High pressure inactivaction of Clostridium botulinum type E spores in trout

Abstract

Fish products are frequently consumed all over the world. Even thermally processed, fish like smoked rainbow trout may be contaminated by Clostridium botulinum type E spores which may lead to their germination and possible toxin production. Ingestion of such product may cause dead in an extreme case. High Hydrostatic Pressure (HHP) has been demonstrated to be its useful in food pasteurization and also to kill bacterial structures of resistance such as spores. In this study the three strains C. botulinum TMW 2.990, TMW 2.992 and TMW 2.994 were used. Preliminary studies were conducted to understand spore germination and outgrowth properties. Different culture media were used and compared by means of providing the best properties in terms of spore outgrowth. Smoked trout was also inoculated with spores and stored at 4 °C, 10 °C and 20 °C to evaluate the germination and outgrowth of spores in fish product over time. These studies led to the main part of this work: Inoculation of smoked and fresh trout with TMW 2.994 spores and their subjection to a range of pressure levels between 200 and 800 MPa combined with temperatures from 20 to 80 °C with holding times of 5 minutes, in order to obtain a “safe food product” equivalent to a 6 log reduction of outgrowing spores. The maximum inactivation was obtained at 800 MPa at 80 °C with ≥ 5 log reduction for both types of trout. The pressure principally caused the fresh trout to alter its initial texture and color. As last step of this study, the further possible effect on the recovery of spores was exanimated. Spores were subjected to pressure as stress factor (treatment at 600 MPa at 20 °C); the recovery of untreated as well as treated spores was made by incubation on plate counting with lysozyme. For both cases, lysozyme did not help to provide more effective spore recovery. This study also provides valuable data on D values and percentage of germination of C. botulinum spores under various conditions. This study permits to better understand the behaviour of C. botulinum type E spores in fish products and artificial recovery media as well as how it can be inactivated by HHP combined with temperature in food systems such as smoked and fresh rainbow trout.

Os produtos piscícolas têm um consumo regular em todo o mundo. Mesmo termicamente processado, peixe como a truta arco-íris fumada pode ser contaminada por esporos de Clostridium botulinum tipo E podendo levar à sua germinação e possível produção de toxinas. Ingestão de tal produto pode causar a morte em caso extremo. Alta Pressão Hidrostática (APH) tem demonstrado a sua utilidade na pasteurização de alimentos e também a matar estruturas bacterianas de resistência tais como esporos. Neste estudo foram usadas três amostras TMW 2.990, TMW 2.992 e TMW 2.994 de esporos de C. botulinum tipo E. Estudos preliminares foram levados a cabo para entender as propriedades de germinação e outgrowth. Diferentes meios de cultura foram usados e comparados por meio de fornecer as melhores propriedades para o outgrowth dos esporos. Truta fumada foi também inoculada e armazenada a 4 °C, 10 °C and 20 °C para avaliar o outgrowth de esporos em peixe ao longo do tempo. Estes estudos conduziram ao cerne deste trabalho: Inoculação de truta fumada e fresca com esporos TMW 2.994 e a sua sujeição a uma gama de valores de pressão entre os 200 e os 800 MPa combinado com temperaturas de 20 a 80 °C com tempo de pressurização de 5 minutos, de forma a alcançar um “produto seguro” equivalente a 6 log de redução de esporos em outgrowth. A inactivação máxima obtida foi a 800 MPa a 80 °C com ≥ 5 log de redução para ambos tipos de truta. A pressão trouxe alterações na truta fresca face à sua textura e cor iniciais. Na parte final deste trabalho foi examinado o efeito possível na recuperação dos esporos. Os esporos sujeitos a pressão como factor de stress (tratamento a 600 MPa a 20 °C); a recuperação de esporos não tratados e tratados foi feita por incubação em meio com lisozima. Para ambos os casos, a lizozima não ajudou na recuperação efectiva dos esporos. Este estudo fornece dados úteis relacionados com valores de D e percentagem de germinação dos esporos de C. botulinum sujeitos a diferentes condições. Este estudo permite perceber melhor o comportamento dos esporos de C. botulinum tipo E em peixe e em meios de recuperação artificiais, e como podem estes ser inactivados por APH combinada com temperatura num sistema-modelo de alimento como a truta arco-íris fumada e fresca.