UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE. Academiejaar

Transcriptie

1 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar EEN OVERZICHT VAN DE FYSISCHE METHODES VOOR DE DECONTAMINATIE VAN GROENTEN EN FRUIT door Dorien COENEN Promotoren: Prof. dr. Kurt Houf Literatuurstudie in het kader Dr. Gerty Vanantwerpen van de Masterproef 2016 Dorien Coenen

2 Universiteit Gent, haar werknemers of studenten bieden geen enkele garantie met betrekking tot de juistheid of volledigheid van de gegevens vervat in deze masterproef, noch dat de inhoud van deze masterproef geen inbreuk uitmaakt op of aanleiding kan geven tot inbreuken op de rechten van derden. Universiteit Gent, haar werknemers of studenten aanvaarden geen aansprakelijkheid of verantwoordelijkheid voor enig gebruik dat door iemand anders wordt gemaakt van de inhoud van de masterproef, noch voor enig vertrouwen dat wordt gesteld in een advies of informatie vervat in de masterproef.

3 UNIVERSITEIT GENT FACULTEIT DIERGENEESKUNDE Academiejaar EEN OVERZICHT VAN DE FYSISCHE METHODES VOOR DE DECONTAMINATIE VAN GROENTEN EN FRUIT door Dorien COENEN Promotoren: Prof. dr. Kurt Houf Literatuurstudie in het kader Dr. Gerty Vanantwerpen van de Masterproef 2016 Dorien Coenen

4 VOORWOORD Allereerst wil ik graag mijn promotor, Prof. Dr. Kurt Houf, bedanken voor de begeleiding en het advies bij mijn literatuurstudie. Zonder zijn hulp was dit niet gelukt. Ik wil ook mijn copromotor, Dr. Gerty Vanantwerpen, bedanken voor het lezen van deze literatuurstudie. Verder wil ik ook mijn familie, in het bijzonder mijn ouders, bedanken voor de steun die ze mij geven, niet enkel bij het schrijven van mijn masterproef, maar tijdens heel mijn studie diergeneeskunde. Zonder hen zou dit allemaal niet mogelijk zijn. Ten slotte wil ik Joachim De Backere en mijn papa bedanken voor het nalezen van mijn literatuurstudie en de hulp bij de opmaak.

5 INHOUDSOPGAVE VOORWOORD INHOUDSOPGAVE SAMENVATTING... 1 INLEIDING... 2 LITERATUURSTUDIE BACTERIËLE CONTAMINATIE VAN GROENTEN EN FRUIT SOORTEN CONTAMINATIE ONTSTAAN VAN BACTERIËLE CONTAMINATIE BELANG VAN BACTERIËLE CONTAMINATIE VAN VOEDSEL VOOR DE MENS VERSCHILLENDE TECHNIEKEN VAN DECONTAMINATIE HOGE HYDROSTATISCHE DRUK RADIATIE SONICATIE KOUDE PLASMA GEPULSEERD LICHT BESPREKING REFERENTIELIJST... 22

6 SAMENVATTING Voeding is frequent gecontamineerd door allerlei pathogene en niet-pathogene micro-organismen uit de omgeving. De biologische gevaren zijn virussen, bacteriën en parasieten. Deze literatuurstudie beperkt zich tot de contaminatie van groenten en fruit door bacteriën. Deze micro-organismen kunnen tijdens alle stappen van het productieproces op groenten en fruit terecht komen via de bodem, mest, water en manipulatie. Aangezien groenten en fruit vaak rauw geconsumeerd worden, zullen de aanwezige bacteriën niet uitgeschakeld worden door het bereidingsproces en kunnen er ziekten optreden bij de consument. Om veilige producten af te leveren bij de consument en het risico op voedselinfecties door het eten van groenten en fruit te verkleinen, zijn er een aantal methodes van decontaminatie die gebruikt kunnen worden. De verschillende technieken kunnen onderverdeeld worden in drie groepen. Allereerst is er chemische decontaminatie. Deze heeft als nadeel dat er schadelijke residuen kunnen achterblijven op de producten. Een tweede vorm is thermische decontaminatie. Hierbij kunnen echter de organoleptische eigenschappen van de producten wijzigen door de grote hoeveelheid energie die nodig is om de gebruikte temperaturen te bekomen. Ten slotte is er recent onderzoek gedaan naar niet-thermische en niet-chemische methodes voor de decontaminatie van voedingswaren. Deze laten geen residuen achter en wijzigen de organoleptische eigenschappen van de producten niet. Dit zijn de fysische methodes. In deze literatuurstudie wordt dieper ingegaan op de fysische methodes van decontaminatie. Er zijn verschillende fysische methodes die afzonderlijk of in combinatie met andere technieken gebruikt kunnen worden. De belangrijkste technieken zijn hoge hydrostatische druk, radiatie, sonicatie, koude plasma en gepulseerd licht. Sleutelwoorden: bacteriën - decontaminatie - fruit - groenten - voedselveiligheid 1

7 INLEIDING Om het voorkomen van voedsel-gerelateerde ziekten te beperken, is het van belang om veilige producten af te leveren aan de consument. Voedsel kan op verschillende manieren gecontamineerd worden. Hierbij denkt men aan vervuiling door chemische producten zoals pesticiden, maar vooral aan contaminatie door virussen, bacteriën en parasieten. Daar een grondige bespreking van al deze componenten te uitgebreid zou zijn beperkt deze literatuurstudie zich tot het bespreken van bacteriële contaminatie van voedsel. Tijdens het koken en bakken van het voedsel, worden de meeste bacteriën geïnactiveerd door de hoge temperatuur die hiermee gepaard gaat. Er zijn echter ook producten die zonder voorafgaande bereiding geconsumeerd worden. Denk hierbij aan groenten en fruit die vaak rauw gegeten worden. Het is dus van groot belang om ook hier veilige producten te verkrijgen. In het kader van deze literatuurstudie worden een aantal methoden besproken om de veiligheid van groenten en fruit te verhogen. Groenten en fruit die veilig zijn voor de consument kan men bekomen door de graad van bacteriële contaminatie zo laag mogelijk te houden. Het is zeer moeilijk om contaminatie van groenten en fruit te voorkomen aangezien deze op diverse manieren en tijdens alle mogelijke stappen van het productieproces kan optreden. Daarom is men geïnteresseerd in een methode om het aantal aanwezige bacteriën te reduceren. Er worden verschillende manieren van decontaminatie toegepast. Frequent gebruikte technieken zijn chemische en thermische decontaminatie. Chemische decontaminatie heeft als nadeel dat er chemische residuen kunnen achterblijven die schadelijk kunnen zijn voor de consument. Thermische decontaminatie zorgt voor veranderingen in de structuur en het uitzicht van de producten. Dit doet de kwaliteit van het product dalen. Om veilige producten af te leveren zonder de neveneffecten van thermische en chemische decontaminatie, wordt er onderzoek gedaan naar goede alternatieven. Deze moeten zorgen voor een significante reductie van het aantal bacteriën en de organoleptische eigenschappen van groenten en fruit onveranderd laten. Hiervoor komen fysische methoden in aanmerking zoals hoge hydrostatische druk, radiatie, sonicatie, koude plasma en gepulseerd licht. Deze technieken en hun effecten op bacteriële groei worden omwille van de groeiende interesse toegelicht in deze literatuurstudie. 2

