DE60100709T2

DE60100709T2 - Eine konzentrierte lösung von quarternären ammoniumverbindungen und verfahren zu ihrer anwendung

Info

Publication number: DE60100709T2
Application number: DE60100709T
Authority: DE
Inventors: Cesar Compadre; Philip Breen; Hamid Salari; Kim E. FIFER; L. Danny LATTIN; Michael Slavik; Yanbin Li; Timothy O'brien; L. Amy WALDROUP; F. Thomas BERG
Original assignee: University of Arkansas
Current assignee: University of Arkansas
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2021-01-27
Also published as: NO20023622L; US7541045B2; IS6485A; US20030021818A1; YU57302A; CA2399801C; BR0107967A; EP1261318A2; EP1261318B1; HK1048591B; ATE248585T1; ECSP024309A; US6864269B2; PL357529A1; CN1297252C; AR028501A1; AP2002002597A0; AU784570B2; CN1446078A; OA12172A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lösung mit einer konzentrierten Menge einer antimikrobiellen quarternären Ammoniumverbindung (QAV). Das erfindungsgemäße QAV-Konzentrat bedient sich GRAS-Substanzen (generally recognized as safe) zur Bildung einer echten Lösung und nicht einer Emulsion der QAV. Die QAV-Konzentratlösung wird zusammen mit wenigstens einem Lösungsvermittler hergestellt und ist bei der Herstellung von Lösungen zur Verdünnung auf eine endgültige Konzentration nützlich, welche für die industrielle Lebensmittelverarbeitung oder die Zubereitung von Mahlzeiten im Haushalt und auf Oberflächen, die mit der Verarbeitung von Lebensmitteln verbunden sind, nützlich sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Lösung mit einer konzentrierten Menge einer antimikrobiellen QAV und wenigstens einem Lösungsvermittler, die für die Verwendung in Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung einer großen Vielfalt von Mikroorganismen auf und in Lebensmittelerzeugnissen sowie auf Oberflächen, die mit Lebensmittelerzeugnissen im Haushalt oder in einer industriellen Umgebung in Berührung kommen, geeignet ist. Genaaer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Lösung mit einer konzentrierten Menge einer antimikrobiellen QAV und wenigstens einem Lösungsvermittler, die für die Verwendung in einem Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums Mikroorganismen auf und in Lebensmittelerzeugnissen durch In-Berührung-bringen mit diesen Lebensmittelerzeugnissen, wie Fleischerzeugnissen, beispielsweise Geflügel, Rindfleisch, Schweinefleisch, Lammfleisch, Hirschfleisch und anderen essbaren Fleischerzeugnissen, Meeresfrüchten, beispielsweise Fisch und Schalentieren, Obst, Gemüse, Molkereierzeugnissen, Tierfutter oder -snacks, wie solchen, die aus Tierfleisch, Tierhaut und Teilen hergestellt werden, zu denen Schweineohren, Rohhaut und Trockenfleisch gehören können, und anderen Lebensmittelerzeugnissen, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen wässrigen Behandlungsverfahren ohne nachteilige Auswirkungen auf äußeres Erscheinungsbild, Struktur und Qualität der Lebensmittel geeignet ist. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Lösung mit einer konzentrierten Menge einer antimikrobiellen QAV, die sich zur Verwendung in einem Verfahren zur Hemmung des Anhaftens, zur Entfernung und/oder zur Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen eignet. Besonders betrifft die Verwendung der Lösung mit einer konzentrierten Menge einer antimikrobiellen QAV die Wirkung von QAVen auf Mikroorganismen, die eine über Lebensmittel übertragene Kontamination verursachen. Insbesondere umfassen diese Mikroorganismen die Gattungen Staphylococcus, Streptococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, Salmonella, keine Toxine produzierende Escherichia, pathogene, Toxine produzierende Escherichia, wie O157 : H7. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Behandlungsverfahren durch Auftragen von verdünnten QAVen auf Lebensmittelerzeugnisse mithilfe beliebiger Mittel, aber vorzugsweise einschließlich Sprühen oder Zerstäuben von verdünnten QAVen auf Lebensmittelerzeugnisse, zur Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums Mikroorganismen auf diesen Erzeugnissen, wobei die Auftragezeit der QAV so kurz wie wenigstens ein Zehntel einer Sekunde sein kann. Diese kurze Auftragezeit der verdünnten QAV ist insbesondere in einer kommerziellen oder industriellen Umgebung nützlich.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die Verhinderung von über Lebensmittel aufgrund mikrobieller Kontamination übertragenen Krankheiten ist eines der Hauptanliegen der Lebensmittel verarbeitenden Industrie, der Regulierungsbehörden und der Verbraucher. In einem kürzlichen Bericht des Amts für Lebensmittelsicherheit und -überprüfung (Food Safety & Inspection Service (FSIS)) des US-Landwirtschaftsministeriums (Federal Regster, 3. Februar 1995) wird geschätzt, dass in den USA jährlich mehr als zwei Millionen Krankheitsfälle auf eine über Lebensmittel übertragene mikrobielle Kontamination zurückzuführen sind, die mit Kosten in Höhe von über einer Milliarde US-Dollar verbunden sind. Eine über Lebensmittel übertragene mikrobielle Kontamination tritt sowohl vor Eintritt in die Verarbeitungseinrichtung als auch aufgrund von Kreuzkontamination in der Verarbeitungsumgebung auf. Das FSIS hat neue HACCP-Anforderungen eingeführt, um das Auftreten und die Anzahl über Lebensmittel übertragener Pathogene zu reduzieren. Diese Regelungen müssen von Lebensmittelverarbeitern beachtet werden. Zwar wird dem Verarbeiter die Wahl der Mittel zum Erreichen der Reduzierung der Erreger überlassen, das FSIS erwartet jedoch, dass antimikrobielle Behandlungen ein wichtiger Teil der HACCP-Pläne sind. Die erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren, in der wässrige Zubereitungen verwendet werden, die aus Lösungen aus konzentrierten QAVen hergestellt sind, sind bei der Erfüllung der HACCP-Anforderungen nützlich.
Bei ihren Anstrengungen, ein vollständig von mikrobieller Kontamination freies Produkt bereitzustellen, stießen Verarbeiter von Geflügel und Fleisch beim Entfernen von Mikroorganismen, die an für Lebensmittelerzeugnisse gedachte Geflügel- oder Fleischgewebe angewachsen sind oder daran fest haften, auf große Schwierigkeiten. Wenn kontaminierende Mikroorganismen nicht an der Oberfläche des Lebensmittels haften, können sie problemlos abgespült werden. Die Mikroorganismen, die fest an der Oberfläche haften, können jedoch nicht einfach durch Abspülen entfernt werden und sind gegenüber chemischen und physikalischen Mitteln zu deren Entfernung sehr beständig.
Es wurden bereits mehrere chemische und physikalische Verfahren zur Reduzierung der Mikroorganismen in Fleischerzeugnissen vorgeschlagen, wie die Verwendung von Chlor oder Chlordioxid, Ozon, Wasserstoffperoxid, Milchsäure, Natriumcarbonat, Trinatriumphosphat und elektrischer Reizung. Im Allgemeinen haben diese Verfahren nur eine begrenzte Wirksamkeit bei der Reduzierung der mikrobiellen Kontamination gezeigt und können das äußere Erscheinungsbild der Fleischerzeugnisse nachteilig verändern.
Die Kontamination mit Salmonella typhimurium ist aufgrund der Gegenwart des Organismus in lebenden Tieren ein spezieller Problempunkt für die Geflügel verarbeitenden Industrie. Geflügelverarbeiter hatten große Probleme beim Entfernen von Mikroorganismen wie S. typhimurium, die an Geflügelgewebe haften oder angewachsen sind. Zur Beseitigung der Kontamination mit S. typhimurium von Schlachtkörpern und zur Minimierung einer Kreuzkontamination zwischen Schlachtkörpern wurden verschiedene chemische und physikalische Ansätze zur Verwendung bei der Geflügelverarbeitung vorgeschlagen. Bei der Geflügelverarbeitung wurde zur Unterdrückung von S. typhimurium Trinatriumphosphat (TNP) vorgeschlagen, Versuchsberichte zeigen jedoch widersprüchliche Ergebnisse über die Wirksamkeit von TNP bei Salmonella. Aufgrund der Wasserlöslichkeit kann TNP vom Geflügel abgewaschen werden und somit nicht länger das Anhaften der Mikroorganismen hemmen.
US-Patent Nr. 5,366,983 offenbart ein Verfahren zur Entfernung oder Verhinderung einer Kontamination von Fleischerzeugnissen mit Salmonella mithilfe einer Behandlung mit einer wirksamen Menge einer wässrigen Lösung einer QAV. Speziell quarternäre kationische Ammoniumtenside, wie Alkylpyridinium, insbesondere Cetylpyridiniumchlorid (CPC) und Cetylpyridiniumbromid (CPB), erwiesen sich beim Entfernen von S. typhimurium von Geflügel als wirksam. Dieses Patent offenbart jedoch nicht, dass QAVen eine antimikro bielle Breitbandwirkung gegen jede andere Gattung Lebensmittel kontaminierender Mikroorganismen neben Salmonella aufweisen. Außerdem legt es nicht nahe, dass dieses Behandlungsverfahren bei anderen Lebensmittelerzeugnissen als Fleisch wirksam ist. Weiterhin bietet es nicht an, dass sehr kurze QAV-Auftragezeiten benutzt werden können, die trotzdem eine wirksame antimikrobielle Behandlung darstellen. Es bietet auch keine Lösungen aus konzentrierten QAVen an, wie in der vorliegenden Erfindung offenbart, die besonders für die Herstellung verdünnter QAV-Lösungen geeignet sind.
Lebensmittelsubstanzen unterscheiden sich durch ihren Proteingehalt, ihre Porosität, ihre Lipophilität, ihren Oberflächen-pH, ihre Wasserpermeabilität, ihre Oberfläche und ihre elektrische Oberflächennettoladung chemisch und physikalisch. Die Porosität eines Lebensmittels kann bei der Maskierung von Bakterien eine wichtige Rolle spielen, wohingegen eine harte, undurchdringliche Hülle auf einer Lebensmittelsubstanz die bakterielle Kontamination des Lebensmittels verringern kann. Diese chemischen und physikalischen Unterschiede zwischen Lebensmittelerzeugnissen erschweren die Vorhersage, ob der Erfolg eines antimikrobiellen Mittels bei Fleischerzeugnissen auch einen Erfolg bei anderen Lebensmittelerzeugnissen, wie Obst, Gemüse, Meeresfrüchten, Molkereiprodukten und Tierfutter oder -snacks, nahe legt.
Die QAV CPC bindet beispielsweise bekanntermaßen Proteine; wenn die antimikrobielle Wirksamkeit von CPC bei Lebensmittelerzeugnissen jedoch in erster Linie auf die Proteinbindungsfähigkeit zurückzuführen wäre, dann könnte nicht erwartet werden, dass das vorliegende Verfahren bei der Behandlung von nicht proteinhaltigem Obst und Gemüse Erfolg zeigt.
