Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Wachstumsverhalten von Yersinia enterocolitica DSM 11502 in künstlich kontaminiertem Schweinehackfleisch unter verschiedenen modifizierten Atmosphären

Strotmann, Christian

In Germany, yersiniosis ranges on third place of human bacterial enteric infections, right after salmonellosis and campylobacteriosis. Infections in Europe are mainly attributed to the virulent strains of the serovars O:3, O:5,27 and O:9, being pigs considered the most important reservoir for human pathogenic strains of Yersinia enterocolitica. In these, the pathogen is mostly isolated from the intestine and the tonsils. Contamination of meat with Yersinia enterocolitica may take place during slaughtering and subsequent processing of the carcass. Therefore, consumption of ground pork (including also insufficiently heated meat) represents a risk factor for the consumer. The psychrotrophic properties of Yersinia enterocolitica (pathogen growth in fresh meat during cold storage) bear an additional risk. Since a more extended shelf-life of ground meat is aimed for, its production has become increasingly centralised, its packaging and storage occurring under modified atmospheres. The extension of shelf-life is mostly achieved by carbon dioxide which acts antimicrobially. Thus, the present study evaluates the influence of a gradual increase of carbon dioxide concentrations (CO2 percent by volume) at packing and storage of ground pork meat on bacterial counts of Yersinia enterocolitica DSM 11502 regarding further parameters of packaging and analysis.   Two surveys focussed on artificially contaminating ground meat under controlled conditions with lg 4.3 cfu/g (VD1) and lg 2.9 cfu/g (VD2) of Yersinia enterocolitica DSM 11502. Then, the ground meat was packaged under practical (industrial) circumstances creating modified atmospheres with varying carbon dioxide percentages (VD1: C1, C2, C3, C4 and C5 with 0, 30, 50, 70 and 100 % by volume CO2; VD2: C6 and C7 with 30 and 100 % by volume CO2; missing rest to 100 % was O2). Sample storage time was twelve days. During the entire storage time, bacterial counts of Yersinia enterocolitica DSM 11502 were determined by both surface spatula method and MPN. Microbiological shelf-life of the ground meat during storage was also assessed by total mesophilic aerobic bacterial count and colour stability (L*a*b* values).   The results show that Yersinia enterocolitica DSM 11502 counts did not increase noticeable in any of the tested modified atmospheres containing the protective carbon dioxide. Therefore, carbon dioxide concentrations in the head space seem to be of minor importance when it comes to the technical control (decrease) of Yersinia enterocolitica DSM 11502, as long as they are > 30 % by volume. The Yersinia enterocolitica DSM 11502 count reduction observed in batch C1 (no CO2) from initial lg 4.3 cfu/g to lg 3.09 cfu/g on day 12 seems primarily due the marked increase in total mesophilic aerobic bacterial count. The latter however was strongly influenced by the concentration of carbon dioxide administered, as inhibition increased with higher CO2 concentrations. Comparing both Yersinia enterocolitica assessment methods, the surface spatula method and MPN were on par, since the increased recovery of bacterial seen with the MPN was also more inaccurate when compared at standard deviation level (surface spatula method s=±0,15; MPN s=±0,29). How­ever, the difference all pairs of variates always ranged below one entire log unit. The investigation shows the urgent neccessity to obtain further knowledge on the behaviour of Yersinia enterocolitica in minced pork kept under different modified atmospheres. These further results will enhance the high standards for consumer protection legaly demanded in EU law.

