Die Wirkung der Anwendung von Thymian ätherisches Öl auf mikrobielle Belastung während der Trocknung von Fleisch
14. März 2018
Mikroorganismen wie Escherichia coli , die Fleischprodukte verunreinigen verursachen lebensmittelbedingten Erkrankungen. Die Verwendung von ätherischen Ölen in der Trocknung von Fleisch wurde nicht tief untersucht. Hier präsentieren wir Ihnen eine neuartige Methode der Anwendung von Thymian ätherisches Öl auf Fleisch während der Trocknung zur Verringerung der Keimbelastung in Trockenfleisch.
Das übergeordnete Ziel dieses Experiments ist es, zu bewerten, ob ätherisches Thymianöl, das in der Dampfphase aufgetragen wird, als wirksames Konservierungsmittel während des Fleischtrocknungsprozesses dienen kann. Diese Methode kann helfen, Fragen im Bereich der Lebensmittelverarbeitung und -sicherheit zu beantworten, z. B. wie natürliche Konservierungsstoffe anstelle von synthetischen effektiv angewendet werden können. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des ätherischen Thymianöls während des Trocknens des Fleisches ermöglicht und dass der gesamte Dampf in geringeren Mengen als bei der Anwendung von flüssigem Öl verwendet werden kann.
Die Anwendung dieser Methode kann Einblicke in die Verbesserung der Sicherheit und Qualität von Trockenfleisch geben und kann auch zur Behandlung anderer Lebensmittel gegen andere ungünstige Mikroorganismen angewendet werden. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da die Fallplattenmethoden, die zum Zählen der Anzahl der Bakterien verwendet werden, ordnungsgemäß vorbereitete Platten und Übung erfordern. Besorgen Sie sich eine kurze Rinderlende von einer örtlichen Metzgerei und geben Sie sie innerhalb von 20 Minuten nach dem Kauf in einem versiegelten Beutel bei Umgebungstemperatur ins Labor.
Sterilisieren Sie in einer laminaren Sicherheitswerkbank die äußere Oberfläche des Rindermuskels mit einer 10-sekündigen Anwendung von 70 % Ethanol, das aus einer Quetschflasche aufgesprüht wird. Schneiden Sie dann mit einer sterilen Technik die äußere Oberfläche des Muskels aus, so dass kein Ethanol auf dem Präparat zurückbleibt. Dann packen Sie den Muskel in einen versiegelten Beutel und frieren ihn einen Tag lang bei minus 18 Grad Celsius ein.
Am nächsten Tag tauen Sie den gefrorenen Muskel bei vier Grad Celsius über sechs Stunden auf. Verwenden Sie dann in einer laminaren Sicherheitswerkbank einen Fleischschneider, um 0,5 Zentimeter dicke Scheiben zu formen. Und reduzieren Sie die Größe der Scheiben weiter in 5x2,5 Quadratzentimeter große rechteckige Proben.
Verpacken Sie die Proben zur Aufbewahrung in Plastiktüten und bewahren Sie sie im Gefrierschrank auf. Bereiten Sie in einer laminaren Sicherheitswerkbank ein standardisiertes Inokulum aus E.coli ATCC 25922 vor, um die Fleischproben zu impfen. Für die Inokulation ordnen Sie mindestens vier Proben auf einem Alufolienblatt an.
Laden Sie dann ebenso viele Proben auf ein zweites Folienblatt, das als unbeimpfte Kontrollen dient. Als nächstes impfen Sie jede Probe, indem Sie 400 Mikroliter Inokulum auf eine Seite auftragen und mit einem sterilen Zellverteiler vorsichtig auf der Oberfläche verteilen. Lassen Sie die Proben dann 10 Minuten trocknen.
Drehen Sie anschließend die Proben mit einer Pinzette um und wiederholen Sie den Vorgang für insgesamt 800 Mikroliter Inokulum pro Probe. Danach wird die Impfeffizienz von zwei der inokulierten Rohproben und zwei der nicht beimpften Kontrollen überprüft. Und den Rest der Proben, wickeln Sie sie in Folie ein.