Über Lebensmittel übertragene Krankheiten, die von anderen pathogenen und Verderbnis erregenden Bakterien als Salmonella verursacht werden, entwickeln sich zu einem immer größer werdenden Problem für Lebensmittelverarbeiter. Tabelle 1 zeigt eine Liste dieser Bakterien zusammen mit den Produkten, in denen sie identifiziert wurden:
TABELLE 1 HÄUFIGKEIT PATHOGENER UND VERDERBNIS ERREGENDER BAKTERIEN
Von den in der Tabelle aufgeführten, kontaminierenden Mikroorganismen ist Escherichia coli O157 : H7 aufgrund seiner Virulenz, Schwere der verursachten Krankheit und der damit verbundenen Sterblichkeit ein besonderer Problempunkt. E. coli O157 : H7 produziert kräftige "Shiga-ähnliche" Toxine, die zu Veränderungen der Blutgerinnung, Nierenversagen (hämolytisch-urämisches Syndrom) und dem Tod führen. Selbst nach vollständiger Erholung von der akuten Krankheit zeigen 15–30% aller mit dem hämolytisch-urämischen Syndrom infizierten Personen Symptome einer chronischen Nierenerkrankung. Die mit einer Kontamination mit E. coli O157 : H7 verbundenen Risiken werden durch ihre bekannte Resistenz gegenüber Antibiotika verschärft. 1993 verursachte E. coli O157 : H7 8.000–16.000 über Lebensmittel übertragene Krankheitsfälle, deren Kosten sich auf schätzungsweise 0,2 bis 0,5 Milliarden Dollar beliefen.
Ein weiterer virulenter Lebensmittel befallender Erreger, Listeria monocytogenes, wurde in Fleisch, Gemüse und verschiedenen Molkereierzeugnissen gefunden; er kann Sepsis, Meningitis and disseminierte Abszesse verursachen. L. monocytogenes ist ein kältebeständiger Mikroorganismus, der sich auch unter Kühlbedingungen vermehren kann. 1993 verursachte L. monocytogenes 1.700 über Lebensmittel übertragene Krankheitsfälle, deren Kosten sich auf schätzungsweise 0,1 bis 0,2 Milliarden Dollar beliefen.
Ein weiterer für die Lebensmittelindustrie problematischer Mikroorganismus ist Aeromonas hydrophila, der Verderbnis in der Lebensmittel und Fleisch verarbeitenden Industrie verursacht und die Haltbarkeit der Produkte verkürzt.
Derzeit sind keine mikrobioziden Verbindungen bekannt, die bei der Verhinderung und Entfernung der Kontamination einer breiten Vielfalt von Lebensmittelerzeugnissen mit einem breiten Spektrum grampositiver, gramnegativer, aerober, fakultativ anaerober und mikroaerophiler Mikroorganismen wirksam sind. Diese Erfinder haben herausgefunden, dass QAVen bei einem breiten Spektrum verschiedener Mikroorganismen wirksam sind, die, wenn sie an einer breiten Vielfalt von Lebensmittelerzeugnissen anhaften, über Lebensmittel übertragene Krankheiten verursachen. Diese Sensibilität eines breiten Spektrums pathogener Mikroorganismen war nicht vorhersagbar.
Die Sensibilität eines Mikroorganismus gegen ein bestimmtes antimikrobielles Mittel hat keine Vorhersagekraft für die Sensibilität eines anderen Mikroorganismus gegen dasselbe Mittel. Man geht davon aus, dass Antiseptika und Desinfektionsmittel ein ununterbrochenes Wirkungsspektrum haben, wobei jedoch die relative Empfindlichkeit der verschiedenen Mikroorganismen zu beachten ist. Das Desinfektionsmittel Hexachlorophen ist beispielsweise hauptsächliche bei grampositiven Mikroorganismen wirksam, kationische Antiseptika wiederum zeigen bei Sporen bildenden Organismen keine Wirkung. Einige gramnegative Mikroorganismen, wie Pseudomonas cepacia, können sich in Lösungen des Arzneimittels Benzalkoniumchlorid vermehren. Andere Bakterien können sich bekanntermaßen in 70%igem Ethanol (Harvey, S. C., Antimicrobial Drugs in Remington's Pharmaceutical Sciences, 18. Ausgabe, Mack Publishing Co., S. 1163–1241, 1990) vermehren.
Hinsichtlich der Behandlung von Lebensmittelerzeugnissen wurde berichtet, dass Listeria gegen die Wirkung von TNP resistenter ist als Salmonella oder E. coli (Somers, E. B. et al., Int. J. Food Microbiol., 22: 269–276, 1994). Weiterhin wurde nachgewiesen (Breen et al., J. Food Sciences, 60: 1991–1996, 1995), dass TNP bei der Hemmung der Salmonella-Vermehrung sehr viel weniger wirksam ist als beim Entfernen dieses Organismus. Entsprechend senkte TNP die Anzahl von E. coli O157 : H7 auf Hühnerschlachtkörpern, zeigt aber keine Wirkung bei der Hemmung einer Kreuzkontamination dieses Mikroorganismus mit anderen Hühnern.
Die vorliegende Erfindung zeigt, dass QAVen bei in Flüssigkeiten suspendierten E. coli O157 : H7, bei der Verringerung der Anzahl dieser Bakterien, die auf Lebensmittelerzeugnissen haften, sowie bei der Hemmung des Anhaftens dieser Bakterienart an Lebensmittelerzeugnisse wirksam sind. Berichten zufolge ist E. coli O157 : H7 gegen antimikrobielle Mittel mit breitem Wirkungsspektrum, wie Tetracyclin, Streptomycin, Sulfisoxazol (Kim et al., J. Infect. Dis., 170: 1606–1609, 1994) und Oxytetracyclin (Ciosek et al., Med. Weter., 40: 335–338: 1984) resistent, wohingegen dieselben Mittel bei normalen, keine Toxine produzierenden Stämmen von E. coli eine hohe Wirksamkeit zeigen.
Die Wirksamkeit eines antimikrobiellen Mittels oder Biozids bei einem bestimmten Mikroorganismus kann offensichtlich nicht ausgehend von dessen Wirksamkeit bei einem anderen Mikroorganismus vorhergesagt werden. Es müssen zahlreiche Faktoren, wie die mikrobiellen Eigenschaften, berücksichtigt werden, die bei der Wirksamkeit eines antimikrobiellen Mittels bei einem bestimmten Mikroorganismus eine Rolle spielen können. Diese Eigenschaften können, ohne darauf beschränkt zu sein, Folgendes einschließen: (1) Ausmaß der Glykokalyx-Bildung einer bestimmten Art anhaftendem Mikroorganismus, (2) die Gegenwart einer Lipopolysaccharid und Phospholipid enthaltenden Zellhülle bei gramnegativen Bakterien, (3) die Gegenwart von Lipoprotein, wie bei den meisten Darmbakterien und Pseudomonas und (4) die Gegenwart von Porin-Proteinkanälen, beispielsweise bei E. coli und Salmonella (Fulton et al., Structure in Medical Microbiology, 3. Ausgabe, S. 37–54, 1991).
In der Lebensmittel verarbeitenden Industrie, aber auch bei der Zubereitung von Mahlzeiten in Haushalt, Restaurant oder Institutionen besteht ein Bedarf an wirksameren Produkten und Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung einer breiten Vielfalt kontaminierender Mikroorganismen auf den verschiedensten Lebensmittelerzeugnissen und/oder Oberflächen, die mit den Lebensmittelerzeugnissen und den Saften oder Flüssigkeiten der Lebensmittel in Berührung kommen.
Dies gilt insbesondere für Mikroorganismen, die an der Oberfläche von Lebensmitteln haften. Aufgrund der zunehmenden Anzahl Krankheitsfälle, die von über Lebensmittel übertragenen pathogenen Mikroorganismen verursacht werden, ver langt die Lebensmittel verarbeitende Industrie heute wirksamere Verfahren zur Entfernung und Verhinderung eines breiteren Spektrums Mikroorganismen, und insbesondere pathogener Mikroorganismen, wie Toxine produzierender Escherichia, das heißt E. coli O157 : H7, die bekanntermaßen infolge einer Lebensmittelkontamination schwere Krankheiten beim Menschen verursachen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung mit einer Lösung einer konzentrierten QAV und wenigstens einem Lösungsvermittler bereit sowie Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf und in Lebensmitteln sowie in Flüssigkeiten und auf Oberflächen, die mit Lebensmittelerzeugnissen und deren Herstellung verbunden sind. Das Präventionsverfahren ist ein wichtiges Ziel bei der Verhinderung von Kreuzkontaminationen von infizierten Lebensmittelerzeugnissen, beim Entfernen von auf Lebensmittelerzeugnissen haftenden Mikroorganismen, bei der Hemmung des Anhaftens von Mikroorganismen an Lebensmittelerzeugnisse und bei der Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen, die auf Lebensmittelerzeugnissen haften bleiben. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren problemlos zur Verwendung in einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage angepasst werden.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung Zusammensetzungen mit einer Lösung umfassend eine konzentrierte Menge QAV zusammen mit wenigstens einem Lösungsvermittler oder Lösungsmittel bereit. Die erfindungsgemäße konzentrierte QAV-Lösung stellt eine Stammlösung dar, mit der verdünnte QAV-Zusammensetzungen zur Behandlung von Lebensmittelerzeugnissen und Oberflächen, die mit der Verarbeitung und Herstellung von Lebensmittelerzeugnissen, einschließlich Tierkörpern, aus denen das Lebensmittelerzeugnis hergestellt wird, verbunden sind, hergestellt werden können. Die Zitzen von Milchkühen können beispielsweise vor dem Melken mit einer verdünnten Lösung der konzentrierten QAV-Lösung behandelt werden, um die sichere Verarbeitung der Milch und Molkereiprodukte zu verbessern. Weiter kann eine verdünnte QRV-Lö sung beim Waschen der Hände und Körper von Menschen und Haustieren nützlich sein, entweder mit den hier beschriebenen Bestandteilen oder zusammen mit anderen Bestandteilen, die bekanntermaßen nützliche Hand- und Körperreinigungsmittel darstellen. Die konzentrierten QAV-Lösungen sind bei der Herstellung verdünnter Arbeitslösungen zur Verwendung im vorliegenden Verfahren nützlich. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten lösungsvermittelnde Bestandteile, die die Herstellung von konzentrierteren QAV-Zusammensetzungen ermöglichen.
US-Patent 5,405,604 offenbart ein Mundwasserkonzentrat, Verfahren zu dessen Verwendung und Verfahren zur Herstellung des Mundwassers. Das Mundwasser besteht aus einer konzentrierten Zusammensetzung in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion, die im Wesentlichen aus etwa 0,05% bis etwa 10,0% einer QAV, etwa 30% bis etwa 85% eines Lösungsmittels, das als Träger für ein Aromamittel in Ölform dient, wobei das Lösungsmittel Propylenglycol, Polyethylenglycol und eine Mischung daraus ist, etwa 0,2% bis etwa 9,0 eines Aromamittels in Ölform und Wasser besteht. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung unterscheidet sich von der Mundwasserzusammensetzung dadurch, dass sie mehr als 10 QAV enthält, dass sie eine echte homogene Lösung anstatt einer Emulsion darstellt und dass sie keine Aromamittel in Ölform enthält.
