Sikker fremstilling af fermenterede fødevarer - pølser og kål som cases Tina Beck Hansen FVST, Fødevare Sjælland Fyn 16. maj 2017 Generisk fremstilling af fermenterede fødevarer Effekt af proces på patogene mikroorganismer Styringsmuligheder CCP, oprp? Kontrolmuligheder
Generisk fermenteringsproces Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring ph Mikrobiologisk kvalitet Kemiske indholdsstoffer
Råvaren Råvaren skal betragtes som substrat for starterkulturen Aminosyrer tilstede Kød ph 5,8 Kål???? Fermenterbar sukker tilstede Råvaren skal betragtes som substrat i en fermenteringsproces Konkurrencen fra baggrundsflora Nedsat vækst pga. hæmmende indholdsstoffer Råvare med lavt kimtal Kød uden antibiotikarester Lücke 1994
ph efter 48 h ved 25 o C Råvare til pølse effekt af antibiotikarester 5.8 5.6 5.4 kød uden antibiotikanrester - starterkultur ph 5.2 5.0 4.8 4.6 4.4 4.2 kød uden antibiotikarester + starterkultur kød med rester af erythromycin + starterkultur kød med rester af tetracyclin + starterkultur Kjeldgaard et al. 2012
Generisk fermenteringsproces Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring ph Mikrobiologisk kvalitet Kemiske indholdsstoffer Øvrige ingredienser: Salt Nitrit/nitrat Sukker Blandingsmetode
Recepten Mængden af tilsætningsstofferne skal balancere kvalitet og sikkerhed Starterkulturen skal fremmes Patogenerne skal hæmmes Salt, maks. 3 % Kål, salt, 2,25 % (a w 0,965) Nitrit, 100 ppm Sukker, 0,2-0,7 % Hakning og blanding skal balancere kvalitet og sikkerhed Starterkulturen skal fremmes Patogenerne skal hæmmes Kød, lav temperatur Kål,??? Lücke 1994
ph Recepten effekt af 100 ppm natriumnitrit i pølse 6.0 5.8 5.6 5.4 5.2 + nitrit 5.0 4.8 nitrit + nitrit nitrit Langsom starter 4.6 Hurtig starter 4.4 4.2 4.0 0 12 24 36 48 60 72 Tid i timer ved 25 o C Birk et al. 2016
ph Recepten effekt af salt of starter i kål 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 med starter, 2 % salt med starter, 0,75 % salt uden starter, 2 % salt uden starter, 0,75 % salt 3.0 0 24 48 72 96 120 Fermentering ved 20 C, timer Data ikke publiceret
Generisk fermenteringsproces Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring ph Mikrobiologisk kvalitet Kemiske indholdsstoffer Øvrige ingredienser: Salt Nitrit/nitrat Sukker Blandingsmetode Starterkultur Temperatur Tid (RH)
Fermenteringen Betingelserne under fermentering skal sikre et hurtigt ph-fald Valg af starterkultur Temperatur og tid Pølse, 25 o C Pølse, indtil ph 5,3 Kål, 18-22 o C Betingelserne under fermentering skal forhindre toksindannelse (Kammer) temperatur Tid over 60 o F (ca. 16 o C) Pølse, maks. 80 timer indtil ph 5,3 Degree-hours Kål, maks. 48 timer indtil ph 4,5 Lücke 1994 http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Fermenteringen beregning af degree-hours ( o F-hours) Temperaturdifferencen (T diff ) fra 60 o F (ca. 16 o C) til den anvendte fermenteringstemperatur i o F, fx 75 o F (ca. 24 o C); 75 60 = 15 o F Tiden (t ph ) over 60 o F indtil ph 5,3 er nået; fx 40 timer Degree-hours = T diff x t ph = 15 x 40 = 600 Maks. degree-hours (timer over 15,6 o C) Maks. kammer temperatur 1200 < 32 o C o C x 1,8 + 32 = o F 1000 32 38 o C 900 > 38 o C http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Fermenteringen effekt af starterkultur Langsom starter Mellem starter Hurtig starter http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Log-stigning Pølsefermenteringen effekt syrningshastighed 1.5 1.0 Listeria monocytogenes 0.5 Hurtig, 100 ppm nitrit 0.0-0.5 Mellem, 100 ppm nitrit Langsom, 100 ppm nitrit Langsom, 0 ppm nitrit -1.0-1.5-2.0 0 7 14 21 28 Tid i dage ved 16 o C Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
