Česká technologická platforma pro potraviny


INFORMACE

Potravinářská inspekce zjistila opět polská jablka s pesticidy
25.06.2018

Proti hmyzu pomohou plodinám sexy rostliny
25.06.2018

Hlášení v systému RASFF: 24. týden 2018
25.06.2018

Původci růžovění klasů pšenice za rok 2017
25.06.2018

Ctpp >


Vliv překážek na přežívání původců alimentárních nákaz v trvanlivých fermentovaných salámech
Datum: 08.12.2015
Kameník, J. Fakulta veterinární hygieny a ekologie, Veterinární a farmaceutická univerzita Brno

 

Souhrn

Přehledový článek sumarizuje výsledky rozsáhlých analýz, které provedli pracovníci Max Rubnerova Institutu v německém Kulmbachu a které byly zaměřeny na výskyt a přežívání vybraných původců alimentárních onemocnění v trvanlivých fermentovaných salámech (minisalámky o průměru 25 mm). Výsledky potvrdily, že především dynamicky probíhající procesy stabilizují produkt. Hodnota pH klesla hned v prvních dnech díky přídavku startovacích kultur na hodnoty 5,1 – 5,3. Tyto velmi nízké hodnoty bránily růstu salmonel. V jednotlivých případech byla devitalizace salmonel v minisalámcích tak výrazná, že se salmonely nepodařilo vůbec prokázat. Shigatoxigenní Escherichia coli (STEC) odumíraly rovněž během zrání velmi rychle. 8. a 13. den byly hodnoty STEC většinou pod 1 log KTJ/g. Gram-negativní bakterie byly citlivější k přítomným překážkám v porovnání ke gram-pozitivním mikrobům.  

Klíčová slova: challenge test, Salmonella spp., STEC, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus

 

Při výrobě potravin lze použít různé technologické kroky nebo prvky, kterými se ničí, příp. snižuje populace přítomných mikroorganismů. Zpracovatel se rozhoduje, jak intenzivní bude v tomto směru vlastní výrobní proces, neboť tím je dán stupeň mikrobiální devitalizace na jedné straně a nutriční hodnota nebo senzorické vlastnosti finálního produktu na straně druhé. Existují zpracovatelské postupy, při nichž se postupně aplikují faktory, které se označují jako tzv. překážky a které určují mikrobiální stabilitu i bezpečnost potraviny a také její senzorické vlastnosti a nutriční hodnotu (Leistner, 2000). „Překážky“ představují populární analogii použitou k popisu konceptu, kdy minimální stupně opracování potravin způsobují subletální zátěž bakteriálních buněk, která musí být překonána, aby mohly bakterie přežít a existovat v prostředí potraviny (Hill et al., 2002).

Fermentace může být považována jako jedna z nejstarších technologií pro produkci potravin s požadovanými vlastnostmi, jako jsou delší údržnost a dobré senzorické vlastnosti (Smid and Lacroix, 2013). Finální fermentované potraviny mají obvykle lepší mikrobiální stabilitu a bezpečnost a některé lze skladovat dokonce při pokojové teplotě.

Podle Gareise et al. (2010b) existují tři scénáře, jak se původci alimentárních onemocnění mohou ve fermentovaných produktech chovat:

·         „Good and Best Case“: původci alimentárních nákaz v prostředí salámů nerostou a také nepřežívají. Počet bakteriálních buněk se velmi rychle snižuje, v nejlepším případě buňky odumřou dříve, než je produkt distribuován v obchodní síti. Kvantitativní průkaz původce není možný, bakteriální buňky lze na konci vyšetření detekovat pouze po předchozím pomnožení („Good Case“), v nejlepším případě nelze původce zjistit ani po pomnožení („Best Case“).

·         Ve špatném případě („Bad Case“) nemohou buňky původců alimentárních onemocnění růst, ale v prostředí produktu přežívají a počet bakterií zůstává na původní hladině.

·         V nejhorším případě („Worst Case“) může původce v daném prostředí růst a množit se. V porovnání k počáteční koncentraci buněk tak dochází k vzestupu o několik logaritmických řádů.

