Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss der Beschichtung von Verpackungsfolie mit Nanosilber auf die Hygiene und Beschaffenheit von verpacktem Rind- und Broilerfleisch

Laudenbach, Heike

In der Selbstbedienungstheke im Supermarkt sind Schutzgas- und Vakuumverpackungen die meistverwendeten Angebotsformen für rohes Rind- und Geflügelfleisch. Durch diese Arten der Verpackung sollen das Erscheinungsbild und die Haltbarkeit des Lebensmittels verbessert werden. Bakterien, die während des Schlacht- oder Weiterverarbeitungsprozesses auf die Oberfläche des Fleisches gelangen, stellen die Hauptursache für den Verderb des Lebensmittels dar. Die Lebensmittelunternehmer haben ein großes Interesse an einer stetigen Verbesserung der hygienischen Beschaffenheit und der Haltbarkeitsverlängerung der angebotenen Waren. Der antibakterielle Effekt von Silber ist seit vielen Jahren bekannt und wird bereits in unterschiedlichen Lebensbereichen genutzt. Seit der Entwicklung der Nanotechnologien wird Nanosilber für verschiedene Produkte und Materialien verwendet. Bislang ist eine Verwendung von Nanosilber mit längerem Kontakt zu Lebensmitteln vom Gesetzgeber in Deutschland nicht vorgesehen. In einigen Ländern wie den U.S.A. und China wird Nanosilber bereits in Aufbewahrungsbehältern für Lebensmittel verwendet. Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen von Nanosilber in direktem Kontakt mit Fleisch auf chemische, mikrobiologische und physikalische Fleischqualitätsparameter von Rind- und Hühnerfleisch, über eine Lagerdauer von bis zu 12 Tagen (Broiler) bzw. 16 Tagen (Rind) bei 3 ° C, zu analysieren. Dabei wurden die Einflüsse einer kommerziellen nanosilberbeschichteten Folie auf die Veränderungen der Fleischqualitätsparameter während der Lagerung in zwei üblichen Verpackungsvarianten (Vakuum, Schutzgasverpackung (MAP: O2/CO2:80/20)) untersucht. Hierzu wurden in drei Versuchsdurchgängen Broilerschnitzel aus dem großen Brustmuskel, 24 Stunden post mortem und Rindersteaks aus dem Bugstück, 48 Stunden post mortem untersucht. Bei den Schnitzeln und Steaks wurden vor dem Verpacken Proben für die mikrobiologischen Untersuchungen auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl (GKZ), Pseudomonas spp. und Enterobacteriaceae entnommen und untersucht. Des Weiteren wurde das Gewicht der einzelnen Schnitzel und Steaks erhoben, der pH-Wert und die elektrische Leitfähigkeit (LF) bestimmt und Proben für die chemischen Untersuchungen auf biogene Amine, Myoglobin und TBARS entnommen und eingefroren. Nach dem Aufteilen der Fleischproben auf die Verpackungsschalen wurde das Fleisch mit der unbeschichteten oder der nanosilberbeschichteten Folie umhüllt und das Tray in eine Verpackungstüte geschoben. Diese wurden jeweils vakuumiert oder mit einem Gasgemisch von 80 % O2 und 20 % CO2 rückbegast. Anschließend wurde auf allen Schnitzeln und Steaks eine Farbmessung durch die Verpackungsfolie hindurch und eine Gasbestimmung in ausgewählten MAP-Verpackungen durchgeführt. Diese Parameter wurden bei einem Teil der Proben an den Lagerungstagen 4, 8 und 12 bei den Broilerschnitzeln und an den Tagen 8, 12 und 16 bei den Rindersteaks erneut untersucht. Zudem wurde beim Öffnen der Verpackung eine sensorische Untersuchung auf Geruch und Erscheinungsbild des Fleisches durchgeführt. Bei der Untersuchung der Broilerschnitzel zeigten sich an allen Untersuchungstagen bei den schutzgasverpackten Proben signifikant geringere Lagerverluste im Vergleich zu den vakuumverpackten Proben. Aufgrund der geringeren Flüssigkeitsentwicklung in den Verpackungsschalen und geringeren Geruchsentwicklungen erhielten die Broilerschnitzel in MAP-Verpackungen über den gesamten Untersuchungszeitraum sensorisch bessere Bewertungen. Gegensätzlich dazu ergab die Erhebung der Lipidperoxidation bei den Broilerschnitzeln in den MAP-Verpackungen an Untersuchungstag 12 signifikant schlechtere Werte, wobei die Gehalte jedoch in allen Proben zu gering waren, um einen ranzigen, Verderb anzeigenden Geruch zu verursachen. In allen Verpackungsvarianten wurde bei