Luz pulsada para inativação de sorotipos de Salmonella enterica em meio de cultura e peito de frango

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2021.A contaminação por Salmonella em carne de frango desafia e motiva estudos para novas tecnologias que garantam a inocuidade do alimento bem como o seu frescor. Uma alternativa é a Luz Pulsada (LP) de alta intensidade e curta duração, um tratamento não-térmico capaz de inativar micro-organismos em líquidos e superfícies sólidas. Neste estudo avaliou-se a inativação de diferentes sorotipos de Salmonella enterica subsp. enterica (Typhimurium, Enteretidis, Heidelberg e Minnesota) com LP, variando o comprimento de pulso e a tensão elétrica aplica à lâmpada para descontaminação da superfície do meio de cultura e da carne de peito de frango. O meio de cultura inoculado com 108 UFC/cm2 dos sorotipos de Salmonella foi exposto à LP com pulsos de 50 a 420 µs usando 2000, 2500 e 3000 V. A taxa de inativação pela PL aumentou de 3 para 6 log quando a tensão aumentou de 2000 para 3000 V, mantendo um nível de fluência semelhante em torno de 191-198 mJ / cm² para S. Typhimurium no meio de cultura. No geral, a inativação de Salmonella em meio de cultura, atingiu uma redução de até 6 a 7 logs para os quatro sorotipos e a mistura de coquetel após apenas um único pulso de luz com uma fluência de 280 mJ /cm². O tratamento do filé de peito de frango foi aplicado às duas superfícies do filé de peito de frango (superfície externa da carcaça e parte ligada ao dorso) inoculados com 106 UFC/cm2 do coquetel de sorotipos de Salmonella entérica. A redução da contaminação bacteriana foi avaliada conforme a quantidade de pulsos (1 a 6 pulsos) e a duração dos pulsos (de 420 a 2520 µs), atingindo a fluência máxima de 12,72 J/cm2 . O filé de peito de frango tratado foi também avaliado quanto ao aumento de temperatura ao final do tratamento por LP e caracterizado quanto à cor instrumental e os atributos sensoriais. Ainda, o filé de peito de frango foi testado quanto à sobrevivência da Salmonella quando a LP foi aplicada ao produto embalado e congelado. A inativação dos sorotipos de Salmonella enterica em superfícies de peito de frango resfriados variaram, no intervalo de parâmetros estudados, de 1,18 a 2,33 log na superfície externa e de 0,58 a 1,17 log na superfície inferior, valores significativamente menores que os observados para a superfície, lisa e não poroso, e ainda muito inferiores aos valores obtidos nos experimentos realizados em meio de cultura. A descontaminação do peito de frango foi dependente significativamente da topografia da superfície exposta à LP. No entanto, a inativação não foi significativamente dependente da duração e do número de pulsos para uma mesma superfície. Os atributos de qualidade, cor e avaliação sensorial, não indicaram alterações da carne tratada quando comparada às amostras não tratadas pela LP. Ainda, o congelamento não alterou o efeito da inativação de Salmonella quando comparado ao tratamento da carne resfriada. Os resultados mostraram que a LP pode ser aplicada dentro do limite sugerido na literatura e órgãos reguladores (12 J/cm2 ) para a inativação de diferentes sorovares de Salmonella enterica sem alterações sensoriais do filé de peito de frango. Como conclusões, os tratamentos de LP conduzidos sob fluência semelhante, mas em diferentes voltagens e irradiâncias, resultaram em diferentes níveis de inativação microbiana em meio de cultura e peito de frango. Além disso, os resultados demonstraram valores de redução logarítmica não significativamente diferentes para cada sorotipo e o coquetel. Porém, foi observado em um nível de fluência intermediário, que o sorotipo S. Enteritidis apresentou uma redução de 1 log maior do que outros sorotipos. No entanto, o uso de um coquetel de sorotipos de Salmonella enterica para delinear o tratamento LP é adequado, uma vez que a mistura acompanhou os sorotipos mais resistentes. Essas descobertas sugerem que é viável e eficaz ajustar a tensão, a comprimento do pulso e a fluência, de modo que uma inativação mais eficaz de bactérias possa ser alcançada com a tecnologia de LP, mantendo a qualidade do produto e economizando energia, abrindo assim novas possibilidades para otimizar o tratamento para uma dada aplicação industrial. Para a seleção do tratamento