poultry meat, while pig meat represents the greatest reservoir of Yersinia spp.. There are already many elimination strategies starting at farm level, continuing at hygiene barriers at slaughterhouses, and even include different treatments of the food itself.   In the present study, the effects of high pressure processing and the food additive ethyl-Nα-dodecanoyl-L-arginate hydrochloride (LAE) and their combined effect were analyzed for fresh pork and chicken meat. At this point, not only the antimicrobial effect of the treatments, but also the physicochemical effects were studied. Furthermore, these effects were evaluated during storage for 14 days.   For this purpose pig- and chicken meat were purchased at a local slaughterhouse and treated 24 h p. m.. In order to evaluate the meat quality parameters pH values, electric conductivity, color, drip loss, cooking loss and shear force were measured. In the first approach, the porcine LM and MPS of the chickens were minced and inoculated. For the pig meat Y. enterocolitica ssp. enterocolitica DSM 11504 (108 KbE/g) was chosen and the chicken meat was inoculated with C. jejuni ssp. jejuni DSM 4688 (108 KbE/g). After an adaption period of 20 minutes, different concentrations of LAE were added (1000 ppm, 3500 ppm for the minced pig meat; 1000, 1500 ppm for the minced chicken meat). After another hour, the HPP treatment followed (100 MPa and 200 MPa). The microbial analysis, as well as the evaluation of the color parameters was done directly after treatment (day 1), as well as on days 7 and 14 of storage. During storage samples were kept at 4 °C (chicken meat)/ 7 °C (pig meat).   This study was performed in a similar manner on whole meat samples (25 g). At this point 400 ppm and 1000 ppm of LAE were chosen. Due to technological difficulties and undesirable results in previous studies, the HPP treatment was only performed on the chicken meat samples. The pork meat was treated with LAE only. In addition to the microbial analysis, measurement of color, pH-values, myoglobin redox forms was performed.   Overall, it can be said that LAE was able to reach a microbial decrease on the meat of both species directly after treatment and during storage. It became obvious that there was a greater antimicrobial effect when LAE was applied on whole meat samples than on minced meat. 3500 ppm of LAE on minced pig meat achieved a microbial decrease of 1.2 log10 CFU/g on day 1. In contrast to that, 1000 ppm of LAE on whole pig meat contributed to a reduction of the microbial load of 3.0 log10 CFU/g on the same day. Similar effects were seen when LAE was applied on chicken meat. 1000 ppm of LAE on whole meat were able to reach a reduction of the load of Campylobacter spp. that was three-times greater than the same concentration of LAE did on minced meat. It becomes apparent that the matrix, LAE is used on, plays an important role for its antimicrobial efficacy.   The high-pressure treatment was not able to reach a microbial decrease on any day of storage. Since there were undesirable alterations in lightness and yellowness in the meat treated at 200 MPa, it was not possible to increase the pressure and therefore improve the microbial reduction. In order to keep the meat acceptable for the consumer, it did not make sense to choose higher pressure values.   Even after combining LAE and HPP, it was not possible to increase the microbial reduction. Furthermore, there was no alteration in pH values due to the treatment combinations chosen.   Overall, it must be said that LAE and HPP do not show any synergistic effects and therefore cannot contribute to an elongation of shelf life of the meat products. In addition to that, the color changes will reduce the acceptability of the consumer and prevent merchantability. Even though the treatments of LAE and HPP alone are well known and already applied in different sectors of the food-industry, there is no future perspective of applicability of both for fresh meats.