8 LITERATUURSTUDIE 1. BACTERIËLE CONTAMINATIE VAN GROENTEN EN FRUIT 1.1. Soorten contaminatie Volgens Ramos et al. (2013) is de natuurlijke microflora van groenten en fruit aanwezig bij het consumeren zonder voorafgaande bereiding, maar veroorzaakt deze geen ziekten bij de mens. Groenten en fruit kunnen echter tijdens alle stappen van het productieproces gecontamineerd worden door pathogene micro-organismen (Beuchat, 2002; Abadias et al., 2008; Losio et al., 2010; Lehto et al., 2011; Ramos et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014b). Er zijn twee verschillende soorten contaminatie mogelijk. Allereerst is er chemische contaminatie door pesticiden (Ng et al., 2005; Ziuzina et al., 2015). Hier wordt in het kader van deze literatuurstudie niet verder op in gegaan. De tweede vorm is biologische contaminatie. Deze is voornamelijk veroorzaakt door aanwezigheid van virussen, parasieten en bacteriën, maar ook mycotoxines, schimmels en gisten kunnen voor problemen zorgen (Beuchat, 2002, 2006; Abadias et al., 2008; Raybaudi-Massilia et al., 2009; Olaimat en Holley, 2012; Ziuzina et al., 2014, 2015). Virussen die groenten en fruit kunnen contamineren zijn het hepatitis A virus en verschillende norovirussen (Abadias et al., 2008; Olaimat en Holley, 2012; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). Volgens Olaimat en Holley (2012) wordt parasitaire contaminatie vooral veroorzaakt door Cyclospora cayetanensis en Cryptosporidium parvum. Dit is in overeenstemming met de bevindingen van Beuchat (2002) en Abadias et al. (2008). Volgens Beuchat (2002) speelt echter ook Giardia lamblia een belangrijke rol. Bacteriën verantwoordelijk voor contaminatie van groenten en fruit zijn voornamelijk Salmonella enterica, Escherichia coli en Listeria monocytogenes (Beuchat, 2002; Ng et al., 2005; Abadias et al., 2008; Cevallos-Cevallos et al., 2012; Olaimat en Holley, 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a; Ziuzina et al., 2015). Freitas Brilhante de São José et al. (2014a) toonden aan dat ook Aeromonas species een oorzaak kunnen zijn van voedselcontaminatie door het eten van rauwe groenten en fruit. Volgens Birmpa et al. (2013) speelt Staphylococcus aureus een rol. Contaminatie door Shigella species wordt vermeld door Beuchat (2002) en Ng et al. (2005). Campylobacter species, Yersinia enterocolitica, Bacillus cereus en Clostridium botulinum worden door Beuchat (2002) beschreven als belangrijke oorzaken van voedselgerelateerde ziekten bij de mens. 3

9 1.2. Ontstaan van bacteriële contaminatie Groenten en fruit kunnen tijdens alle stappen van het productieproces gecontamineerd worden door pathogene micro-organismen (Beuchat, 2002; Abadias et al., 2008; Losio et al., 2010; Lehto et al., 2011; Ramos et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014b, Ziuzina et al., 2014). Hier wordt een onderscheid gemaakt tussen contaminatie die optreedt voor het oogsten en na het oogsten (Beuchat, 2002; Abadias et al., 2008; Raybaudi-Massilia et al., 2009; Olaimat en Holley, 2012; Freitas Brilhante de São José et al., 2014b). Onderzoek door Ng. et al. (2005) toont aan dat pesticiden kunnen bijdragen in het creëren van een goede omgeving voor bacteriële groei waardoor de mogelijkheid voor contaminatie toeneemt. Verder kan beschadiging van de oppervlakkige structuren van groenten en fruit er voor zorgen dat de bacteriën dieper kunnen doordringen en vermenigvuldigen (Beuchat, 2002; Birmpa et al., 2013). Bacteriële contaminatie van groenten en fruit die optreedt voor het oogsten is voornamelijk een gevolg van contact met de bodem, water of mest (Beuchat, 2002, 2006; Losio et al., 2010; Lehto et al., 2011; Cevallos-Cevallos et al., 2012; Olaimat en Holley, 2012; Bilek en Turantas, 2013; Birmpa et al., 2013; Shaw et al., 2015). Andere bronnen van contaminatie zijn gecontamineerd stof en insecten (Beuchat, 2002, 2006; Losio et al., 2010; Olaimat en Holley, 2012; Birmpa et al., 2013). Vervuiling van de bodem met pathogene bacteriën ontstaat door het gebruik van onvoldoende of niet gecomposteerde feces als meststof (Beuchat, 2002, 2006; Lehto et al., 2011; Cevallos-Cevallos et al., 2012). Bacteriën die gastro-intestinale stoornissen veroorzaken, kunnen over het algemeen lange tijd overleven in de bodem (Trigo et al., 2009; Olaimat en Holley, 2012). Irrigatie, afvloei van oppervlaktewater en regen zijn verantwoordelijk voor contaminatie via water (Beuchat, 2002; Cevallos-Cevallos et al., 2012; Olaimat en Holley, 2012). Cevallos-Cevallos et al. (2012) toonden aan dat de besmetting van groenten en fruit met pathogene micro-organismen via regen en plassen een groter risico vormt dan verspreiding via de bodem of mest. De duur en de intensiteit van de regenbuien speelt hier een belangrijke rol. Volgens Olaimat en Holley (2012) vormt gecontamineerd water dat rechtstreeks op eetbare delen van groenten en fruit terecht komt het grootste gezondheidsrisico. Zowel op akkers als in serres, kunnen groenten en fruit gecontamineerd worden door watergebruik bij irrigatie. Het is dus van belang om water van goede kwaliteit te gebruiken voor irrigatie. Rioolwater of water dat veel pathogenen bevat, verhoogt het risico op contaminatie aanzienlijk (Beuchat, 2002; Olaimat en Holley, 2012; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a, Shaw et al., 2015). Fecale verontreiniging van groenten en fruit kan voorkomen door contact met uitwerpselen van vogels en grazende dieren of indirect door contaminatie afkomstig van irrigatiewater en compost (Beuchat, 2002, 2006; Lehto et al., 2011; Cevallos-Cevallos et al., 2012; Bilek en Turantas, 2013; Shaw et al., 2015). 4