Die Yersiniose des Menschen stellt in Deutschland nach der Salmonellose und der Campylobacteriose die dritthäufigste Enteritisform bakterieller Genese dar. In Europa werden Infektionen des Menschen hauptsächlich virulenten Stämmen der Serogruppen O:3, O:5,27 und O:9 zugeordnet. Schweine werden als das wichtigste Reservoir für humanpathogene Stämme von Yersinia enterocolitica angesehen. Der Erreger wird hierbei vor allem aus dem Darm und den Tonsillen isoliert. Im Rahmen des Schlachtprozesses und den weiteren Verarbeitungsschritten ist eine Kontamination von Yersinia enterocolitica auf das Fleisch möglich. Daher wird insbesondere der Verzehr von rohem oder nur unzureichend erhitztem Schweinefleisch als ein Risikofaktor für den Verbraucher diskutiert. Ein zusätzliches Risiko liegt in den psychrotrophen Eigenschaften von Yersinia enterocolitica, da eine Vermehrung in Frischfleisch auch bei Kühllagerung möglich ist. Das Risiko­lebensmittel Hackfleisch wird aufgrund einer geforderten längeren Haltbarkeit zunehmend zentral hergestellt unter modifizierten Atmosphären verpackt und gelagert. Die Haltbarkeitsverlängerung wird hierbei vor allem durch das antimikrobiell wirksame Kohlendioxid vermittelt. Anhand der vorliegenden Arbeit sollte daher aufgezeigt werden, welchen Einfluss eine stufenweise Erhöhung der Kohlendioxidkonzentration (Vol.-% CO2) bei der Verpackung und Lagerung von Schweinehackfleisch auf die Entwicklung der Keimzahl von Yersinia enterocolitica DSM 11502 unter Einbeziehung weiterer Verpackungsparameter hat.   Zu diesem Zweck wurde in zwei Versuchsdurchläufen Hackfleisch vom Schwein (Gesamtfett 12,1%, Gesamteiweiß 19,4 %, BEFFE 18,7%, BEFFE/FE 96,4%) unter kontrollierten Bedingungen mit lg 4,3 KbE/g (VD1) und lg 2,9 KbE/g (VD2) Yersinia enterocolitica DSM 11502 künstlich kontaminiert. Anschließend erfolgte eine praxisnahe Verpackung des Hackfleisches unter modifizierten Atmosphären mit unterschiedlichen Kohlendioxidanteilen. Das Produkt-Gasvolumenverhältnis betrug 1:1,6. Dabei variierte der Kohlendioxidanteil stufenweise zwischen 0 Vol.-% und 100 Vol.-% CO2 in den Schritten 0, 30, 50, 70, 100. Die Restatmosphäre bestand jeweils aus Sauerstoff (O2). Die so verpackten Proben wurden über einen Zeitraum von 12 Tagen bevorratet und über den gesamten Lagerungszeitraum vergleichend mittels einem Oberflächenspatelverfahren (OSV) und einem MPN-Verfahren (Most Propable Number) auf die Yersinia enterocolitica DSM 11502 Keimzahl untersucht. Zudem wurde die mikrobiologische Haltbarkeit anhand der mesophilen aeroben Gesamtkeimzahl und die Farbstabilität (L*a*b*-Werte) des Hackfleisches während der Lagerung bestimmt.   Die Ergebnisse zeigen, dass bei keiner der untersuchten modifizierten Atmosphären, die CO2 als Schutzgas enthielten, eine statistisch auffällige Erhöhung der initialen Keimzahl von Yersinia enterocolitica DSM 11502 stattgefunden hat, eine Vermehrung also sicher verhindert werden konnte. Kohlendioxidkonzentrationen oberhalb eines Wertes von 30 Vol.-% im Kopfraum der Verpackung scheinen für die technologische Kontrolle (Keimzahlreduzierung) von Yersinia enterocolitica DSM 11502 aber nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Eine Keimzahlreduzierung von Yersinia enterocolitica DSM 11502 in der 100 Vol.-% O2-Verpackungsvariante von initial lg 4,3 KbE/g auf lg 3,09 KbE/g an Tag 12 scheint in erster Linie auf die starke Erhöhung der mesophilen aeroben Gesamtkeimzahl zurückzuführen sein. Die mikrobiologische Haltbarkeit des Hackfleisches, gemessen an der mesophilen aeroben Gesamt­keimzahl, zeigt hingegen eine deutliche Abhängigkeit von der zugeführten Kohlendioxikonzentration. Der inhibitorische Einfluss der Verpackungs­varianten stieg dabei mit zunehmendem CO2-Anteil (Charge 1: 0 Vol.-% CO2 8,78 ±0,27 KbE/g an Tag 12 bzw. Charge 5: 100 Vol.-% CO2 5,35 ±0,23 KbE/g an Tag 12). Bei der Bestimmung der Keimzahl von Yersinia enterocolitica können das Oberflächen­spatel­verfahren und das MPN-Verfahren als gleichwertig eingestuft werden, die bessere Keimausbeute des MPN-Verfahrens geht aber mit einer höheren Ungenauigkeit, gemessen an der Standardabweichung einher (OSV s=±0,15; MPN s=±0,29). Immer lag die Differenz der erhobenen Wertepaare zwischen den beiden Verfahren innerhalb einer Log-Stufe. Die Untersuchungen zeigen die dringende Notwendigkeit, weitere Kentnisse über das Wachstums­verhalten von Yersinia enterocolitica in zerkleinertem Fleisch vom Schwein unter dem Einfluss verschiedener Schutzgasgemische zu erlangen, um die hohen Zielvorstellungen an den gesundheitlichen Verbraucherschutz weiter verbessern zu können.

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Strotmann, Christian: Untersuchungen zum Wachstumsverhalten von Yersinia enterocolitica DSM 11502 in künstlich kontaminiertem Schweinehackfleisch unter verschiedenen modifizierten Atmosphären. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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