Koude plasma in de vleesindustrie

Een redelijk nieuwe methode om besmetting met ziekteverwekkers en bederf van producten te voorkomen, is het gebruik van atmosferische koude plasma. Met dit plasma kunnen vlees en vleesproducten niet-thermisch worden gepasteuriseerd. En het biedt meer mogelijkheden.

Vleesonderzoekers hebben de afgelopen jaren in diverse studies aangetoond dat behandeling met APP plasma (Atmospheric Pressure Plasma) het aantal pathogene micro-organismen in vlees en vleesproducten vermindert. Bovendien genereert APP-behandeling onder bepaalde omstandigheden nitriet; een essentieel onderdeel bij het pekelen van vlees. Ook dit biedt nieuwe mogelijkheden. 

Decontaminatie en sterilisatie

Plasma is een vorm van geïoniseerd gas, dat wordt gecreëerd door een voltage over een neutraal gas te zetten (1). Dit gas bevat reactieve zuurstofmoleculen en stikstofsoorten. Beide kunnen schade aanrichten aan de buitenkant van de membranen en aan DNA van micro-organismen, wat veelal leidt tot afsterven (2). Dat maakt koude plasma geschikt voor sterilisatie; zowel van voeding als van medische instrumenten.
Bij vlees en vleesproducten zijn de microbiocide effecten uitvoerig bestudeerd en gerapporteerd (3)(4). Een behandeling van varkenslende gedurende tien minuten met de gascombinatie helium/zuurstof leverde een 0,59 log reductie voor Listeria monocytogenes op (5) en een 0,39 log reductie van E. coli. Een log reductie van 6,5 op Listeria monocytogenes werd gehaald bij de behandeling van ham, met een gascombinatie stikstof/zuurstof gedurende slechts twee minuten (6). In 2017 beschreef Lee nogmaals het effect van het gebruik van plasma op de verschillende micro-organismen. En ook het in de verpakking aanbrengen van plasma om hiermee het product te behandelen, blijkt effectief in het onderdrukken van de uitgroei van micro-organismen (7).

APP als vervanger van nitriet 

Bij het zuiveren van water worden niet alleen reactieve zuurstofverbindingen (8), maar ook een serie stikstofverbindingen gevormd zoals nitraat en nitriet (9). Dit was voor onderzoekers in Korea aanleiding om met plasma behandeld water te gebruiken bij de bereiding van vleesproducten. Zij onderzochten in hoeverre dit nitriet kan vervangen. Het water dat doorgaans gebruikt wordt tijdens de vleesbereiding (pekel om te injecteren, legpekel, ijs voor een deegfarce), werd vervangen door met plasma behandeld water. Dat blijkt nieuwe mogelijkheden te scheppen.

Jung en Lee (10) stelden het effect vast van APP op de kwaliteit en het nitrietniveau van het vlees. Daartoe voegden ze op een menger met varkensvlees, water en zout, direct koude plasma toe; gedurende 10 tot 60 minuten. Tijdens de behandeling steeg de temperatuur van het vlees in de menger van 0.2 naar 20 graden Celcius. Het totaal kiemgetal van het vlees veranderde tijdens deze behandeling niet. Bij een langere behandeling werd de concentratie nitriet in het vlees hoger. Bij verhitting gaf het een meer roze kleur van het product. 

Jung en Kim onderzochten twee jaar eerder al het effect van het toevoegen van met plasma behandeld water aan worstjes. Als referentie kozen ze een worst met nitriet en een met selderijpoeder: beide met een nitrietconcentratie van 70 ppm. Na 28 dagen bewaren was er geen verschil tussen de diverse samenstellingen waarneembaar. Hun conclusie: met plasma behandeld water is een goede vervanger voor selderijpoeder en nitriet. 

Voedselkwaliteit

Young (7) onderzocht het effect van met koude plasma behandeld water op de voedselveiligheid en kwaliteit van casselerrib. In vergelijking met een casselerrib die met nitriet was bereid, gaf de met koude plasma bereide rib een mooiere rode kleur, terwijl het restnitrietgehalte en het totaal kiemgetal hetzelfde bleven. Er was geen toename van oxidatie bij gebruik van koude plasma. Met de Ames test werd geen genotoxiciteit gemeten. 

