Μελέτη της αποτελεσματικότητας της συνδυαστικής εφαρμογής Υπερυψηλής Πίεσης και εδώδιμων μεμβρανών με αιθέριο έλαιο ρίγανης στην υπό κενό συντήρηση σε διαφορετικές θερμοκρασίες και στον έλεγχο της Listeria monocytogenes σε φέτες ζαμπόν

Abstract

Η αυξανόμενη ζήτηση των σύγχρονων καταναλωτών για ασφαλή και ποιοτικά προϊόντα, με φυσικά αντί για χημικά πρόσθετα και επιθυμητές οργανοληπτικές ιδιότητες, έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών τόσο στην επεξεργασία όσο και στη συσκευασία των προϊόντων. Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να προσδιοριστεί η διάρκεια ζωής και να αξιολογηθεί το επίπεδο ασφάλειας ως προς τη Listeria monocytogenes ενός προϊόντος θερμικής επεξεργασίας (ζαμπόν), σε συσκευασία υπό κενό με εδώδιμες μεμβράνες που περιείχαν αιθέριο έλαιο ρίγανης ως αντιμικροβιακό παράγοντα, σε συνδυασμό με την εφαρμογή Υπερυψηλής Πίεσης και ακολούθως συντηρημένο σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Η αξιολόγηση της ποιότητας και της ασφάλειας του προϊόντος (μικροβιολογικά και ποιοτικά) επιτεύχθηκε τόσο με κλασικές (καταμέτρηση αποικιών, οργανοληπτικός έλεγχος, pH, χρώμα), όσο και με σύγχρονες μεθόδους (PFGE, FTIR). Εδώδιμες μεμβράνες παρασκευάστηκαν με συγκέντρωση αιθέριου ελαίου ρίγανης (1% v/w) και εφαρμόστηκαν σε ζαμπόν (δύο διαφορετικές παρτίδες από διαφορετικές εταιρείες) που εμβολιάσθηκε με 3 στελέχη Listeria monocytogenes (B129, B131, B133). Στη συνέχεια εφαρμόστηκε υπερυψηλή πίεση 500 MPa για δύο λεπτά και το προϊόν συντηρήθηκε σε τρεις διαφορετικές θερμοκρασίες: 4, 8 και 12 °C, αφού είχε συσκευασθεί υπό κενό. Οι περιπτώσεις προς εξέταση είχαν ως εξής: α) Ζαμπόν χωρίς μεμβράνες, χωρίς πίεση (Z), β) Ζαμπόν χωρίς μεμβράνες, με πίεση (ZP), γ) Ζαμπόν με μεμβράνες 0% αιθ. έλαιο, χωρίς πίεση (Z0%), δ) Ζαμπόν με μεμβράνες 0% αιθ. έλαιο, με πίεση (ZP0%), ε) Ζαμπόν με μεμβράνες και 1% αιθ. έλαιο χωρίς πίεση (Z1%), στ) Ζαμπόν με μεμβράνες και 1% αιθ. έλαιο με πίεση (ZP1%). Οι δειγματοληψίες διεξάγονταν ανά τακτά χρονικά διαστήματα καλύπτοντας όλο το εύρος του χρόνου ζωής του προϊόντος για κάθε θερμοκρασία. Σε κάθε δειγματοληψία πραγματοποιούνταν μικροβιολογικές, φυσικοχημικές και οργανοληπτικές αναλύσεις. Η παραλλακτικότητα των στελεχών L. monocytogenes καθορίστηκε χρησιμοποιώντας την τεχνική Ηλεκτροφόρησης Αγαρόζης Εναλλασσόμενου Πεδίου (Pulsed Field Gel Electrophoresis - PFGE). Τα αποτελεσματα των μικροβιολογικών αναλύσεων και της οργανοληπτικής αξιολόγησης συνδυάστηκαν με τη Φασματοσκοπία Υπερύθρου (Fourier Transform InfraRed – FTIR spectroscopy). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στα δείγματα που είχαν υποστεί υπερυψηλή πίεση ο πληθυσμός της Listeria monocytogenes βρίσκονταν μειωμένος κατά 1-2 λογάριθμους, σε σύγκριση με τα μη πιεσμένα, καθόλη τη διάρκεια συντήρησης του προϊόντος στους 4 °C, με τη μείωση αυτή να είναι μεγαλύτερη στις θερμοκρασίες συντήρησης 8 και 12 °C. Η προσθήκη του αιθέριου ελαίου ρίγανης μείωσε τον πληθυμό L. monocytogenes κατά 1,5 επιπλέον λογάριθμο στα μη πιεσμένα δείγματα, σε σύγκριση με τον μάρτυρα (Ζ) και κατά 1 επιπλέον λογάριθμο στα πιεσμένα δείγματα. Απουσία του παθογόνου μικροοργανισμού L. monocytogenes παρατηρήθηκε από την 18η ημέρα συντήρησης στους 4ºC, την 25η ημέρα στους 8ºC και την 20η ημέρα στους 12ºC υπό το συνδυασμό υπερυψηλής πίεσης και αιθέριου ελαίου. Όσον αφορά στην αλλοίωση του προϊόντος, η εφαρμογή υπερυψηλής πίεσης έδειξε να καθυστερεί την αλλοίωση σε όλες τις θερμοκρασίες συντήρησης, ενώ τα αποτελέσματα του οργανοληπτικού ελέγχου ήταν καλύτερα στα πιεσμένα δείγματα σε σύγκριση με τα μη πιεσμένα, με πιο εμφανή τη διαφορά στους 8º και 12ºC. Δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στο χρώμα μεταξύ πιεσμένων και απίεστων δειγμάτων. Η μέτρηση του pH έδειξε ότι η εφαρμογή πίεσης είχε ως αποτέλεσμα μια αύξηση της τιμής του pH των δειγμάτων, με την διαφορά μεταξύ πιεσμένων και απίεστων δειγμάτων να μειώνεται με την πάροδο των ημερών συντήρησης. Η τεχνική PFGE έδειξε μια διαφοροποίηση στην παραλλακτικότητα των στελεχών μεταξύ πιεσμένων και απίεστων δειγμάτων, με το στέλεχος B129 να είναι το κυρίαρχο στα απίεστα και το στέλεχος B131 στα πιεσμένα δείγματα. Τέλος, τα φάσματα που προέκυψαν από τη Φασματοσκοπία FTIR αναλύθηκαν κατά ομάδες, αρχικά όλα τα δείγματα μαζί, μετά μόνο τα πιεσμένα και στη συνέχεια μόνο τα απίεστα. Αυτός ο διαχωρισμός δεν έδωσε καλά αποτελέσματα βάσει των δεικτών R2 και RMSE, γι’αυτό τα φάσματα αναλύθηκαν στη συνέχεια κατά περίπτωση (Z, Z0%, Z1%, ZP, ZP0%, ZP1%) και κατασκευάστηκαν μοντέλα με καλύτερη συγκριτικά επίδοση. Ο δείκτης προκατάληψης (bias factor-Bf) για όλες τις μικροβιακές ομάδες που εξετάστηκαν ήταν κοντά στην τιμή 1, αποδεικνύοντας ότι τα μοντέλα δεν παρουσίασαν συστηματική , υπό ή ύπερ-εκτίμηση του μικροβιακού πληθυσμού. Με την τεχνολογία να αναπτύσσεται συνεχώς και να ανοίγει νέους ορίζοντες, εμφανίζονται καινούργιες προκλήσεις στον κλάδο της τεχνολογίας και μικροβιολογίας των τροφίμων, που ζητούν διερεύνηση. Η σημαντικότητα της παρούσας μελέτης έγκειται στην δημιουργία ενός προϊόντος, στο οποίο συνδυάστηκε η τεχνολογία της Υπερυψηλής Πίεσης με τις εδώδιμες μεμβράνες που περιέχουν φυσικά αντιμικροβιακά, ώστε να παραταθεί η διάρκεια ζωής του, χωρίς εκπτώσεις στην ασφάλεια και την ποίοτητά του. Αν και πολλά υποσχόμενες, οι νέες αυτές τεχνολογίες χρήζουν περαιτέρω έρευνας, ώστε να αξιοποιηθούν στο έπακρο οι δυνατότητές τους, αλλά και για να μπορέσουν στο μέλλον να εφαρμοστούν σε βιομηχανική κλίμακα.