Entsprechend offenbart WO 95/17159 ein Mundwasserkonzentrat zur Abgabe von kationischen und wasserunlöslichen nicht antimikrobiellen Mitteln. Spezifische orale Zusammensetzungen liegen in Form einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit etwa 0,05% bis etwa 10,0% einer quarternären Ammoniumverbindung, etwa 30% bis etwa 85% eines wasserunlöslichen, nicht kationischen antimikrobiellen Mittels, einem Lösungsmittel, das als Träger für ein Aromamittel in Ölform dient, und Wasser vor.
US-Patent Nr. 5,414,124 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung mit etwa 50% bis etwa 80% einer quarternären Ammoniumverbindung und etwa 20% bis etwa 50% eines Lösungsmittels, wobei das Lösungsmittel zu etwa 25% bis etwa 100% aus Alkylenglycol und der Rest aus Wasser besteht.
WO 98/03066 offenbart eine antimikrobielle Zusammensetzung, Verfahren zu deren Herstellung und Verfahren zu deren Verwendung. Die Zusammensetzung setzt sich zusammen aus einem Unterbestandteil a) einer substituierten oder nicht substituierten C₁-C₄-Monocarbonsäure zu etwa 50–99,9 Gew.-% und einem Unterbestandteil b) einer mikrobioziden oder mikrobiostatischen, kationischen organischen Stickstoffverbindung zu etwa 0,1–50 Gew.-%. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung unterscheidet sich von der Zusammensetzung aus WO 98/03066 dadurch, dass sie einen Lösungsvermittler enthält und WO 98/03066 nicht. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von WO 98/03066 dadurch, dass sie keine organische Säure, wie eine Monocarbonsäure, enthält und insbesondere keine substituierte oder nicht substituierte C₁-C₄-Monocarbonsäure, welche den Hauptbestandteil der Zusammensetzung aus WO 98/03066 darstellt. Der Beschreibung von WO 98/03066 ist zu entnehmen, dass die Wirksamkeit der Zusammensetzung mit der antimikrobiellen, nicht substituierten C₁-C₄-Monocarbonsäure gegen Salmonella durch Zugabe einer kationischen organischen Stickstoffverbindung verstärkt werden kann. Eine Theorie dieser Erfindung besagt, dass eine kationische, mikrobiozide Stickstoffverbindung besser in der Lage ist, ihre Wirkung bei durch C₁-C₄-Carbonsäuren geschädigten Erregern zu entfalten. Die Zusammensetzungen dieser Erfindung können darüber hinaus eine zusätzliche organische Säure enthalten, die mit der kationischen organischen Stickstoffverbindung unter Bildung einer "Ankat"- oder "Katan"-Verbindung vermischt wird, welche nicht in der Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenwärtig ist.
Die erfindungsgemäße konzentrierte QAV-Lösung stellt eine konzentrierte antimikrobielle Lösung dar, die leicht zu einer Lösung verdünnt wird, die mit Lebensmittelerzeugnissen und Oberflächen, die mit Lebensmittelerzeugnissen verbunden sind, einschließlich Teilen von lebenden und toten Tieren, falls die Lebensmittelserzeugnisse aus Tieren hergestellt werden, in Berührung gebracht wird. Die erfindungsgemäße konzentrierte QAV-Lösung umfasst eine QAV und wenigstens einen Lösungsvermittler. Die QAV liegt vorzugsweise in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% vor. Die konzentrierte Lösung wird verdünnt, um eine verdünnte, zum Hemmen des mikrobiellen Wachstum wirksame Menge einer QAV in einer wässrigen Lösung mit dem verdünnten Lösungsvermittler zu erhalten. Erfindungsgemäße QAVen sind bei der Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums pathogener und Verderbnis erregender Mikroorganismen wirksam. QAVen, insbesondere Cetylpyridiniumchlorid (CPC), sind besonders bei der Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums Mikroorganismen auf einer Vielfalt von Lebensmittelerzeugnissen wirksam.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen bereit, umfassend das In-Berührung-bringen eines Lebensmittelserzeugnisses mit einer zum Hemmen des mikrobiellen Wachstum wirksamen Menge einer QAV zur Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen, wobei die Auftragezeit der Verbindung auf das Lebensmittelerzeugnis wenigstens einen Bruchteil einer Sekunde beträgt. Die Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen soll ein Lebensmittelerzeugnis bereitstellen, das keine oder nur ein minimale Anzahl lebensfähiger Mikroorganismen enthält, die bei Menschen oder Tieren eine Krankheit oder das Verderben des Lebensmittelerzeugnisses vor dem Verzehr verursachen können. Die Verhinderung der Vermehrung von Mi kroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen soll, ohne darauf beschränkt zu sein, die folgenden Mechanismen umfassen: (1) Entfernen anhaftender Mikroorganismen von den Lebensmittelerzeugnissen, (2) Hemmen eines Anhaftens von Mikroorganismen an Lebensmittelerzeugnisse, (3) Abtöten oder Inaktivieren von auf den Lebensmittelerzeugnissen haftenden Mikroorganismen und (4) Abtöten oder Inaktivieren von Mikroorganismen, die nicht auf den Lebensmittelerzeugnissen haften, sondern die während der Verarbeitung in mit den Lebensmitteln verbundenen Flüssigkeiten, wie in Kühltanks, oder auf Oberflächen, die mit der Herstellung von Mahlzeiten verbunden sind, in Flüssigkeitsresten auf solchen Oberflächen, wie Arbeitsplatten, Schneidbrettern und Küchenwaschbecken, und bei der Herstellung von Mahlzeiten und der Desinfektion von Lebensmitteln verwendeten Ausrüstungen vorhanden sind.
Die unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallenden Zielmikroorganismen sind die Mikroorganismen, die gegen QAVen empfindlich sind und genauer Mikroorganismen der Gattungen Staphylococcus, Streptococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, Salmonella, keine Toxine produzierende Escherichia, pathogene, Toxine produzierende Escherichia und andere über Lebensmittel übertragene Mikroorganismen, die eine mikrobielle, über Lebensmittel übertragene Kontamination von Lebensmitteln für den menschlichen oder tierischen Verzehr verursachen können.
Weitere Zielmikroorganismen, die ebenfalls gegen QAVen empfindlich sind, sind Pilze, wie Aspergillus flavum und Penicillium chrysogenum, und Parasiten, wie Entamoeba histolytica.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Lebensmittel verarbeitende Industrie, aber auch die Zubereitung von Mahlzeiten im Haushalt und in Institutionen. QAVen sind problemlos erhältlich und die Kosten der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind verglichen mit existierenden antimikrobiellen Verfahren nicht hoch. Im Gegensatz zu existierenden Behandlungen, die beispielsweise TNP verwenden, verändert die Verwendung von QAVen weder das äußere Erscheinungsbild, noch Farbe, Geschmack oder Struktur des Lebensmittelerzeugnisses. Zahlreiche QAV-Konzentrationen sind bei der Verhinderung der Vermehrung eines breiten Spektrums Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen wirksam. QAVen wurden mit dem Ames-Test auf Mutagenität geprüft. Die bevorzugte erfindungsgemäße QAV, CPC, erwies sich im Ames-Test als nicht mutagen. Außerdem ist CPC bereits für die Verwendung durch den Menschen in Erzeugnissen zur oralen Einnahme in Präparaten, wie Cepacol-Pastillen, die oral in Mengen von bis zu 20 mg pro Tag eingenommen werden, zugelassen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein verbessertes Verfahren zum In-Berührung-bringen von Lebensmittelerzeugnissen mit einer QAV, wobei die Auftragezeit der QAV auf das Lebensmittelerzeugnis wenigstens einen Bruchteil einer Sekunde beträgt und eine Dauer von etwa 0,1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden oder eine Dauer von etwa 1 Sekunde bis 5 Sekunden umfassen kann. Ein Bereich von etwa 1 bis 2 Sekunden kann ebenfalls verwendet werden. Wichtig ist, dass die Auftragezeit der QAV einen ausreichend langen Zeitraum umfasst, der zu einer erheblichen Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf Lebensmittelerzeugnissen führt.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein verbessertes Verfahren zum In-Berührung-bringen von QAVen mit Lebensmittelerzeugnissen durch Sprühen oder Zerstäuben der Verbindung auf die Lebensmittelerzeugnisse. Das Sprüh- oder Zerstäubungsverfahren kann mit einer mit Wasser verdünnten QAV-Lösung oder mit der neuen, konzentrierten QAV-Zubereitung mit wenigstens einem Lösungsvermittler oder der mit Wasser verdünnten konzentrierten QAV-Zubereitung durchgeführt werden. Das direkte Sprühen oder Zerstäuben des Kon zentrats ist dann möglich, wenn der prozentuale Anteil an QAV im Konzentrat zur Verwendung auf Lebensmittelerzeugnissen zugelassen ist.
Die vorliegende Erfindung umfasst jedes Verfahren, das die QAV-Lösung mit dem Lebensmittelerzeugnis auf jede direkte Art, einschließlich Sprühen, Zerstäuben, Tauchen und Einweichen, in Berührung bringt. Die vorliegende Erfindung umfasst aber auch das In-Berührung-bringen der QAV-Lösung mit dem Lebensmittel auf indirekte Art, wie das Auftragen der QAV-Lösung, in konzentrierter oder verdünnter Form, auf Ausrüstungen oder Oberflächen für die Verarbeitung oder Herstellung von Lebensmittelserzeugnissen, mit denen das Lebensmittelerzeugnis während der Verarbeitung, Herstellung, Lagerung und/oder Verpackung in Berührung kommt.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren wahlweise einen Nachweisschritt vor dem In-Berührung-bringen des Lebensmittelerzeugnisses mit den QAVen zur Bestimmung der Gegenwart von Mikroorganismen auf dem Lebensmittel vor der Behandlung umfassen. Im Nachweisschritt kann jedes herkömmliche Verfahren zur schnellen Bestimmung der Gegenwart von Mikroorganismen zum Einsatz kommen, wozu beispielsweise PCR und Immunoassays gehören.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren wahlweise einen Schritt zum Nachweis der Gegenwart von QAVen auf der Oberfläche des Lebensmittelerzeugnisses nach dem Kontakt mit QAVen umfassen. Dieser Nachweis wird direkt nach dem Schritt des In-Berührung-bringens oder nach mehreren Waschschritten durchgeführt. Die QAV wird beispielsweise aus den Geweben des Lebensmittels in einer Form extrahiert, die für die Analyse mittels Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) geeignet ist. Das Verfahren umfasst die Ethanolextraktion des Lebensmittelgewebes gefolgt von einer Festphasenextraktion mit einer schwach kationischen Austauschersäule, die selektiv QRVen von anderen Verbindungen in der Matrix trennt, die die HPLC-Analyse stören würden. Bei der HPLC-Analyse zur Quantifizierung der QAV-Reste kommt eine Cyano-Säule für die Umkehrphasenchromatographie zum Einsatz und als interner Standard wird ein QAV-Analog verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Säulendiagramm zur Darstellung der Hemmung des Anhaftens von E. coli O157 : H7 an Rindfleisch aus der Dünnung nach der Behandlung mit CPC.
2 ist ein Säulendiagramm zur Darstellung der Reduzierung lebensfähiger Mikroorganismen auf Seewolfhaut nach der Behandlung mit CPC in 5% wässrigem Glycerin auf nicht selektivem Medium.
3 ist ein Säulendiagramm zur Darstellung der Reduzierung von lebensfähiger S. typhimurium auf Seewolfhaut nach der Behandlung mit CPC in 5% wässrigem Glycerin auf selektivem Medium.