Waschen Sie die Rohproben 10 Minuten lang in Peptonwasser bei Raumtemperatur und 140 U/min Schütteln. Nach dem Waschen auf einer Mikrotiterplatte fünf 10-fache Serienverdünnungen des Badewassers vornehmen, das nun Bakterien enthält. Tragen Sie als Nächstes fünf Mikroliter jeder Verdünnung mit einer Mehrkanalpipette auf Platten mit MacConkey-Agar und Plattenzählagar unter Verwendung der 6x6-Tropfenmethode auf.
Die Tropfen sollten schnell in den Agar einziehen. Für die Kultivierung der Verdünnungen nach der 6x6-Tropfen-Methode ist darauf zu achten, dass die Plattenzahl-Agar- und MacConkey-Agarplatten entsprechend getrocknet sind, damit die Tropfen schnell in den Agar einziehen. Dann kultivieren Sie die beimpften Platten 24 Stunden lang bei 37 Grad Celsius.
Bereiten Sie einen Fleischtrockenofen für die Anwendung von ätherischem Thymianöl durch Dampf vor. Tränken Sie ein 12x20 Zentimeter großes Filterpapier mit dem gewünschten Volumen an TEO mit 79% Thymol. Nehmen Sie nun die in der Folie verbliebenen Proben und geben Sie diese zusammen mit dem Filterpapier in den vorbereiteten Trockenschrank mit TEO, um dort sechs Stunden zu trocknen.
Parallel dazu wird ein Kontrollsatz von Proben in einem Fleischtrockenschrank ohne TEO behandelt. Um das Überleben von E.coli auf den mit Bakterien behandelten Proben zu beurteilen, wiederholen Sie nach dem Trocknen das gleiche Verfahren, indem Sie die Proben in Peptonwasser mit einer Auseinandersetzung waschen. In diesem Fall werden die Proben nach dem 10-minütigen Schütteln in einen Inkubator bei 37 Grad Celsius überführt, wo eine sechsstündige Inkubation vor der Anreicherung stattfindet.
Nach der Voranreicherung wie zuvor fünf 10-fache Verdünnungen des Badewassers vornehmen. Verwenden Sie dann die 6x6-Drop-Methode, um die Verdünnungen auf die Nachweisplatten zu pflanzen und die Platten 24 Stunden lang zu inkubieren. Bestimmen Sie am nächsten Tag die koloniebildenden Einheiten pro Gramm Fleisch.
Untersuchen Sie die Platten auf das Vorhandensein mesophiler aerober Bakterien, die als weiße Flecken auf dem Tellerzählagar erscheinen, und zählen Sie die typischen E.coli-Kolonien auf dem MacConkey-Agar, die rot bis dunkelrosa erscheinen. Um die mikrobiologischen Daten zu analysieren, rechnen Sie die Zahlen in den Logarithmus der KBE pro Gramm um und verwenden Sie eine Variantenanalyse, um die Hauptauswirkungen der Behandlung zu bestimmen. Während des Trocknungsprozesses werden nicht alle E.coli eliminiert.
Einige Bakterien gehen in einen lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren Zustand über. Wenn Fleisch also unsachgemäß bei hohen Temperaturen und/oder hoher Luftfeuchtigkeit gelagert wird, können diese Bakterien wieder lebensfähig werden und den Verbrauchern möglicherweise schaden. Durch die Behandlung des Fleisches mit unterschiedlichen Dosen von TEO während des Trocknens können E.coli ganz oder teilweise eliminiert werden.
Die Anzahl mesophiler aerober Bakterien und enterischer Bazillen auf Fleischproben wurde auf PCA- und MCA-Platten bestimmt. Bei der Anwendung von 1,5 Millilitern TEO wurde auch nach einer sechsstündigen Voranreicherungsphase kein Wachstum von Bakterien beobachtet. Diese Dosis entspricht 0,028 Milliliter TEO-Dampf pro Liter Luft.
Nachdem Sie dieses Video gesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Fleisch mit der Dampfphase von ätherischen Ölen während des Trocknens behandelt und die Anzahl der lebensfähigen Bakterien im Endprodukt bewertet. Zusätzlich zu diesem Verfahren können andere Methoden wie sensorische Bewertung und GC-Analyse durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zur Verbraucherakzeptanz des Endprodukts und zur Menge der Rückstände von ätherischem Thymianöl zu beantworten. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit einem Fleischschneider und pathogenen Bakterien gefährlich sein kann, und Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen geeigneter Schutzausrüstung und die Verwendung einer Laminar-Sicherheitswerkbank sollten immer getroffen werden.