S. aureus (log CFU/mL) Fermenteringen af kål effekt af syrningshastighed (S. aureus) 7 7.0 6 6.5 5 6.0 4 3 5.5 5.0 ph S. aureus - normal S. aureus - langsom ph - normal 2 4.5 ph - langsom 1 4.0 0 3.5 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 Fermentering ved 22 C, timer Data ikke publiceret
log CFU/g log CFU/g Spontan fermentering af kål effekt af start antal mælkesyrebakterier Lavt start-kimtal i hvidkål Højt start antal Listeria Højt start-kimtal i hvidkål Lavt start antal Listeria 9 10 8 9 7 8 6 7 5 4 3 6 Listeria Mælkesyrebakterier 5 Coliforme 4 bakterier Listeria Mælkesyrebakterier Coliforme bakterier 2 3 1 2 0 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 Fermenteringstid (timer) 1 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 Fermenteringstid (timer) Data ikke publiceret
Generisk fermenteringsproces Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring ph Mikrobiologisk kvalitet Kemiske indholdsstoffer Øvrige ingredienser: Salt Nitrit/nitrat Sukker Blandingsmetode Starterkultur Temperatur Tid (RH) Temperatur RH Luft-flow Tid
Tørringen (modningen) Betingelserne under tørring skal sikre en lav a w Temperatur og relativ luftfugtighed Tid 15 o C RH 5-10 enheder under produkt Indtil a w < 0,91 Betingelserne under tørring skal forhindre vækst af patogener og helst også reducere dem Temperatur, relativ luftfugtighed, tid Recept Ingen vækst når slut a w 0,95 Reduktion receptafhængig (DMRIpredict) Lücke 1994 http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Tørringen effekt af starterkultur Langsom starter Hurtig og mellem starter http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Salmonella, Log-stigning Tørringen effekt af slut a w 0.0-0.2 Langsom, 100 ppm nitrit, ph 5,3-0.4-0.6-0.8 Slut aw 0,95 Slut aw 0,93 Slut aw 0,91-1.0-1.2-1.4 0 7 14 Tid i dage ved 16 o C Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
Log-stigning Log-stigning Tørringen effekt af recept Hurtig, 100 ppm nitrit Langsom, 0 ppm nitrit 0.0 2.0-0.5 1.5 Listeria -1.0 1.0 Salmonella VTEC/STEC -1.5 0.5-2.0 0.0-2.5 0 7 14 21 28-0.5 0 7 14 21 28 Tid i dage ved 16 o C Tid i dage ved 16 o C Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
Generisk fermenteringsproces Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring ph Mikrobiologisk kvalitet Kemiske indholdsstoffer Øvrige ingredienser: Salt Nitrit/nitrat Sukker Blandingsmetode Starterkultur Temperatur Tid (RH) Temperatur RH Luft-flow Tid Temperatur Tid
Opbevaringen Betingelserne under opbevaring skal fortsat forhindre vækst af patogener og gerne reducere dem yderligere Temperatur og tid Starterkultur Pølse, når a w 0,95, større reduktion jo højere temperatur Kål, når ph < 4,5, større reduktion jo højere temperatur Betingelserne under opbevaring skal forhindre skimmelvækst på overfladen Fjerne ilt Røgning Skimmelstarter Andre tilsætningsstoffer Gør noget så uønsket skimmel undgås Lücke 1994 Hansen et al. (2011)
VTEC/STEC (Log cfu/g) Opbevaringen, pølse effekt af temperatur 3.5 Hurtig, 0 ppm nitrit, lav fedt 3.0 2.5 2.0 5 o C 1.5 1.0 0.5 20 o C 16 o C 0.0 0 7 14 21 Tid i dage Hansen et al. (2011)
Listeria monocytogenes (log CFU/mL) ph Opbevaring, kål effekt af tid (Listeria monocytogenes) 8 7 6 7.0 6.5 6.0 5 4 3 2 1 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 L. monocytogenes - normal L. monocytogenes - langsom ph - normal ph - langsom 0 0 48 96 144 192 240 288 336 384 Fermentering ved 22 C, timer 3.0 Data ikke publiceret
Guideline opbevaring af nitritsaltede spegepølser Pølsetype Modning ph a w Eks. Opbevaring Tør, skimmelmodnet >4 uger 10-15 C 5,3 0,90 Italiensk salami < 25 C Tør, traditionel >4 uger 10 C - 0,90 Tysk Dauerwurst < 25 C Halvtør, skimmelmodnet Halvtør, uden skimmel <4 uger <15 C 10-20 dage <15 C 5,3 0,95 Franske og spanske 5,3 0,95 Tyske, hollandske og skandinaviske Smørbar <3 dage 5,3 >0,95 Dansk teepølse < 15 C < 15 C < 7 C Lücke 2000
