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^a) Institute for Food Quality and Food Safety, University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation, Bischofsholer Damm 15, D-30173 Hannover, Germany; ^b) Lower Saxony State Office for Consumer Protection and Food Safety, Röverskamp 5, D-26203 Wardenburg, Germany; ^c) German Institute of Food Technology (DIL e. V.), Prof.-von-Klitzing-Str. 7, D-49610 Quakenbrück, Germany

Effect of pulsed electric fields on the ­endogenous microflora and physico-chemical properties of porcine blood plasma

Einfluss gepulster elektrischer Felder auf die endogene Mikroflora und physikalisch-chemische Parameter von Schweineblutplasma

Annika Boulaaba^ab), Martina Kiessling^c), Nathalie Egen^a), Günter Klein^a)^†, Stefan Töpfl^c)

Objective: Blood plasma is a quickly perishable product. The aim of this study was to ­determine the impact of pulsed electric fields (PEF) on the inactivation of the endogenous microflora and on physico-chemical parameters of porcine blood plasma.
Methods: PEF application was performed at an initial temperature of 30 °C, electric field strength of 12 kV/cm, a frequency of 169 Hz which corresponds to a specific energy input of 113 kJ/kg and for a total treatment time of 130 µs. To determine the initial amounts of ­bacteria in the raw material and to investigate the effect of PEF on the ­inactivation of the endogenous microflora, samples were taken before and after PEF ­treatment, as well as on storage days 4, 8 and 14.
Results: We found a 1.44 log₁₀ CFU/mL reduction in total aerobic plate count (TPC; p<0.001). For Pseudomonas spp. and Enterobacteriaceae subsequent to PEF application, counts were below the detection limit (p<0.0001 and p<0.05, respectively). A storage experiment showed significantly lower TP (p<0.01), Pseudomonas spp. (p<0.01) and Entero­bacteriaceae (p<0.001) counts in the PEF treated plasma after storage for 14 days at 3 °C. There was no difference between native and PEF treated blood plasma samples concerning values of protein, ash, pH, electrical conductivity and a_w.
Conclusion: In conclusion, PEF application and low temperature storage at 3 °C resulted in a strongly retarded growth of microorganisms in the PEF treated plasma samples, ­extending its shelf-life to 14 days based on strictest criteria for microbiological acceptability (5 x 10⁴ CFU/mL for TPC, 5 x 10³ CFU/mL for Pseudomonas spp., 5 x 10² CFU/mL for Entero­bacteriaceae, 5 x 10² CFU/mL for coagulase-positive staphylococci and 1 x 10² CFU/mL for sulphite-reducing anaerobic bacteria). Thus, PEF treatment may be considered as an appropriate method for reducing microorganisms in porcine blood plasma and for ­extending shelf life.

Zielsetzung: Blutplasma ist ein schnell verderbliches Produkt. Ziel dieser Studie war daher, den Einfluss gepulster elektrischer Felder (PEF) auf die Inaktivierung der endogenen Mikroflora, sowie auf physikalisch-chemische Parameter von Blutplasma zu untersuchen.
Methoden: Die PEF Anwendung wurde bei einer initialen Temperatur von 30 °C, einer elektrischen Feldstärke von 12 kV/cm, einer Frequenz von 169 Hz (entspricht einem ­spezifischen Energieeintrag von 113 kJ/kg) und einer totalen Behandlungszeit von 130 µs durchgeführt. Es wurden Proben im Rohmaterial, vor und nach der PEF-Behandlung sowie an den Lagerungstagen 4, 8 und 14 gewonnen. Anhand der gewonnenen Proben konnte der Anfangskeimgehalt und der Einfluss der PEF-Behandlung auf die Inakti­vierung der endogenen Mikroflora des Blutplasmas untersucht werden.
Ergebnisse: Die PEF-Behandlung führte zu einer Reduktion der Gesamtkeimzahl (TPC) um 1.44 log₁₀ KbE/ml; (p<0.001). Die Keimzahlen für Pseudomonas spp. und Entero­bacteriaceae lagen im Anschluss an die PEF Anwendung unterhalb der Nachweisgrenze (p<0.0001 bzw. p<0.05). Das Lagerungsexperiment zeigte signifikant niedrigere Gesamtkeimzahlen (p<0.01), sowie signifikant niedrigere Keimzahlen an Pseudomonas spp. (p<0.01) und Enterobacteriaceae (p<0.001) im PEF-behandelten Plasma nach einer Lagerung für 14 Tage bei 3 °C. Bezüglich der Parameter Protein, Asche, pH, elektrische Leitfähigkeit und aw gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen PEF-behandeltem und nativem Blutplasma.
Schlussfolgerung: PEF-Anwendung und eine Lagerung bei 3 °C führen zu einem deutlich verzögerten Wachstum von Mikroorganismen. Die Haltbarkeit kann unter Berücksich­tigung strikter Kriterien für die mikrobiologische Akzeptabilität (TPC: 5 x 10⁴ CFU/ml, Pseudomonas spp.: 5 x 10³ CFU/ml, Enterobacteriacea: 5 x 10² CFU/ml, Koagulase-­positive Staphylokokken: 5 x 10² CFU/ml, Sulfit-reduzierende-anaerobe-Bakterien: 1 x 10² CFU/ml) bis zu 14 Tage verlängert werden.
Somit kann die PEF-Behandlung als geeignete Methode zur Reduktion von natürlich ­vorkommenden Mikroorganismen und zur Haltbarkeitsverlängerung von Schweineblutplasma genannt werden.

Keywords: Blood plasma, pulsed electric fields, microbial inactivation, physico-­chemical properties, microbial shelf life

Schlüsselwörter: Blutplasma, Mikrobiologische Inaktivierung, Haltbarkeit, physikalisch-chemische Parameter

annika.boulaaba@laves.niedersachsen.de

Arch Lebensmittelhyg 69,
164–170 (2018)
DOI 10.2376/0003-925X-69-164

© M. & H. Schaper GmbH & Co.
ISSN 0003-925X