Verständnis der Auswirkungen von Wasser auf die thermische Inaktivierung von Salmonellen in feuchtigkeitsarmen Lebensmittelsystemen

In diesem Webinar wird davon ausgegangen, dass alle Teilnehmer über Kenntnisse über Wasseraktivität und Feuchtigkeitsaufnahme verfügen. Daher werden im Webinar die grundlegenden Prinzipien der Auswirkungen der Wasseraktivität auf die Wasseraktivität von Salmonellen behandelt. Um die Grundlagen der Wasseraktivität und deren Verwendung zu erlernen, lesen Sie bitte Water Activity 101: Mastering the Basics.

Salmonellen in einem Produkt

Zwar können Salmonellen in einer Umgebung, die unter einem bestimmten Wasseraktivitätsniveau gehalten wird, nicht wachsen oder sich vermehren, doch können sie überleben und präsent bleiben. Ein besonders heikler Aspekt der Lebensmittelproduktion ist, dass viele Produkte anschließend als Zutaten in anderen Lebensmitteln verwendet werden. Wenn eine Zutat oder ein Bestandteil Bakterien enthält, wird dies auch im Endprodukt der Fall sein.

Thermische Beständigkeit von Bakterien

Je höher der Wärmewiderstand einer Bakterie ist, desto schwieriger ist es, diese Bakterie in einer Substanz zu inaktivieren. Daher haben wir eine Studie über den Wärmewiderstand mit zwei verschiedenen Arten von Substanzen durchgeführt: Allzweckmehl und Erdnussbutter. Wir erstellten Isothermen, um die Beziehung zwischen der Wasseraktivität und dem Feuchtigkeitsgehalt in diesen beiden Proben darzustellen.

In diesem Experiment untersuchten wir den Einfluss der Temperatur auf die Kapazität des Polymerfilms, die relative Feuchtigkeit und die Wasseraktivität. Der Wärmewiderstand des Mehls und der Erdnussbutter war unterschiedlich, obwohl sie der gleichen Temperaturerhöhung ausgesetzt waren. Dies unterstreicht, dass bei der Herstellung von Lebensmitteln zu beachten ist, dass die thermische Beständigkeit von Bakterien je nach Substanz unterschiedlich ist. 

Die Inaktivierung von Krankheitserregern wird durch einen komplizierten Prozess erreicht: Inokulation, Äquilibrierung (z. B. Kontrolle der Luftfeuchtigkeit), Herstellung (z. B. Mahlen, Mühlen usw.), erneute Äquilibrierung (fünf bis zwölf Tage) und Behandlung im Labor- (iso- und nicht-iso-) und Pilotmaßstab.

Produkte mit geringer Wasseraktivität und niedrigem Feuchtigkeitsgehalt

Bei der Arbeit mit jeder Substanz ist die Inokulation ein entscheidender Schritt, der sich auf die Widerstandsfähigkeit der bakteriellen Organismen auswirkt. Für die Beimpfung und weitere Prüfung der bakteriellen Temperaturbeständigkeit stehen mehrere Produktbehandlungen zur Verfügung. Zu diesen Verfahren gehören der Labormaßstab, der isothermische Maßstab und der Pilotmaßstab. Bei all diesen Verfahren werden die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in einer Umgebung überwacht. Das Ausgangsniveau der Wasseraktivität eines Produkts wirkt sich direkt auf die thermische Beständigkeit der vorhandenen Bakterien aus.

In einem Beispiel mit Mandeln führte das Rösten der Nüsse zu einem niedrigen Feuchtigkeitssystem, geringer Wasseraktivität, einer hohen Temperatur und einer geringen Bakterienpopulation. In weiteren Versuchen wurde festgestellt, dass eine höhere Luftfeuchtigkeit zu einer Verdoppelung der Abtötungsrate der Bakterien führte.

Die Beziehung zwischen Wasseraktivität, Feuchtigkeitsgehalt und Luftfeuchtigkeit ist komplex und erfordert genaue Messungen und volle Aufmerksamkeit.

Theoretische Alternativen

Das Webinar stellt fünf theoretische Alternativen zur Validierung eines Prozesses vor: (1) Erreger-Challenge in der realen Anlage; (2) Surrogat-Challenge in der realen Anlage; (3) Erreger-Challenge im Pilotmaßstab; (4) Surrogat-Challenge im Pilotmaßstab; und (5) Zeit-Temperatur-Messung und Inaktivierungsmodell. 

Da die erste Option nicht in Frage kommt, weil wir niemals einen tatsächlichen Krankheitserreger in unsere Anlagen einschleppen wollen, konzentriert sich der Referent auf die letzten drei Optionen. Die drei wichtigsten Erkenntnisse aus diesem Webinar sind: (1) Wasser beeinflusst die thermische Resistenz von Salmonellen durch Wasseraktivität, Feuchtigkeitsgehalt und Prozessfeuchtigkeit; (2) die Beziehungen zwischen Wasseraktivität, Feuchtigkeitsgehalt und Prozessfeuchtigkeit sind komplex; und (3) andere Faktoren (z. B. Zusammensetzung, Struktur) beeinflussen ebenfalls die Resistenz.