10 Manipulaties door mensen, gecontamineerd spoelwater en ijs, vuile transportcontainers, verontreinigd materiaal en het verwerken van de producten zijn mogelijke oorzaken voor contaminatie van groenten en fruit na het oogsten (Beuchat, 2002; Lehto et al., 2011; Olaimat en Holley, 2012; Ziuzina et al., 2015). Ook kan er kruiscontaminatie optreden tijdens de distributie van verse producten als het wassen niet op een correcte manier gebeurt (Olaimat en Holley, 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013; Birmpa et al., 2013). Volgens Raybaudi-Massilia et al. (2009), Olaimat en Holley (2012) en Ziuzina et al. (2015) zorgt snijden van groenten en fruit niet enkel voor contaminatie met bacteriën, maar ook voor het stimuleren van bacteriële groei Belang van bacteriële contaminatie van voedsel voor de mens Verschillende onderzoeken tonen aan dat er de laatste decennia een opvallende stijging is in het voorkomen van voedselinfecties bij mensen (Abadias et al., 2008; Sirinutsomboon et al., 2011; Olaimat en Holley, 2012; Birmpa et al., 2013; Ramos et al., 2013). Voor het overdragen van pathogenen naar de consument vormen verse producten, zoals groenten en fruit, een groot risico (Abadias et al., 2008; Trigo et al., 2009; Olaimat en Holley, 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013; Ramos et al., 2013; Ziuzina et al., 2014, 2015). De laatste jaren wordt er veel belang gehecht aan een gezonde levensstijl en verse voeding (Losio et al., 2010; Sirinutsomboon et al., 2011; Olaimat en Holley, 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a, 2014b; Kramer et al., 2015). Kramer et al. (2015) toonden aan dat men in onze maatschappij vaak onvoldoende tijd heeft om uitgebreide maaltijden klaar te maken en men hierdoor vaak kiest voor kant-en-klare producten. Hiertoe behoren ook groenten en fruit die rauw geconsumeerd kunnen worden en geen bereiding vereisen. Er is een duidelijk verband waar te nemen tussen de toename in de consumptie van groenten en fruit en het voorkomen van voedsel-gerelateerde ziekte-uitbraken (Abadias et al., 2008; Trigo et al., 2009; Losio et al., 2010; Olaimat en Holley, 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013; Ramos et al., 2013; Ziuzina et al., 2015). Veel van deze producten kunnen zonder verdere bereiding gegeten worden. Door verhitting kan men echter veel pathogene micro-organismen uitschakelen en wordt het risico op besmetting beperkt. Rauw geconsumeerde producten vormen dus een groter gezondheidsrisico dan bereide producten (Trigo et al., 2009; Farneti et al., 2010; Losio et al., 2010; Cheigh et al., 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Birmpa et al., 2013; Kramer et al., 2014). Olaimat en Holley (2012) zien een internationalisering van de wereldhandel en een stijging van het aantal immunodepressieve consumenten als bijkomende verklaring voor het frequenter optreden van voedsel-gerelateerde ziekten. Beuchat (2002) wijst erop dat de stijging in voedsel-gerelateerde ziekten ook schijnbaar kan zijn. Dit kan een gevolg zijn van een verhoogd bewustzijn van epidemiologen en gezondheidsspecialisten over het risico van rauwe producten, waardoor er meer onderzoek gedaan wordt, en er meer gegevens beschikbaar zijn. 5

11 2. VERSCHILLENDE TECHNIEKEN VAN DECONTAMINATIE Om het risico op ziekten door het eten van rauwe groenten en fruit te beperken, is men op zoek naar technieken om de graad van bacteriële contaminatie te verlagen (Cheigh et al., 2012; Birmpa et al., 2013). Men kan verschillende technieken afzonderlijk toepassen of meerdere technieken combineren om veilige producten te bekomen (Bilek en Turantas, 2013). In de eerste plaats worden groenten en fruit gewassen om vuil en micro-organismen te verwijderen. Deze methode is, indien correct uitgevoerd, zeer effectief om een reductie van het aantal pathogene bacteriën te verkrijgen (Olaimat en Holley, 2012; Bilek en Turantas, 2013). Ziuzina et al. (2014) stellen dat er door het wassen van groenten en fruit een daling van minder dan 2 logaritmische eenheden kan worden waargenomen, wat onvoldoende is om veilige producten te verkrijgen. Indien niet correct uitgevoerd, kan het wassen van groenten en fruit ook zorgen voor kruiscontaminatie en een herverdeling van pathogene bacteriën (Olaimat en Holley, 2012; Bilek en Turantas, 2013). Een tweede vorm van decontaminatie die vaak toegepast wordt, is chemische decontaminatie. Hierbij worden groenten en fruit ondergedompeld in ontsmettingsmiddelen zoals chlorine-oplossingen, ontsmettingsmiddelen op basis van alkaline, waterstofperoxide, geozoniseerd water of geëlektrolyseerd water (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013). Een groot nadeel van deze vorm van decontaminatie is het achterblijven van residuen. Deze worden in verband gebracht met het voorkomen van kanker bij de mens (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Birmpa et al., 2013). Nog een nadeel is dat niet alle pathogenen gevoelig zijn voor chemische decontaminatie (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Birmpa et al., 2013). Een derde vorm van decontaminatie die frequent toegepast wordt, is thermische decontaminatie. Hiervoor gebruikt men temperaturen tussen 60 C en 100 C (Cheigh et al., 2012). Voor het verkrijgen van warmte is veel energie nodig. Door de temperatuurstijging kunnen de nutritionele en organoleptische eigenschappen van de verse producten gewijzigd worden (Cheigh et al., 2012; Birmpa et al., 2013). De laatste jaren is er onderzoek gedaan naar manieren van decontaminatie die geen residuen achterlaten, de structuur van de producten niet wijzigen en de houdbaarheid van groenten en fruit verlengen (Cheigh et al., 2012; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Birmpa et al., 2013). Hiervoor komen verschillende fysische methoden in aanmerking, namelijk hoge hydrostatische druk, radiatie, sonicatie, koude plasma en gepulseerd licht (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Bilek en Turantas, 2013). Omwille van de groeiende interesse in alternatieven voor chemische en thermische decontaminatie technieken, gaat deze literatuurstudie dieper in op de fysische methodes van decontaminatie. 6

12 2.1. Hoge hydrostatische druk Werkwijze Bij decontaminatie met hoge hydrostatische druk worden producten blootgesteld aan drukken die variëren tussen 100 en 1000 MPa (Patterson, 2005; Lavinas et al., 2008; Ramos et al., 2013). Patterson (2005) omschrijft een druk van 500 MPa als equivalent aan het gewicht van drie olifanten op een aardbei. Onafhankelijk van de grootte en de vorm van de soort groente of fruit, wordt de druk snel en evenredig verdeeld over heel het productoppervlak waardoor de bacteriën geïnactiveerd worden maar het product onbeschadigd en onveranderd blijft (Patterson, 2005; Lavinas et al., 2008). Verder blijven ook de smaak en de kleur van de groenten en het fruit na behandelen met hoge hydrostatische druk hetzelfde als voorheen (Ramos et al., 2013). Een systeem om hoge hydrostatische druk toe te passen is opgebouwd uit één of meerdere hydrostatische pompen die hoge drukken kunnen genereren. Vervolgens is er een vloeistofkolom die deze drukken overzet. Meestal wordt er hiervoor gebruik gemaakt van gedeïoniseerd water. Ten slotte heeft men een hoge druk vat nodig waarin men de producten kan plaatsen (Doğan en Erkmen, 2004; Erkmen en Doğan, 2004; Patterson, 2005). Fig. 1 geeft een schematische voorstelling van een systeem voor hoge hydrostatisch druk decontaminatie. Groenten en fruit worden in het vat geplaatst en vervolgens wordt ook de vloeistof toegevoegd door de hydraulische pompen. Eens men hierin de gewenste druk bereikt, kan deze zo lang als nodig worden aangehouden. Hiervoor is er geen extra energie nodig (Doğan en Erkmen, 2004; Erkmen en Doğan, 2004; Patterson, 2005). Fig. 1 Schematische voorstelling van een hoge hydrostatische druk systeem (uit Doğan en Erkmen, 2004) (1) hydraulisch druk systeem, (7) vloeistof, (8) hoge druk vat, (10) product Micro-organismen worden op verschillende manieren geëlimineerd door hoge hydrostatische druk. Allereerst wordt er schade toegebracht aan de celmembraan van bacteriën waardoor deze zijn vorm 7