4 ist ein Säulendiagramm zur Darstellung der Reduzierung von lebensfähiger S. typhimurium auf blauen Trauben nach der Behandlung mit CPC in 5% wässrigem Glycerin.
5 ist ein Säulendiagramm zur Darstellung der Reduzierung von lebensfähiger S. typhimurium auf Broccoli nach der Behandlung mit CPC in 5% wässrigem Glycerin.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, dass QAVen zur Behandlung einer breiten Vielfalt von Lebensmittelerzeugnissen zur Reduzierung eines breiten Spektrums über Lebensmittel übertragener mikrobieller Kontaminationen dieser Lebensmittelerzeugnisse und Oberflächen, die mit der Verarbeitung und Herstellung dieser Lebensmittelerzeugnisse verbunden sind, nützlich sind. Die vorliegende Erfindung basiert ebenfalls auf der Erkenntnis, dass QAVen eine breite Vielfalt über Lebensmittel übertragener pathogener Mikroorganismen, die auf Lebensmittelerzeugnissen haften, wirksam entfernen, abtöten, inaktiveren und hemmen. Diese Mikroorganismen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Bakterien der Gattungen Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, keine Toxine produzierende Escherichia und die virulenten, Toxine produzierenden Escherichia-Stämme, wie E. coli O157 : H7, Pilze, wie Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum, und Parasiten, wie Entamoeba histolytica.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen umfassen eine wirksame Menge der QAV in einer wässrigen Lösung. Insbesondere die erfindungsgemäße konzentrierte QAV-Lösung stellt eine ideale antimikrobielle Lösung zur Verwendung in industriellen Anwendungen dar, wo große Mengen verdünnter QAV-Lösungen zur Verarbeitung von Lebensmitteln benötigt werden. Die erfindungsgemäße konzentrierte Lösung enthält als Bestandteile zumindest GRAS-Bestandteile und Lösungsvermittler.
Die erfindungsgemäßen konzentrierten QAV-Lösungen bieten zahlreiche Vorteile bei der Herstellung verdünnter QAV-Lösungen. In einem wässrigen Lösungsmittel mit wenigstens einem Lösungsvermittler lassen sich große Mengen QAV-Pulver lösen. Die Herstellung konzentrierter Lösungen von QAVen lediglich in Wasser ist schwierig, da die QAV aus der Lösung ausfällt. Tatsächlich ist es schwierig, mehr als etwa 5 bis etwa 10% QAV, und unter bestimmten Bedingungen mehr als 1% QAV, abhängig von der Temperatur der Lösung ohne die Hilfe von Lösungsvermittlern in Lösung zu bringen. Diese Erfinder haben jedoch festgestellt, dass konzentrierte Lösungen von QAVen dann hergestellt werden können, wenn diese zusammen mit wenigstens einem Lösungsvermittler oder Lösungsmittel, wie einem Alkohol oder einem Polyglycol, hergestellt werden. QAVen sind bekannte kationische Tenside, weswegen die Herstellung wässriger QAV-Lösungen zu erheblicher Schaumbildung führt. Wenn die konzentrierte QAV-Lösung mit einer QAV in einer Konzentration von mehr als 10% oder mehr als 15% und wenigstens einem Lösungsvermittler zur Herstellung von verdünnten QAV-Lösungen verwendet wird, ist die erhebliche Schaumbildung, die normalerweise bei der Herstellung wässriger QAV Lösungen entsteht, wesentlich geringer. Bei der Herstellung des Konzentrats tritt eine geringfügige Schaumbildung auf und nach der Herstellung zeigt das Konzentrat keine Schaumbildung. Weiterhin wird das Konzentrat unter minimalem Rühren und damit minimaler Schaumbildung verdünnt. Wenn die konzentrierte QAV niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, erfolgt kein Ausfällen in der konzentrierten QAV-Lösung. In gefrorenem Zustand geht die konzentrierte QAV-Lösung mit wenigstens einem Lösungsvermittler beim Auftauen in Lösung. Wenn nach dem Transport oder der Aufbewahrung bei Raumtemperatur oder in gefrorenem Zustand ein QRV-Niederschlag vorhanden ist, wird die Temperatur der Lösung erhöht, bis der Niederschlag verschwindet. Große Mengen QAV-Konzentrat in großen Behältern oder Fässern können, falls erforderlich, in einem Fassheizer erwärmt werden. Außerdem besteht bei konzentrierten QAV-Lösungen zusammen mit den hohen Konzentrationen wenigstens eines Lösungsvermittlers, wie geeigneten mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmitteln, verglichen mit verdünnten wässrigen QAV-Lösungen ein geringes Risiko für Verderben oder begrenzte Haltbarkeit. Darüber hinaus verbessern konzentrierte QAV-Lösungen die Sicherheit beim Endverbraucher, da Einwirkungen von QAV-Staub durch Einatmen, was bei der Handhabung von QAV-Pulver, insbesondere beim Umgang mit großen Mengen, aufgrund der möglichen Reizung von Lungen, Augen, Hals, Nase und Haut ein Problem darstellt, ausgeschaltet werden. Die konzentrierte QRV-Lösung senkt das Volumen und die Masse der zu transportierenden und zu lagernden Lösung in Verbindung mit industriellen Anwendungen von QAV-Lösungen. Und, das ist am allerwichtigsten, die verdünnte Konzentratlösung zeigt, wenn die konzentrierte QAV-Lösung zur Herstellung verdünnter QAV-Lösungen zum Auftragen auf Lebensmittelerzeugnisse mit Wasser verdünnt wird, eine sehr gute antimikrobielle Wirksamkeit.
Die vorliegende Erfindung betrifft besonders eine konzentrierte QAV-Lösung mit einer quarternären Ammoniumverbindung in einer Konzentration von mehr als 10 Gew.-% und wenigstens einem Lösungsvermittler. Der Lösungsvermittler ist jedes mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel, das die Löslichkeit des QAV-Pulvers in einer wässrigen Lösung verstärkt, so dass es bei Konzentrationen von mehr als 10 Gew.-% in Lösung geht. Eine 10%ige Lösung bezogen auf das Gewicht wird durch Abwiegen von 10 Gramm QAV und dessen Lösen in 90 Gramm Flüssigkeit hergestellt, die wenigstens einen Lösungsvermittler und Wasser umfasst, wenn Wasser zum Erreichen des Gewichts der Flüssigkeit von 90 Gramm erforderlich ist. Die erfindungsgemäße konzentrierte QAV-Lösung umfasst gelöste QAV in Konzentrationen von mehr als etwa 10 Gew.-% und besonders bevorzugt in Konzentrationen von mehr als etwa 15 Gew.-%. Die konzentrierte QAV-Lösung umfasst gelöste QAV in Konzentrationen im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% oder mehr als etwa 15 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-%. In der konzentrierten QAV-Lösung kann zwar eine QAV-Konzentration von mehr als etwa 60 Gew.-% verwendet werden, der nützliche obere Grenzwert wird jedoch von der Wechselwirkung zwischen dem prozentualen Anteil (oder dem Gewicht) der QAV und dem/den zur Herstellung der konzentrierten Lösung verwendeten Lösungsvermittler(n) bestimmt. Bestimmte Lösungsvermittler oder Kombinationen dieser Vermittler können zu Zubereitungen mit einer Konzentration von mehr als 60% QAV führen. Es ist wichtig, dass das gesamte QAV-Pulver vor der Herstellung der verdünnten Zubereitung zur Behandlung von Lebensmittel erzeugnissen gelöst und in Lösung gebracht wird. Die QAV liegt vorzugsweise in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% oder mehr als etwa 15 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% oder etwa 15 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% vor. Eine Konzentration der QAV im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% oder zwischen etwa 15 Gew.-% und etwa 25 Gew.-% und innerhalb dieses Bereichs von etwa 20 Gew.-% in der vorliegenden konzentrierten Lösung ist ebenfalls nützlich.
Die erfindungsgemäßen QAV-Konzentrationen sind als Konzentrationen entweder als Teilchen pro Million (ppm) oder Gew.-% angegeben, wobei 100.000 ppm gleich 10 Gew.-% ist. In den Beispielen wird CPC und sowohl ppm als auch zur Angabe der Konzentration verwendet.
Der Lösungsvermittler oder eine Kombination dieser Vermittler und, falls erforderlich Wasser, zum Auffüllen der Lösung zum Endgewicht wird zum Erreichen von 100 Gew.-% hinzugefügt. Als Lösungsvermittler kommt in der vorliegenden Erfindung jeder kompatible Lösungsvermittler, der QAVen in Konzentrationen von mehr als 10 Gew.-% löslich macht, in Frage, wobei jedoch Alkohole als Lösungsvermittler bevorzugt sind. Außerdem sind Polyglycole, wie Polyethylenglycol, nützliche Lösungsvermittler. In der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von einem oder mehreren dieser Lösungsvermittler denkbar. Besonders bevorzugt ist ein Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem einwertigen Alkohol, einem zweiwertigen Alkohol, einem dreiwertigen Alkohol, einem Polyethylenglycol und einer Kombination davon. Jede dieser Alkoholarten kann alleine oder in Kombination mit einer oder mehreren der anderen Alkoholarten verwendet werden, um den gewünschten prozentualen Anteil des Lösungsvermittlers bezogen auf das Gewicht zu erhalten. Wenn ein einwertiger Alkohol verwendet wird, handelt es sich bei dieser Alkoholart vorzugsweise um einen aliphatischen Alkohol und besonders bevorzugt ist Ethylalkohol. Wenn ein zweiwertiger Alkohol verwendet wird, ist ein Glycol oder ein Derivat davon bevorzugt. Propylenglycol ist das am meisten bevorzugte Glycol und von zahlreichen Herstellern erhältlich. Propylenglycol ist anderen Alkoholen als Lösungsvermittler bei hohen Konzentration von QAVen, wie CPC, überlegen. Auch dreiwertige Alkohole, wie Glycerol oder dessen Derivate, sind als Lösungsvermittler in der vorliegenden konzentrierten CPC-Lösung nützlich. Die Wahl des Alkohols ist abhängig von dem Lebensmittelerzeugnis, das damit in Berührung gebracht wird, und wird so ausgewählt, dass er mit den Behandlungsschritten vor und nach dem QAV-Kontakt mit dem Lebensmittelerzeugnis kompatibel ist. Wenn ein Polyglycol als Lösungsvermittler verwendet wird, ist Polyethylenglycol bevorzugt und insbesondere die niedermolekularen Arten mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von weniger als oder gleich 600 sind bekannt und besitzen Eigenschaften, die denen von Propylenglycol ähneln.
Wenn Ethylalkohol als Lösungsvermittler verwendet wird, ist er in einer Konzentration von bis zu etwa 49 Gew.-% vorhanden. In der vorliegenden Erfindung sind für Ethylalkohol Bereiche von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 49 Gew.-%, von etwa 10 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-%, von etwa 15 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% und innerhalb dieses Bereichs von etwa 20 Gew.-% nützlich.
Die konzentrierte QAV-Lösung enthält wenigstens einen Lösungsvermittler, wie einen Alkohol, in einer Konzentration von bis zu etwa 70 Gew.-%. Besonders bevorzugt ist der Alkohol in einer Konzentration von bis zu etwa 60 Gew.-% vorhanden und kann im Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% liegen. Die Konzentration des Lösungsvermittlers variiert in Abhängigkeit vom prozentualen Gewichtsanteil der QAV, die in der Lösung gelöst werden muss, und der jeweiligen geplanten Verwendung der konzentrierten QAV-Lösung und deren Verdünnungen.