Pølse, styringsmuligheder CCP/oPRP? Generiske muligheder Anvende kød med lavt start-kimtal Tilsætte salt Tilsætte nitrit/nitrat Sænke ph til < 5,3 ved fermentering Sænke a w (vandaktivitet) til < 0,91 ved tørring Hurdle effekt Ekstra muligheder Anvende biokonserverende kulturer Varmebehandle Højtryksbehandle Forlænge modningen
Kål, styringsmuligheder CCP/oPRP? Generiske muligheder Sænke ph til < 4,5 på maks. 2 døgn ved fermentering Fortsætte fermenteringen ved ca. 20 C i mindst 4 døgn
Kontrolmuligheder tilgængelige parametre ved tilsyn Det færdige produkt ph a w Holdbarhed Recepten mm. Salt-tilsætning Nitrit-tilsætning Starterkultur Vægttab ph-målinger Fermenteringstid
Pølse, kontrolmatrix fermentering X vægttab Kontrolmatrix Hurtig Slut ph 4,6-4,8 Tør Halvtør Smørbar Vægttab 25-50 % ph < 5,0 efter 2 dage Vægttab ca. 20 % ph < 5,0 efter 2 dage Vægttab < 10 % ph < 5,0 efter 2 dage Mellem Slut ph Ca. 4,8 ph < 5,3 efter 80 timer a w < 0,93 ph < 5,3 efter 80 timer a w < 0,93 Skal indeholde nitrit ph < 5,3 efter 80 timer a w < 0,95 Langsom Slut ph 5,3-5,6 Skal indeholde nitrit o F-hours < 1200 a w < 0,90 Skal indeholde nitrit o F-hours < 1200 a w < 0,90 Kan ikke laves sikkert nok! Lücke 1994 http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
salt/vand % Sammenhæng mellem a w og salt/vand% 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 y = -93.948x + 95.939 R² = 0.946 4 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 a w a w Salt/vand % 0,97 4,8 0,96 5,7 0,95 6,7 0,94 7,6 0,93 8,6 0,92 9,5 0,91 10,4 0,90 11,4 0,89 12,3 0,88 13,3 0,87 14,2 Hansen et al. (2011)
Case: Økologisk spegepølse RAW MATERIALS 300 sausages Beef meat 76.2 kg Sodium chloride 2.4 kg Spices 1.2 kg Dextrose 300 g Starter culture CONTACT MATERIALS Plastic casings PROCESSING STEPS 1. Chopping meat and mixing all ingredients (0-2 o C) 2. Stuffing batter into casings (2-5 o C) 3. Fermenting for 48 h at 16 o C (ph 4.8-5.0) 4. Drying for 8-10 d with gradually decreasing temperatures from 16 to 13 o C 5. Releasing for retail market (sausage weight 220 g) 6. Vacuum packaging and labelling 7. Distributing to retail (max. 5 o C) 8. Displaying at retail SAUSAGE CHARACTERISTICS o Weight loss ca. 18 % o Final ph 4.8 o Final a w 0.955 o Shelf-life 120 days at max. 5 o C
Referencer Birk et al. (2016): Growth potential of exponential- and stationary-phase Salmonella Typhimurium during sausage fermentation. Meat Science 121, 342-349. Gunvig et al. (2016): ConFerm - A tool to predict the reduction of pathogens during the production of fermented and matured sausages. Food Control 67, 9-17. Hansen et al. (2011): Suggestion for a decision support tool (DST) for corrective storage of sausages suspected for VTEC survival during fermentation and maturation. ICPMF7 Proceedings. Kjeldgaard et al. (2012): Residual Antibiotics Disrupt Meat Fermentation and Increase Risk of Infection. Mbio 3(5), 1-4. Lücke (1994): Fermented meat products. Food Research International 27, 299-307. Lücke (2000): Quality and safety issues in fermented meat products. Joint meeting of the society of applied microbiology (UK) and the Estonian society for microbiology on microbiological safety of food. Slides. http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
Vækstkarakteristika Bakterie Sygdom Min. ph Min. a w Min. temp. Salmonella Infektion 3,8 0,95 5 C (7 C) VTEC/STEC Infektion 4,4 0,95 7 C Listeria Infektion 4,4 (20 C) 4,6 (7-10 C) 5,2 (4 C) 0,92 <1 C S. aureus Toksin 4,2 0,85 7 C (10 C) B. cereus Toksikologisk infektion, toksin 4,7 (7 C) 4,9 (6 C) 5,1 (5 C) C. botulinum Toksin 4,6 5,0 (<10 C) 0,93 4 C (10 C) 0,93 / 0,97 10 C / 3 C C. perfringens Toksikologisk infektion 5,0 0,93 12 C Kilde: ICMSF 1996