13 en functie verliest. Verder worden vacuolen gevuld met gas samengeperst. Ook worden enkele enzymen betrokken bij DNA replicatie en transcriptie gedenatureerd en is er destructie van ribosomen. Men veronderstelt dat het simultaan optreden van deze mechanismen verantwoordelijk is voor inactivatie van bacteriën, maar het exacte mechanisme is nog niet volledig opgehelderd (Patterson, 2005; Lavinas et al., 2008; McKay et al., 2011) Effect op bacteriële contaminatie Lavinas et al. (2008), Li et al. (2010) en McKay et al. (2011) stellen dat hoge hydrostatische druk een significante hoeveelheid bacteriën kan doden. Een kwantitatieve bepaling van het aantal bacteriën op groenten en fruit dat afgedood wordt met behulp van deze methode is echter niet terug te vinden in de literatuur. Het aantal bacteriën daalt volgens een logaritmische schaal in de tijd tot niet-detecteerbare niveaus (Erkmen en Doğan, 2004; Patterson, 2005). Vaak volgt er na deze daling een rest van drukresistente bacteriën. Indien men deze druk-resistente bacteriën in cultuur brengt, en vervolgens weer behandelt met hoge hydrostatische druk, zal er weer een logaritmische reductie tot een restgroep plaatsvinden (Patterson, 2005). Niet alle micro-organismen reageren op eenzelfde manier op behandeling met hoge hydrostatische druk. De bacterie species speelt hierin een belangrijke rol (Erkmen en Doğan, 2004; Patterson, 2005). Patterson (2005) toonde aan dat gram negatieve bacteriën door de complexere structuur van hun celmembraan over het algemeen gevoeliger zijn voor drukveranderingen dan gram positieve bacteriën. Ook de groeifase van bacteriën heeft een invloed op het effect van hoge hydrostatische druk. Bacteriën in de exponentiële groeifase zijn gevoeliger dan bacteriën in de stationaire groeifase. Ten slotte zijn ook bacteriële sporen zeer resistent aan hoge hydrostatische druk. Drukken van meer dan 1000 MPa zijn vaak onvoldoende voor het verwijderen van sporen. De duur van de behandeling en de grootte van de gebruikte druk hebben ook een invloed op de reductie van bacteriën. Hoe hoger de druk en hoe langer de behandeling duurt, hoe meer bacteriën uitgeschakeld worden (Doğan en Erkmen, 2004; Erkmen en Doğan, 2004; Patterson, 2005; Ramos et al., 2013; Lavinas et al., 2008; McKay et al., 2011). Ook de temperatuur waarbij het proces uitgevoerd wordt, kan een invloed hebben. Bij temperaturen boven 20 C gaan er minder bacteriën overleven. Bij temperaturen hoger dan 70 C spreekt men van hoge druk sterilisatie (Patterson 2005). De chemische structuur van groenten en fruit kan ook een invloed hebben op de decontaminatie door hoge hydrostatische druk. Proteïnen, koolhydraten en lipiden op het oppervlak van de producten kunnen interfereren met deze vorm van decontaminatie (Patterson, 2005) Nadelen Een belangrijk nadeel van hoge hydrostatische druk voor de decontaminatie van groenten en fruit is de kostprijs. De apparatuur die nodig is om deze hoge drukken te creëren is namelijk niet goedkoop. Hierdoor zal de consument een meerprijs moeten betalen voor producten na decontaminatie door hoge hydrostatische druk. 8

14 Een tweede nadeel is dat producten 40% vrij water moeten bevatten opdat er een significante daling van bacteriën kan worden waargenomen na deze decontaminatie. Bij verse groenten en fruit vormt dit echter geen probleem (Ramos et al., 2013). 9

15 2.2. Radiatie Werkwijze Bij radiatie worden groenten en fruit blootgesteld aan gammastralen afkomstig van 60 Co en 137 Cs isotopen, ionisatiestraling door hoog energetische elektronen of röntgenstralen (Farkas, 2004; Ramos et al., 2013). Door radiatie ontstaan ionen en elektrisch geladen moleculen die vrije radicalen vormen in water en micro-organismen kunnen uitschakelen (Ramos et al., 2013). Het DNA van levende cellen wordt hierdoor beschadigd waardoor er geen reproductie meer kan plaats vinden (Farkas, 2004). Gomes et al. (2009) stuurde neutronen af op een Lanthaan oxide plaat om gammastralen te genereren. In deze proefopstelling wordt stralingsdosis en snelheid op verschillende plaatsen in de irradiatie-kamer gemeten door dosimeters. Dit wordt schematisch voorgesteld in Fig. 2. Fig. 2 Schematisch weergave van een proefopstelling van radiatie (uit Gomes et al., 2009) Bij radiatie wordt er een maximumdosis van 1,0 kgy gebruikt. Deze lage dosis is voldoende om bacteriën uit te schakelen, maar toch veilig voor de consument (Trigo et al., 2009; Ramos et al., 2013). Er is geen warmteproductie. Hierdoor kan radiatie ook gebruikt worden na het verpakken van de producten. Dit heeft als voordeel dat het product niet opnieuw gecontamineerd of geïnfecteerd kan worden na de behandeling en kan de versheid van het product gegarandeerd worden (Farkas, 2004; Gomes et al., 2009) Effect op bacteriële contaminatie Gomes et al. (2009), Trigo et al. (2009) en Goodburn en Wallace (2013) tonen aan dat de hoeveelheid bacteriën op groenten en fruit significant kan worden verminderd door gebruik van radiatie, waardoor veilige producten afgeleverd kunnen worden bij de consument. Hoe hoger de stralingsdosis die 10

