Het gebruik van gemodificeerde atmosfeer voor vers vlees Prof.dr.ir. Frank Devlieghere Vakgroep Voedselveiligheid en Voedselkwaliteit Laboratorium voor Levensmiddelenmicrobiologie en conservering
Food2Know-Interfacultair kenniscentrum rond levensmiddelenwetenschappen, voeding en gezondheid Universiteit Gent www.food2know.be –
[email protected] -Tel. 09/264.62.11 – Fax 09/225.55.10
Moderne verpakkingstechnieken zijn enkel bruikbaar indien de initiële kwaliteit van het product optimaal is: EEN PRODUCT VERBETERT NIET DOOR HET TE VERPAKKEN
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
1
Belang van initiële productkwaliteit
1 dag
4 dagen Houdbaarheid Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Belang van initiële productkwaliteit
1 dag
2 dagen 4 dagen 7 dagen Houdbaarheid Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
2
2. Effect van atmosfeer op de kwaliteit van vers vlees
3 gassen: - CO2 - O2 - N2 Effect van CO2
DE antimicrobiële component in gasverpakte levensmiddelen Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Werking
‣ CO2
‧ verdrijft zuurstof ‧ lost op in het levensmiddel en is anti-microbieel – [CO2]waterfase telt – hogere oplosbaarheid bij lagere temperatuur
‧ Heeft als molecule een antimicrobieel effect
‣ N2
‧ inert ‧ Vulgas, voorkomt ‘collapsen’ ‧ verdrijft zuurstof
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
3
Microbiële aspecten van CO2
‣ a) Remmen van microbieel bederf ‧ verlenging van de lagfase ‧ verlenging van de generatietijd ‧ T↓ → activiteit↑ ‧ remming van Gram- bedervers en gisten, minder van Gram+ ‧ melkzuurbacteriën weinig gevoelig: vaak bedervende flora bij gasverpakte levensmiddelen
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
(Devlieghere et al., 2000)
4
Tijd om 107 kve/g te bereiken
600
4°C
500
400
300
7°C
200
12°C
100
0 0
200
400
600
800
1000
Opgeloste CO2 (mg/l)
1200
1400
1600
1800
2000
Effect van temperatuur en opgeloste CO2 op de tijd om 107/g Lactobacillus sakei te bereiken bij een initiële contaminatie van 500/g (Devlieghere et al., 1998) Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Microbiële aspecten
‣ b) Pathogenen ‧ lage T: enkel uitgroei van psychrotrofen – Listeria monocytogenes: remming wanneer geen O2 – Yersinia enterocolitica: gevoelig voor CO2 – T> 3.3°C: Niet proteolytische Clostridium botulinum (B,E,F): ongevoelig voor CO2 als PCO2 < 1 atm
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
5
Evolutie van Yersinia enterocolitica bij (a) 0°C, (b) 5°C en ( c) 12°C op forel bewaard bij lucht (), 60% CO2/40% N2 () en 80% CO2/20% N2 Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012 () (Davies & Slade, 1995)
Invloed van MAP op de groei van Listeria monocytogenes op kip bij 6°C (Zeitoun & Debevere, 1991) Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
6
Ln (N/N0)
9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0 0
200
400
600
-2,0
800
1000
1200
Time (h)
Figuur 1 Invloed van CO2 op de groei van P. fluorescens bij 7°C voor verschillende CO2concentraties (( 0 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 1500 ppm and 2000 ppm)) in een gemodificeerd BHI-medium (Devlieghere et al., 1998) Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Ln (N/N0) 10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0 0 -2,0
100
200
300
400
500
Time (h)
Figuur 2: Invloed van CO2 op de groei van P. fluorescens bij 7°C voor verschillende 0% CO2 - 1.5 G/P, 31.4% CO2 - 4.0 G/P, 40.2 verpakkingsconfiguraties ( %CO2 - 1.74 G/P, 60% CO2 - 0.97 G/P), resulterend in 800 ppm CO2 in een gemodificeerd BHI-medium (Devlieghere et al., 1998) Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
7
2500
[CO2]diss (mg/L)
2000
80% CO2
1500
1000
40% CO2
500
0 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Time (min)
Invloed van de tijd voor het oplossen van CO2 in een kookham Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
8
2. Effect van atmosfeer op de kwaliteit van vers vlees
Effect van O2
Effect van superatmosferische O2 concentraties
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Verpakken van vers rood vlees: toevoegen van O2 > 21% •
Kleur van vlees bepaald door myoglobine:
Gereduceerd myoglobine
Oxymyoglobine
oxygenatie
Fe2+ (rood-purper)
Fe2+ (hel rood)
oxidatie reductie
oxidatie Metmyoglobine
reductie
Fe3+ (bruin) De diverse oxidatie/reductie vormen van myoglobine Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
9
Ps. fluorescens (mean log 10 CFU.cm²)
Remming van Gram-negatieve bacteriën?
