Sikker fremstilling af fermenterede fødevarer - pølser og ...orbit.dtu.dk/files/136544362/fermentering_food_050917.pdf · Hurtig, 100 ppm nitrit Mellem, 100 ppm nitrit Langsom,

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


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


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’


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



pH



Øvrige ingredienser:

Salt

Nitrit/nitrat

Sukker

Blandings-metode



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


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


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


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



pH




Salt

Nitrit/nitrat

Sukker

Blandings-metode

Starterkultur

Temperatur

Tid

(RH)



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

http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage






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




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


Degree-hours = 522 Degree-hours = 696


Fermenteringen af pølser – effekt af starterkultur

Langsom starter

Mellem starter

Hurtig starter


http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage/safety-hurdles



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


Fra DMRI predict (Gunvig et al. 2016)


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)


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)


S. aureus - normal

S. aureus - langsom

pH - normal

pH - langsom




pH




Salt

Nitrit/nitrat

Sukker

Blandings-metode

Starterkultur

Temperatur

Tid

(RH)

Temperatur

RH

Luft-flow

Tid



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)



Tørringen – effekt af starterkultur

Langsom starter

Hurtig og mellem starter


http://www.meatsandsausages.com/sausage-types/fermented-sausage/safety-hurdles



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



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


-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


Listeria

Salmonella

VTEC/STEC



pH




Salt

Nitrit/nitrat

Sukker

Blandings-metode

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 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)


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



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)


L. monocytogenes - normal

L. monocytogenes - langsom

pH - normal

pH - langsom



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


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


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 •aw

•Holdbarhed

Recepten mm. •Salt-tilsætning •Nitrit-tilsætning •Starterkultur •Vægttab •pH-målinger •Fermenteringstid


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



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







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


y = -93.948x + 95.939R² = 0.946

456789

10111213141516

0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96

salt/

vand

%

aw


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


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.








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

Documents

Sikker fremstilling af fermenterede fødevarer - pølser og ...orbit.dtu.dk/files/136544362/fermentering_food_050917.pdf · Hurtig, 100 ppm nitrit Mellem, 100 ppm nitrit Langsom,