16 gebruikt wordt, hoe effectiever de decontaminatie (Goodburn en Wallace, 2013). Ook wordt de houdbaarheid van de producten verlengd (Farkas, 2004). Volgens Gomes et al. (2013) kan er een reductie van 3 tot 4 logartimische kolonievormende-eenheden waargenomen worden bij radiatie van sla met een dosis van 1,0 kgy. Door verschillen in de chemische en fysische structuur van de verschillende soorten bacteriën die groenten en fruit kunnen contamineren, zijn niet alle species even gevoelig voor radiatie. Ook kunnen sommige soorten sneller herstellen van schade ten gevolge van de behandeling dan andere. Hierdoor kan de hoeveelheid straling die nodig is om bacteriën uit te schakelen variëren naargelang de soorten bacteriën die aanwezig zijn (Farkas, 2004). Het effect van radiatie op bacteriële contaminatie is vooral afhankelijk van de stralingsdosis, de soorten bacteriën die aanwezig zijn en de hoeveelheid aanwezige bacteriën (Farkas, 2004; Goodburn en Wallace, 2013). Hoe meer bacteriën aanwezig zijn, hoe lager het effect van radiatie bij eenzelfde stralingsdosis (Farkas, 2004; Goodburn en Wallace, 2013). In de Verenigde Staten wordt deze techniek reeds toegepast voor de decontaminatie van groenten en fruit. Dit in tegenstelling tot Europa, waar de techniek nog niet vaak gebruikt wordt. Toch is er de laatste jaren een significante stijging in het toepassen van radiatie voor de decontaminatie van levensmiddelen (Farkas, 2004) Nadelen Er worden verschillende nadelen beschreven bij het gebruik van radiatie voor de decontaminatie van voedsel. Allereerst is er een grondige kennis nodig voor het gebruik van radiatie. Er moet namelijk over heel het oppervlak van het product een gelijkmatige verdeling zijn van straling. Een te hoge dosis kan de kwaliteit van het product aantasten, maar een te lage dosis doet de effectiviteit van de decontaminatie dalen (Gomes et al., 2009). Een tweede nadeel van radiatie is de kostprijs. Radiatie is duur aangezien men moet investeren in het nodige materiaal om straling te genereren, maar ook in veiligheidscontroles in verband met stralingsresiduen (Goodburn en Wallace, 2013). Ten derde kan radiatie niet gebruikt worden als alleenstaande behandeling. Om vervuiling door de bodem en chemische residuen te verwijderen, zullen de producten steeds gewassen moeten worden voorafgaand aan de behandeling met straling (Goodburn en Wallace, 2013). Trigo et al. (2009) beschrijven ook het opnieuw aangroeien van bacteriën tijdens de opslag van producten na de behandeling als een nadeel van radiatie. Ten slotte is het gebruik van radiatie voor de decontaminatie van voedsel nog niet goed geaccepteerd bij de consument. Er is namelijk argwaan omtrent de veiligheid van voedingswaren die behandeld zijn met straling (Goodburn en Wallace, 2013). 11

17 2.3. Sonicatie Werkwijze Decontaminatie van groenten en fruit door middel van sonicatie-behandeling maakt gebruik van ultrasone trillingen of geluidsgolven om bacteriën te doden. Ultrasone golven zijn geluidsgolven met een te hoge frequentie om te worden waargenomen door het menselijk gehoor. Voor de decontaminatie van voedsel worden ultrasone golven met een hoog vermogen gebruikt. Dit zijn golven met een frequentie tussen 20 khz en 100 khz (Piyasena et al., 2003; Bilek en Turantas, 2013; Birmpa et al., 2013; Ramos et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). Een systeem om ultrasone trillingen te genereren voor de decontaminatie van voedsel bestaat uit een generator, een transductor en een zender. De generator genereert elektrische energie die wordt omgezet in ultrasone geluidsgolven door de transductor. De zender zorgt voor het overdragen van de trillingen naar het vloeistofmedium (Ramos et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). Freitas Brilhante de São José et al. (2014a) beschrijven twee verschillende systemen voor decontaminatie door middel van sonicatie. Een eerste systeem is het ultrasoon reinigingsbad dat bestaat uit een reservoir van 10 tot 2500 L waarbij de transductoren aan de randen of aan de bodem van de tank zijn vastgemaakt en de energie direct wordt overgedragen aan de vloeistof. Een tweede systeem is de ultrasone probe die in de reactiekolf kan worden ondergedompeld. Fig. 3 geeft een schematische voorstelling van deze twee systemen. Fig. 3 Schematische voorstelling van verschillende systemen van sonicatie-behandeling (uit Freitas Brilhante de São José et al., 2014a) (1) ultrasoon reinigingsbad, (2) ultrasone probe Wanneer de geluidsgolven in contact komen met vloeistof ontstaan er drukveranderingen. Als gevolg van de vloeistofstroming die hierdoor ontstaat, treedt er holtevorming op in het medium en worden gasbellen gevormd. Deze gasbellen gaan uitzetten en uiteindelijk collaberen door de drukveranderingen. Hierdoor ontstaan er schokgolven die zorgen voor een beschadiging van de bacteriële celmembranen en het bacterieel DNA (Piyasena et al., 2003; Muñoz et al., 2012; Birmpa et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a; Khandpur en Gogate, 2016). Verder worden er 12

18 bij gebruik van ultrasone trillingen ook vrije radicalen geproduceerd. Deze kunnen DNA beschadigingen veroorzaken (Piyasena et al., 2003; Muñoz et al., 2012; Birmpa et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). Piyasena et al. (2003), Muñoz et al. (2012) en Khandpur en Gogate (2016) stellen dat de holtevorming in het vloeibaar medium een lokale temperatuurstijging veroorzaakt die mede verantwoordelijk is voor beschadiging van de celmembraan. Een schematische weergave van de werking van ultrasone trillingen is weergegeven in Fig. 4. Fig. 4 Schematische weergave van het werkingsmechanisme van sonicatiebehandeling (uit Freitas Brilhante de São José et al., 2014a) Effect op bacteriële contaminatie Birmpa et al. (2013) stellen dat er na min sonicatie-behandeling een significante daling waar te nemen is van alle soorten bacteriën. Dit kan zorgen voor een reductie van 3,04 log kolonievormendeeenheden E. coli per gram aardbeien. Salmonella species kunnen hier verminderd worden met 5,52 log eenheden per gram en Listeria innocua met 6,12 log eenheden per gram (Birmpa et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). Volgens Piyasena et al. (2013) en Freitas Brilhante de São José et al. (2014a) is het effect van sonicatie-behandeling afhankelijk van de bacterie species. Grote bacteriën hebben een groter oppervlak en gaan gemakkelijker geïnactiveerd worden door ultrasone trillingen. Verder zijn gram negatieve bacteriën gevoeliger voor decontaminatie door middel van geluidsgolven. Gram positieve bacteriën worden namelijk beschermd tegen de invloed van ultrasone trillingen door hun dikkere celwand en peptidoglycaanlaag. Het effect van sonicatie-behandeling is ook afhankelijk van de amplitude van de geluidsgolven, de tijd van de blootstelling en het volume en het oppervlak van het te behandelen product (Birmpa et al., 2013; Piyasena et al., 2013). Birmpa et al. (2013) vermelden dat ook de intensiteit van de behandeling een rol speelt in het effect op het product. Dit wordt echter tegengesproken door Piyasena et al. (2013), die stellen dat er geen verschillend resultaat valt waar te nemen. 13

