Gevolgen van zoutreductie in levensmiddelen

Transcriptie

1 Gevolgen van zoutreductie in levensmiddelen Frank Devlieghere Universiteit Gent Vakgroep Voedselveiligheid en voedselkwaliteit Laboratorium voor levensmiddelenmicrobiologie en conservering FOOD2KNOW Interfacultair kenniscentrum levensmiddelenwetenschappen, voeding en gezondheid verenigt ongeveer 30 laboratoria en onderzoeksgroepen verdeeld over 5 verschillende faculteiten binnen de UGent, ILVO, Hogeschool Gent en VUB ondersteund door een 500-tal onderzoekers en technici Structuur van de voordracht 1. Technologische gevolgen 2. Sensorische gevolgen 3. Microbiologische gevolgen 1. Wat is wateractiviteit 2. Hoe en in welke mate beïnvloedt de a w groei van micro-organismen 3. Hoe en in welke mate beïnvloeden zouten de a w en groei van micro-organismen 4. Gevalstudie - gekookte vleeswaren Technologische functies van zout Invloed op WBC (Waterbindingscapaciteit) Verlaging IEP van vleeseiwitten, verschil met ph(vlees) wordt groter: WBC stijgt Invloed op eiwitten Ionensterkte verhoogt: oplosbaarheid spiereiwitten en emulgerende en bindende eigenschappen nemen toe Sensorische functies van zout Invloed op sappigheid Door effect op WBC ook effect op sappigheid Invloed op smaak Cl - : zoutsmaak Na + : stimuleert smaakpapillen Rauw vlees met dezelfde zoutconc. smaakt minder zout dan het gekookte product: complex van zout en vleeseiwitten breekt af bij verhitting en enkel het vrije NaCl zorgt voor zoutsmaak 1

2 Bacteriostatische functies van zout 1. Wat is wateractiviteit 2. Hoe en in welke mate beïnvloeden zouten de wateractiviteit Micro-organismen: zonder vocht geen vermenigvuldiging a w = maat voor hoeveelheid beschikbaar water a w = waterdampspanning boven medium waterdampspanning boven zuiver water = max. 1 a w = waarde tussen 0 en 1 - Verband tussen waterfase [component] of a w is component afhankelijk maar wel lineair - Op de grenzen van verzadiging afwijkingen? water activity NaCl KCL CaCl2 MgCl concentration (g component / g H 2O) - Cumulatief effect bij twee of meer componenten a w = 1 a w -effects of individual componenten = additief, maar afwijkingen op de grens van verzadiging? Concentration (g component /100 g of solution) Measured a w Predicted a w NaCl KCl MgCl 2 CaCl Cumulatief effect bij twee of meer componenten a w = 1 a w -effects of individual componenten 1 Additief model voor wateractiviteit is mogelijk op basis van samenstelling - validation in commercial food products predicted water activity (additive model) measured water actvity Product Measured a w Predicted a w Cooked ham Cooked sausage Cooked chicken fillet Mayonnaise Smoked salmon Smoked halibut

3 Additief model voor wateractiviteit is mogelijk op basis van samenstelling - validation in commercial food products 3. Hoe en in welke mate beïnvloedt de aw microorganismen? Bacteriecel : osmotisch evenwicht met omgeving Bij contact met vloeistof met hoge OD: afgifte van water (osmose) Osmoregulatie: verloren water terugwinnen Basismechanisme: verhogen van hoeveelheid cytoplasmatisch opgeloste componenten (= osmoregulerende componenten) Laten continue activiteit van cytoplasmatische enzymes toe Energie-afhankelijk verhoogd onderhoudsmetabolisme EFFECT VAN aw-verlaging OP DE MICRO-ORGANISMEN MODELS CAN HELP Ln ( N µ.e ) = A. exp exp max (λ t ) + 1 N0 A k = b.(t Tmin ). (aw aw min ).( ph ph min ) k = b.(t Tmin ) Ln(k ) = C0 + C1 C C3aw + C4 aw T T2 µmax (T, ph ) = µopt.τ (T ). ρ ( ph ) MODELS CAN HELP m yi = σ ( w j p j + β r ) j =1 EA k = k0.e R.T k = cst + a1.t + a2. ph + a3.t ² + a4. ph ² + a5. ph.t ph < ph min,0 dn = µmax.α (t ).u ( N ).N dt ph min < ph < ph max, ( ph ph min )( ph ph max ) ( ph ph min )( ph ph max ) ( ph ph opt )² ph > ph max,0 Flanders Food: Zoutreductie: Niet evident Frank Devlieghere 17/02/2009 Flemish Cluster Predictive Microbiology in Foods 3