den Broilerschnitzeln bis zum Lagerungsende ein Anstieg der GKZ von nahezu zwei Logstufen ermittelt. An Untersuchungstag 8 zeigten sich signifikant höhere Enterobakterien-Gehalte in den Verpackungsvarianten mit Nanosilber und an den Tagen 8 und 12 höhere Enterobakterien-Gehalte in den Vakuumverpackungen. Die Keimgehalte aller Proben lagen während des gesamten Lagerverlaufes unterhalb der von der DGHM für Geflügelfleisch festgelegten Richt- und Warnwerte und deuten auf eine gute Hygiene bei der Schlachtung und der Weiterverarbeitung der Proben hin. Im Allgemeinen konnten hier nur geringe Einflüsse der Verpackungsvarianten auf die Entwicklung der Keimzahlen beobachtet werden. Bei der Erhebung der Farbwerte durch die Verpackungsfolie wurden in den MAP-Verpackungen an allen Lagerungstagen (Tag 4 - 12) signifikant höhere L*- und b*-Werte und an den Untersuchungstagen 8 und 12 niedrigere Rotwerte ermittelt. An allen Untersuchungstagen konnten niedrigere Helligkeitswerte auf den Fleischproben mit Nanosilberfolie gemessen werden, wobei hier eine unterschiedliche Reflektion der Folien in Betracht gezogen werden sollte. Des Weiteren wurden bei den Broilerschnitzeln in den MAP-Verpackungen an den Tagen 4 und 12 höhere MetMb- und geringere OxyMb-Gehalte gemessen. Eine signifikante Beeinflussung der biogenen Amine durch die untersuchten Verpackungsvarianten zeigte sich lediglich an Tag 4 bei Spermin durch niedrigere Werte bei den Fleischproben, umhüllt mit Nanosilberfolie, sowie an Tag 12 bei Cadaverin durch höhere Werten in den Vakuumverpackungen. Die vakuumverpackten Rindfleischproben wurden über den gesamten Lagerungszeitraum sensorisch besser bewertet als die Steaks in den MAP-Verpackungen. Bei den Steaks in den Vakuumverpackungen zeigte sich über die gesamte Lagerdauer eine bessere Farbstabilität mit höheren Rotwerten, höheren OxyMb- und geringeren MetMb-Anteilen, die sich auch in der Erhebung der sensorischen Eigenschaften widerspiegelte. An allen Untersuchungstagen ließ sich zudem ein Einfluss der Nanosilberfolie auf die Ausprägung der Myoglobingehalte erkennen. Es konnten an den Tagen 8 und 12 höhere MetMb- und geringere OxyMb-Gehalte und an allen Untersuchungstagen höhere DeoxyMb-Gehalte in den Verpackungsvarianten mit Nanosilber gemessen werden. Bei den vakuumverpackten Steaks zeigte sich an Tag 16 eine geringere Lipidperoxidation als bei den Steaks in MAP-Verpackungen. Bei allen untersuchten Steaks waren die gemessenen TBARS-Gehalte zu niedrig um Geruchsveränderungen zu verursachen. Die Gehalte der biogenen Amine wurden nur geringfügig durch die verwendeten Verpackungsvarianten beeinflusst. Die ermittelten Keimzahlen lagen bei den Rindersteaks an allen Untersuchungstagen unter den Richt- und Warnwerten der DGHM. Es konnte lediglich am letzten Untersuchungstag ein Einfluss der Verpackungsart mit signifikant geringerer GKZ in den Vakuumverpackungen ermittelt werden (P≤0,05). Die Keimzahlen der Enterobacteriaceae blieben über den gesamten Untersuchungszeitraum konstant niedrig und nahe an der Nachweisgrenze. Ein Einfluss der Nanosilberfolie auf das Bakterienwachstum konnte bei den Rindersteaks an keinem Untersuchungstag beobachtet werden. In dieser Studie zeigten sich bei den untersuchten Rind- und Geflügelfleischproben signifikante Unterschiede zwischen den verwendeten Verpackungsarten. Vor allem ließen sich Einflüsse der Verpackungsvarianten MAP und Vakuum auf die physiko-chemischen und mikrobiologischen Parameter der Fleischproben beider Tierarten feststellen. Die auf die Nanosilberfolie zurückzuführenden Veränderungen der untersuchten Fleischqualitätsparameter waren nur gering. Alle untersuchten Fleischproben waren aufgrund ihres Erscheinungsbildes, der mikrobiologischen und der physiko-chemischen Ergebnisse bis zum Ende der Lagerung verzehrsfähig. Wegen der geringen Auswirkungen der Nanosilberfolie auf die Produkteigenschaften kann jedoch angesichts der Ergebnisse der aktuell durchgeführten Studie eine Verwendung von Nanosilberfolie als Verpackungsmaterial für rohes Fleisch nicht empfohlen werden.