 V létě 2007 se v Německu vyskytlo hromadné onemocnění u dětí (52 hlášených případů ve 12 spolkových zemích), jehož původcem byla zjištěna Salmonella enterica ssp. enterica, serovar Panama. V pozdější zprávě Institutu Roberta Kocha k těmto případům alimentárního onemocnění byly jako zdroj uvedeny trvanlivé fermentované minisalámky. Přímo se však původce z těchto masných výrobků nikdy nepodařilo izolovat a tím také prokázat (Gareis et al., 2010a).

Vzhledem k tomu, že tento produkt byl označen za rizikovou potravinu, provedli pracovníci Max Rubnerova Institutu v Kulmbachu rozsáhlou analýzu, aby prokázaly vliv technologie výroby fermentovaných salámů na výskyt významných původců alimentárních nákaz, a to Salmonella spp., shigatoxinogenní Escherichia coli (STEC), Listeria monocytogenes a koaguláza-pozitivní Staphylococcus spp. K tomu byly sledovány také celkové počty přítomných mikroorganismů, počet bakterií mléčného kvašení a čeledě Enterobacteriaceae. Ze získaných produktů byly zaznamenávány hodnoty pH, aw a u salámů s povrchovou plísní také výskyt mykotoxinu ochratoxinu A. Celkem bylo v období květen – říjen 2008 a v lednu 2009 získáno 206 vzorků minisalámků, které pocházely od 13 různých dodavatelů. Z každého produkty byly vyšetřeny vždy 3 kusy minisalámků.

Obr. č. 1: Trvanlivé fermentované salámy lze považovat při dodržení zásad správné výrobní praxe za mikrobiálně vysoce stabilní produkty (foto: Krahulík)

Zjištěné hodnoty pH byly ve všech případech vyšší než 5,00, medián se pohyboval podle typu produktů mezi 5,45 a 5,83. Nejvyšší hodnoty pH byly prokázány u plísňových minisalámků. Hodnoty aw byly ve všech vzorcích nižší než 0,90. Salámky s povrchovou plísní vykázaly dokonce hodnoty pod 0,80. V žádném z vyšetřených vzorků se nezjistily bakterie rodu Salmonella, STEC nebo Listeria monocytogenes. Staphylococcus aureus byl prokázán v 10 produktech (typ A a E), počty KTJ dosáhly v průměru hodnot 1 x 102/g. Na základě zjištěných výsledků autoři nepředpokládali, že by fermentované minisalámky mohly být považovány za vehikulum salmonel (Gareis et al., 2010a).

Połka et al. (2015) vyšetřovali bakteriální diverzitu italských trvanlivých fermentovaných salámů (Piacentino). Hodnota aw v 63. dnu kolísala mezi výrobky 6 různých producentů od 0,876 po 0,974. Nejvyšší zjištěná hodnota (0,974) však byla výjimečná, většinou se pohybovala kolem 0,900. Nepodařilo se detekovat kmeny druhu Escherichia coli, Staphylococcus aureus byl zjištěn ve vzorcích 2 zpracovatelů. Salmonella zjištěna ve vzorcích 3 zpracovatelů, ale jen do 49. dne zrání, nikoli ve finálních produktech. L. monocytogenes byla zjištěna ve vzorcích 2 producentů, ale nikoli ve finálních produktech analyzovaných 63. den zrání. Tyto výsledky tak prakticky potvrdily nálezy Gareise et al. (2010a).

Tab. č. 1: Parametry limitující růst vybraných původců alimentárních onemocnění (pramen: Gareis et al., 2010a)

gram-negativní bakterie

teplota

(°C)

vodní aktivita aw

hodnota pH

Salmonella enterica

5,2 - 46

0,94

4,2 – 9,5

Campylobacter jejuni

30 – 47

0,98

4,9 – 9,0

Escherichia coli O157:H7

8 – 46

0,95

4,2 – 9,5

Shigella sonnei

6 – 47

0,95

4,8 – 9,0

Yersinia enterocolitica

-1,3 - 42

0,94

4,2 – 10,0

gram-pozitivní bakterie

 

 

Listeria monocytogenes

0 - 43

0,89

4,5 – 9,0

Staphylococcus aureus

8 – 45

0,84

4,5 – 9,3

Clostridium botulinum, proteolytické typy A, B, F

10 – 48

0,94

4,6 – 9,0

Clostridium botulinum, neproteolytické typy B, E, F

3,3 – 45

0,97

5,0 – 9,0

Bacillus cereus

5 – 50

0,91

4,4 – 9,3

 

Na základě zjištěných výsledků výše popsané rozsáhlé analýzy provedli pracovníci Max Rubnerova institutu v Kulmbachu následně rozsáhlé testy (tzv. challenge), ve kterých prověřovali možnosti přežívání vybraných původců alimentárních onemocnění (Salmonella spp., STEC/VTEC, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus) v prostředí fermentovaných minisalámků.