Die konzentrierte QAV-Lösung umfasst vorzugsweise eine QAV in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% und wenigstens einen Alkohol in einer Konzentration im Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-%, wobei der restliche prozentuale Gewichtsanteil aus Wasser besteht. Der bevorzugte Alkohol dieser Lösung ist Propylenglycol. Die konzentrierte QAV-Lösung umfasst besonders bevorzugt eine QAV in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% und wenigstens einen Alkohol in einer Konzentration im Bereich von etwa 55 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% und Wasser zu etwa 5 Gew.-%. Die am meisten bevorzugte QAV-Lösung umfasst eine QRV in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-%, einen Alkohol in einer Konzentration von etwa 57 Gew.-% und Wasser zu etwa 3 Gew.-%. Der bevorzugte Alkohol dieser Lösung ist wiederum Propylenglycol.
Ebenfalls nützlich ist jedoch auch eine konzentrierte QAV-Lösung mit einer QAV in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% und wenigstens einem Alkohol in einer Konzentration von bis zu etwa 50 Gew.-% und vorzugsweise etwa 50 Gew.-%. In dieser konzentrierten wässrigen Lösung kann der Lösungsvermittler eine Kombination aus Alkoholen, wie Ethylalkohol und Propylenglycol, sein. Aber auch Glycerol ist als Lösungsvermittler alleine oder in Kombination mit anderen Alkoholen oder Polyglycolen nützlich. Für diesen Zweck ist Glycerol in Konzentrationen im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% und innerhalb dieses Bereichs von etwa 1% nützlich. Glycerol ist bei Verfahren nützlich, in denen Propylenglycol nicht den Alkohol der Wahl für das In-Lösung-bringen der QAV darstellt. Eine weitere nützliche konzentrierte QAV-Lösung umfasst eine QAV in einer Konzentration von etwa 20 Gew.-% und wenigstens einen Alkohol in einer Konzentration von etwa 50 Gew.-%, wie eine Kombi nation aus Ethylalkohol und Propylenglycol, wobei jeder Alkohol vorzugsweise zu etwa 25 Gew.-% vorhanden ist.
Die QAV, die für die erfindungsgemäße QAV-Lösung nützlich ist, wird ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus Alkylpyridinium-, Tetraalkylammonium- und alkylalicyclischen Ammoniumsalzen.
Alkylpyridinium ist durch die Strukturformel (I) dargestellt:
wobei n für 9–21 steht und X für ein Halogenid steht.
Tetraalkylammonium ist durch die Strukturformel (II) dargestellt:
wobei n für 9–21 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht.
Alkylalicyclische Ammoniumsalze sind durch die Strukturformel (II) dargestellt:
wobei n für 9–21 steht, Z für 4–5 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht.
Mehrere QAVen, die alle kationische oberflächenaktive Mittel, das heißt Tenside, sind, werden auf ihre Wirksamkeit beim Entfernen anhaftender Mikroorganismen von verschiedenen Lebensmitteln und beim Hemmen des Anhaftens dieser Mikroorganismen beurteilt. Von den untersuchten QAVen erwies sich Cetylpyridiniumchlorid (CPC) als am wirksamsten und wird in den nachstehend beschriebenen Beispielen verwendet, womit jedoch nicht beabsichtigt ist, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung die Verwendung von QAVen auf CPC zu beschränken, da auch andere Mitglieder der QAV-Gruppe ähnliche Eigenschaften bei über Lebensmittel übertragenen pathogenen Mikroorganismen aufweisen. QAVen mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen in der langen Seitenkette besitzen die höchste antimikrobielle Wirkung. CPC, die bevorzugte QAV, enthält 16 Kohlenstoffatome in der langen Seitenkette.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet außerdem die Verdünnung der konzentrierten QAV-Lösung, einschließlich wenigstens eines Lösungsvermittlers und, falls erforderlich, Wasser zum Erreichen des gewünschten prozentualen Gewichtsanteils von CPC, und das In-Berührung-bringen dieser verdünnten QAV-Lösung mit einem Lebensmittelerzeugnis, um die Vermehrung auf oder das Haften von Mikroorganismen an dem Lebensmittelerzeugnis zu verhindern. Die verdünnte QAV-Lösung umfasst die QAV in einer Konzentration von bis zu einschließlich etwa 1 Gew.-% QAV. Dieser prozentuale Gewichtsanteil ist die Konzentration der fraglichen QAV, die gegenwärtig vom US-amerikanischen Landwirtschaftsministerium zur Behandlung von Lebensmittelerzeugnissen akzeptiert wird. Die Menge der QAV, die auf einem bestimmten Lebensmittelerzeugnis zurückbleibt, variiert in Abhängigkeit von der behandelten Lebensmittelart und dem Auftrageverfahren. Die in der vorliegenden Erfindung beschriebene kon zentrierte QAV-Lösung wird mit Wasser verdünnt, um eine verdünnte Lösung der QAV im Bereich von etwa 0,01% bis einschließlich etwa 1% zu erhalten, der jedoch abhängig von dem behandelten Lebensmittelerzeugnis und dem verwendeten Auftrageverfahren vergrößert oder verkleinert werden kann. Die konzentrierte QAV-Lösung, die wie bereits beschrieben auf der Grundlage eines Gewichtsverhältnisses hergestellt wurde, wird durch eine Verdünnung bezogen auf das Volumen verdünnt, um die gewünschte QAV-Behandlungskonzentration zu erhalten. So wird beispielsweise eine 40%ige konzentrierte QAV-Lösung auf 1% QAV verdünnt, indem 2,5 Milliliter des QAV-Konzentrats mit 97,5 Millilitern Wasser verdünnt werden. Diese Verdünnung bezogen auf das Volumen wird in einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage aufgrund der leichten Herstellung bevorzugt. Zur Herstellung verdünnter QAV-Lösungen kommt aber auch eine Verdünnung bezogen auf das Gewicht in Frage, wobei 2,5 Gramm einer Lösung mit 40 Gew.-% QAV. mit 97,5 Gramm Wasser zum Erhalt einer 1%igen QAV-Lösung vermischt werden. Die Verdünnung der QAV in der konzentrierten Lösung führt auch zu einer Verdünnung des Lösungsvermittlers, der in der konzentrierten Lösung vorhanden ist. Die verdünnte QAV-Konzentratlösung ist beim In-Berührung-bringen mit einem Lebensmittelerzeugnis durch Sprühen, Zerstäuben, Eintauchen und andere Kontaktverfahren nützlich, die sich zum In-Berührung-bringen der verdünnten QAV-Lösung mit dem Lebensmittelprodukt eignen, einschließlich eines indirekten Kontakts, wie das In-Berührung-bringen von Ausrüstungen oder Oberflächen bei der Verarbeitung und Herstellung von Lebensmittelerzeugnissen, die während der Verarbeitung, Herstellung, Lagerung und/oder Verpackung mit den Lebensmitteln in Berührung kommen. Je kürzer die Auftragezeit der QAV-Lösung, desto besser, insbesondere für industrielle und kommerzielle Lebensmittel verarbeitende Zwecke.
Die vorliegende Erfindung basiert außerdem auf der Feststellung, dass die Auftragezeit der QAVen auf das Lebens mittelerzeugnis im Sprüh- oder Zerstäubungsverfahren auf einen so niedrigen Wert wie wenigstens 0,1 Sekunden herabgesetzt werden kann, wobei immer noch eine erhebliche Hemmung des mikrobiellen Anhaftens über Lebensmittel übertragener Mikroorganismen erreicht wird, was eine wesentliche Verbesserung und einen kommerziellen Vorteil bei der industriellen Nutzung dieses Verfahrens darstellt. Das Auftrageverfahren mittels Zerstäuben oder Sprühen ermöglicht eine Auftragezeit der verdünnten QAV-Lösung auf das Lebensmittelerzeugnis für einen so kurzen Zeitraum wie bis zu 20 Sekunden, aber besonders bevorzugt von etwa 10 Sekunden oder weniger und besonders bevorzugt von etwa 5 Sekunden oder weniger. Der am meisten bevorzugte Bereich für die Auftragezeit der QAV auf das Lebensmittelerzeugnis beträgt zwischen etwa 0,1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden und innerhalb dieses Bereichs ist auch von etwa 0,1 bis etwa 2 Sekunden nützlich, wobei ein bevorzugter Bereich zwischen etwa 0,5 Sekunden und etwa 2 Sekunden liegt. Es sei darauf aufmerksam gemacht, dass in der vorliegenden Erfindung eine so kurze Auftragezeit der verdünnten QAV-Lösung wie physikalisch möglich denkbar ist, ohne die Hemmung der Mikroorganismen auf den Lebensmittelerzeugnissen oder in der Flüssigkeit und auf den Oberflächen, die mit dem Lebensmittelerzeugnis in Berührung kommen, zu unterbinden. Aus diesem Grund sind verschiedene Zeitintervalle von weniger als 20 Sekunden in der vorliegenden Erfindung denkbar.
Jede Art von Verfahren zum In-Berührung-bringen der QAV mit dem Lebensmittelerzeugnis ist für das vorliegende Verfahren nützlich, vorausgesetzt es kann eine kurze Auftragezeit ermöglichen. Ein Verfahren, das eine Kammer zum Sprühen oder Zerstäuben auf das Lebensmittelerzeugnis verwendet, ist in der vorliegenden Erfindung nützlich. Geräte zur Verwendung in solchen Kammern in einer Verarbeitungslinie einer Lebensmittel verarbeitenden Anlage sind zur Verkürzung der Auftragezeit auf ein Mindestmaß einstellbar, wobei weiterhin erfolgreiche antimikrobielle Wirkungen auf das Lebensmittel erreicht werden. Alle diese kurzen Auftragezeiten, das heißt weniger als 20 Sekunden und so kurz wie 0,1 Sekunden, reduzieren die lebensfähigen über Lebensmittel übertragenen Mikroorganismen auf diesen Lebensmittelerzeugnissen erheblich. Außerdem ist eine sehr geringe Menge verdünnte QAV-Lösung für die Sprüh- oder Zerstäubungsbehandlung erforderlich, beispielsweise ist für eine erfolgreiche Behandlung so wenig wie etwa 1 Unze (entspricht 28,34 Gramm) verdünnte QAV-Lösung pro Pfund Lebensmittelerzeugnis nützlich.
Das vorliegende Verfahren mit einer kurzen QAV-Auftragezeit in einer Geflügel verarbeitenden Anlage ist zur Behandlung von Hühnern nach der Kühlung nützlich, die in ein Kühlbad mit kaltem Wasser getaucht wurden. Die Hühner werden aus dem Kühlbad genommen und mit der erfindungsgemäßen verdünnten QAV-Lösung mit einer Auftragezeit von weniger als etwa 20 Sekunden, vorzugsweise weniger als etwa 10 Se- kunden, besonders bevorzugt weniger als etwa 5 Sekunden, am meisten bevorzugt weniger als etwa 2 Sekunden und sogar so kurz wie 0,1 Sekunden behandelt. Die behandelten Hühner werden anschließend ohne weiteres Waschen oder Spülen verpackt. Dieses Verfahren kann jedoch wahlweise wenigstens einen Waschschritt der Hühner vor dem Verpacken umfassen, falls dies für erforderlich gehalten wird. Der optionale Waschschritt kann das Sprühen oder Zerstäuben von Wasser auf das Lebensmittelerzeugnis oder das Eintauchen des Lebensmittelerzeugnisses in einen Behälter oder Tank mit Wasser umfassen.