4 4. Speelt het type zout een rol bij een zelfde wateractiviteit? Invloed van het type zout op de groei van Lactobacillus sakei in een lab medium specific growth rate (d - 1 ) lag phase (d) water activity water activity CaCl 2 > MgCl 2 > p NaCl KCl > MgSO 4 Invloed van het type zout op de groei van Listeria monocytogenes in een lab medium Effect van gedeeltelijke zoutvervanging Estimated time (days) required by L. sakei to reach a level of 10 7 CFU ml -1 in broth with a total water phase concentration of 4.2% Replacement level NaCl alone + KCl + MgCl 2 + CaCl 2 25% % CaCl 2 > MgCl 2 > p NaCl > KCl > MgSO 4 Gebruik van KCl als een partiële NaCl vervanger kan leiden tot een verlaagde microbiële stabiliteit! Gebruik van CaCl 2 en MgCl 2 als een partiële NaCl vervanger kan leiden tot een verhoogde microbiële stabiliteit!! Commerciële zoutvervangers? Estimated time (days) required by L. sakei to reach a level of 10 7 CFU ml -1 % water-phase NaCl AlsoSalt Sub4Salt Gebruik van AlsoSalt en Sub4Salt als volledige NaCl vervanger kan leiden tot een verlaagde microbiële stabiliteit!! - Bij sommige zoutvervangers: stimulatie van microbiële groei, onafhankelijk van de verandering in wateractiviteit. - Grondige evaluatie van het effect van zoutreductie/vervanging op de microbiologische stabiliteit en veiligheid is essentieel! challengetesten 4

5 5. Gevalstudie: gekookte vleeswaren - Studie uitgevoerd in samenwerking met PURAC - Objectieven: Realiseren van een Na + -reductie van respectievelijk 15% en 30% in een gekookt vleeswaar met behoud van de microbiële houdbaarheid en sensorische kwaliteit Hoe dit realiseren? - Reductie van het NaCl gehalte met 20% en 40% Verminderen van belangrijkste Na + -bron - Toevoegen van 2% of 3% van een mengsel van 56% K-lactaat en 4% Na diacetaat (Purasal P Opti.Form 4) Toevoegen van (een) actieve antimicrobiële molecule(n) Materiaal en methodes - Aanmaken van de modelproducten - KAHO Sint-Lieven (H. Paelinck) - Ontbeend, ontvet varkensvlees werd gewolfd (16 mm) - Pekelen: - Toevoegen + vaccuüm tumbling (20 min.) - 18 uur rusten bij 4 C - vacuüm tumbling (20 min.) - In blikjes koken (T kern = 71 C) - 10 dagen bij 2 C Ingredients Test 1 Contr ol Test 2 20% reduced Test 3 20% reduced Test 4 40% reduced Test 5 40% reduced Test 6 40% reduced Salt (%) Phosphate (%) Dextrose (%) S o d i u m ascorbate (%) S o d i u m nitrite (ppm) Purasal P Opti.Form 4 (%) Water (%) P o r k L e g meat (%) Chemische parameters van de zes modelproducten Type of product Sodium (mg/ kg) Nitrite (mg/kg) (as NaNO 2 ) Water activity 40% reduced Flanders 81.0 Food: Zoutreductie: 79.5% Niet evident 78.5% Frank Devlieghere 80.0% 17/02/ % 82% Flanders Food: Zoutreductie: Niet evident Frank Devlieghere 17/02/2009 % NaCl (%) Control % reduced 20% reduced 40% reduced 40% reduced

6 Materiaal en methodes - Inoculatie met bedervers - Specifiek bederf organismen (SBO) geïsoleerd uit vleeswaren - Lactobacillus sakei subsp sakei - Lactobacillus sakei subsp carnosus - Leuconostoc mesenteroides subsp mesenteroides - 10³ cfu/g - Verpakt onder MAP (50%CO 2 /50%N 2 ) - Bewaaromstandigheden - 1 week bij 4 C - 4 h bij 20 C - Verder bij 7 C Materiaal en methodes - kwaliteitsparameters - Microbiële parameters - Melkzuurbacteriën - Totaal aëroob psychrotroof kiemgetal - Chemische parameters - ph - Sensorische analyse - Direct na productie - Getraind panel - Is er een afwijkende smaak waarneembaar? 9 Effect van de diverse formuleringen van de model kookproducten op de groei van de specifieke bederforganismen 8 Resultaten en bespreking Log (cfu/g) Control 2% NaCl / ±15% Na + reduction 2% NaCl / 1,5% NaCl / ±30% Na + reduction 1,5% NaCl / 1,5% NaCl / 0% Purasal Flanders Food: Zoutreductie: Niet evident Time(d) Frank Devlieghere 17/02/2009 Resultaten en bespreking - Reductie van het zoutgehalte aldus beperkt de houdbaarheid significant - Toevoegen van een mengsel van K-lactaat en diacetaat - 30% Na + reductie: compenseert de houdbaarheid bij toepassen van 2% van het mengsel en verlengt de houdbaarheid bij toepassen van 3% van het mengsel - 15% Na + reductie: verlengt de houdbaarheid bij toepassen van 2% en 3% van het mengsel Resultaten en bespreking - Sensorische analyse - Geen enkel modelproduct had een afwijkende smaak - De controle had duidelijk een zoutere smaak dan de andere - Er was geen verschil in de zoute smaak bij het toepassen van 2% of 3% van het mengsel. 6

7 5. Conclusies - Zout en a w hebben een belangrijke functie bij - Smaak van levensmiddelen - Productie van levensmiddelen - Conservering van levensmiddelen - Reductie van NaCl leidt vaak tot een mindere microbiologische stabiliteit en veiligheid. 5. Conclusies - Modelmatige aanpak is essentieel - Verband tussen a w en groei van microorganismen: predictieve microbiologie - Verband tussen a w en [componenten] - Een nieuw product met verlaagd Na-gehalte ontwikkelen dient te gebeuren via combineren van - Vervangen Na+ door (verschillende) andere ionen - Toevoegen van (verschillende) anti-microbiële componenten Bedankt voor uw aandacht 7