Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss einer Behandlung mit UV-C-Licht auf mikrobiologische und physikochemische Veränderungen von Schweinefleisch und Lachsschinken

Reichel, Julia

Der Konsum von Schweinefleisch erfreut sich seit Jahren einer konstanten Beliebtheit. Ein zunehmender Trend ist außerdem zu so genannten Ready-To-Eat-Produkten, wie z.B. Lachsschinken, zu beobachten. Während des Produktionsprozesses kann es trotz bereits zahlreicher hygienefördernder Maßnahmen zu bakteriellen Kontaminationen kommen. Diese verringern die Haltbarkeit der Produkte und können auch zum gesundheitlichen Risiko für den Konsumenten werden. Diese Arbeit untersucht deshalb die bakterizide Wirkung von UV-C-Licht auf verschiedene Mikroorganismen in In-vitro-Versuchen sowie auf Schweinefleisch und Lachsschinken. Zunächst wurden Bakteriensuspensionen von Y. enterocolitica M52+2, Y. enterocolitica DSM 11503, B. thermosphacta DSM 20171, P. fluorescens 63 A, S. Typhimurium DSM 19587, EHEC CB8601 und MRSA 02702-07 mit verschiedenen UV-C-Dosen bestrahlt. Hier zeigte sich, dass es zwischen den verwendeten Bakterienspezies bzw. –isolaten zum Teil große Unterschiede in ihrer Sensitivität gegenüber einer UV-C-Bestrahlung gab. In den folgenden Versuchen wurde Schweinefleisch und Lachsschinken mit Vertretern der Bakterienspezies Y. enterocolitica und B. thermosphacta inokuliert. Zunächst wurden beide Produkte mit UV-C-Dosen von 408, 2040, 4080 und 6120 mJ/cm² bestrahlt und die mikrobiologische Keimzahlbestimmung fand direkt nach der Behandlung statt. Auf Schweinefleisch konnten dabei Reduktionen bis zu 0,8 log10 KbE/g und auf Lachsschinken bis zu 1,52 log10 KbE/g erreicht werden. Die Dosen 408 mJ/cm² und 2040 mJ/cm² (Schweinefleisch) bzw. 4080 mJ/cm² (Lachsschinken) wurden ausgewählt, um den Effekt einer Behandlung mit UV-C-Licht vor einer gekühlten Lagerung von bis zu 14 Tagen festzustellen. Dafür wurden die Proben anschließend zur Behandlung unter Schutzgasatmosphäre (Schweinefleisch: 70 % O2/30 % CO2; Lachsschinken: 70 % O2/30 % N2) verpackt und bei 7 °C gelagert. An den Tagen 0 (Lachsschinken) bzw. 1 (Schweinefleisch), 7 und 14 wurden mikrobiologische und physikochemische Untersuchungen durchgeführt. An allen Lagerungstagen zeigten sich für beide Produkte signifikante (p < 0,05) Reduktionen von Y. enterocolitica und B. thermosphacta. Signifikante (p < 0,05) Unterschiede zwischen den mit beiden UV-C-Dosen erzielten Ergebnissen gab es jedoch nur für Y. enterocolitica an Tag 7 für Schweinefleisch und an Tag 0 für Lachsschinken. Y. enterocolitica und B. thermosphacta konnten auf Schweinefleisch um bis zu 0,95 bzw. 1,2 log10 KbE/g und auf Lachsschinken um bis zu 1,11 bzw. 0,79 log10 KbE/g reduziert werden. Höhere Reduktionen konnten vermutlich nicht erzielt werden, da UV-C-Licht sehr schnell absorbiert wird und nicht weit in feste Strukturen eindringen kann. Die poröse Oberfläche beider Lebensmittel bietet für die Bakterien daher ein Schutz vor der Bestrahlung. Trotz der optisch glatteren Oberfläche von Lachsschinken im Gegensatz zu Schweinefleisch, kam es zu keiner deutlich effektiveren Verringerung der Keimbelastung. Das Schweinefleisch wurde weiterhin auf die Qualitätsparameter pH-Wert, Farbe, antioxidative Kapazität sowie Anteil der Myoglobin-Redoxformen untersucht. Es wurde dabei kein signifikanter (p < 0,05) Unterschied zwischen behandelten und unbehandelten Proben festgestellt. Auch bei dem Lachsschinken wurden die Farbe und die antioxidative Kapazität untersucht. Die Proben, welche mit einer Dosis von 4080 mJ/cm² bestrahlt wurden, wiesen an Lagerungstag 7 und 14 niedrigere a*-Werte und höhere b*-Werte sowie an Tag 0 eine höhere antioxidative Kapazität auf. Diese Veränderungen, die beim Schweinefleisch nicht beobachtet wurden, sind vermutlich auf die höhere UV-C-Dosis zurückzuführen. Obwohl die Y. enterocolitica- und B. thermosphacta-Isolate in In-vitro-Versuchen ihre Fähigkeit zur Photoreaktivierung nach einer UV-C-Behandlung gezeigt haben, konnte dies bei den Versuchen mit Schweinefleisch und Lachsschinken nicht demonstriert werden. Dies ist wahrscheinlich auf die sehr hohen UV-C-Dosen zurückzuführen, die keine Regeneration der Bakterien mehr ermöglichen. In dieser Arbeit wurden zwar geringe, aber signifikante (p < 0,05) Reduktionen von Y. enterocolitica und B. thermosphacta auf Schweinefleisch und Lachsschinken erzielt. Jedoch kam es gleichzeitig zu keinen bzw. nur sehr geringen Qualitätsänderungen beider Produkte. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Effektivität einer UV-C-Behandlung von Fleisch und Fleischerzeugnissen zu optimieren, möglicherweise auch in Kombination mit anderen Desinfektionstechnologien.

