Post on 14-Mar-2019
Sikker fremstilling af fermenterede fødevarer - pølser og kål som cases Tina Beck Hansen FVST, Fødevare København 5. september 2017
• Generisk fremstilling af fermenterede fødevarer • Effekt af proces på patogene mikroorganismer • Styringsmuligheder – CCP, oPRP? • Kontrolmuligheder
DTU Fødevareinstituttet
Generisk fermenteringsproces
pH
Mikrobiologisk kvalitet
Kemiske indholdsstoffer
Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring
DTU Fødevareinstituttet
Råvaren • Råvaren skal betragtes som
substrat for starterkulturen
– Aminosyrer tilstede – Fermenterbar sukker tilstede
• Råvaren skal betragtes som
substrat i en fermenteringsproces – Konkurrencen fra baggrundsflora
– Nedsat vækst pga. hæmmende
indholdsstoffer
Kød pH ≤ 5,8
Kål ????
Råvare med lavt kimtal
Kød uden antibiotikarester
Lücke 1994
DTU Fødevareinstituttet
Råvare til pølse – effekt af antibiotikarester
Kjeldgaard et al. 2012
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
pH
kød uden antibiotikanrester -starterkultur
kød uden antibiotikarester +starterkultur
kød med rester af erythromycin +starterkultur
kød med rester af tetracyclin +starterkulturpH
eft
er 4
8 h
ved
25 o
C
‘FEJL’
‘GOD’
DTU Fødevareinstituttet
Råvare til kål – effekt af start antal mælkesyrebakterier
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
log
CFU
/g
Fermenteringstid (timer)
Listeria
Mælkesyrebakterier
Coliforme bakterier
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
log
CFU
/g
Fermenteringstid (timer)
Listeria
Mælkesyrebakterier
Coliforme bakterier
Lavt start-kimtal i hvidkålHøjt start antal Listeria
Højt start-kimtal i hvidkålLavt start antal Listeria
DTU Fødevareinstituttet: Data ikke publiceret
DTU Fødevareinstituttet
Generisk fermenteringsproces
pH
Mikrobiologisk kvalitet
Kemiske indholdsstoffer
Øvrige ingredienser:
Salt
Nitrit/nitrat
Sukker
Blandings-metode
Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring
DTU Fødevareinstituttet
Recepten • Mængden af tilsætningsstofferne skal
balancere kvalitet og sikkerhed
– Starterkulturen skal fremmes – Patogenerne skal hæmmes
Salt, maks. 3 %
(aw ≤ 0,965)
Nitrit, 100 ppm
Sukker, 0,2-0,7 %
Kål, salt, 2,25 %
• Hakning og blanding skal balancere kvalitet og sikkerhed
– Starterkulturen skal fremmes – Patogenerne skal hæmmes
Kød, lav temperatur
Kål, ???
Lücke 1994
DTU Fødevareinstituttet
Recepten – effekt af 100 ppm natriumnitrit i pølse
4.0
4.2
4.4
4.6
4.8
5.0
5.2
5.4
5.6
5.8
6.0
0 12 24 36 48 60 72
pH
Tid i timer ved 25 oC
+ nitrit
Hurtig starter
+ nitritLangsom starter
÷ nitrit
÷ nitrit
Birk et al. 2016
DTU Fødevareinstituttet
Recepten – effekt af salt og starter i kål (2 kg)
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
0 24 48 72 96 120
pH
Fermentering ved 20 °C, timer
med starter, 2 % salt
med starter, 0,75 % salt
uden starter, 2 % salt
uden starter, 0,75 % salt
EASJ: Data ikke publiceret
Med starter: < 24 timer
Uden starter: ca. 48 timer
pH < 4,5
DTU Fødevareinstituttet
Recepten – effekt af salt og starter i kål (500 g)
Uden starter, 1 % salt
Med starter, 1 % salt
Uden starter, 2 % salt
Med starter, 2 % salt
J. Riis Le Baut & A. Al Najafi (2017)
Med starter Uden starter
DTU Fødevareinstituttet
Generisk fermenteringsproces
pH
Mikrobiologisk kvalitet
Kemiske indholdsstoffer
Øvrige ingredienser:
Salt
Nitrit/nitrat
Sukker
Blandings-metode
Starterkultur
Temperatur
Tid
(RH)
Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen • Betingelserne under fermentering
skal sikre et hurtigt pH-fald
– Valg af starterkultur – Temperatur og tid
Pølse, ≤ 25 oC
Pølse, indtil pH ≤ 5,3
Kål, 18 - 22 oC
Lücke 1994 http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
• Betingelserne under fermentering skal forhindre toksindannelse
– (Kammer) temperatur – Tid over 60 oF (ca. 16 oC)
Pølse, maks. 80 timer indtil pH 5,3