Die vorstehend beschriebenen Aspekte der vorliegenden Erfindung sind nachstehend ausführlich anhand bestimmter Beispiele und unter Bezugnahme auf 1–5 beschrieben.
Die nachstehend aufgeführten Beispiele dienen zur weiteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen, wodurch jedoch keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist. In den Beispielen werden Geflügel, Rindfleisch, Seewolf, Broccoli und Trauben als Lebensmittelerzeugnisse verwendet, die mit dem Verfahren behandelt werden, es ist jedoch beabsichtigt, dass die Behandlung anderer Lebensmittelerzeugnisse, die von dem Behandlungsverfahren nicht nachteilig beeinflusst werden, ebenfalls von der vorliegenden Erfindung erfasst werden.
BEISPIELE
In den folgenden Beispielen werden folgende Mikroorganismen verwendet: Staphylococcus aureus ATCC 29213, Campylobacter jejuni ATCC 29428, Escherichia coli (keine Toxine produzierender Stamm) ATCC 25922; Escherichia coli O157 : H7 (Toxine produzierender Stamm) ATCC 43895, Arcobacter butzleri ATCC 49616, Listeria monocytogenes ATCC 49594, Aeromonas hydrophila ATCC 49140, Bacillus cereus RTCC 49063, Salmonella typhimurium ATCC 14028 und NCTC 12023 und im Handel erhältliche Kulturen von Aspergillus flavus und Penicillium chrysogen um.
Beispiel 1
Bakterizide Wirkung quarternärer Ammoniumverbindungen in Suspensionskulturen (nicht an Fleischprodukten haftend)
Minimale Hemmkonzentration (MHK) der quarternären Ammoniumverbindungen
Die minimalen Hemmkonzentrationen von QAVen wurden mit einer Müller-Hinton-Bouillon (BBL Microbiology System) mithilfe des Makrodilutionsverfahrens, das 1987 von dem National Committee for Clinical Laboratory Standards aufgestellt wurde, ermittelt. Die Versuche wurden mittels 16-stündiger Inkubation bei 37°C von Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157 : H7, Listeria monocytogenes und Salmo nella typhimurium durchgeführt. Die Inkubation von Aeromonas hydrophila und Bacillus cereus erfolgte bei 30°C. Die MHK-Werte wurden als die niedrigste Verdünnung ohne sichtbare Trübung bestimmt. Tabelle 2 zeigt die Daten des obigen Versuchs:
TABELLE 2 MINIMALE HEMMKONZENTRATION (MHK)
Die MHK-Werte wurden mittels des Makrodilutionsverfahrens mit Bouillon (National Committee for Clinical Laboratory Standards) ermittelt.
Minimale bakterizide Konzentration (MBK) der quarternären Ammoniumverbindungen
Die minimalen bakteriziden Konzentrationen (MBK) von QAVen bei Campylobacter jejuni und Arcobacter butzleri wurden mit einer Müller-Hinton-Bouillon (BBL Microbiology System) mithilfe des Makrodilutionsverfahrens, das 1987 von dem National Committee for Clinical Laboratory Standards aufgestellt wurde, ermittelt. Die Versuche wurden mittels einer 48-stündigen mikroaerophilen Inkubation bei 37°C durchgeführt. Ein aliquoter Teil jeder Verdünnung wurde in Agar ausplattiert und unter mikroaerophilen Bedingungen 48 Stunden bei 37°C inkubiert. Die MBK-Werte wurden als die niedrigste Verdünnung ohne Wachstum ermittelt. Tabelle 3 zeigt die Daten des obigen Versuchs:
TABELLE 3 MINIMALE BAKTERIZIDE KONZENTRATION (MBK)
Die MBK-Werte wurden mittels des Makrodilutionsverfahrens mit Bouillon (National Committee for Clinical Laboratory Standards) ermittelt.
Die MHK- und MBK-Werte zeigen, dass CPC bei einer Vielfalt von Mikroorganismen wirksam ist.
Wirkung quarternärer Ammoniumverbindungen auf planktonische Zellen
Jeweils eine 16 Stunden alte Kultur von E. coli O157 : H7 in Trypticase-Soja-Bouillon wurde zentrifugiert (15.000 Umdr./min, 10 min, 4°C). Nach dem Entfernen des Überstands wurde das Pellet mit 10 ml 0,04 M Kaliumphosphatpuffer (KPP, pH 7,0) gewaschen und zu einer endgültigen Suspension von 1–2 × 10⁹ Zellen/ml in KPP suspendiert. Aliquote Teile (1,0 ml) wurden zentrifugiert (14.000 Umdr./min, 3 min) und die Überstände entfernt. Jedes Pellet wurde entweder in 1 ml einer wässrigen Lösung verschiedener Konzentrationen (100–1.000 μg/ml) der Versuchszusammensetzung (CPC) oder 1,0 ml KPP suspendiert, gevortext (30 s), 1 min lang bei 25°C inkubiert und zentrifugiert (14.000 Umdr./min, 3 min). Nach dem Entfernen des Überstands wurde jedes Pellet in 0,5 ml KPP suspendiert. Bei jeder Probe wurde die Anzahl der Zellen mit zwei 0,05 ml Aliquoten und standardisierten Techniken für Verdünnungsreihen auf Trypticase-Soja-Agar ermittelt und die Daten in Form von Durchschnittswerten für Kolonien bildenden Einheiten (KBE) pro ml festgehalten.
Die Ergebnisse des obigen Versuchs zeigen, dass mit allen untersuchten CPC-Konzentrationen (100, 250, 500 und 1000 μg/ml) eine vollständige Reduzierung lebensfähiger E. coli O157 : H7 in der Suspension erreicht wurde. Die Ergebnisse dieses Versuchs sind insbesondere für die Verhinderung von Kreuzkontaminationen mit E. coli O157 : H7 bei der industriellen Verarbeitung von Fleisch von Bedeutung. Wie oben besprochen ist dieser Toxine produzierende Stamm von E. coli gegen viele antimikrobielle Mittel mit breitem Wirkungsspektrum resistent. Diese Ergebnisse liefern den Nachweis, dass die Behandlung von Fleischerzeugnissen mit QAV verhindert, dass ein kontaminiertes Stück Fleisch andere nicht kontaminierte Stücke infiziert, da die QAV den Organismus in der Flüssigkeit, die das für die Kreuzkontamination verantwortliche Übertragungsmedium darstellt, abtötet.
Beispiel 2
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Reduzierung lebensfähiger, an Hühnerhaut haftender Bakterien
Hühnerhautstücke (2,5 × 2,5 cm), die aus einem Unterschenkel ausgeschnitten und mit einer 45-KGy-Strahlendosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden mit der Epidermis nach oben in jeweils eine Vertiefung einer 6-Loch-Gewebekulturplatte gegeben. Jedes Hautstücke mit Ausnahme der Gruppe für die Hintergrundkontrolle, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde, wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,2) mit 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien beimpft. Die Platten wurden inkubiert (30 min, 35°C) und jedes Hautstück gespült (2X, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht anhaftende) Mikroorganismen zu entfernen. Jedes beimpfte Hautstück wurde mit 5 ml PBS mit CPC behandelt. Für jede CPC-Konzentration, einschließlich einer, bei der die Hautstücke nur mit 5 ml PBS (Konzentration 0) behandelt wurden, wurden drei Hautstücke verwendet. Die Platten wurden unter Rütteln (100 Umdr./min) 30 min lang bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 80 ml Kochsalzlösung oder 1% Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, Großbritannien) homogenisiert. Drei aliquote Teile des Homogenats (1 ml) wurden ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Hautstück angegeben.
Diese Versuchsreihen zeigen eine Reduzierung lebensfähiger Bakterien (Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Escherichia coli (keine Toxine produzierender Stamm) und Escherichia coli O157 : H7) nach der Behandlung mit CPC in den Konzentrationen 50 bis 1000 ppm. Höhere CPC-Konzentrationen von bis zu 8.000 ppm wurden mit Escherichia coli O157 : H7 untersucht, wobei sich herausstellte, dass die Anzahl der anhaftenden Bakterien auf unter 0,1% fiel. Diese Versuchsreihen zeigen eine wesentliche Hemmung der Vermehrung dieser fünf Bakterien auf Hühnerhaut.
Beispiel 3
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Hemmung des Anhaftens von Bakterien auf Hühnerhaut
Hühnerhautstücke (2,5 × 2,5 cm), die aus einem Unterschenkel ausgeschnitten und mit einer 45-KGy-Strahlendosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden mit der Epidermis nach oben in jeweils eine Vertiefung einer 6-Loch-Gewebekulturplatte gegeben. Jedes Hautstück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,2) mit CPC beimpft. Für jede Konzentration der Versuchsverbindung, einschließlich einer, bei der die Hautstücke nur mit 5 ml PBS (Konzentration 0) behandelt wurden, wurden drei Hautstücke verwendet. Die Platten wurden unter Rütteln (100 Umdr./min) unterschiedlich lang (1 min oder 10 min) bei 25°C inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aspiration entfernt und die Hautstücke gespült (5 ml PBS) und anschließend 30 min lang bei 35°C mit 5 ml PBS mit 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück gespült (2X, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht anhaftende) Mikroorganismen zu entfernen, in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 80 ml Kochsalzlösung oder 1 Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, Großbritannien) homogenisiert. Drei aliquote Teile des Homogenats (1 ml) wurden ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Hautstück angegeben.
Diese Versuchsreihen zeigen die Hemmung des Anhaftens lebensfähiger Bakterien (Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Escherichia coli (keine Toxine produzierender Stamm) und Escherichia coli O157 : H7) auf Hühnerhaut nach der Behandlung mit CPC in den Konzentrationen 50 bis 1000 ppm. Die Daten dieser Versuchsreihen zeigen, dass die Vorbehandlung von Hühnerhaut mit CPC das Anhaften dieser Mikroorganismen an Hühnerhaut erheblich hemmt.
Die nur 1-minütige Behandlung von Hühnerhaut mit CPC führt zu einer erheblichen Hemmung des Anhaftens von S. typhimurium bei 500 ppm und 1000 ppm. Diese kürzer Kontaktzeit der QAV mit den Fleischerzeugnissen unterstützt die Verwendung kürzerer Kontaktzeiten als derjenigen, die bisher als wirksam galten. Im Allgemeinen kann das Eintauchen in Kühltanks bis zu 60 Minuten dauern, die hier vorgelegten Daten stützen jedoch die Aussage, dass eine kürzere Kontakt- oder Eintauchzeit verwendet werden kann, die trotzdem zu einer wesentlichen Reduzierung der Anzahl lebensfähiger Mikroorganismen führt. Der erfindungsgemäße Schritt des CPC-Kontakts kann etwa 20 Sekunden bis etwa 60 Minuten lang durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung offenbart auch nützliche Kontaktzeiten innerhalb dieses Bereichs von weniger als 10 Minuten und in Bereichen von etwa 20 Sekunden bis etwa 9 Minuten, von etwa 20 Sekunden bis etwa 5 Minuten und von etwa 20 Sekunden bis etwa 90 Sekunden.