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Übersicht
Diese Studie untersucht die Anwendung von Thymian-ätherischem Öl in der Dampfphase während des Fleischtrocknungsprozesses, um mikrobielle Kontamination zu verringern. Das Verfahren zielt darauf ab, die Lebensmittelsicherheit zu verbessern, indem es eine natürliche Konservierungsalternative zu synthetischen Optionen bietet.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Lebensmittelsicherheit
- Mikrobielle Kontamination
- Natürliche Konservierungsstoffe
Hintergrund
- Lebensmittelvergiftungen werden oft durch Mikroorganismen wie Escherichia coli verursacht.
- Ätherische Öle besitzen ein Potenzial als natürliche Konservierungsstoffe, sind jedoch in der Fleischverarbeitung wenig erforscht.
- Thymianöl könnte eine Lösung zur Verbesserung der Fleischaufbewahrung darstellen.
- Aktuelle Methoden zur Applikation von Konservierungsstoffen verwenden oft flüssige Öle, die weniger effizient sein können.
Zweck der Studie
- Beurteilung der Wirksamkeit von Thymian-ätherischem Öl in Dampfform während der Fleischtrocknung.
- Erkundung natürlicher Alternativen zu synthetischen Konservierungsstoffen in der Lebensmittelverarbeitung.
- Verbesserung der Sicherheit und Qualität von getrockneten Fleischprodukten.
Verwendete Methoden
- Anwendung von Thymian-ätherischem Öl in der Dampfphase während des Trocknungsprozesses.
- Verwendung von Drop-Plate-Methoden zur Zählung bakterieller Kolonien.
- Zubereitung von Rinderfleischproben aus einer lokalen Metzgerei.
- Beurteilung der Reduktion der mikrobiellen Belastung in getrocknetem Fleisch.
Hauptergebnisse
- Die Dampfanwendungsmethode ermöglicht eine schnelle und gleichmäßige Verteilung des ätherischen Thymianöls.
- Im Vergleich zu flüssigen Applikationen sind geringere Mengen an ätherischem Öl erforderlich.
- Die Methode zeigt Potenzial, die Sicherheit von getrockneten Fleischprodukten zu verbessern.
- Mögliche Anwendbarkeit auf andere Lebensmittelprodukte gegen verschiedene Mikroorganismen.
Schlussfolgerungen
- Thymian-Ätheröl in Dampfphase ist ein wirksames natürliches Konservierungsmittel.
- Diese Methode kann die Lebensmittelsicherheit und -qualität in der Fleischverarbeitung verbessern.
- Weitere Forschung ist erforderlich, um die Applikationstechniken zu optimieren.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Diese Studie demonstriert einen natürlichen Konservierungsansatz unter Verwendung von Thymian-ätherischem Öl in Dampfform, um die mikrobielle Belastung bei der Fleischtrocknung zu verringern und somit Herausforderungen für die Lebensmittelsicherheit bei der Entwicklung proteinbasierter Produkte anzugehen. Die Methode unterstützt eine mechanistische Risikominimierung, indem sie die antimikrobielle Wirksamkeit mittels quantitativer Analyse koloniebildender Einheiten bewertet und somit eine vorhersagbare Sicherheit bei Konservierungsstrategien bietet. Sie stellt einen skalierbaren und reproduzierbaren Rahmen zur Bewertung natürlicher Zusatzstoffe in Lebensmittelverarbeitungsketten bereit, der für Entscheidungen in frühen Phasen der Formulierungsentwicklung und zur Verlängerung der Haltbarkeit relevant ist.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung antimikrobieller Wirkmechanismen durch die Prüfung von ätherischem Öl-Dampf gegen Escherichia coli-Kontaminationen in Fleischmatrizen.
- Operativer Wert: Verwendet standardisierte Inokulumpräparation und Drop-Plate-Quantifizierung zur reproduzierbaren Beurteilung der mikrobiellen Belastung.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen bezüglich natürlicher Konservierungsstoffe durch die Messung der log-Reduktion an CFU/g nach Behandlung und Vorenlrichung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Etabliert einen validierten Arbeitsablauf unter Verwendung von MacConkey- und Plate-Count-Agar zur selektiven Nachweisung von enterischen Bakterien und mesophilen Aerobiern.
