Bewertung der Auswirkungen von kaltem atmosphärischem Plasma auf die natürliche Mikrobiota und die Qualität von Schweinefleisch während der Lagerung
Autoren: Yelyzaveta K. Oliinychenko, Sotirios I. Ekonomou, Brijesh K. Tiwari und Alexandros Ch. Stratakos
Datum: 26 März 2024
Zuerst veröffentlicht auf: https://www.mdpi.com/2304-8158/13/7/1015
Abstract
Die Studie untersuchte die Auswirkungen von kaltem atmosphärischem Plasma (CAP) auf die Haltbarkeit von Schweinefleisch, das bei 4°C gelagert wurde. Dabei wurde die CAP-Behandlung mithilfe der piezoelektrischen Direktentladungstechnologie durchgeführt. Verschiedene Behandlungszeiten von 0, 3, 6 und 9 Minuten wurden für die Schweinefleischproben getestet, um ihre Auswirkungen auf die natürliche Mikrobiota und die Qualität des Fleisches zu bewerten.
Inhalt
Hintergrund
Die Fleischindustrie steht vor erheblichen Herausforderungen aufgrund der weltweit steigenden Nachfrage, die sich auf Sicherheit, Qualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltbelastung auswirken. Schweinefleisch ist das am häufigsten konsumierte rote Fleisch weltweit und seine Nachfrage ist in den letzten Jahren stetig gestiegen. Neue Verarbeitungsmethoden in der Fleischproduktion haben sich als effektive Strategie erwiesen, um die Haltbarkeit zu verlängern und Lebensmittelverschwendung zu reduzieren.
Der Verderb von Schweinefleisch beginnt hauptsächlich an der Oberfläche und wird durch verschiedene Faktoren wie Anfangskeimzahl, Lagerbedingungen und Verarbeitungsmethoden beeinflusst. Hersteller von Schweinefleisch setzen verschiedene Desinfektionsverfahren ein, wie thermische Verarbeitung und Desinfektionsmittel, um mikrobielle Belastung zu reduzieren. Jedoch haben sich die aktuellen Methoden als begrenzt wirksam erwiesen und können die Produktqualität beeinträchtigen. Daher ist die Einführung neuer Verarbeitungstechnologien für Schweinefleisch dringend erforderlich, um die Effizienz zu steigern, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.
Untersuchung
Derzeit wird kaltes atmosphärisches Plasma (CAP) als Technologie zur Oberflächendesinfektion in der Fleischverarbeitung erforscht. CAP ist bekannt für seine antibakteriellen Eigenschaften, wirtschaftliche Machbarkeit und Umweltverträglichkeit.
In dieser Studie wurde ein PDD-Generator eingesetzt, um ein kaltes Nicht-Gleichgewichts-Plasma unter Verwendung von Luft zu erzeugen. CAP enthält bedeutende Mengen an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und reaktiven Stickstoffspezies (RNS), die eine direkte Schädigung von Bakterienzellen verursachen. Die Mikroorganismen werden durch das elektrische Feld sowie ROS (wie Hydroxylradikale, Superoxidradikale, Singulett-Sauerstoff und Wasserstoffperoxid) und RNS (wie Stickoxid, Stickstoffdioxid, Stickoxiddimer und Peroxynitrit) beeinflusst. Diese Störungen der zellulären Homöostase und das daraus resultierende Ionenungleichgewicht führen letztendlich zum Tod der Zellen.
Versuchsaufbau
Drei separate Chargen von Schweinelenden wurden vom gleichen Lieferanten mit identischem Verfallsdatum erworben und unverzüglich bei einer Temperatur von 4°C gelagert. Zunächst erfolgte eine Vorabprüfung, um Lendenstücke minderer Qualität auszusondern. Daraufhin wurden die Koteletts unter sterilen Bedingungen präzise in quadratische Stücke mit einem Gewicht von jeweils 10 g geschnitten. Alle Experimente wurden in dreifacher Ausführung durchgeführt, wobei jeweils zwei technische Wiederholungen vorgenommen wurden.