Beispiel 4
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Reduzierung lebensfähiger, an Rindfleisch aus der Dünnung haftender Bakterien
Quadrate aus Rindfleisch aus der Dünnung (2,5 × 2,5 cm) mit einer Dicke von etwa 0,5 cm, die mit einer 45-KGy-Strahlendosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden in jeweils eine Vertiefung einer 6-Loch-Gewebekulturplatte gegeben. Jedes Gewebestück mit Ausnahme der Gruppe für die Hintergrundkontrolle, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde, wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,2) mit 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien beimpft. Die Platten wurden inkubiert (30 min, 35°C) und jedes Quadrat gespült (2X, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht anhaftende) Mikroorganismen zu entfernen. Die beimpften Quadrate wurden mit 5 ml PBS mit CPC behandelt. Für jede Konzentration der Versuchsverbindung, einschließlich einer, bei der die Quadrate nur mit 5 ml PBS (Konzentration 0) behandelt wurden, wurden drei Gewebestücke verwendet. Die Platten wurden unter Rütteln (100 Umdr./min) 30 min lang bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Quadrat gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 50 ml 1% Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, Großbritannien) homogenisiert. Drei aliquote Teile des Homogenats (1 ml) wurden ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Quadrat angegeben.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen eine Reduzierung lebensfähiger Escherichia coli O157 : H7 nach der Behandlung von Rindfleischgewebe aus der Dünnung mit CPC in den Konzentrationen 50 bis 1000 ppm, wobei eine Reduzierung der anhaftenden Bakterien von 62–64% mit 500 und 1000 ppm CPC festgestellt wurde.
Beispiel 5
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Hemmung des Anhaftens von Bakterien auf Rindfleisch aus der Dünnung
Quadrate aus Rindfleisch aus der Dünnung (2,5 × 2,5 cm) mit einer Dicke von etwa 0,5 cm, die mit einer 45-KGy-Strahlendosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden in jeweils eine Vertiefung einer 6-Loch-Gewebekulturplatte gegeben. Jedes Gewebestück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS, pH 7,2) mit CPC behandelt. Für jede Konzentration der Versuchsverbindung, einschließlich einer, bei der die Quadrate nur mit 5 ml PBS (Konzentration 0) behandelt wurden, wurden drei Gewebestücke aus Rindfleisch verwendet. Die Kulturplatten wurden unter Rütteln (100 Umdr./min) 10 min lang bei 25°C inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aspiration entfernt und die Quadrate gespült (5 ml PBS) und anschließend mit 5 ml PBS mit 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien inkubiert (30 min, bei 35°C). Nach der Inkubation wurde jedes Gewebestück gespült (2X, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht anhaftende) Mikroorganismen zu entfernen, in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 50 ml 1% Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, Großbritannien) homogenisiert. Drei aliquote Teile des Homogenats (1 ml) wurden ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Quadrat angegeben.
Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen die Hemmung des Anhaftens von Escherichia coli O157 : H7 nach der Behandlung mit CPC in den Konzentrationen 50 bis 1000 ppm, wobei bei einer Konzentration von 1000 ppm CPC eine Reduzierung der am Rindfleisch anhaftenden Bakterien von 76% festgestellt wurde. 1 zeigt die Ergebnisse eines separaten Versuchs mit höheren CPC-Konzentrationen und demselben Versuchsablauf. Bei 20.000 ppm CPC wurde das Anhaften der Bakterien an Rindfleisch vollständig gehemmt.
Beispiel 6
Sprühen von noch nicht gekühltem Geflügel mit 0,1% Cetylpyridiniumchlorid
Zur Verwendung in einer Geflügel verarbeitenden Pilotanlage wurde eine Sprühversuchskammer entwickelt und gebaut. Das Sprühversuchssystem bestand aus einer Versuchskammer, einem Vorratsbehälter für Sprühwasser, einer Druckpumpe, einem Filter, Druckreglern, einer Sprühkammer aus Kunststoff mit acht Düsen an vier Seiten und einem Brauchwasserkessel. Jede der Leitungen zum Besprühen der Brust- und Rückenseite war mit drei Düsen versehen. Zum Sprühen von oben und zum Sprühen von unten wurde jeweils eine Düse verwendet. Die Kammerabmessungen betragen vorzugsweise 3 × 3 × 3 Fuß. Der Druck war mittels einer Hochdruck-Zwischenpumpe im Bereich 0–140 psi (entspricht 0–9,8 kg/cm²) einstellbar. Der Abstand zwischen den Sprühdüsen und dem Hühnerschlachtkörper betrug 12–15 Zoll. Die oberste Düse wurde zum Besprühen des Inneren des Hühnerschlachtkörpers benutzt. Es wurden Sprühdüsen mit Kegelansatz (1/8TK-SS1, Spraying Systems Co.) verwendet.
Die Sprühlösung im Vorratsbehälter wurde zum Druckregler gepumpt und dann durch die Düsen in die Kammer gesprüht. In der Sprühkammer waren mehrere Sprühschichten aus Edelstahlsprühdüsen und -leitungen installiert und die Kammer war mit Kunststofffolie abgedeckt, um Chemikaliennebel zu verhindern. In der Kammer wurde der Hühnerschlachtkörper an einem Bügel aufgehängt.
Noch nicht gekühlte Hühnerschlachtkörper stammten von einem örtlichen Geflügel verarbeitenden Betrieb. Sie wurden am Ende der Verarbeitungslinie Ausnehmen entnommen, zum Forschungslabor transportiert und sofort für die Versuche verwendet. Die Transportdauer zwischen dem Verarbeitungsbetrieb und dem Forschungslabor betrug weniger als eine halbe Stunde. Die Temperatur der Hühnerschlachtkörper lag im Bereich 32–37°C.
Die Hühnerschlachtkörper wurden durch Besprühen mit 1 ml S. typhimurium mit 1 × 10⁶ KBE/ml beimpft und anschließend bei Raumtemperatur 30 min lang inkubiert. Die beimpften Hühnerschlachtkörper wurden durch 5 Sekunden langes Besprühen mit Leitungswasser bei 30 psi (entspricht 2,1 kg/cm²) und 22°C gespült, um lose anhaftende Salmonella-Zellen zu entfernen. Dann wurde jeder Schlachtkörper in der Sprühkammer aufgehängt und mit einer der Versuchsverbindungen besprüht. Nach dem Sprühen wurde jeder Hühnerschlachtkörper 20 Sekunden lang mit Leitungswasser gespült. Anschließend wurden die Hühnerschlachtkörper mit gepuffertem Peptone-Wasser in einem Kunststoffbeutel auf einem automatischen Rüttler gewaschen, um Proben für die mikrobielle Analyse zu erhalten. Die Farbe der Hühnerhaut wurde visuell durch Vergleich der mit den Versuchsverbindungen, wie QAV, behandelten Vögel mit nicht behandelten Vögeln untersucht.
CPC wurde in einer Konzentration von 1000 ppm mit verschiedenen Sprühdrücken und -zeiträumen verwendet. Die Sprühwassertemperatur wurde auf eine Raumtemperatur von 22°C eingestellt. Der Druck wurde auf 30, 50 und 120 psi (entspricht 2,1, 3,5 bzw. 9,8 kg/cm²) eingestellt, die Dauer auf 30 und 90 Sekunden. Jeder Versuch bestand aus drei Wiederholungen. Die Reduzierung von S. typhimurium auf Hühnerschlachtkörpern wurde zwischen den folgenden Gruppen verglichen: besprüht mit der Versuchsverbindung, mit Wasser und nicht besprüht.
Nach der Sprühbehandlung wurde jeder Schlachtkörper 1 min lang mechanisch mit 100 ml gepuffertem Peptone-Wasser (PPW) gerüttelt und das Waschwasser gesammelt. Die Proben wurden verdünnt, angereichert, auf XLT-Agar oder Petrifilm (3M, Inc.; St. Paul, MN, USA, Platten zur Bestimmung der aeroben Gesamtkeimzahl) ausplattiert und 18–24 Stunden lang bei 37°C inkubiert. Dann wurden die Kolonien bildenden Einheiten gezählt. Den Anzahl anhaftender Bakterien wurde mithilfe einer MPN-Technik (Bestimmung der wahrscheinlichsten Keimzahl) bestimmt. Die wahrscheinlichste Keimzahl für Salmonella und aerobe Gesamtkeimzahl pro Platte wurde mithilfe der Waschproben bei jedem Schlachtkörper bestimmt. Zur Bestimmung signifikanter Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen und der Kontrolle wurden die Versuchsdaten einer Varianzanalyse unterworfen (SAS/STRT User's Guide, SAS Institute, Inc., Cary, NC 1993, USA).
Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen, dass 30 und 90 Sekunden langes Sprühen einer Lösung mit 1000 ppm CPC mit einem Druck von 30, 50 und 120 psi (entspricht 2,1 3,5 bzw. 9,8 kg/cm²) zu einer wesentlichen Reduzierung der Anzahl Salmonella auf Hühnerschlachtkörpern führt. Die Daten zeigen, dass das Sprühverfahren eine erfolgreiche Alternative zum herkömmlichen Verfahren des Eintauchens von Hühnern darstellt, wenn das Sprühen für einen Zeitraum von 30 Sekunden bis 90 Sekunden mit einem Druck: im Bereich von 30 bis 120 psi (entspricht 2,1 bis 9,8 kg/cm²) mit einer 0,1%igen CPC-Konzentration erfolgt. Um das Verfahren mit dem höchsten Wirkungsgrad zu erhalten, das zu einer wesentlichen Reduzierung der über Lebensmittel übertragenen Mikroorganismen führt, ist es möglich, die CPC-Konzentration bei unterschiedlichen Sprühdrücken innerhalb des offenbarten Bereichs von 30 bis 120 (entspricht 2,1 bis 9,8 kg/cm²) oder mehr psi und unterschiedlichen Sprühzeiten zu senken. Der Einsatz des Sprühverfahrens in industriellen Verfahren ist deswegen vorteilhaft, weil zahlreiche Hühnerschlachtkörper automatisch für einen kurzen Zeitraum be sprüht werden können, wobei eine wesentliche Reduzierung der pathogenen Bakterien erreicht wird.
Beispiel 7
Versuchsreihe über die wirksame Konzentration und Zeit hinsichtlich der Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf S. typhimurium auf Hühnerhaut
Es wurden die Wirkungen von CPC auf die Hemmung und Reduzierung von S. typhimurium auf Hühnerhaut untersucht. Die Versuchslösungen umfassten verschiedene CPC-Konzentrationen (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) in 5 Vol.-% Glycerin in 0,008 M, pH 7,2 Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS). Die Lösungen wurden durch Lösen geeigneter Mengen CPC in der Glycerin-PBS-Mischung hergestellt. Hautquadrate (2,5 × 2,5 cm) von Unterschenkeln frisch gefrorener, nicht verarbeiteter Hühner wurden mit einer 45-KGy-Strahlendosis (Elektronenstrahl eines linearen Beschleunigers, Iowa State University, USA) sterilisiert. S. typhimurium gehörte zum ATCC-Stamm Nr. 14028 oder NCTC-Stamm Nr. 12023. Alle Bestimmungen der Koloniezahl wurden auf Trypticase-Soja-Agar-Platten (TSA; DIFCO, Detroit, MI, USA) durchgeführt. Die Salmonella-Lagerung fand auf TSA statt. Die Vorbereitungen für die Beimpfung waren wie folgt. Ein Kolben mit 50 ml Trypticase-Soja-Bouillon wurde mit S. typhimurium einer einzigen Kolonie beimpft und dann unter Rütteln (150 Umdr./min) über Nacht inkubiert (37°C). Ein 1-ml-Aliquot der Kultur wurde mit 9 ml PBS (4800 Umdr./min, 10 min.) zweimal gewaschen. Das Pellet wurde erneut in PBS suspendiert, um die endgültige Zellkonzentration (spektrophotometrisch, 420 nm) von 1 bis 2 × 10⁶ Kolonien bildenden Einheiten (KBE) pro ml zu erhalten.