- Quantitative Ausgabe: Erzeugt logarithmisch transformierte CFU/g-Daten, die einen statistischen Vergleich zwischen Behandlungsdosen mittels Varianzanalyse ermöglichen.
- Skalierbarkeit: Konzipiert für parallele Behandlungs- und Kontrollgruppen, wodurch eine Dosis-Wirkungs-Untersuchung von ätherischen Ölmengen in der Dampfphase unterstützt wird.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Verbindet die Wirksamkeitsprüfung in der Entdeckungsphase mit der praktischen Anwendung in der Lebensmittelkonservierung und unterstützt so die risikoadjustierte Weiterentwicklung natürlicher Zusatzstoffe.
- Krankheitsrelevante Systematik: Verwendet Rindfleisch, das mit E. coli ATCC 25922 kontaminiert ist, als Modell zur Reduzierung lebensmittelbedingter Krankheitserreger.
- Mechanistische Risikominimierung: Untersucht, ob die Behandlung die Reaktivierung von lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren Zuständen unter Lagerbedingungen verhindert, ein zentrales Sicherheitsanliegen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode lässt sich in Workflows vom frühen Screening bis zur präklinischen Phase integrieren, indem sie einen standardisierten Test zur Bewertung der Konservierungswirksamkeit bereitstellt, die Identifizierung von Leitverbindungen natürlicher Substanzen unterstützt und datenbasierte Entscheidungen für die Weiterentwicklung ermöglicht.
- Entdeckungsbiochemie: Prüft die Hypothese, dass Thymianöl-Dampf die mikrobielle Belastung während des Trocknungsprozesses verringert und damit den Wirkmechanismus antimikrobieller Effekte aufklärt.
- Screening: Ermöglicht reproduzierbare, quantitative Bestimmung der mikrobiellen Keimzahlen zum Vergleich von behandelten und unbehandelten Proben bei unterschiedlichen Konzentrationen ätherischer Öle.
- Analytik: Wendet die Umrechnung in log CFU/g sowie die ANOVA an, um die statistische Signifikanz der Behandlungseffekte zu ermitteln und objektive Vergleiche zwischen Bedingungen zu ermöglichen.
- Translationale Forschung: Verbindet die Wirksamkeit der Labortrocknung mit realen Sicherheitsaspekten, indem das Überleben von Bakterien nach Anreicherung bewertet wird.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zum Screening anderer ätherischer Öle oder natürlicher Verbindungen gegen lebensmittelbedingte Krankheitserreger in verschiedenen Matrizen.
Operationelle und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen, indem die Anwendung in der Dampfphase mit einer messbaren Hemmung von E. coli und mesophilen Aerobiern verknüpft wird.
- Operationaler Wert: Gewährleistet Standardisierung durch laminare Handhabung, standardisierten Inokulum und validierte Drop-Plate-Methode.
- Strategischer Wert: Verbessert die Kapitalnutzungseffizienz, indem wirksame natürliche Konservierungsstoffe in geringen Mengen identifiziert werden, wodurch die Abhängigkeit von synthetischen Alternativen reduziert wird.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung von Konservierungsstrategien basierend auf empirischen Daten zur Reduktion der mikrobiellen Belastung.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in aseptischer Technik, Bakterienkultur und im sicheren Umgang mit pathogenen Stämmen wie E. coli.
- Beruht auf der Verwendung von Laminarstrahl-Sicherheitswerkbänken, Inkubatoren und Präzisionsgeräten für die Mikrotropfen-Auftragung und serielle Verdünnung.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen bei der Inokulum-Präparation, den Trocknungsbedingungen und den Protokollen zur Auswertung der Petrischalen.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen beim Einsatz der Dampfphasenapplikation auf unterschiedliche Lebensmittelmatrizes oder ätherische Öle.
- Ist durch die Notwendigkeit von Voranreicherungsschritten zur Detektion lebensfähiger, aber nicht kultivierbarer Bakterien begrenzt, was die Zeitspannen verlängern kann.
