Επίδραση αιθέριου ελαίου ρίγανης ελεύθερου και εγκλεισμένου σε λιποσώματα καθώς και υπερυψηλής πίεσης στην επιβίωση κατά την συντήρηση και την έψηση του παθογόνου μικροοργανισμού escherichia coli O157:H7 σε βόειο κιμά

Abstract

Ήπιες τεχνολογίες συντήρησης και φυσικές αντιμικροβιακές ουσίες γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλείς στον τομέα της ασφάλειας των τροφίμων, ειδικότερα στα πλαίσια της εφαρμογής πολλαπλών εμποδίων. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η επίδραση του αιθέριου ελαίου ρίγανης (Α.Ε.Ρ.), ελεύθερου ή ενθυλακωμένου σε λιποσώματα και της υπερυψηλής πίεσης (High Pressure Processing - HPP): (i) στην επιβίωση του Escherichia coli O157:H7 κατά τη διάρκεια της συντήρησης υπό ψύξη του βόειου κιμά (ii) στη θερμοανθεκτικότητα του παθογόνου και (iii) στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των δειγμάτων βόειου κιμά. Δείγματα βόειου κιμά (70g) παρασκευάστηκαν ως εξής: (α) μάρτυρας (χωρίς αντιμικροβιακές ουσίες), (β) με 0.1, 0.25, 0.5% v/w Α.Ε.Ρ., (γ) με 0.1, 0.25, 0.5% v/w Α.Ε.Ρ. ενθυλακωμένο σε λιποσώματα (κυστίδια αποτελούμενα από λιπιδικές διπλοστοιβάδες). Όλα τα δείγματα ενοφθαλμίστηκαν με E. coli O157:H7 (105 CFU/g), συσκευάσθηκαν υπό κενό, μεταχειρίστηκαν ή όχι με υπερυψηλή πίεση στα 250 και 400 MPa και συντηρήθηκαν στους 5 oC για 28 ημέρες. Τη 14η και 28η μέρα, τα δείγματα επεξεργάστηκαν θερμικά σε προθερμασμένο φούρνο σε τελική θερμοκρασία 65οC στο γεωμετρικό τους κέντρο. Η προσθήκη 0.1% ελεύθερου Α.Ε.Ρ. προκάλεσε σημαντική μείωση στον πληθυσμό του E. coli O157:H7 (2.0 log CFU/g) μόνο όταν συνδυάστηκε με υπερυψηλή πίεση στα 400 MPa. Οι μεταχειρίσεις με 0.25% Α.Ε.Ρ. και πίεση 400 MPa είχαν ως αποτέλεσμα να μειωθεί ο πληθυσμός του παθογόνου σε 2.5 και 1 log CFU/g, στα δείγματα με το ενθυλακωμένο και ελεύθερο αιθέριο έλαιο αντίστοιχα, στο τέλος της συντήρησης. Η συγκέντρωση 0.5% Α.Ε.Ρ. επέφερε μειώσεις στον μικροβιακό πληθυσμό από 3 log CFU/g (μόνο Α.Ε.Ρ.) έως και κάτω του ορίου καταμέτρησης των 10 CFU/g (Α.Ε.Ρ. και HPP) κατά τη διάρκεια της συντήρησης υπό ψύξη. Τα λιποσώματα με το ενθυλακωμένο αιθέριο έλαιο δεν παρουσίασαν σημαντική μείωση μέχρι τις πρώτες 14 μέρες, ωστόσο παρατηρήθηκε απενεργοποίηση του παθογόνου κατά 1.0 - 1.5 log CFU/g στο τέλος της συντήρησης. Η εφαρμογή υπερυψηλής πίεσης 250 MPa μείωσε τον πληθυσμό του E. coli O157:H7 σε τελικά επίπεδα του 1 log CFU/g και 1.5 log CFU/g στα δείγματα με 0.5% Α.Ε.Ρ. ελεύθερο και ενθυλακωμένο σε λιποσώματα, αντίστοιχα. Ο συνδυασμός υπερυψηλής πίεσης 400 MPa και 0.5% ελεύθερου Α.Ε.Ρ. είχε την καλύτερη συνεργιστική δράση, ωστόσο επηρέασε αρνητικά την γεύση και το κόκκινο χρώμα του κιμά. Το αιθέριο έλαιο ρίγανης, μόνο του ή σε συνδυασμό με υπερυψηλή πίεση (250, 400 MPa) αύξησε την ευαισθησία του παθογόνου κατά τη θέρμανση, οδηγώντας σε επιπρόσθετες μειώσεις των 2.5 log CFU/g, συγκριτικά με τα θερμικά επεξεργασμένα δείγματα των μαρτύρων (χωρίς Α.Ε.Ρ. και HPP). Ο συνδυασμός αιθέριων ελαίων και υπερυψηλής πίεσης μπορεί να είναι αρκετά υποσχόμενος όσον αφορά στην ασφάλεια του βόειου κρέατος. Τα λιποσώματα, ως συστήματα ενθυλάκωσης προσφέρουν ελεγχόμενη απελευθέρωση των αιθέριων ελαίων, βελτιώνοντας παράλληλα τις οργανοληπτικές ιδιότητες του κιμά.

Mild preservation technologies and natural antimicrobials become increasingly popular in food safety, especially in the context of multiple hurdles. The aim of the present study was to investigate the impact of oregano essential oil (OEO), free or encapsulated in liposomes, and High Pressure Processing (HPP) on: (i) the survival of Escherichia coli O157:H7 during refrigerated storage of ground beef patties (ii) the heat tolerance of the pathogen and (iii) the organoleptic characteristics of the patties. Ground beef patties (70g) were formulated with (a) no antimicrobials (control), (b) 0.1, 0.25, 0.5% v/w OEO, (c) 0.1, 0.25, 0.5% v/w OEO encapsulated in liposomes (bilayer capsules). All samples were inoculated (105 CFU/g) with E. coli O157:H7, vacuum packaged, received or not HPP treatment at 250 and 400 MPa and stored at 5oC for 28 days. On day 14 and 28, samples were cooked in a preheated oven to internal temperature of 65οC. The addition of 0.1% free OEO showed remarkable reduction (2.0 log CFU/g) only in combination with HPP at 400 MPa. 0.25% OEO and HPP (400 MPa) reduced E. coli O157:H7 to final population of 2.5 and 1 log CFU/g in samples with encapsulated and free OEO, respectively at the end of storage. Treatment with 0.5% OEO reduced E. coli O157:H7 from 3 log CFU/g (OEO only) to below the enumeration limit of 10 CFU/g (OEO and HPP) during refrigerated storage. OEO-loaded liposomes showed no remarkable reduction until the first 15 days; however inactivation by 1.0 - 1.5 log CFU/g was observed on day 28. HPP treatment at 250 MPa reduced the pathogen to final population of 1 log CFU/g and 1.5 log CFU/g in samples with 0.5% OEO free and encapsulated in liposomes, respectively. HP treatment at 400 MPa combined with 0.5% free OEO showed the highest synergistic effect, although affecting the taste and redness of ground meat negatively. OEO alone or in combination with HPP (250, 400 MPa) increased susceptibility of E. coli O157:H7 to heat resulting in additional reductions of 2.5 log CFU/g, compared to heated control (without OEO and HPP) samples. Combination of EOs with HPP treatment may be promising interventions for ground beef safety. Liposomes, as encapsulation systems confer controlled release of the EOs, while markedly improving the sensory properties (juiciness) of ground beef.