Lee (11) onderzocht ook het effect van koude plasma behandeling bij de bereiding van ham in blik. Gedurende het mengen van het vlees is 30 minuten lang koude plasma gebruikt. De nitrietconcentratie nam toe tot 42 ppm, en er vond geen verandering plaats in pH en kiemgetal. Na verhitting was er, in vergelijk met ham in blik (waarbij 45 ppm nitriet of gelijkwaardige nitrietconcentratie was toegevoegd via selderij extract), geen verschil waarneembaar in kleur, textuur, restnitriet en eiwit/vetoxidatie. De ham die met koude plasma was behandeld, werd sensorisch op smaak beter beoordeeld. 

Voedselveiligheid

Alternatieven voor nitriet bij de bereiding van vleeswaren staan volop in de belangstelling van onderzoekers. Nitriet blijft echter nodig voor de voedselveiligheid. Er moet een balans worden gezocht tussen een laag nitrietgehalte en voedselveilige producten. Binnenkort start er bij Wageningen Food & Biobased Research weer een onderzoek waarbij onder andere koude plasma ingezet wordt voor decontaminatie van voeding. Zodra hier meer over vermeld mag en kan worden, haken we er weer op in. 

________________

Bronvermelding

1  (Conrads and Schmidt, 2000)
2  (Afshari and Hosseini, 2014)
3  (Mir et al. 2016)
4  (Misra and Jo, 2017)
5  (Kim et al., 2013)
6  (Lee et al., 2011)
7  (Young et al., 2017a)
8  (Foster et al, 2012)
9  (Oehmigen, 2010)
10  (Jung and Lee, 2017)
11 (Lee 2017)

1. Conrads, H. and Schmidt, M. (2000) Plasma generation and plasma sources. Plasma Sources Sci. T. 9, 441-454.

2. Afshari, R., & Hosseini, H. (2014). Non-thermal plasma as a new food preservation method, its present and future prospect. Journal of Paramedical Sciences, 5, 116–120.

3. Mir, S. A., Shah, M. A., & Mir, M. M. (2016). Understanding the role of plasma  technology in food industry. Food and Bioprocess Technology, 9(5), 734-750.

4. Misra, N.N., Jo,  C. (2017) Applications of cold plasma  technology for microbiological safety in meat industry Trends in Food Science & Technology, Volume 64, June 2017, Pages 74-86

5. Kim, H.-J., Yong, H. I., Park, S., Choe, W., & Jo, C. (2013). Effects of dielectric barrier discharge plasma on pathogen inactivation and the physicochemical and sensory characteristics of pork loin. Current Applied Physics, 13, 1420-1425. 

6. Lee, H. J., Jung, H., Choe, W., Ham, J. S., Lee, J. H., & Jo, C. (2011). Inactivation of Listeria monocytogenes on agar and processed meat surfaces by atmospheric pressure plasma jets. Food Microbiology, 28, 1468 -1471. 

7. Young, H.I., Park, J., Kim, H.J., Jung, S., Park, S., Lee, H.J., Choe. W., Jo, C.,(2017),  An innovative curing process with plasma-treated water for production of loin ham and for its quality and safety. Plasma Processes and Polymers, July 2017 

8. Foster, J., Sommers, B. S., Gucker, S. N., Blankson, I. M., and Adamovsky, G. (2012) Perspectives on the interaction of plasmas with liquid water for water purification. IEEE Trans. Plasma Sci. 40, 1311-1323. 

9. Oehmigen, K., Hahnel, M., Brandenburg, R.,Wilke, C.,Weltmann, K. D., & von Woedtke, T. (2010). The role of acidification for antimicrobial activity of atmospheric pressure plasma in liquids. Plasma Processes and Polymers, 7, 250–257.

10. Jung, S., Lee, J., Limb, Y., Choe, W., Yong, H. J., Jo.C., (2017) Direct infusion of nitrite into meat batter by atmospheric pressure plasma treatment. Innovative Food Science and Emerging Technologies 39 (2017) 113–118

11. Lee, J. Lee, C.W., Yong, H.I.,  Lee, H.J., Jo, C., and Jung, S. (2017) Use of Atmospheric Pressure Cold Plasma for Meat Industry , Korean J. Food Sci. An. 37(4): (2017) 477~485