Die Zoonosen Campylobacteriose und Yersiniose zählen zu den am häufigsten vorkommenden Lebensmittel-assoziierten Erkrankungen in Europa, wobei eine Ansteckung des Verbrauchers zumeist über ungenügend erhitztes Fleisch erfolgt. Bei der Campylobacteriose gilt rohes oder ungenügend erhitztes Geflügelfleisch als größte Infektionsquelle, bei der Yersiniose stellt die größte Kontaminationsquelle frisches Schweinefleisch dar. Es gibt bereits einige Strategien das Eindringen und Verbreiten von Yersinia oder Campylobacter zu minimieren, welche auf Stallebene beginnen, sich am Schlachthof fortführen und sich bis zur antimikrobiellen Behandlung des Lebensmittels selbst erstrecken.   Ziel dieser Studie war es den Einsatz der Hochdrucktechnologie in Kombination mit dem Lebensmittelzusatzstoff Ethyl-Nα-dodecanyl-L-arginat hydrochlorid (LAE) im Frischfleischsektor zu evaluieren und auf Auswirkungen von mikrobiologischen und physikochemischen Eigenschaften von Geflügel- und Schweinefleisch zu untersuchen. Weiterhin wurde die Lagerungsfähigkeit der behandelten Proben untersucht.   Zu diesem Zweck wurde Schweine- und Hähnchenfleisch an lokalen Schlachthöfen erworben und 24 h p.m. behandelt. Zur Ermittlung der Fleischqualitätsparameter wurden pH-Werte, elektrische Leitfähigkeit, Farbwerte, Tropfsaftverluste, Kochverluste und Scherkräfte bestimmt. Nach Wolfen des porzinen LM und MPS von Hähnchen, wurde das Schweinefleisch mit Y. enterocolitica ssp. enterocolitica DSM 11504 (ca. 108 KbE/g) und das Hähnchenfleisch mit C. jejuni ssp. jejuni DSM 4688 (ca. 108 KbE/g) inokuliert. Nach 20 Minuten Einwirkzeit erfolgte die Behandlung mit unterschiedlichen Konzentrationen LAE (1000 ppm, 3500 ppm für das Schweinehackfleisch; 1000 ppm, 1500 ppm für das Hähnchenhackfleisch). Nach einer weiteren Stunde erfolgte die Hochdruckbehandlung, wobei Druckstufen von 100 und 200 MPa gewählt wurden. Am Tag der Behandlung (Tag 1), wie auch an den Tagen 7 und 14 nach Lagerung bei 4 °C (Hähnchenfleisch)/ 7 °C (Schweinefleisch) erfolgten mikrobiologische Untersuchungen, wie auch Farbmessungen.   Diese Versuche wurden mit einem sehr ähnlichen Aufbau auch an Schweine- und Geflügelfleischstücken, die zu 25 g portioniert waren, durchgeführt. Dabei wurden 400 ppm und 1000 ppm LAE gewählt. An dieser Stelle wurden allerdings aufgrund technischer Gegebenheiten und nicht zufriedenstellender Ergebnisse der vorangegangenen Untersuchungen nur die Hähnchenfleischproben mit Hochdruck behandelt. Das Schweinefleisch erfuhr lediglich die Behandlung mit LAE. Zusätzlich zu den mikrobiologischen Analysen und den Farbmessungen wurden bei diesem Versuchsaufbau zusätzlich pH-Werte und Myoglobin-Gehalte bestimmt.   Insgesamt kann festgestellt werden, dass LAE bei beiden Tierarten auch während der Lagerung in jeder gewählten Konzentration eine antimikrobielle Wirkung zeigte. Dabei wurde deutlich, dass ein besserer antimikrobieller Effekt auf Fleischstücken erzielt werden konnte. Während bei dem Schweinehackfleisch die größte Keimreduktion von 1,2 log10 KbE/g mit 3500 ppm LAE an Tag 1 erreicht wurde, reduzierte sich der Keimgehalt auf Schweinefleischstücken am gleichen Tag mit 1000 ppm LAE um 3,0 log10 KbE/g. Es zeigten sich ähnliche Werte beim Geflügelfleisch, wobei 1000 ppm LAE auf Hähnchenfleischstücken an Tag 1 eine dreimal so hohe Keimreduktion erreichte, wie dieselbe Dosierung von LAE auf Hackfleisch. Es wird deutlich, dass die Matrix, auf der LAE wirkt einen großen Effekt auf dessen Wirksamkeit hat.   Die Hochdruckbehandlung war in den gewählten Druckhöhen von 100 MPa und200 MPa an keinem Lagerungstag in der Lage eine mikrobielle Reduktion zu erreichen. Die Farbeffekte, die allerdings schon ab 200 MPa hinsichtlich signifikanter Änderungen der Helligkeit und der Gelbwerte nachgewiesen wurden, zeigten, dass eine Applikation höheren Druckes nicht möglich war, da die Verbraucherakzeptanz und somit auch die Markttauglichkeit durch das unerwünscht helle Aussehen des Fleisches beträchtlich gemindert werden würden.   Auch nach Kombination der verschiedenen LAE Konzentrationen und Druckstufen konnte sich kein verbesserter antimikrobieller Effekt einstellen. Es kam weiterhin nicht zu Veränderungen des pH-Wertes.   Insgesamt konnte in dieser Studie festgestellt werden, dass LAE und HPP keinen synergistischen antimikrobiellen Effekt zeigen und somit auch nicht zu einer Verlängerung der Haltbarkeit des Frischfleisches beitragen können. Die Farbveränderungen lassen eine Markttauglichkeit nicht zu. Obwohl sich die einzelnen Behandlungen bereits an unterschiedlichen Stellen der Lebensmittelindustrie etabliert haben, besteht keine Perspektive auf Anwendbarkeit im Frischfleischsektor.

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Bechstein, Donata-Viktoria: Auswirkungen des Einsatzes von Ethyl-Nα-dodecanyl-L-arginat hydrochlorid in Kombination mit der Hochdrucktechnologie im Frischfleischsektor auf mikrobiologische und physikalisch-chemische Eigenschaften sowie Lagerungsfähigkeit von Geflügel und Schweinefleisch. Hannover 2018. Tierärztliche Hochschule.

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