artikel

Risico’s met thermofiele sporen

Voedselveiligheid & Kwaliteit

Risico’s met thermofiele sporen

Doordat thermofielen gangbare sterilisatieprocessen overleven, verdienen deze sporenvormende micro-organismes continu aandacht.

Preventieve maatregelen, bij teelt en inkoop tot procesontwerp, kunnen veel onheil voorkomen bij conserven en koelverse producten. Waakzaamheid blijft echter geboden.

Thermofiele micro-organismes kunnen zich bij temperaturen van 40 °C of hoger razendsnel vermeerderen, zelfs elke tien minuten verdubbelen. Ook kunnen zij ongunstige omstandigheden overleven in keten en fabriek, zoals pasteurisatie- en sterilisatiestappen. Dat doen ze door hitteresistente sporen te vormen. Door deze bijzondere eigenschappen kunnen ze onverwachts opduiken in eindproducten van de voedselketen en dan productbederf en soms voedselvergiftiging veroorzaken. De bron van een probleem met hitteresistente sporen kan soms al zeer vroeg in de keten liggen, bijvoorbeeld in de stal van het melkvee of op het gewas van de akkerbouwer. De daarop aanwezige sporenvormende cellen kunnen zich vermenigvuldigen in bijvoorbeeld een oogstmachine of slecht te reinigen procesapparatuur. Als ze via het voedsel in het darmstelsel van de consument komen, scheiden ze nu en dan toxinen af die heftige ziekteverschijnselen of soms sterfte veroorzaken. Genoeg reden voor Stichting Food Micro om hierover op 1 december in De Bilt een goed bezocht symposium te organiseren.

Thermofielen

Van de bekende en nieuwere soorten aerobe en anaerobe thermofiele sporenvormers werd een mooi overzicht gegeven door André van Zuijlen, voorheen Unilever Vlaardingen en Unox Oss. Het betreft vooral stammen die bederf kunnen veroorzaken. thermofiele sporen die de normale sterilisatieprocessen overleven, worden regelmatig aangetroffen in grondstoffen. Dat hoeft op zich geen probleem te zijn zolang de conserven niet onder tropische condities van 35 °C of hoger worden vervoerd en opgeslagen. Vaak is dat bij de productie van de conserven nog niet bekend. Veel onheil kan dan ook worden voorkomen door grondstoffen te kopen zonder of met lage sporekiemgetallen. Exotische kruiden als kerriepoeders en bijvoorbeeld knoflookpoeder kunnen zwaar besmet zijn met sporen. Daarom brengen kruidenleveranciers als Euroma hittebehandelde kruiden op de markt die lagere gehaltes aan sporen bevatten of kruidenextracten die vrij zijn van sporen.

Ook in de processen kunnen maatregelen worden genomen. Als het product op een plek in de procesapparatuur te lang en bij te hoge temperaturen verblijft, kunnen sporenvormers zich door hun zeer korte generatietijden snel vermeerderen.

Bacillus cereus in koelvers

Voor Marc Heyndrickx van het ILVO in het Belgische Melle liggen de risico’s van sporenvormers vooral in de steeds groter wordende portfolio van gekoelde producten als kant-en-klare maaltijden, zuivel, groentes en vleesproducten. Onder gekoelde omstandigheden groeien niet alleen bederf veroorzakende micro-organismes, maar ook de toxigene Bacillus cereus. Deze aerobe sporenvormer is niet bijzonder hitteresistent – en valt strikt genomen niet onder de definitie van thermofiele sporenvormer – maar overleeft wel de bij koelverse producten veel toegepaste pasteurisatiestap.
Zwaarder verhitten is uit kwaliteitsperspectief geen optie. De eerste verdedigingslinie voor de industrie ligt dan ook bij vermindering van de sporenbelasting van de grondsto ffen, een tweede bij het intact houden van de gekoelde keten.

Sporen in de zuivel

Steriliteitsproblemen met gecondenseerde melkproducten voor tropische bestemmingen werden al veroorzaakt in Nederlandse ligboxstallen, liet Frank Driehuis van NIZO in Ede in een mooie casestudie zien. De koeien lagen daar op gecomposteerde, organische materialen. Die werden gebruikt als duurzaam alternatief voor stro en zaagsel, maar bleken besmet met thermofiele sporen, zoals Geobacillus. Via de huid en uier van het melkvee kwamen de sporen in de rauwe melk terecht en overleefden ze tot na het afvullen in de fabriek in de gecondenseerde melk. Daar vormden zij bij verhoogde temperaturen tijdens de distributie een bederfrisico. Beheersmaatregelen die het gebruik van gecomposteerde bedding tegengaan, geadviseerd door de NZOkoepel en opgelegd door de fabrikanten, sorteerden duidelijk effect.

Proceshygiëne verbeteren

Een product kan soms in de productielijn te lang bloot staan aan temperatuurranges, waarbij thermofiele sporenvormers zich binnen enkele uren kunnen vermeerderen tot onacceptabele niveaus. Daarom heeft Ecolab samen met de zuivelindustrie in de Verenigde Staten een programma opgezet om de hoeveelheid sporen in poedervormige producten sterk te verlagen, vertelde Paul Klooté. Die poeders worden vaak weer in andere producten als ingrediënt verwerkt. Ze kunnen dan bij een te hoge sporenbelasting een microbiologisch probleem veroorzaken. Systematisch werden daarbij ontwerptekortkomingen in kaart gebracht van procesapparatuur, zoals warmteverlies, slechte afdichtingen en dode hoeken, maar ook reinigings- en desinfectieprocedures, zoals schaduw van sproeibollen bij CIP, te lage flow, en verkeerde chemica liën. Microbiologen moeten dus in toenemende mate in staat zijn kritische vragen te stellen bij het ontwerp en gebruik van apparatuur. Meer in het algemeen vormt vergrijzing van de kennisdragers een toenemend risico dat schadelijk kan zijn voor Nederland als Food Valley.