The consumption of pork shows a constant popularity for years. An increasing trend is also seen for so-called ready-to-eat-products, such as rolled fillets of ham. During the production process, bacterial contamination can occur despite numerous hygiene promoting steps. These may reduce the shelf life of the products and may also be a risk to the consumer’s health. Therefore, in this study, the bactericidal effect of UV-C light on various microorganisms was investigated in in-vitro studies as well as on pork and rolled fillets of ham. First, bacterial suspensions of Y. enterocolitica M52+2, Y. enterocolitica DSM 11503, B. thermosphacta DSM 20171, P. fluorescens 63 A, S. Typhimurium DSM 19587, EHEC CB 8601 and MRSA 02702-07 were irradiated with different UV-C doses. It was found that there were in some cases large differences in their sensitivity to UV-C irradiation between the used bacterial species or isolates. In the following experiments, pork and rolled fillets of ham were inoculated with representatives of the species Y. enterocolitica or B. thermosphacta. Both products were irradiated with UV-C doses of 408, 2040, 4080 and 6120 mJ/cm² and the microbiological examination took place immediately after the treatment. Reductions of up to 0.8 log10 cfu/g were achieved on pork and up to 1.52 log10 cfu/g on ham. Doses of 408 mJ/cm² and 2040 mJ/cm² (pork) or 4080 mJ/cm² (ham) were chosen to investigate the effect of a UV-C light treatment before refrigerated storage of up to 14 days. For this, the samples were packed under modified atmosphere (pork: 70 % O2/30 % CO2; ham: 70 % O2/30 % N2) after treatment and stored at 7 °C. On storage days 0 (ham) or 1 (pork), 7 and 14, microbiological and physicochemical parameters were examined. There was a significant (p < 0.05) reduction of Y. enterocolitica and B. thermosphacta for both products on all storage days. However, significant (p < 0.05) differences between the results achieved with both UV-C doses were only seen for Y. enterocolitica on pork on day 7 and for ham on day 0. Y. enterocolitica and B. thermosphacta were reduced by up to 0.95 or 1.2 log10 cfu/g, respectively, on pork and on ham by up to 1.11 or 0.79 log10 cfu/g, respectively. Higher reductions could probably not be achieved because UV-C light is absorbed very quickly and cannot penetrate far into solid structures. The porous surface of both pork and ham therefore provides the bacteria with protection against the irradiation. Despite the optically smoother surface of ham in contrast to pork, there was no better reduction of the bacteria. Pork was further analyzed for the quality parameters pH-value, color, antioxidant capacity as well as percentages of the myoglobin redox forms. There was no significant (p < 0.05) difference between treated and untreated samples. The rolled fillets of ham were also analyzed for color and antioxidant capacity. The samples, which were irradiated with a dose of 4080 mJ/cm², showed lower a* values and higher b* values on day 7 and 14 as well as a higher antioxidant capacity on day 0. These changes, which were not observed in pork, probably occurred due to the higher UV-C dose. Although the Y. enterocolitica- and B. thermosphacta-isolates showed their ability to photoreactivation after UV-C treatment in in-vitro experiments, this was not demonstrated in the experiments with pork and ham. This is probably due to the high UV-C doses which no longer allow regeneration of the bacteria. In the present study, rather small but significant (p < 0.05) reductions of Y. enterocolitica and B. thermosphacta were achieved on pork and ham. However, there were no or only minor quality changes of both products. Further research is necessary to optimize the effectiveness of a UV-C treatment of meat and meat products, possibly in combination with other disinfection technologies.

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Reichel, J., 2020. Einfluss einer Behandlung mit UV-C-Licht auf mikrobiologische und physikochemische Veränderungen von Schweinefleisch und Lachsschinken. Hannover.
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