Challenge test s bakteriemi Salmonella spp.

Challenge-test byl připraven s 5 produktovými typy trvanlivých fermentovaných minisalámků se dvěma hladinami inokula salmonel (nízké 1x102KTJ/g a vysoké 1x104 KTJ/g). Růst, resp. pokles původce (salmonel) byl sledován po dobu 42 dnů. Z přísad bylo použito 2,8 % dusitanové solicí směsi (0,4 – 0,5 % NaNO2), startovací kultura (L. sakei, S. carnosus, Kocuria varians), askorbát sodný 0,05 %. Dílo bylo plněno do celulózových střívek o průměru 25 mm. Následovalo zrání, při kterém teplota nepřesáhla 24 °C). 8. den byly výrobky zabaleny (s výjimkou typu E) do ochranné atmosféry (CO2/N2: 20%/80%) a uskladněny v 17 °C až do 42. dne. Salámky s povrchovou plísní (typ E) byly zabaleny 13. den.  Testy byly provedeny s každým typem produktu nezávisle na sobě třikrát. Vzorky byly odebírány a následně analyzovány bezprostředně po přípravě díla (den 0), potom 1., 3., 6., 13. a 42. den.

Testované minisalámky patřily do kategorie „Good and Best Case“. V případě použití inokula s nižší hustotou salmonelových buněk byla hranice detekce 1 log KTJ/g dosažena 8. den, v případě salámků s povrchovou plísní to bylo 13. den. V žádném případě nedošlo k množení salmonelových buněk. Potom bylo možné prokázat salmonely jen po předchozím pomnožení a metodou PCR. V jednotlivých případech byla devitalizace salmonel v minisalámcích tak výrazná, že ani výše popsanými technikami se salmonely nepodařilo prokázat.

Výsledky potvrdily, že především dynamicky probíhající procesy stabilizují produkt. Hodnota pH klesá hned v prvních dnech díky přídavku startovacích kultur na hodnoty 5,1 – 5,3. Tyto velmi nízké hodnoty brání, příp. zpomalují růst salmonel (Gareis et al., 2010b).

 

Challenge test s bakteriemi STEC/VTEC

Obdobný test za prakticky shodných podmínek byl proveden s koktejlem kmenů STEC/VTEC, a to se třemi kmeny E. coli O157:H7 a jedním kmenem E. coli O26:H11. STEC/VTEC odumíraly během zrání velmi rychle. 8. a 13. den byly počty KTJ/g většinou pod hodnotou 1 log (Gareis et al., 2010c).

 

Challenge test s L. monocytogenes a S. aureus

Poslední série testů byla provedena s koktejlem tří kmenů L. monocytogenes (1/2a, 4b, 4d) a tří kmenů S. aureus (enterotoxin A a C). Inokulum bylo opět 2 log a 4 log KTJ/g díla. Gram-pozitivní bakterie byly změnami hodnot aw a pH méně ovlivnitelné, než tomu bylo v případě gram-negativních bakterií. V uzených nebo neuzených produktech bylo možné pozorovat redukci inokulovaných bakterií až o 2 logaritmické řády. V žádném z testovaných výrobků nebylo možné sledovat úplnou devitalizaci původců. I po 42 dnech bylo možné zjistit okolo 2 log KTJ Listeria monocytogenes/g a asi 1 - 2 log (v závislosti na druhu výrobku) KTJ S. aureus/g. V salámcích s povrchovou plísní však počet listerií byl i 42. den mezi 4 – 5 log KTJ/g a mezi 3 – 5 log KTJ S. aureus/g (Gareis et al., 2010d).

V uzených nebo neuzených produktech bylo možné pozorovat v prvních dnech množení jak listerií tak i stafylokoků, a to až o 2 logaritmické řády. Později v důsledku poklesu hodnot pH i aw se jejich počet snižoval. Na rozdíl od gram-negativních bakterií se proto produkty zařadily mezi „Good Case“ a „Bad Case“ (Gareis et al., 2010d).