Fresh beef and poultry meat are most commonly sold in modified atmosphere (MAP) and vacuum packaging. These types of packaging are intended to improve the appearance and shelf life of the products. Bacteria that contaminate the surface of meat during the slaughtering and/or further processing are the main cause of food spoilage. Food companies have a major interest in the continuous improvement of hygiene properties and prolongation of the shelf life of the offered food. The antibacterial effect of silver has been known for many years and is already used in various areas of life. There are already different silver-containing products like refrigerators and kitchenware on the market. Up to now, the use of nanosilver in direct contact to food has not been provided by law in Germany. In some countries, e.g. the USA and China, nanosilver is already used in food packaging. The aim of this study was to examine the impact of commercially available nanosilver-coated films on the chemical, microbiological and physical quality parameters of raw beef and poultry meat over a storage period. For this study, beef steaks from M. supraspinatus, 48 h p.m., and broiler breast meat from the M. pectoralis major 24 h p.m., were cut in equal parts and examinated in three trials. Samples were taken for microbiological analysis (total viable count (TVC), Pseudomonas spp., Enterobacteriaceae) before packaging. In addition, the weight of the meat, pH values, electrical conductivity (EC) and color measurements (L*, a*, b* value) were determined. Furthermore, samples for chemical examination of biogenic amines, myoglobin (Mb) redox forms and for lipid peroxidation (TBARS) were taken and frozen at -80 °C. In order to test the antimicrobial efficacy of nanosilver during storage, the meat was aseptically wrapped in nanosilver- or uncoated film (negative control). Each of these samples were vacuumed or regassed with a gas mixture of 80 % O2 and 20 % CO2 (MAP). Finally, the color was measured through the packaging film and the gas composition in several chosen MAP packages was determined. The packages were stored at 3 °C for 12 days (broiler) and 16 days (beef). The measurements were repeated during storage on days 4, 8, 12 (broiler) and 8, 12, 16 (beef). After opening the package, odor and appearance were evaluated. On every day of examination, the broiler meat showed significantly lower liquid loss in the MAP packages in comparison to the vacuum packaged samples during storage. Due to the lower liquid loss of the samples and lower smell development, the broiler meat in MAP packaging received better sensory evaluations over the entire investigation period. The results of lipid peroxidation of the broiler meat showed higher values on day 12, although the contents in all samples were too low to cause a rancid smell indicating spoilage. No type of packaging was able to inhibit the constant growth of bacteria during storage. The TVC increased of almost 2 log10 cfu/g at the end of the storage (day 12) in all samples. On day 8 of the study, significantly higher Enterobacteriaceae contents were found in the silver coated packaging and on day 8 and 12 in the vacuum packaging. The bacterial content of all samples was below the guideline and warning values defined by the DGHM for poultry meat during the entire storage period and indicates good hygiene during slaughter and further processing of the samples. In general, only minor influences of the packaging variants on the development of the germ counts could be observed. The color values of the MAP packaging showed significantly higher L* values (lightness) and b* values (yellow) on all testing days. On day 8 and 12 significantly lower amounts of a* values (red) were detected in the MAP packages. On all testing days, the nanosilver coated samples showed lower L* values. These alterations in color might have been caused by a different degree of reflection depending on the packaging film. In addition, higher metMb and lower oxyMb values were measured on day 4 and 12 on the broiler meat samples in the MAP packages. Concerning the biogenic amines, slight influences of the packaging material could be observed due to alterations in spermine and cadaverine only. A significant influence on the biogenic amines by the examined packaging variants was only shown on day 4 for spermine due to lower values for the meat samples covered with nanosilver films and on day 12 for cadaverine due to higher values in the vacuum packaging. During all days of examination, the vacuum packaged beef samples showed better sensory results than the MAP-packed beef. The beef samples showed a better color stability including higher b* values, as well as higher percentages of oxyMb and lower percentages of metMb during storage. Moreover, an influence of nanosilver coating on myglobin concentration could be detected. On test days 8 and 12, the nanosilver coated samples showed higher metMb and lower oxyMb values, whereas higher deoxyMb values were found on all testing days. The vacuum-packed beef samples presented lower lipid peroxidation than the samples in MAP on day 16. The quantity of TBARS had no influence on the development of odors. The packaging type had a minor influence on the number of biogenic amines. Equally to the bacterial load of the broiler meat, the beef samples were below the limits of the DGHM throughout all days of storage. The vacuum-packed samples showed significantly lower TVC on the last day of storage (P≤0.05). Throughout the whole testing period, the amount of Enterobacteriaceae stayed constantly low and close to the level of detection. An antimicrobial effect of the nanosilver packaging could not be detected. This study showed significant differences of the examined packaging types to beef and broiler samples. Above all, the influences of the packaging variants MAP and vacuum on the physico-chemical and microbiological parameters of the meat samples of both animal species could be determined. The changes of quality parameters caused by the nanosilver coating were minor. All investigated meat samples were fit for consumption until the end of the storage due to their appearance, microbiological and physico-chemical results. However, due to the low impact of nanosilver foil on product properties, the use of nanosilver foil as a packaging material for raw meat cannot be recommended in view of the results on the current study.

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Laudenbach, H., 2020. Einfluss der Beschichtung von Verpackungsfolie mit Nanosilber auf die Hygiene und Beschaffenheit von verpacktem Rind- und Broilerfleisch. Hannover.
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