Degree-hours
Kål, maks. 48 timer indtil pH 4,5
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen af pølser – beregning af degree-hours (oF-hours) • Kontrol af utilstrækkelig vækst af S. aureus
• Temperaturdifferencen (Tdiff) fra 60 oF (ca. 16 oC) til den anvendte fermenteringstemperatur i oF, fx 75 oF (ca. 24 oC); 75 – 60 = 15 oF
• Tiden (tpH) over 60 oF indtil pH 5,3 er nået; fx 40 timer
• Degree-hours = Tdiff x tpH = 15 x 40 = 600
Maks. degree-hours (timer over 15,6 oC)
Maks. kammer temperatur
1200 < 32 oC
1000 32 – 38 oC
900 > 38 oC oC x 1,8 + 32 = oF
http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen af kål – vækstmulighed for S. aureus
Tid til pH 5,3 ved 22 °C når
S. aureus vokser ≤ 2 log
Tid til pH 5,3 ved 22 °C når
S. aureus vokser 3 – 4 log 45 timer 72 timer
45 timer 72 timer
96 timer
60 timer
DTU Fødevareinstituttet: Data ikke publiceret
Degree-hours = 522 Degree-hours = 696
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen af pølser – effekt af starterkultur
Langsom starter
Mellem starter
Hurtig starter
http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
DTU Fødevareinstituttet
Pølsefermenteringen – effekt syrningshastighed
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
0 7 14 21 28
Log-
stig
ning
Tid i dage ved 16oC
Listeria monocytogenes
Hurtig, 100 ppm nitrit
Mellem, 100 ppm nitrit
Langsom, 100 ppm nitrit
Langsom, 0 ppm nitrit
Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen af kål – effekt af temperatur
15 °C, 1 % salt
15 °C, 2 % salt
21 °C, 1 % salt
21 °C, 2 % salt
J. Riis Le Baut & A. Al Najafi (2017)
DTU Fødevareinstituttet
Fermenteringen af kål – effekt af syrningshastighed (S. aureus)
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
0
1
2
3
4
5
6
7
0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240
pH
S. a
ureu
s (lo
g CF
U/m
L)
Fermentering ved 22 °C, timer
S. aureus - normal
S. aureus - langsom
pH - normal
pH - langsom
DTU Fødevareinstituttet: Data ikke publiceret
DTU Fødevareinstituttet
Generisk fermenteringsproces
pH
Mikrobiologisk kvalitet
Kemiske indholdsstoffer
Øvrige ingredienser:
Salt
Nitrit/nitrat
Sukker
Blandings-metode
Starterkultur
Temperatur
Tid
(RH)
Temperatur
RH
Luft-flow
Tid
Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring
DTU Fødevareinstituttet
Tørringen (modningen) • Betingelserne under tørring skal sikre
en lav aw
– Temperatur og relativ luftfugtighed – Tid
≤ 15 oC
RH 5-10 enheder under produkt
Indtil aw < 0,91
Lücke 1994 http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
• Betingelserne under tørring skal forhindre vækst af patogener og helst også reducere dem
– Temperatur, relativ luftfugtighed, tid – Recept
Ingen vækst når slut aw ≤ 0,95
Reduktion receptafhængig (DMRIpredict)
DTU Fødevareinstituttet
Tørringen – effekt af starterkultur
Langsom starter
Hurtig og mellem starter
http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage
DTU Fødevareinstituttet
Tørringen – effekt af slut aw
-1.4
-1.2
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0 7 14
Salm
onel
la, L
og-s
tigni
ng
Tid i dage ved 16oC
Langsom, 100 ppm nitrit, pH 5,3
Slut aw 0,95
Slut aw 0,93
Slut aw 0,91
Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
DTU Fødevareinstituttet
Tørringen – effekt af recept
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
0.0
0 7 14 21 28
Log-
stig
ning
Tid i dage ved 16oC
Hurtig, 100 ppm nitrit
Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 7 14 21 28
Log-
stig
ning
Tid i dage ved 16oC
Langsom, 0 ppm nitrit
Listeria
Salmonella
VTEC/STEC
DTU Fødevareinstituttet
Generisk fermenteringsproces
pH
Mikrobiologisk kvalitet
Kemiske indholdsstoffer
Øvrige ingredienser:
Salt
Nitrit/nitrat
Sukker
Blandings-metode
Starterkultur
Temperatur
Tid
(RH)
Temperatur
RH
Luft-flow
Tid
Temperatur
Tid