Matagaras et al. (2015) vyhodnocovali schopnost přežívání Listeria monocytogenes a Salmonella enterica ve dvou italských fermentovaných salámech – Cacciatore (fermentace a zrání 20 dní) a Felino (fermentace a zrání 40 dní). Při testech bylo dílo obou salámů inokulováno koktejlem 5 kmenů L. monocytogenes nebo S. enterica (serotypy S. Derby a S. Typhimurium) s hustotou inokula 105 až 106 KTJ/g. V obou salámech bylo přidáno stejné množství dextrózy (0,4 %).

Hodnota pH klesla u salámu Cacciatore druhý den fermentace na 4,9 – 4,8 a na této úrovni zůstala přibližně zachovaná ke konci výrobního cyklu. Výrobek Felino vykázal pomalejší pokles pH – z počátečních 5,8 – 5,9 byla po třech dnech hodnota pH 5,2. Nejnižší hodnota byla zaznamenaná 7. den, a to 5,1. Na konci zrání – 40. den došlo k mírnému vzrůstu hodnoty pH na 5,3. Vodní aktivita klesla z počátečních 0,976 – 0,978 na finální hodnotu 0,922 – 0,923 (Cacciatore), příp. 0,928 – 0,936 (Felino).

Během testu bylo zjištěné, že L. monocytogenes přežívala ve výrobcích lépe než salmonely. Jinými slovy S. enterica byla citlivější na změny vnitřního prostředí testovaných salámů než L. monocytogenes. S. enterica vykázala pokles 1 i více log KTJ během výrobního cyklu salámu Cacciatore (20 dní) a Felino (40 dní). L. monocytogenes však vyžadovala k redukci o 1 log dobu delší (52 dní pro Cacciatore a 111 dní pro Felino). Inaktivace obou bakteriálních kmenů byla lineární. Potvrdilo se tím, že gram-negativní bakterie jsou méně odolné během dynamického procesu výroby fermentovaných salámů v porovnání ke gram-pozitivním mikrobům.

L. monocytogenes je vybavena četnými mechanismy pro přežití v nepříznivých podmínkách vnějšího prostředí. Kmeny adaptované na kyselé prostředí (pH 5,2; 2 hod) vykázaly zvýšenou odolnost k tepelnému šoku (52 °C), osmotickému šoku (25 – 30 % NaCl) a alkoholovému šoku, což naznačuje, že adaptace ke kyselinám poskytuje také křížovou odolnost na jiné stresové faktory (Gandhi and Chikindas, 2007). V odpovědi na stres však existuje určitá „hierarchie“ – odolnost vůči kyselému prostředí současně zajišťuje rezistenci vůči vysoké teplotě, ale působením teplotního šoku se nenavodí tolerance k nízkému pH (Hill et al., 2001). Odpovědí buněk na prostředí s nízkou hodnotou pH je v případě L. monocytogenes několik změn. Patří mezi ně syntéza specifických proteinů, jako např. GroEL, ATP syntáza ad. Významným nástrojem k vypořádání s vyšší koncentrací iontů H+ v cytoplazmě je enzym F0F1-ATPáza. Slouží jako kanál pro transport protonů přes buněčnou membránu s využitím ATP. Další mechanismus zahrnuje systém dekarboxylace glutamátu (GAD), na kterém se podílejí tři geny – gadA, gadB a gadC. Glutamát je přijat bakteriální buňkou a následuje jeho dekarboxylace a produkce kyseliny γ-aminomáselné (GABA). Přitom je využitý intracelulární proton. GABA je následně vyloučená z buňky do zevního prostředí (Gandhi and Chikindas, 2007). Úlohu v ochraně bakteriálních buněk před nepříznivým zevním prostředím hraje také stresový faktor sigma σB. Vývoj účinné odpovědi na environmentální změny může přispívat i k virulenci L. monocytogenes (Wałecka-Zacharska et al., 2012).

 

Závěr

Z uvedených literárních údajů je patrné, že při dodržení zásad správné výrobní praxe lze připravit mikrobiálně stabilní a bezpečné trvanlivé fermentované salámy. Základním předpokladem je použití standardní suroviny (masa) s nízkým stupněm kontaminace. Překážky, které vznikají v průběhu technologického procesu výroby, dokáží významně oslabit přítomnou nežádoucí bakteriální populaci a dokonce ji zcela eliminovat. Gram-negativní bakterie jsou citlivější k přítomným překážkám v porovnání ke gram-pozitivním mikrobům.