Thermische processen

Thermofiele organismen, die voluit gaan groeien bij 40 °C of hoger, maken sporen met D121°C-waardes van drie of vier minuten (D staat voor decimale reductie bij een sterilisatietemperatuur van 121 °C). In een gematigd klimaat, dus lager dan 30 °C, is een overall sterilisatiewaarde (F0 bij 121 °C berekend over het hele proces) van vijf tot twaalf minuten doorgaans afdoende voor een gesteriliseerd (conserven)product, aldus Jan de Jong van De Jong Consultancy. In zijn inleiding ging hij in op het vastleggen van thermische processen voor sterilisatie en pasteurisatie en de vraagstukken die je kunt tegenkomen bij het oplossen van bederfproblemen. Belangrijk is dat de gesteriliseerde producten binnen twee uur na de hittestap onder de 30 °C worden teruggekoeld.

Een veel voorkomende fout is dat controleblikken tijdens bebroeding, bedoeld als steriliteitstest, worden bewaard bij een te hoge temperatuur van 37 °C of nog hoger. De daarin aanwezige thermofiele sporen, die in een gematigde klimaatzone normaal niet actief worden, groeien dan alsnog uit waardoor er een volledig verkeerd beeld van het bederfrisico ontstaat. In Frankrijk is een test bij 55 °C zelfs wettelijk verplicht. Dat levert de nodige discussie op. Helaas bestaan er voor het aantonen van thermo- fiele sporen geen ISO-normen.

Bijzonder hitteresistent

Moorella thermoacetica kent stammen die extreem hitteresistente sporen produceren met D121°C-waardes die variëren van twintig tot dertig minuten. Dit organisme is daarmee uit kwaliteitsperspectief met geen enkel realistisch thermisch proces te beheersen. De noodzakelijke oversterilisatie zou een volledig onacceptabel product opleveren. Juist dan is het dus zaak de sporenbelasting via de grondstoffen te minimaliseren. Een mooi voorbeeld van een ketenprobleem betrof bedorven ingeblikte doperwten. M. thermoacetica bleek zich te vermeerderen in de smurrie op de erwtendorsmachine. Om de paar uur de machine schoonspoelen of reinigen verhielp de problemen met het eindproduct.

Genetica Bacillus-sporen

Niet alle Bacillus subtilus-stammen zijn even hitteresistent, bleek uit onderzoek van Edwin Berendsen van TIFN Wageningen. Bij dit onderzoek werden de sporen van enkele tientallen afzonderlijke stammen een uur lang blootgesteld aan 100 °C. Met behulp van moleculair-biologische technieken konden deze in klassen met verschillende gradaties in hitteresistentie worden ingedeeld. Het aantal kopieën van een transposon- achtige structuur (Tn1546) correleerde met hitteresistentie. Transposons, ook wel aangeduid als jumping genes, zijn korte, discrete stukjes DNA die erfelijke eigenschappen overdragen van stam naar stam en van species naar species. Op deze manier is beter te begrijpen waar empirisch gevonden verschillen in hitteresistentie tussen stammen en soorten vandaan komen. Dat geldt ook voor de ziekteverwekkende B.cereus, waar Marc Heyndrickx eerder over sprak. Door moleculairbiologische technieken wordt het mogelijk te analyseren welke factoren de sporen aanzetten tot ontkieming, zoals beschikbaarheid van nutriënten en activatietemperatuur. Niet alle nieuwe kennis is direct toepasbaar in de praktijk, maar een betere detectie van de meest riskante sporen is al flinke winst.

Thermoresistente schimmelsporen

Ook het schimmelrijk kent vele soorten sporen die relevant zijn voor de voedingsmiddelenindustrie. Een groot aantal van de naar schatting anderhalf miljoen soorten kan volgens Jan Dijksterhuis van het CBSKNAW Fungal Diversity Center, in voedingsmiddelen houdbaarheidsproblemen veroorzaken. De meeste sporen zijn redelijk hittegevoelig, maar ascosporen kunnen erg resistent zijn. De ascosporen van Talaromyces worden tot ontkieming aangezet door hoge temperatuur (5 min, 85 °C), hoge druk (6.000 bar) en lage pH (<5,0). Na een groeistadium worden de enorme aantallen sporen gevormd die helpen bij de ruimtelijke verspreiding en het overleven onder minder gunstige omstandigheden. Tientallen procenten van de totale wereldvoedselproductie gaan hierdoor verloren.

Taxonomie

Op het grensvlak van wetenschap en praktijk is de literatuur soms verwarrend omdat er steeds weer nieuwe soortnamen opduiken, met name bij aerobe sporen. Was het, simpel gezegd, enkele tientallen jaren geleden voldoende weet te hebben van het bestaan van aerobe Bacilli en anaerobe Clostridia, nu verschijnen er geslachtsnamen als Geobacillus, Thermobacterium, Desulfomaculum en Moorella. Hieronder vallen talloze nieuwe soortbenamingen. Bovendien is de taxonomie nog complexer door het bestaan van stammen die zich atypisch gedragen en doordat we in de levensmiddelenpraktijk altijd te maken hebben met gemengde populaties van een organisme.

Subpopulaties kunnen dus veel thermoresistenter zijn dan de rest. Feitelijk is dan alleen zo’n resistente subpopulatie van belang voor het bepalen van een afdoende in-activatiestap: pasteurisatie, sterilisatie of ultrahoge druk. Lastig voor de praktijk, maar tegelijk een uitdaging voor de wetenschappelijk onderzoeker.

Reageer op dit artikel