8 7 6 5 4 3 2 0
100
200
300
400
500
Tim e (h)
Fig. 1 Groei van Pseudomonas fluorescens op BHI agar, bewaard bij 4°C, onder de volgende gasatmosferen (balans N2): () 3 % O2 + 5 % CO2; () 20 % CO2; () 80 % O2; () 80 % O2 + 20 % CO2. Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
MELKZUURBACTERIËN L. brevis (m ean log10 CFU.cm -²)
8 7 6 5 4 3 0
100
200
300
400
500
() 3 % O2 + 5 % CO2 () 20 % CO2
8 7 6 5
() 80 % O2
4 3 2 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Tim e (h)
L. pa ra casei s ubs p. pa ra ca sei 1 (log10 CFU.cm -²)
Leuc. gasicomitatum (log10 CFU/cm ²)
Tim e (h)
() 80 % O2 + 20 % CO2
8 7 6 5 4 3 2 0
100
200
300
400
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012 Tim e (h)
10
3. Verpakkingstechnieken voor vers vlees 3.1. Voorverpakken
• verpakken in piepschuim-schaaltje omwikkeld met PE of PVC die gekrompen (verhitting) of uitgerokken wordt • permeabiliteit van de folie van groot belang: bepaalt Eh en zo groeikarakteristieken van bedervers en pathogenen • permeabiliteit = f(dikte) en wijzigt door rekken/krimpen • aandeel voorverpakte producten neemt af ten voordele van MAPverpakking en vacuümverpakking
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
3. Verpakken van vers vlees 3.2. Vacuümverpakken • verpakken in film met lage permeabiliteit voor O2, CO2, N2 en waterdamp en alle lucht uit verpakking verwijderen • zeer lage concentratie aan restzuurstof (<1%) : strict aërobe microorganismen worden geremd in hun groei vb. schimmels • verbruik van restzuurstof door aërobe flora leidt tot productie van CO2 (20-25%): Gram-negatieve bacteriën (Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella) worden geremd in hun groei • facultatief anaërobe bacteriën domineren: • Brochothrix thermosphacta • Enterobacteriaceae
groeien trager
• Melkzuurbacteriën
houdbaarheidsverlenging
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
11
3. Verpakken van vers vlees 3.2. Vacuümverpakken •Nadelen: verkleuren van rood vlees (oxymyoglobine) naar paars (myoglobine) vervormen van het verpakte levensmiddel aan elkaar kleven van voorverpakte versneden vleeswaren Voordelen: Hele lange houdbaarheden (bij lage T)
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
3. Verpakken van vlees en vleeswaren 3.3. MAP • vervangen van lucht door een geschikt gasmengsel met als doel de houdbaarheid te verlengen • gebruikte gassen = O2, CO2, N2 (CO) en gassamenstelling verschilt naargelang product • film met lage permeabiliteit voor O2, CO2, N2 en waterdamp • gas in de verpakking via Gecombineerd vacuüm systeem Flushing of doorspoeling
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
12
Verpakken van vlees en vleeswaren: MAP Gecombineerd vacuüm systeem of dieptrekautomaat: verpakking eerst vacuüm zuigen en dan vullen met gas
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Gecombineerd vacuüm systeem of dieptrekautomaat:
Seminarie BAMST studiedag: Verpakken Microbiologie van vers vlees: van vlees: 22/06/2012 welke toekomst?
05/04/2006
13
Verpakken van vlees en vleeswaren: MAP Flushing systeem (flow-pack machine): spoelen met gas en afsluiten
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
Flushing systeem (flow-pack machine)
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
14
Flushing systeem (flow-pack machine)
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
3.3. MAP-verpakken Verpakken van van vleesvlees en vleeswaren: en vleeswaren MAP MAP-verpakt vers vlees • bij gebruik van enkel CO2/ N2 : CO2-gehalte beperkt tot 25% aangezien hogere concentraties verkleuring veroorzaken van Mb(rood) naar MetMb(bruin) • hoge CO2 conc. (> 25%) zijn gewenst voor houdbaarheidsverlenging • hogere CO2 concentraties zijn enkel mogelijk wanneer bijgemengd wordt met O2 voor de omzetting van Mb naar oxyMb voor behoud van rode kleur dus om reden van kleurstabiliteit en houdbaarheidsverlenging
60-85% O2 / 40-15% CO2 • Hoge O2-conc. bevorderen groei van aërobe bedervers (Pseudomonas en Br. thermosphacta) dus houdbaarheid is korter dan bij vacuümverpakt vers vlees Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
15
3.3. MAP-verpakken van vlees en vleeswaren MAP-verpakt gevogelte • idem vers vlees maar bevat minder Mb: dus 10% O2 is reeds voldoende voor kleurstabilisatie
70-90% CO2 / 10% O2 / 20-0% N2 • Houdbaarheidsverlenging van kippebillen (6°C) van 6 dagen in lucht tot 13 dagen onder MAP
Seminarie Verpakken van vers vlees: 22/06/2012
16