 

Literatura

Gandhi, M., Chikindas, M. L. (2007):  Listeria: A foodborne pathogen that knows how to

survive. International Journal of Food Microbiology, 113, 1 – 15.

Gareis, M., Kabisch, J., Pichner, R., Hechelmann, H. (2010a): Vorkommen von

Lebensmittelinfektionserregern in Minisalamis (Occurence of food borne pathogens in

minisalamis). Fleischwirtschaft, 90, č. 4, 179 – 183.

Gareis, M., Kabisch, J., Pichner, R., Hechelmann, H. (2010b): Absterbekinetik von

Salmonella spp. in Minisalamis (Behaviour and survival of Salmonella spp. in minisalami).

Fleischwirtschaft, 90, č. 5, 98 – 106.

Gareis, M., Kabisch, J., Pichner, R., Hechelmann, H. (2010c): Verhalten von

shigatoxinbildenden enterohämorrhagischen E. coli in Minisalamis (Behaviour of Shiga-

toxigenic/enterohemorrhagic Escherichia coli [STEC/EHEC] in minisalami).

Fleischwirtschaft, 90, č. 6, 103 – 106.

Gareis, M., Kabisch, J., Pichner, R., Hechelmann, H. (2010d): Verhalten von L.

monocytogenes und S. aureus in Minisalamis (Behaviour of  Listeria monocytogenes and

Staphylococcus aureus  in minisalami). Fleischwirtschaft, 90, č. 10, 103  – 109.

Hill, C., Cotter, P. D., Sleator, R. D., Gahan, C. G. M. (2002): Bacterial stress response in

Listeria monocytogenes: jumping the hurdles imposed by minimal processing. International

Dairy Journal, 12, 273 – 283.

Leistner, L. (2000): Basic aspects of food preservation by hurdle technology. International

Journal of Food Microbiology, 55, 181 – 186.

Matagaras, M., Bellio, A., Rovetto, F., Astegiano, S., Decastelli, L., Cocolin, L. (2015):

Risk-based control of food-borne pathogens Listeria monocytogenes and Salmonella enterica

in the Italian fermented sausages Cacciatore and Felino. Meat Science, 103, 39 – 45.

Połka, J., Rebecchi, A., Pisacane. V., Morelli, L., Puglisi, E. (2015): Bacterial diversity in

typical Italian salami at different ripening stages as revealed by high-throughput sequencing

of 16S rRNA amplicons. Food Microbiology, 46, 342 – 356.

Smid, E. J., Lacroix, C. (2013): Microbe-microbe interactions in mixed culture food

fermentations. Current Opinion in Biotechnology, 24, 148 – 154.

Wałecka-Zacharska, E., Kosek-Paszkowska, K., Bania, J., Karpíšková, R., Stefaniak, T.

(2012): Salt stress-induced invasiveness of major Listeria monocytogenes serotypes. Letters in

Applied Microbiology, 56, 216-221.

 

 

The effect of hurdles on the survival of food-borne agents in dry fermented sausages

 

Abstract

This review article summarizes results of comprehensive analysis carried out by the scientists of Max Rubner Institute in Kulmbach, Germany. Analysis were focused on the occurrence and the survival of selected food-borne agents in dry fermented sausages (minisalami with 25 mm-diameter). The results confirmed that dynamic processes, in particular, stabilise the product. The pH falls to values of 5.1–5.3 on the very first days thanks to the addition of starter cultures. These extremely low values prevent the growth of salmonella. In individual cases, the devitalisation of salmonella in the mini-sausages was so pronounced that salmonella could not be detected. STEC died off extremely quickly during ripening. The numbers of CFU/g were generally beneath 1 log on Days 8 and 13. Gram-negative bacteria were more sensitive to the hurdles than gram-positive microbes.

 

Keywords: challenge test, Salmonella spp., STEC, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus

 

Kontaktní adresa:

 

MVDr. Josef Kameník, CSc., MBA, Ústav hygieny a technologie masa, Fakulta veterinární hygieny a ekologie, VFU Brno, Palackého tř. 1/3; 612 42 Brno