Behandlung mit kaltem, atmosphärischem Plasma (CAP)
Die CAP-Behandlung wurde mithilfe eines piezoelektrischen CAP-Generators mit direkter Entladung (PiezoBrush PZ3, Relyon Plasma, Regensburg, Deutschland) durchgeführt. Dieser Generator arbeitete mit einer Eingangsspannung von 12 V, einer Frequenz von 50 kHz und atmosphärischer Luft als Gasquelle, die durch einen Ventilator angetrieben wurde, um die angeregten Spezies und chemischen Radikale auf die Oberfläche der Probe zu übertragen. Der Generator befand sich 10 mm von der Oberfläche der Proben entfernt.
Vor der CAP-Behandlung wurde jede Probe vorsichtig in eine beschriftete, sterile Petrischale gelegt. Es wurden verschiedene Behandlungszeiten (0, 1, 3, 6 und 9 Minuten) angewendet. Sowohl behandelte als auch unbehandelte Proben wurden in 15 × 15 cm große Beutel verpackt, die mit einem Tiefkammer-Vakuumversiegler verschlossen wurden. Die vakuumversiegelten Proben wurden dann bei 4 °C gelagert und in vordefinierten Zeitabständen (0, 2, 4, 6 und 8 Tage) während der Kühl Lagerung analysiert.
Auswirkungen der CAP-Behandlung auf die Verderbnismikrobiota in Schweinefleisch während der Lagerung
Die vorliegende Studie stellt einen detaillierten Ansatz zur Bewertung der Auswirkungen der CAP-Behandlung auf Schweinefleisch vor, wobei der Fokus auf den Veränderungen der natürlichen Mikrobiota und der Gesamtqualität des Fleisches liegt. Die TVC- und Enterobacteriaceae-Werte in CAP-behandelten (1, 3, 6 und 9 Minuten) und unbehandelten (0 Minuten) Schweinefleischproben wurden an verschiedenen Lagerungstagen analysiert und in Abbildung 1 und Abbildung 2 dargestellt.
Die TVC-Konzentrationen wurden unmittelbar nach der Behandlung durch CAP mit einer Dauer von 3, 6 und 9 Minuten im Vergleich zu unbehandelten Proben am stärksten reduziert. Eine 1-minütige CAP-Behandlung zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die TVC-Konzentration im Vergleich zu unbehandelten Proben (Abbildung 1, p > 0,05). Die Konzentrationen von Enterobacteriaceae wurden unter die Nachweisgrenze (1,0 log CFU/g) gesenkt, wenn CAP für mindestens 3 Minuten angewendet wurde. Proben, die 6 und 9 Minuten lang behandelt wurden, wiesen während der gesamten Lagerung signifikant niedrigere TVC- und Enterobacteriaceae-Werte auf (Abbildung 2, p < 0,05) im Vergleich zu unbehandelten Proben. Eine 3-minütige CAP-Behandlung führte zu einer signifikanten Verringerung der TVC-Werte (bis zu 1,4 log CFU/g) an den Tagen 0, 4 und 6 sowie der Enterobacteriaceae-Werte (bis zu 2,7 log CFU/g) an den Tagen 4, 6 und 8 (Abbildung 1 und Abbildung 2).
Conclusion
Die Studie untersuchte die Effektivität der CAP-Behandlung zur Reduzierung potenziell verderblicher Mikroorganismen in vakuumverpacktem Schweinefleisch, das bei 4 °C gelagert wurde. CAP führte zu einer signifikanten Verringerung der TVC-, Enterobacteriaceae- und Pseudomonas spp.-Konzentrationen und verlängerte somit die mikrobiologische Haltbarkeit des Schweinefleischs.
Obwohl keine signifikanten Veränderungen im pH-Wert, der Zartheit oder der L-Farbe beobachtet wurden, wurden Veränderungen bei den a– und b*-Farbparametern sowie erhöhte Lipidoxidationswerte bei längeren CAP-Behandlungen am Ende der Lagerzeit festgestellt. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial von CAP zur nachhaltigen Verlängerung der mikrobiologischen Haltbarkeit von Schweinefleisch.
Die vollständige Studie finden Sie hier.
