Experimental Reduction of Salmonella in Raw Chicken Breasts The objective of this study was to identify a suitable decontamination method for chicken meat. For this, investigations on a combination of physical and chemical interventions were carried out in the laboratory, and further experiments were done in the process-line of a poultry meat producing enterprise. Initial trials determined the appropriate temperature, contact time and treatment solution for the immersion treatments which are based on sensory attributes such as the surface appearance, taste, odor and texture of the chicken meat. The antimicrobial effect of bacterial reduction in pure culture and of artificially contaminated chicken meat further was investigated. Trials which imitated natural contamination were designed for and evaluated in an experimental process-line within an enterprise. The applications by immersion were composed of hot water, hot lactic acid, hot and cool water and chlorinated water. Concerning the industrial tests, vacuum tumbling and freezing were further process steps. In terms of reduction of the microbial counts, immersion in a hot lactic acid solution did enhance the antimicrobial effect. The application of a 2-3% hot lactic acid immersion at 70 and 75◦C for 10 - 30 seconds contact time was able to reduce the number of Salmonella on artificially contaminated chicken breast surfaces significantly more effectively compared to water immersion. The highest reduction of Salmonella (2.01 log10 MPN per gram meat) was achieved by a 3% lactic acid treatment at 75◦C for 20 seconds contact time. Hot water treatment alone eliminated 1 – 2 log10 CFU Salmonella Typhimurium per ml pure culture and 1 log10 CFU per gram contaminated meat. Notably, bacterial reductions achieved in the experiments in the enterprise were lower than in the laboratory experiments. The ranges of bacterial reductions by heat treatment at 80◦C for 15 - 30 seconds with and without 3% lactic acid solution were for mesophilic aerobic bacteria between 0.2 to 0.3 and 0.1 to 0.3, for Enterobacteriaceae between 0.1 to 0.8 and 0.1 to 0.4, for coliforms between 0.4 to 0.9 and 0.0 to 0.4, and for pseudomonads between 0.4 to 0.6 and 0.0 to 0.4 log10 CFU per gram meat for each of the two respective treatments. Vacuum tumbling employed before the immersion in 3% lactic acid soluion (TLHL) did effectively decontaminate the natural contamination with mesophilic aerobic bacteria and with pseudomonads (p≤ 0.05). Similarly, vacuum tumbling used after the hot water immersion (HLT) also significantly reduced natural contaminations, but for Enterobacteriaceae and coliforms in this case. Hot water followed by cool water in the enterprise experiments resulted in a reduction of bacterial counts of mesophilic aerobic bacteria of 0.02 to 0.53, of Enterobacteriaceae of 0.04 to 0.28, of coliforms of 0.10 to 0.37 and of pseudomonads of 0.08 to 0.96 log10CFU per gram chicken meat. Two-time treatment with hot water at 70°C for 15 seconds and cool water, followed by tumbling and freezing, did reduce bacteria more effectively than one-time treatment with hot water followed by cool water. Based on these low antimicrobial effects, the following immersion methods are not recommended for practical application: hot water at 80°C for 15 seconds (HW1); hot water at 75°C for 15 seconds and then cool water followed by tumbling for 15 minutes (HCS2 and HCK2); two-times treatment with hot water at 70°C, 15 seconds and cool water (HCD2) without tumbling. In terms of the microstructure of meat, collagen fibers started to denature at 80°C for 15 seconds in a hot lactic acid immersion and at 80°C for 20 seconds in a hot water immersion without lactic acid. With regard to the sensory attributes of treated chicken breast surfaces, aiming at results that almost equal the visual surface of raw chicken meat, the best treatment was two-time hot and cool water immersion. In contrast, TLHL clearly did reduce the natural bacterial contamination of chicken breast. Unfortunately, this method caused unacceptable taste and appearance changes. Treatment with 3% lactic acid did not make the meat sour but led to a change of the meat texture. In the chemical treatment experiment, chlorinated water inactivated Salmonella Typhimurium in culture 3 log10 CFU per ml. However, chlorinated water did not reduce bacteria on chicken breasts very efficiently. Additionally adverse sensory effects occurred. Concerning the decontamination of raw chicken breasts minimizing a compromise must be found for minimizing tissue damage and sensory alterations on the one hand and maximizing antimicrobial effects on the other hand.