Råvarer Recept Fermentering Tørring Opbevaring
DTU Fødevareinstituttet
Opbevaringen • Betingelserne under opbevaring skal
fortsat forhindre vækst af patogener og gerne reducere dem yderligere
– Temperatur og tid – Starterkultur
Pølse, når aw ≤ 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
Lücke 1994
Gør noget så uønsket skimmel
undgås
Hansen et al. (2011)
DTU Fødevareinstituttet
Opbevaringen, pølse – effekt af temperatur
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
0 7 14 21
VTEC
/STE
C (L
og c
fu/g
)
Tid i dage
Hurtig, 0 ppm nitrit, lav fedt
5 oC
16 oC
20 oC
Hansen et al. (2011)
DTU Fødevareinstituttet
Opbevaring, kål – effekt af tid (Listeria monocytogenes)
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 48 96 144 192 240 288 336 384pH
List
eria
mon
ocyt
ogen
es (l
og C
FU/m
L)
Fermentering ved 22 °C, timer
L. monocytogenes - normal
L. monocytogenes - langsom
pH - normal
pH - langsom
DTU Fødevareinstituttet: Data ikke publiceret
DTU Fødevareinstituttet
Guideline – opbevaring af nitritsaltede spegepølser Pølsetype Modning pH aw
Eks. Opbevaring
Tør, skimmel-modnet
>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, skimmel-modnet
<4 uger <15 °C
≤5,3
≤0,95 Franske og spanske
< 15 °C
Halvtør, uden skimmel
10-20 dage <15 °C
≤5,3
≤0,95
Tyske, hollandske og skandinaviske
< 15 °C
Smørbar <3 dage ≤5,3
>0,95 Dansk teepølse
< 7 °C
Lücke 2000
DTU Fødevareinstituttet
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 aw (vandaktivitet) til < 0,91 ved tørring
Hurdle effekt
Ekstra muligheder • Anvende biokonserverende kulturer • Varmebehandle • Højtryksbehandle • Forlænge modningen
DTU Fødevareinstituttet
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
DTU Fødevareinstituttet
Kontrolmuligheder – tilgængelige parametre ved tilsyn
Det færdige produkt •pH •aw
•Holdbarhed
Recepten mm. •Salt-tilsætning •Nitrit-tilsætning •Starterkultur •Vægttab •pH-målinger •Fermenteringstid
DTU Fødevareinstituttet
Pølse, kontrolmatrix – fermentering X vægttab
Kontrolmatrix Tør Halvtør Smørbar
Vægttab 25-50 %
Vægttab ca. 20 %
Vægttab < 10 %
Hurtig
Slut pH 4,6-4,8
pH < 5,0 efter 2 dage
pH < 5,0 efter 2 dage
pH < 5,0 efter 2 dage
Mellem Slut pH Ca. 4,8
pH < 5,3 efter 80 timer aw < 0,93
pH < 5,3 efter 80 timer aw < 0,93
Skal indeholde nitrit pH < 5,3 efter 80 timer aw < 0,95
Langsom Slut pH 5,3-5,6
Skal indeholde nitrit oF-hours < 1200 aw < 0,90
Skal indeholde nitrit oF-hours < 1200 aw < 0,90
Kan ikke laves sikkert nok!
http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage Lücke 1994
DTU Fødevareinstituttet
Sammenhæng mellem aw og salt/vand% aw 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)
y = -93.948x + 95.939R² = 0.946
456789
10111213141516
0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96
salt/
vand
%
aw
DTU Fødevareinstituttet
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 oC) 2. Stuffing batter into casings (2-5 oC) 3. Fermenting for 48 h at 16 oC (pH 4.8-5.0) 4. Drying for 8-10 d with gradually decreasing
temperatures from 16 to 13 oC 5. Releasing for retail market (sausage weight 220 g) 6. Vacuum packaging and labelling 7. Distributing to retail (max. 5 oC) 8. Displaying at retail
SAUSAGE CHARACTERISTICS o Weight loss ca. 18 % o Final pH 4.8 o Final aw 0.955 o Shelf-life 120 days at max. 5 oC
DTU Fødevareinstituttet
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.
Le Baut & Najafi (2017): En sikker hjemmefermentering af hvidkål. Afsluttende eksamensprojekt, EASJ, Roskilde, 22. juni 2017.
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
DTU Fødevareinstituttet
Vækstkarakteristika Bakterie Sygdom Min. pH Min. aw 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)
0,93 4°C (10°C)
C. botulinum Toksin 4,6 5,0 (<10°C)
0,93 / 0,97 10°C / 3°C
C. perfringens Toksikologisk infektion
5,0 0,93 12°C
Kilde: ICMSF 1996