Einfluss des Tiefgefrierens und der Tiefkühllagerung auf die Mikroflora von vier handelsüblichen Tiefkühlprodukten | Impact of the deep freezing process and frozen storage on the microflora of four commercial frozen food products

Um die Frage zu beantworten, ob es bei der Herstellung von Tiefkühlprodukten durch industriell übliche Tiefgefrierverfahren sowie anschließende Gefrierlagerung zu einer signifikanten Reduktion der in den Lebensmitteln befindlichen Mikroorganismenflora kommt, wurden im Rahmen dieser Arbeit während einjähriger Tiefgefrierlagerung von vier handelsüblichen Tiefkühlprodukten („Porree, geschnitten“, „Champignons in Scheiben“, „Maultaschen-Gemüse-Pfanne“, „Stroganoff-Pfanne“) monatlich fünf Parallelproben quantitativ mikrobiologisch untersucht, wobei der Keimgehalt der beiden Rohgemüseprodukte auch im ungefrorenen, frischen Zustand vor dem Einfrierprozess ermittelt wurde. Durch quantitative mikrobiologische Untersuchungen des für den Endverbraucher bestimmten Produkts vor dem Tiefgefrierprozess und monatliche Untersuchungen während der Tiefkühllagerung bei einer konstanten Temperatur von -24°C, sollte der Einfluss des Gefrierprozesses, der Temperatur und Lagerdauer – unter Berücksichtigung der Art des Produktes und seiner Vorbehandlung - auf die Mikroorganismenaktivität erfasst sowie Rückschlüsse auf Absterberate und Überlebensfähigkeit der verschiedenen Bakterienarten gezogen werden. Alle untersuchten Lebensmittel gehörten jeweils einer Charge an, welche im Dezember 2007 produziert worden war. Die Fertigpackungen wurden anschließend bei einer konstanten Temperatur von -24°C über ein Jahr bei einer Tiefkühlkostvertreiberfirma gelagert und monatlich zur Untersuchung an das IfL gesendet. Bei der quantitativen mikrobiologischen Untersuchung wurden mittels des Drop-plating-Verfahrens folgende Keimgruppen erfasst: Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl, Milchsäurebakterien, Laktobazillen, koagulase-positive Staphylokokken, Enterokokken, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, sulfitreduzierende anaerob wachsende Sporenbildner, Aeromonaden, Pseudomonaden, Enterobakteriazeen, coliforme Keime, E. coli, Hefen und Schimmelpilze. Die durch den Einfrierprozess erfolgte Reduktion der Mikroorganismenkeimzahl lag zwischen 0,30 und 2,25 log10 KbE/g. Im Erzeugnis „Porree, geschnitten“ wurden für alle erfassten Mikroorganismen signifikante Verringerungen der Keimzahlen erreicht, während dies im Produkt „Champignons in Scheiben“ lediglich für vier Mikroorganismenarten beobachtet werden konnte. Demnach ist während des Einfrierprozesses ein Matrixeffekt auf die Keimgruppen zu erwarten. Die einjährige Gefrierlagerung erbrachte für verschiedene Mikroorganismen signifikante Reduktionen, die bei Enterobakteriazeen und coliformen Keimen am stärksten ausfielen. Milchsäurebakterien, Laktobazillen, Pseudomonaden sowie Hefen und Schimmelpilze erwiesen sich dagegen als weniger gefrierempfindlich. In den hier durchgeführten Untersuchungen wiesen die Enterokokken eine ähnliche Widerstandsfähigkeit wie die coliformen Keime auf. Entgegen den Angaben aus der Literatur ist diese Bakteriengattung deshalb als Hygieneindikator für das Ausgangsmaterial nicht besser geeignet als die coliformen Keime. Werden der Einfluss von Einfrieren und einjähriger TK- Lagerung zusammengerechnet, so reicht die Keimzahlreduzierung nicht aus, um ein Lebensmittel vollständig zu sanieren. Alle anfangs präsenten Mikroorganismen waren zum Versuchsende noch nachweisbar. Andererseits konnten Listeria monocytogenes, Koagulase-positive Staphylokokken, Aeromonaden, Bacillus cereus sowie sulfitreduzierende anaerob wachsende Sporenbildner von Anfang an aus keiner Probe isoliert werden bzw. lag die Anzahl dieser Mikroorganismen unterhalb ihrer Nachweisgrenze von 2,30 log10 bzw. 1,00 log10 KbE/g. Darüber hinaus wurde die Notwendigkeit einer Wiederbelebungsstufe vor der quantitativen mikrobiologischen Routineuntersuchung tiefgefrorener Lebensmittel überprüft, weil Keime in derartigen Produkten durch Stressfaktoren wie Gefrierprozess und Tiefgefrierlagerung subletal geschädigt sein können. Da ein in der Routineuntersuchung einsetzbares Verfahren Verwendung finden sollte, wurden die Ausgangsverdünnungen von fünf Parallelproben/Produkt für 75 Minuten bei +20°C und bei +30°C inkubiert und anschließend mit der für die jeweilige Keimart spezifischen Methode weiterbearbeitet. Die ermittelten Keimzahlen wurden mit denen der direkten mikrobiologischen Untersuchung im tiefgefrorenen Zustand verglichen. Es ergaben sich je nach untersuchtem Lebensmittel signifikante Unterschiede der Keimzahlen für Milchsäurebakterien, Laktobazillen, Enterobakteriazeen, coliforme Keime und Hefen; im Produkt „Porree, geschnitten“ konnten keine signifikanten Keimzahlunterschiede ermittelt werden. Die Differenzen der Keimzahlen fielen recht niedrig aus und lagen zwischen 0,08 und 0,47 log10 KbE/g. Aus diesem Grund wird ein Resuszitationsschritt vor der Routineuntersuchung tiefgefrorener Lebensmittel als nicht notwendig erachtet. Jedoch kann eine schnell und einfach durchzuführende Wiederbelebungsstufe im Grenzfall bei bestimmten Fragestellungen - insbesondere der Absicherung von Grenzwertüberschreitungen - und Betrachtungen von Grenzwerten bzw. zur Absicherung von Ergebnissen vor allem für die Gruppe der Enterobakteriazeen sinnvoll sein.