19 Nadelen Piyasena et al. (2013), Ramos et al. (2013) en Freitas Brilhante de São José et al. (2014a) stellen dat sonicatie op zichzelf onvoldoende is voor microbiële decontaminatie en daarom vaak gebruikt wordt in combinatie met andere decontaminatie methoden. Dit brengt extra werk en extra kosten met zich mee. Verder zouden er volgens Ramos et al. (2013) veranderingen toegebracht worden aan de structuur van groenten en fruit bij het gebruik van sonicatie. Ten slotte wordt beschreven dat het moeilijk is om de resultaten van verschillende studies in verband met sonicatie te vergelijken. Vaak zijn de omstandigheden waarin het experimenteel onderzoek gebeurt niet uniform, waardoor men moet opletten bij het vormen van een besluit over het effect van sonicatie (Ramos et al., 2013; Freitas Brilhante de São José et al., 2014a). 14

20 2.4. Koude plasma Werkwijze Voor decontaminatie met koude plasma of niet-thermische plasma is er een omzetting nodig van gas naar gasplasma. Hiervoor gebruikt men een sterk elektrisch veld. Gasplasma bestaat uit ionen, radicalen, uv-licht, warmte, reactieve zuurstof, stikstofverbindingen en een kleine hoeveelheid straling (Baier et al., 2004; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Fernández et al., 2013; Ziuzina et al., 2015). Deze componenten kunnen beschadiging van de celmembranen en van het DNA van bacteriën veroorzaken. Koude plasma is plasma die gegenereerd wordt bij temperaturen van 30 tot 60 C en zegt dus niets over de temperatuur van het plasma zelf (Bermúdez-Aguirre et al., 2013). Aangezien er door de lage temperatuur weinig energie vereist is voor de behandeling van groenten en fruit en de organoleptische eigenschappen van de producten bewaard worden, is er vanuit de voedingsindustrie veel interesse in behandeling met niet-thermische plasma (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Fernández et al., 2013). Een koude plasma systeem bestaat uit een stroombron, een elektrode en een gasaanvoer (Baier et al., 2004; Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Fernández et al., 2013). Onder de elektrode wordt een rooster geplaatst om de overtollige elektrische lading tegen te houden. Het rooster kan ook positief of negatief geladen worden en zo de chemische effecten beïnvloeden (Fernández et al., 2013). Baier et al. (2004) en Bermúdez-Aguirre et al. (2013) gebruikten argon en argon met 0,1% zuurstof als gas voor het genereren van gasplasma. Ramos et al. (2013) daarentegen gebruiken lucht, zuurstof, stikstof of helium. Fig. 5 geeft een schematische voorstelling van een koude plasma systeem. Fig. 5 Een schematische weergave van een koude plasma system (uit Bermúdez-Aguirre et al., 2013) (A) Stroombron, (E) Rooster 15

21 Effect op bacteriële contaminatie Ramos et al. (2013) en Ziuzina et al. (2015) toonden aan dat koude plasma behandeling een zeer efficiënte methode is voor de decontaminatie van groenten en fruit. Er kan een significante daling van het aantal bacteriën aangetoond worden op het productoppervlak (Bermúdez-Aguirre et al., 2013; Ramos et al., 2013; Ziuzina et al., 2015). Bermúdez-Aguirre et al. (2013) tonen aan dat er bij gebruik van koude plasma weinig veranderingen in organoleptische eigenschapen kunnen worden waargenomen. Dit wordt echter tegengesporken door Ramos et al. (2013). Behandelingen van 10, 60 en 120 s zorgen voor een sterke daling van Salmonella species, E. coli en L. monocytogenes op gladde oppervlakken zoals tomaten en appels. Respectievelijk kan men hier een reductie van 3,3 en 4,7 log kolonievormende-eenheden E. coli waarnemen na een behandeling van 60 s. De bacteriën zijn bij deze producten evenredig verdeeld over heel het oppervlak en makkelijk bereikbaar voor gasplasma. Voor decontaminatie van ruwere oppervlakken zoals aardbeien zijn langere behandelingstijden tot 300 s nodig om een reductie te bekomen van 3,5 log kolonievormende-eenheden. De onregelmatigheden in het oppervlak kunnen de aanwezige bacteriën beschermen tegen de invloed van gasplasma (Baier et al., 2004; Ziuzina et al., 2014, 2015). Een verlenging van de behandelingsduur zorgt ervoor dat meer bacteriën worden gedood op een gelijkaardig productoppervlak (Ziuzina et al., 2015). Ziuzina et al. (2015) toonden aan dat het effect van decontaminatie met koude plasma ook beïnvloed wordt door de bacterie species die aanwezig zijn. Gram negatieve bacteriën zoals Salmonella species en E. coli zijn gevoeliger voor decontaminatie met koude plasma dan gram positieve bacteriën zoals L. monocytogenes. De dikkere wand van gram positieve bacteriën beschermt namelijk ook tegen de inwerking van gasplasma. Fernández et al. (2013) stellen dat bacteriën in de exponentiële groeifase gevoeliger zijn voor decontaminatie met koude plasma dan bacteriën in de stationaire fase. Naast de bacterie species en vorm van de oppervlakkige structuren van groente of fruit spelen ook de hoeveelheid aanwezige bacteriën, de samenstelling van het gas dat gebruikt wordt om plasma te genereren, en de hoeveelheid toegevoegde stroom een rol in het effect van decontaminatie door middel van koude plasma (Ramos et al., 2013; Ziuzina et al., 2015) Nadelen Een eerste nadeel is dat er weinig geweten is over het exacte mechanisme waarmee bacteriën afgedood worden. Ook is er weinig geweten over de effecten van koude plasma op de structuur van groenten en fruit waardoor er wijzigingen kunnen ontstaan in de organoleptische eigenschappen van de producten (Ramos et al., 2013). Dit wordt bevestigd door Fernández et al. (2013), die stellen dat er hieromtrent meer onderzoek nodig is. Verder moet er uitgebreider onderzoek gedaan worden naar schadelijke residuen die ontstaan bij het gebruik van koude plasma voor de decontaminatie van levensmiddelen (Fernández et al., 2013). Ten slotte is er onvoldoende onderzoek gedaan naar de stabiliteit van koude plasma bij gebruik op grote schaal (Ramos et al., 2013). 16