The increasing demand of consumers for safe and quality products with natural instead of chemical additives and organoleptic properties unaffected / close to those of the fresh product, has led to the development of new technologies that concern both the processing and packaging of the products. The purpose of this study was to determine the shelf-life and the safety level of ham ,as far as Listeria monocytogenes is concerned, vacuum packaged with antimicrobial edible films, in combination with the ultra-high pressure treatment, during storage at different temperatures. The measurement of the product quality and safety was achieved using both classical (colonies counting, organoleptic testing, pH, color) and up-to-date techniques (FTIR, PFGE). Edible films were prepared with 1% v/w concentration of oregano essential oil and were applied to ham packaging and replicated twice using samples from two different companies. Ham was inoculated with three different Listeria monocytogenes strains (B129, B131, B133). Subsequently, high-pressure of 500 MPa was applied for two minutes and the product was stored at three different temperatures: 4, 8 and 12ºC, after being packaged in vacuum. Six cases were implemented: Ham no films - no pressure, (Z), Ham no films - with pressure, (ZP), Ham with films 0% EO – no pressure, Ham with films 0% EO – with pressure, (ZP0%), Ham with films 1% EO – no pressure, (Z1%), Ham with films 1% EO – with pressure, (ZP1%). Hams were sampled periodically for each temperature during the self-life of the product. At each sampling, microbiological, chemical and sensory analyzes were carried out. The variability of L. monocytogenes strains was determined using Pulsed Field Gel Electrophoresis (PFGE). The results of microbiological analysis and organoleptic evaluation were combined with Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR). The results showed that ultra-high hydrostatic pressure reduced the counts of Listeria monocytogenes by approximately 1-2 logs, compared to the non-pressed samples at 4ºC, with this reduction being more obvious during storage at 8 and 12ºC. The addition of oregano essential oil reduced L. monocytogenes counts by 1.5 logs for the non-pressed samples, compared to those of control (Z) and by 1 log at the samples treated with ultra-high pressure. The combined effect of ultra-high pressure and 1% concentration of essential oil resulted in the death of L. monocytogenes from the 18th day at 4ºC, the 25th day at 8ºC and the 20th day at 12ºC. Regarding the spoilage of the product, the application of ultra-high pressure delayed spoilage at all storage temperatures, while the results of the organoleptic evaluation were better in pressed samples than the non-pressed ones, with this difference to be more noteworthy at 8º and 12ºC. No significant differences were observed in the color of pressed and non-pressed samples. The pH measurement showed that the application of high-pressure resulted in an increase of the pH value, but the difference between pressed and non-pressed samples decreased over storage days. PFGE showed a difference in the variability of strains between pressed and non-pressed samples, with the strain B129 being the dominant in non-pressed samplesand the strain B131 in the respective pressed ones. Finally, the spectra obtained by FTIR spectroscopy were analyzed in groups, initially all samples together, followed by the group of samples treated with high pressure and the group of samples not treated with high pressure. This separation did not give good results based on the factors R2 and RMSE, so we proceeded by analyzing spectra of each treatment separately (Z, Z0%, Z1%, ZP, ZP0%, ZP1%). The bias factor (Bf) for all microbial groups tested had a value close to 1, indicating that the models showed no systematic under or over-estimation of the microbial population. With technology constantly be progressed, new challenges appear in the field of food technology and microbiology, requesting exploration. The significance of the current study was the creation of a new product, with the combined effect of high-pressure technology and edible films with natural antimicrobials, to extend shelf life without compromising safety and quality. Despite the promising results, these new technologies require further research in order to establish their application on an industrial scale.