Labor- und Praxisversuche zur Reduktion der Salmonellenkontamination von rohen Hühnerbrustfilets Die Arbeit diente dem Ziel, ein geeignetes Dekontaminationsverfahren für Geflügelfleisch zu entwickeln. Hierfür wurden Laboruntersuchungen mit physikalischen und chemischen Methoden sowie deren Kombination durchgeführt. Die so gewonnenen Ergebnisse wurden weiterhin mit Hilfe dreier Versuchsreihen in einem Geflügelfleisch verarbeitenden Betrieb überprüft. Neben Erhebungen an Salmonella Typhimurium DSM 5569-Reinkulturen wurde bei den Laborstudien rohe Pectoralis-Muskulatur künstlich kontaminiert und in Test-Flüssigkeiten eingetaucht, wobei die Art des Mediums (Leitungswasser, Lösungen verschiedener organischer Säuren, chloriertes Wasser), die Behandlungsdauer und die Temperatur variierten. Bei den Feldversuchen kamen das Vakuum-Tumbeln und Einfrieren als mögliche Einflussfaktoren hinzu. Für die einzelnen Ansätze wurden außer der Keimzahlreduktion die sensorisch erfassbaren Merkmale wie Aussehen, Konsistenz, Geruch und Geschmack und z. T. mit Hilfe der histologischen Analyse auch der Verleimungsgrad des Kollagens ermittelt. Gemessen an den mit der kulturellen Technik nachweisbaren Keimzahlen zeigte im Modellversuch das Eintauchen in heiße Milchsäurelösung eine bessere Inaktivierung als der reine Abwascheffekt mit kaltem Leitungswasser. Bei den überprüften Varianten handelte es sich um 70 und 75°C heiße, 2 und 3 %ige Laktatlösung sowie Einwirkungszeiten von 10 – 30 Sekunden. Mit einer Verminderung der Salmonellendichte um 2.01 log10 MPN/g erbrachte die Kombination 3%ige Milchsäure/75°C/20 sec die stärkste Keimreduktion. Alleinige Anwendung von 70 bzw. 75°C heißem Wasser eliminierte 1-2 log10 KbE Salmonella Typhimurium/ml Reinkultur und 1 log10 KbE/g kontaminiertes Geflügelfleisch. Bei den Erhebungen im Verarbeitungsbetrieb fiel der Dekontaminationseffekt vergleichbarer Vorgehensweisen geringer als im Laborexperiment aus. Die Spannweiten der Keimzahl-reduktion beliefen sich bei der Prozessparameter- Kombination „80°C/15-30 sec/ ohne und mit 3 %ige Laktatlösung“ auf 0,1-0,3 bzw. 0,2-0,3 aerobe mesophile Gesamtkeime, 0,0-0,4 bzw. 0,4-0,6 Pseudomonaden, 0,1-0,4 bzw. 0,1-0,6 Enterobakteriazeen, 0,0-0,4 bzw. 0,4-0,9 für Coliforme, wobei die letzten beiden Gruppen als Indikatoren für Salmonellen dienten. Außerdem verminderte Vakuum-Tumbeln vor der Milchsäurebehandlung (TLHL) die Gesamtkeimzahl und Pseudomonadendichte signifikant (p<0.05), während Vakuum- Tumbeln nach der Immersion in Heißwasser (HLT) statistisch nachweisbar die Enterobakteriazeen- und Coliformenzahl senkte. Eine weiterhin im Betrieb überprüfte zweistufige Modifikation, bei der eine Kaltwasser- der 15 sec dauernden 70°C-Heißwassereinwirkung folgte, ergab eine Reduktion der Gesamtkeimzahl von 0,02-0,53, der Enterobakteriazeen von 0,04-0,28, der Coliformen von 0,10-0,37 und der Pseudomonaden von 0,08-0,96 KbE/g Brustfilet. Der inaktivierende Effekt ließ sich verstärken, indem diese Behandlung wiederholt wurde, gefolgt von den Prozessstufen Tumbeln und Einfrieren. Auf Grund ihrer geringen antimikrobiellen Wirkung empfehlen sich folgende der getesteten Varianten der Immersionstechnik nicht für die Praxis: 80°C heißes Wasser/15 sec (HW1), 75°C heißes Wasser/15 sec mit nachfolgender Kaltwasserbehandlung und 15-minütigem Tumbeln (HCS2 und HCK2), zweimaliges Einwirkeng von 70°C heißem Wasser/15 sec mit anschließender Kühlung ohne Tumbeln (HCD2). Im Hinblick auf die Mikrostruktur des Fleisches begann die Denaturierung und Quellung der kollagenen Fasern bei 80°C Milchsäurelösung/15 sec bzw. 80°C Trinkwasser/20 sec. Zweimaliges Einwirken von 70°C heißem Wasser und Kaltwasserabkühlung bewirkte die geringsten optischen Veränderungen der rohen Fleischoberfläche. Die Kombination aus Vakuumtumbeln und nachfolgender 3%iger Laktatlösung zeigte allerdings eine deutlich bessere mikrobizide Wirkung, doch wurden Aussehen und Textur zu stark verändert. Zwar verringerte chloriertes Wasser die Salmonellendichte in Reinkulturen um 3 log10 KbE/ml, doch war dieser Effekt bei kontaminierter Geflügelbrust deutlich abgeschwächt. Darüberhinaus traten merkliche sensorische Abweichungen auf. Insgesamt muss bei jeglicher Dekontamination von rohem Geflügelfleisch ein Kompromiss zwischen der „erwünschten Denaturierung von mikrobiellem Eiweiß und der unerwünschten Denaturierung von Fleischeiweiß“ gefunden werden. Im Gegensatz zu vielen anderen Nationen wären die EG-Länder mit dieser Problematik jedoch erst konfrontiert, wenn die Gemeinschaft ihre kritische Haltung zur chemischen Dekontamination aufgeben würde. Angesichts weiterhin relevanter Salmonella- Prävalenzen bei Schlachtgeflügel scheint ein Umdenken nicht ausgeschlossen zu sein.