22 2.5. Gepulseerd licht Werkwijze Gepulseerd licht is een decontaminatie methode die bacteriën doodt door middel van korte pulsen breedspectrum licht met een golflengte van 100 tot 1100 nm. De exacte werking van gepulseerd wit licht voor de decontaminatie van groenten en fruit is nog niet volledig opgehelderd. Onderzoek toont aan dat het ultraviolet licht, voornamelijk UV-C licht met een golflengte van 100 tot 280 nm, de grootste rol speelt bij het inactiveren van bacteriën (Gómez-López et al., 2005; Wang et al., 2005; Gómez-López et al., 2007; Izquier en Gómez-López, 2011; Pataro et al., 2011; Cheigh et al., 2012; Levy et al., 2012; Muñoz et al., 2012; Ramos-Villarroel et al., 2012; Charles et al., 2013; Luksiene et al., 2013; Ramos et al., 2013; Kramer et al., 2015). Een systeem voor decontaminatie door middel van gepulseerd licht bestaat uit een xenon flitslamp en een condensator. Elektrische energie wordt in pulsen bij een inert gas zoals xenon gebracht waardoor er wit licht ontstaat. Door stroom op te slaan in een condensator en in korte pulsen van enkele microseconden vrij te geven, wordt het effect van de energie versterkt (Gómez-López et al., 2007; Pataro et al., 2011; Cheigh et al., 2012; Charles et al., 2013; Luksiene et al., 2013). Volgens Pataro et al. (2011) worden er 3 pulsen per seconden gegenereerd. De producten die men wil decontamineren kunnen op verschillende afstanden van de flitslamp geplaatst worden (Gómez-López et al., 2007; Luksiene et al., 2013). Fig. 6 geeft een schematische voorstelling van een gepulseerd licht systeem. Fig. 6 Schematische weergave van een gepulseerd licht systeem (uit Gómez-López et al., 2007) Ultraviolet licht kan bacteriën uitschakelen door gebruik te maken van een fotochemische reactie in het DNA van bacteriën. Er ontstaan DNA laesies en er worden pyrimidine dimeren gevormd waardoor de DNA transcriptie en translatie niet kan plaatsvinden. De bacteriën kunnen zich niet meer vermenigvuldigen en door de vele DNA beschadigingen wordt apoptose geïnduceerd (Birmpa et al., 17

23 2003; Gómez-López et al., 2007; Wang et al., 2005; Pataro et al., 2011; Cheigh et al., 2012; Muñoz et al., 2012; Ramos-Villarroel et al., 2012). Verder heeft uv-licht ook een fotothermisch effect op de aanwezige bacteriën door het vrijzetten van energie uit de lichtpulsen. Deze oververhitting zorgt voor denaturatie van proteïnen en een abnormale ionenstroom (Pataro et al., 2011; Cheigh et al., 2012; Muñoz et al., 2012; Ramos-Villarroel et al., 2012). Ten slotte kan uv-licht ook zorgen voor structurele schade bij bacteriën. Dit noemt men het fotofysisch effect van deze behandeling (Izquier en Gómez- López, 2011; Pataro et al., 2011). Over het effect van de andere lichtspectra die aanwezig zijn bij gebruik van gepulseerd licht is nog niet veel geweten. Verder onderzoek hieromtrent is nodig. (Pataro et al., 2011; Cheigh et al., 2012; Ramos-Villarroel et al., 2012) Effect op bacteriële contaminatie Verschillende onderzoeken tonen aan dat decontaminatie door middel van gepulseerd licht een significante daling van het aantal bacteriën kan veroorzaken. De hoeveelheid aanwezige E. coli op champignons kan gededuceerd worden met 3,03 log kolonievormende-eenheden per gram (Pataro et al., 2011; Ramos-Villarroel, 2012; Luksiene et al., 2013; Kramer et al., 2015). Kramer et al. (2015) stellen dat gepulseerd licht niet alle bacteriën op het oppervlak van groenten en fruit kan verwijderen. De behandeling was echter wel voldoende om de hoeveelheid bacteriën te doen dalen tot onder de kritische waarde. Luksiene et al. (2013) toonden aan dat meer dan 99% van de aanwezige bacteriën op aardbeien kan worden uitgeschakeld. Belangrijk is wel dat het licht in contact moet komen met de micro-organismen om ze te kunnen inactiveren. Onregelmatigheden van het productoppervlak of voorwerpen die tussen de lichtbron en het product geplaatst worden, kunnen zorgen voor een schaduw-effect, waardoor de bacteriën niet optimaal in contact komen met de lichtstralen (Gómez- López et al., 2007; Izquier en Gómez-López, 2011; Kramer et al., 2015). Volgens Pataro et al. (2011) worden ook sporen uitgeschakeld door gepulseerd licht. Gómez-López et al. (2007) stellen echter dat het uitschakelen van bacteriën op groenten en fruit geen invloed heeft op de houdbaarheid van de producten. Microbiële decontaminatie door middel van gepulseerd licht verloopt volgens een sigmoïde curve. Deze begint met een plateau-fase waarin de bacteriën beschadigd worden. Vervolgens zullen de bacteriën afsterven door bijkomende blootstelling aan gepulseerd licht. Ten slotte eindigt de curve met bacteriën die resistent zijn aan de behandeling. Er zijn verschillende theorieën beschreven over de mogelijke oorzaak van deze ongevoeligheid, maar er is nog discussie over de juiste verklaring (Gómez-López et al., 2007). Niet alle bacterie species vertonen eenzelfde sensitiviteit voor de behandeling met gepulseerd licht. Er is vooral een verschil tussen gram positieve en gram negatieve bacteriën. Dit is te wijten aan de verschillende celwand bij deze twee groepen. De celwand van gram positieve bacteriën bevat namelijk veel meer peptidoglycaanlagen die beschermen tegen de invloed van gepulseerd licht dan de celwand van gram negatieve bacteriën (Pataro et al., 2011; Ramos-Villarroel et al., 2012; Kramer et 18

24 al., 2015). Pataro et al. (2011) stellen dat ook de natuurlijke leefomgeving van bacteriën een rol speelt in de resistentie tegen behandeling met gepulseerd licht. Gram positieve bacteriën leven vooral op oppervlakken van materialen en worden dus van nature meer blootgesteld aan uv-stralen, dit in tegenstelling tot gram negatieve bacteriën die vooral in het maagdarm-kanaal van dieren en mensen leven en niet onderworpen worden aan uv-licht. Decontaminatie door middel van gepulseerd licht wordt beïnvloed door de intensiteit en de hoeveelheid van de lichtpulsen (Pataro et al., 2011; Muñoz et al., 2012; Ramos-Villarroel, 2012; Charles et al., 2013). Ook de samenstelling van de producten speelt hier een grote rol. Onderzoek toont aan dat aanwezigheid van proteïnen en vetten op het productoppervlak een negatieve invloed hebben op het resultaat van deze behandeling omdat ze een deel van de straling absorberen en zo het effect van het gepulseerd licht op bacteriën verminderen. Aangezien de meeste groenten en fruit weinig proteïnen en vetten bevatten, zijn deze geschikte kandidaten voor de behandeling met gepulseerd licht (Gómez-López et al., 2005; Charles et al., 2013). Sommige soorten groenten en fruit kunnen de behandeling met gepulseerd licht echter nadelig beïnvloeden omdat ze een deel van het werkzame lichtspectrum absorberen (Gómez-López et al., 2005; Pataro et al., 2011; Muñoz et al., 2012; Ramos et al., 2013) Nadelen Onderzoek door Gómez-López et al. (2005, 2007) en Pataro et al. (2011) toonde aan dat groenten en fruit na behandeling met gepulseerd licht een gedehydrateerd uitzicht kregen. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de absorptie van verschillende lichtspectra en de daarbij horende oververhitting. Dit zorgt ervoor dat de kwaliteit van de producten aanzienlijk daalt, waardoor dit de meest beperkende factor is in het gebruik van gepulseerd licht voor de decontaminatie van groenten en fruit. Cheigh et al. (2012) en Muñoz et al. (2012) stellen dat gepulseerd licht niet diep in het product kan doordringen waardoor 90% van het licht geabsorbeerd wordt binnen een diepte van 1 mm. Hierdoor wordt het effect van behandeling met gepulseerd licht beperkt tot de oppervlak van groenten en fruit. 19