The aim of this study was to answer the question whether the way of industrial freezing and storing of food products leads to significant reductions in the count of microorganisms. Therefor quantitative microbiological examinations of five samples per month from each of four frozen food products (“leak, sliced”, “mushrooms, sliced”, “Maultaschen-Gemüse- Pfanne”, “Stroganoff-Pfanne”) were conducted. The two raw vegetable products were also examined in the unfrozen status before the freezing process. With quantitative microbiological examinations of the products before the freezing process and monthly examinations during the frozen storage, information about the impact of the freezing process, the temperature and the storage time (with regard of type of product and its preprocessing) on the activity of the microorganisms was collected. Furthermore conclusions about the mortality and survival rate of the different bacteria species could be drawn. Each of the examined food belonged to one lot which was produced in December 2007. After the production, the food packages were stored at constant temperature of -24°C for one year at a frozen food company and sent monthly to our institute. The quantitative microbiological examination was conducted by drop plating for the following microorganisms: Aerobic mesophilic total bacteria, lactic acid bacteria, lactobacilli, coagulase-positive staphylococci, enterococci, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, sulfite-reducing anaerobe sporeforming bacteria, aeromonads, pseudomonads, Enterobacteriaceae, coliforms, E. coli, yeasts and molds. The reduction of the microbial count after the freezing process was between 0.30 and 2.25 log10 cfu/g. In the product “leak, sliced” significant reductions of the bacterial count for all included microorganisms were noticed while this was observed for only four types of bacteria in the product “mushrooms, sliced”. According to this, a matrix effect on the microorganisms during the freezing process can be expected. The one-year frozen storage caused for certain groups of bacteria a significant reduction in cell counts which were strongest for Enterobacteriaceae and coliforms. Lactic acid bacteria, lactobacilli, pseudomonads, yeasts and molds were much less susceptible. In our experiments the enterococci showed nearly the same correlation between counts and storing time as the coliforms. Hence, the information from literature that enterococci are better hygiene indicators for frozen food products than coliforms cannot be confirmed. If adding the impact of the freezing process and frozen storage over one year, the microbial reduction will not be enough to cause a complete decontamination. All microorganisms present at the beginning were still detectable at the end of the study. Listeria monocytogenes, coagulase-positive staphylococci, aeromonads, Bacillus cereus and sulfite-reducing anaerobe spore-forming bacteria could not be found in any sample or the number of these microorganisms was below the detection limit of 2.30 log10/1.00 log10 cfu/g. Beyond that, the necessity of a resuscitation step previous to the quantitative microbiological examination of frozen food in routine work was checked, because microorganisms can be sublethally damaged by stress factors like freezing and frozen storage. Therefor a method which could be used in laboratory routine work was tested. For this purpose the first dilutions of five samples/product were incubated for 75 minutes at 20 and 30°C. After this, they were further treated with the specific method for the respective type of microorganism. The determined bacterial counts were compared to the counts of direct microbiological examination in the frozen status. According to the type of food, significant differences were obtained for lactic acid bacteria, lactobacilli, Enterobacteriaceae, coliforms and yeasts; in the product “leak, sliced” significant differences could not be found at all. The differences between the bacterial counts were very small: between 0.08 and 0.47 log10 cfu/g. For this reason, a resuscitation step before the routine examination of frozen food products seems not necessary. But in border cases with certain issues – in particular for testing against microbiological criteria - especially for the group of Enterobacteriaceae, such a step could be helpful.