de LP, como uma intervenção ao controle de Salmonella em peito de frango, é possível concluir que a superfície exposta ao tratamento por LP e a fluência aplicada devem ser considerados como parâmetros relevantes.Abstract: The contamination by Salmonella in chicken meat challenges and motivates studies for new technologies that ensure the food safety, as well as its freshness. An alternative is Pulsed Light (PL) of high intensity and short duration, a non-thermal treatment capable of inactivating microorganisms in liquids and solid surfaces. In this study, the inactivation of serotypes of Salmonella enterica subsp. enterica (Typhimurium, Enteretidis, Heidelberg and Minnesota) with PL, varying the pulse width and voltage applied to the lamp for surface decontamination of agar media surface and chicken breast meat. Agar media surface inoculated with 108 CFU/cm2 of the Salmonella serotypes was exposed to PL with pulses from 50 to 420 µs using 2000, 2500 and 3000 V. The inactivation rate by PL increased from 3 to 6 log when the voltage increased from 2000 to 3000 V, keeping a similar fluence level around 191-198 mJ/cm² for S. Typhimurium in the agar media. Overall, Salmonella inactivation in agar media reached a reduction up to 6 to 7 logs for the four serotypes and the cocktail mixture after just one single light pulse with a fluence of 280 mJ /cm². The chicken breast fillet treatment was applied to the two surfaces of the chicken breast fillet ((top and bottom surfaces) inoculated with 106 CFU/cm2 of the Salmonella enterica serotype cocktail. The reduction of bacterial contamination was evaluated according to the number of pulses (1 to 6 pulses) and pulse width (from 420 to 2520 µs), reaching a maximum fluence of 12.72 J/cm2 . The treated chicken breast fillet was also evaluated for temperature increase after PL treatment and instrumental color and sensory attributes. In addition, chicken breast fillet was tested for Salmonella survival when PL was applied to the packaged and frozen product. The inactivation of Salmonella enterica serotypes on fresh chicken breast surfaces varied, in the range of parameters studied, from 1.18 to 2.33 log on the top surface and from 0.58 to 1.17 log on the bottom surface, values significantly smaller than those observed for the surface, smooth and non-porous, and still much lower than the values obtained in the experiments carried out in agar media surface Chicken breast decontamination was significantly dependent on the topography of the surface exposed to PL. However, inactivation was not significantly dependent on the pulse width and number of pulses for the same surface. The attributes of quality, color and sensory evaluation did not indicate changes in the treated meat when compared to samples not treated by PL. Also, freezing did not change the effect of Salmonella inactivation when compared to the treatment of fresh meat. The results showed that PL can be applied within the limit suggested in the literature and regulatory rules (12 J/cm2 ) for the inactivation of different serovars of Salmonella enterica without sensory changes impacts in chicken breast fillet. As conclusions we can mention that the PL conducted under similar fluence, but at different voltages and irradiance, resulted in different levels of microbial inactivation in agar media and chicken breast meat. Furthermore, the results showed non-significantly different log reduction values for each serotype and cocktail. However, at an intermediate fluence level, serotype S. Enteritidis showed a reduction of 1 log greater than other serotypes. However, the use of a cocktail of Salmonella enterica serotypes to delineate PL treatment is adequate, as the mixture followed the more resistant serotypes. These findings suggest that it is feasible and effective to adjust voltage, pulse width and fluence level so that more effective bacterial inactivation can be achieved with PL technology, keeping the product quality, and saving energy, thus opening new one?s possibilities to optimize the treatment for a given industrial application. For PL treatment selection, as an intervention to Salmonella control in chicken process, it is possible to conclude that the surface exposed to the PL treatment and the fluence level should be considered as relevant parameters