25 BESPREKING Via deze literatuurstudie probeerde ik een antwoord te krijgen op de vraag Is decontaminatie de toekomst voor veilig voedsel?. Veilig voedsel is zeer belangrijk bij het voorkomen van allerlei voedselgerelateerde ziekten bij de mens. Het spreekt dus voor zich dat er uitgebreid onderzoek gedaan wordt naar verschillende methodes om dit te bekomen. Als men het risico bij producten die rauw geconsumeerd worden zoals groenten en fruit kan verkleinen, is men al een hele stap vooruit in het bekomen van veilig voedsel. Veel gebruikte methodes voor het decontamineren van voedsel zijn de chemische en de thermische decontaminatie. Beide soorten technieken kunnen de hoeveelheid aanwezige bacteriën verminderen en de houdbaarheid van voedingswaar verhogen, maar blijken wegens hun nadelen niet echt geschikt voor het behandelen van rauwe groenten en fruit, daar ze de kwaliteit van deze verse producten aantasten. Chemische decontaminatie kan residuen achterlaten. Deze kunnen schadelijk zijn voor de consument en zijn dus ongewenst. Thermische decontaminatie kan ervoor zorgen dat de structuur van groenten en fruit wijzigt. Hierdoor verandert niet alleen het uitzicht en de kleur van de producten, maar zal ook de voedingswaarde afnemen. Omwille van de nadelen bij het gebruik van chemische en thermische methodes voor de decontaminatie van groenten en fruit, is men op zoek naar alternatieven. Hiervoor doet men de laatste jaren onderzoek naar de effecten van fysische decontaminatie methodes. Veel van deze technieken worden echter nog niet of in slechts in beperkte mate gebruikt voor de decontaminatie van voedsel. Ook zijn vele experimentele onderzoeken gebaseerd op de behandeling van kleine hoeveelheden van een specifieke soort groente of fruit. Dit geeft echter onvoldoende informatie over het gebruik van deze technieken op grote schaal. Bovendien mag men de resultaten niet zomaar extrapoleren naar andere soorten groenten en fruit. De vorm en structuur van het productoppervlak spelen de belangrijkste rol in het wisselend effect van decontaminatie tussen verschillende soorten groenten en fruit. De exacte wijze waarop bacteriën worden uitgeschakeld is vaak niet volledig opgehelderd. Ook reageert niet elke bacterie species op eenzelfde manier. De aanwezige bacteriën worden bij de meeste methodes niet allemaal uitgeschakeld. Hierdoor bestaat de mogelijkheid dat de resterende bacteriën na de behandeling terug gaan vermenigvuldigen, waardoor de producten toch niet helemaal veilig zijn als ze bij de consument terecht komen. Verder onderzoek is hier dus zeker aangewezen. Bij de behandeling met hoge hydrostatische druk wordt de druk snel en evenredig verdeeld over het productoppervlak. De grootte en de vorm van de te behandelen producten spelen hier niet zozeer een rol waardoor hoge hydrostatische druk geschikt kan zijn voor gebruik op grote schaal. Aanwezigheid van proteïnen, koolhydraten en lipiden op het productoppervlak kunnen interfereren met de deze manier van decontaminatie. Daar deze meestal niet in grote mate aanwezig zijn op het oppervlak van groenten en fruit, heeft dit hier niet zo n groot belang. Bij het gebruik van radiatie worden verschillende nadelen beschreven. Allereerst is een grondige kennis vereist voor het gebruik van deze behandeling. Dit zou echter voor alle technieken die men 20

26 gebruikt het geval moeten zijn. Verder is radiatie duur omwille van de extra controles die uitgevoerd moeten worden om stralingsresiduen te voorkomen. De consument vraagt naar veilige producten, maar is vaak niet bereid om hiervoor een meerprijs te betalen. Ten slotte zijn mensen erg argwanend naar het gebruik van straling in de voedingsindustrie. Dit kan verminderd worden door beter te informeren naar de voordelen en de veiligheid omtrent het gebruik van straling. Bij sonicatie-behandeling worden de producten steeds voor een langere periode in een vloeistofmedium gebracht. Er wordt echter niets vermeld over het effect van de langdurige onderdompeling in vloeistof op de structuur van de producten. Verder stelt men dat sonicatie op zichzelf onvoldoende is om het aantal bacteriën significant te verminderen. Dit maakt het gebruik van sonicatie-behandeling minder interessant aangezien er steeds een tweede methode moet worden toegepast. Dit is namelijk meer tijdrovend en duurder dan het toepassen van slechts één techniek. Koude plasma is een decontaminatie methode waarvoor veel interesse is vanuit de voedingsindustrie. Het is een eenvoudige techniek waar weinig materiaal en energie voor nodig zijn. Er worden geen structurele veranderingen aangebracht in de producten en de techniek is geschikt om op grote schaal toe te passen. Decontaminatie door middel van gepulseerd licht is een eenvoudige techniek om de hoeveelheid aanwezige bacteriën significant te doen dalen. Het grootste nadeel is echter dat er een goed contact moet zijn tussen de lichtbron en de bacteriën. Kleine oneffenheden op het productoppervlak zijn al voldoende om de decontaminatie te verstoren. Gepulseerd licht behandeling is dus meer geschikt voor vloeibare producten dan voor groenten en fruit. Verder krijgen veel producten een gedehydrateerd uitzicht door de grote hoeveelheid energie die vrijkomt bij het gebruik van gepulseerd licht. Er wordt ook gezegd dat deze behandeling onvoldoende kan doordringen in het product en dus enkel de oppervlakkige bacteriën kan uitschakelen. Aangezien de meeste micro-organismen zich op het productoppervlak bevinden is dit niet zo n groot probleem. Op voorwaarde dat er verder onderzoek gedaan wordt naar de effecten van fysische decontaminatie en de mogelijkheden van de toepassing op grote schaal bij verschillende soorten groenten en fruit, kan men stellen dat decontaminatie een goede mogelijkheid is om in de toekomst veilige producten te bekomen. Aangezien er steeds een kleine hoeveelheid bacteriën achterblijft die zich kan vermenigvuldigen kan men niet concluderen dat de producten 100% veilig zijn. De hoeveelheid overblijvende bacteriën blijft echter steeds onder de kritische waarden, waardoor de producten mits een goede bewaring toch relatief veilig zijn. 21