Hühnerhautstücke wurden aus den Unterschenkeln ausgeschnitten und mit der Epidermis nach oben in jeweils eine Vertiefung von 6-Loch-Gewebekulturplatten gegeben. Die Hautstücke mit Ausnahme der Gruppe für die Hintergrundkontrolle, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde, wurden mit 5 ml PBS mit 1 bis 2 × 10⁶ KBE S. typhimurium pro ml beimpft. Die Kulturplatten mit den Hautstücken wurden inkubiert (30 min, 35°C) und die Inkubationslösung anschließend durch Aspiration entfernt. Die beimpften Hautstücke wurden mit 5 ml der Versuchslösung behandelt. Für jede Konzentration der Versuchslösung wurde eine Gruppe aus drei Hautstücken verwendet, einschließlich einer Gruppe, bei der die Hautstücke nur mit 5 ml einer Lösung aus 5 Vol.-% Glycerin in PBS (Konzentration 0) behandelt wurden. Die Platten wurden 1, 3 oder 10 min lang unter Rütteln (100 Umdr./min) bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück mit Aspiration gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 50 ml 0,1 Gew./Vol.-% Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer Stomacher^® 400 (Seward Medical, London, Großbritannien) homogenisiert. Eine Ecke des Beutels wurde aseptisch abgeschnitten und der gesamte Inhalt in ein steriles Zentrifugenglas überführt, das anschließend (12.000 Umdr./min, 20°C) zentrifugiert wurde. Das Pellet wurde erneut in 5 ml 0,1 Gew./Vol.-% Peptone/Wasser suspendiert. Dreimal 1 ml der jeweiligen Verdünnung wurde auf TSA ausplattiert und anschließend 24 h lang bei 37°C inkubiert, wonach die Kolonien ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Hautstück angegeben wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Salmonella-Reduzierung sowohl von der CPC-Konzentration als auch der Einwirkzeit abhängig ist. Bei der Behandlung mit den CPC-Lösungen 4000 und 8000 ppm wurde bei so geringen Kontaktzeiten wie 3 min praktisch eine Dekontamination von 5 log₁₀ erreicht.
Hautstücke wurden mit der Epidermis nach oben in jeweils eine Vertiefung von 6-Loch-Gewebekulturplatten gegeben. Die Hautstücke wurden mit 5 ml der Versuchslösung behandelt. Für jede Konzentration der Versuchslösung wurde eine Gruppe aus drei Hautstücken verwendet, einschließlich einer Grup pe, bei der die Hautstücke nur mit 5 ml einer Lösung aus 5 Vol.-% Glycerin in PBS (Konzentration 0) behandelt wurden. Die Kulturplatten mit den Hautstücken wurden 1, 3 oder 10 min lang unter Rütteln (100 Umdr./min) bei 25°C inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aspiration entfernt und die Hautstücke gespült (5 ml PBS) und anschließend mit 5 ml PBS mit 1 bis 2 × 10⁶ KBE/ml Bakterien S. typhimurium pro ml inkubiert (30 min, 35°C). Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück mit Aspiration gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Kunststoffbeutel mit 50 ml 0,1 Gew./Vol.-% Peptone gegeben und 2 Minuten lang mit einem Labormixer Stomacher^® 400 homogenisiert. Drei Aliquote der Homogenate (1 ml) wurden auf TSA ausplattiert und 24 h lang bei 37°C inkubiert und anschließend die Kolonien ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als log₁₀ KBE/Hautstück angegeben. Die Ergebnisse zeigen an, dass die Hemmung einer Salmonella-Kontamination durch eine Vorbehandlung mit CPC ebenfalls konzentrations- und zeitabhängig ist. Die deutlichsten Wirkungen wurden bei einer Vorbehandlungsdauer von 10 Minuten beobachtet, wobei die Hemmung der Salmonella-Anhaftung bei einer Konzentration von 8.000 ppm 4,9 log₁₀ betrug. Dieses Ergebnis ist wichtig, da die Hemmung einer Kreuzkontamination bei der Lebensmittelverarbeitung von allergrößter Bedeutung ist.
Die Kontrollwerte in log₁₀ KBE/Hautstück lagen im Bereich 4,61 bis 5,03. Die Unterschiede zwischen behandelten Proben und Kontrollen wurden mithilfe von ANOVA gefolgt von dem Multi-Range-Test nach Newman-Keuls analysiert und erwiesen sich als statistisch signifikant (p < 0,01).
Bei einem anderen Sprühversuch wurde nach 90 Sekunden langem Besprühen von Hühnerschlachtkörpern mit einer Lösung mit 5.000 ppm CPC eine Salmonella-Reduzierung von 3,3 log₁₀ erreicht.
Beispiel 8
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Reduzierung lebensfähiger, an Hühnerhaut haftender Listeria monocytogenes
Es wurden die in Beispiel 2 beschriebenen Schritte durchgeführt, jedoch unter Verwendung von L. monocytogenes zur Beimpfung der Hühnerhautstücke und 0,1% Peptone im Medium des Kunststoffbeutels für den Stomacher 400. Bei einer CPC-Konzentration von 2000 ppm oder mehr wurde eine Reduzierung von L. monocytogenes von 4 log₁₀ erzielt.
Beispiel 9
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Hemmung des Anhaftens lebensfähiger Listeria monocytogenes an Hühnerhaut
Es wurden die in Beispiel 3 beschriebenen Schritte durchgeführt, jedoch unter Verwendung von L. monocytogenes zur Beimpfung der Hühnerhautstücke und 0,1% Peptone im Medium des Kunststoffbeutels für den Stomacher 400. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe zeigen eine 82%ige Reduzierung der anhaftenden Bakterien bei 50 ppm, eine 92%ige Reduzierung bei 100 ppm und eine 100%ige Reduzierung bei 500 und 1000 ppm.
Beispiel 10
Wirkungen quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Reduzierung lebensfähiger an Seewolf, blauen Trauben und Broccoli haftender Salmonella typhimurium
Es wurden die Wirkungen von CPC auf die Reduzierung lebensfähiger S. typhimurium auf Seewolf, blauen Trauben und Broccoli untersucht. Die Versuchslösungen umfassten ver schiedene CPC-Konzentrationen (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) in 5 Vol.-% Glycerin in 0,008 M, pH 7,2 Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS). Die Lösungen wurden durch Lösen geeigneter Mengen CPC in der Glycerin-PBS-Mischung hergestellt.
Die Lebensmittelproben bestanden aus keinen intakten blauen Trauben, Broccoli-Röschen und quadratischer Seewolfhaut (2,5 × 2,5 cm), die aus nicht verarbeitetem, frisch aufgetautem Seewolf ausgeschnitten wurden. Das Obst und das Gemüse wurde in einem lokalen Lebensmittelladen gekauft, der Fisch wurde gefroren von einem lokalen Seewolflieferant geliefert. S. typhimurium gehörte zum ATCC-Stamm Nr. 14028 oder NCTC-Stamm Nr. 12023.
Alle Bestimmungen der Koloniezahl wurden auf Salmonellaselektiven XLD-Agar-Platten (DIFCO, Detroit, MI, USA) durchgeführt. Außerdem wurde beim Seewolf-Versuch zur Bestimmung der aeroben Gesamtkeimzahl ein nicht selektives Medium, Trypticase-Soja-Agar-Platten (TSA; DIFCO, Detroit, MI, USA), verwendet. Die Salmonella-Lagerung fand auf TSA statt.
Die Vorbereitungen für die Beimpfung mit S. typhimurium erfolgten wie in Beispiel 7 oben beschrieben. Lebensmittelproben wurden in jeweils eine Vertiefung von 6-Loch-Gewebekulturplatten gegeben. Die Proben mit Ausnahme der Gruppe für die Hintergrundkontrolle, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde, wurden anschließend mit 5 ml PBS mit 1 bis 2 × 10⁶ KBE S. typhimurium pro ml beimpft. Die Kulturplatten mit den Lebensmittelproben wurden inkubiert (30 min, 35°C) und die Inkubationslösung anschließend durch Aspiration entfernt. Die beimpften Proben wurden mit 5 ml der Versuchslösung behandelt. Für jede Konzentration der Versuchslösung wurde eine Gruppe mit drei Lebensmittelproben verwendet, einschließlich einer Gruppe, bei der die Lebensmittelproben nur mit 5 ml einer Lösung aus 5 Vol.-% Glycerin in PBS (Konzentration 0) behandelt wurden. Die Platten wurden unter Rütteln (100 Umdr./min) 3 min lang bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jede Lebensmittelprobe präpariert und wie in Beispiel 7 oben beschrieben in einen Kunststoffbeutel zur Verwendung im Labormixer Stomacher^® 400 gelegt. Eine Ecke des Beutels wurde aseptisch abgeschnitten und der gesamte Inhalt in ein steriles Zentrifugenglas überführt, das anschließend (12.000 Umdr./min, 20°C) zentrifugiert wurde. Das Pellet wurde erneut in 5 ml 0,1 Gew./Vol.-% Peptone/Wasser suspendiert. Bei den Trauben- und dem Broccoli-Versuchen wurde dreimal 1 ml der jeweiligen Verdünnung auf XLD-Agar, beim Seewolf-Versuch dreimal auf XLD und TSA ausplattiert. Nach 24-stündiger Inkubation bei 37°C wurden die Kolonien ausgezählt, mit der Verdünnung bereinigt und als KBE/Hautstück bei Seewolf und KBE/g bei den anderen Lebensmittelproben angegeben. Die Ergebnisse der Versuche gehen aus 2–5 hervor. Da der Seewolf nicht bestrahlt wurde, zeigt 2 die aeroben Gesamtkeimzahl auf nicht selektivem Medium, 3 hingegen zeigt nur Salmonella-Werte.
Beispiel 11
Wirkung des Sprühens quarternärer Ammoniumverbindungen auf die Reduzierung lebensfähiger Bakterien auf nicht zerteilten Hühner
Mit diesen Versuchen wurde die Wirkung des Besprühens unzerteilter Hühnerschlachtkörper mit QAVen und einer handelsüblichen Sprühvorrichtung auf die Reduzierung lebensfähiger Bakterien untersucht. Die bakteriellen Impflösungen wurden wie folgt hergestellt: E. coli (ATTC Nr. 25922) wurde 20–24 h in Hirn-Herz-Bouillon (BHI) kultiviert und dann durch Versetzen von 0,5 ml der E.-coli-Kultur mit 500 ml physiologischer Kochsalzlösung (PSS) auf eine Konzentration von 1 : 1000 verdünnt. S. typhimurium wurde 20–24 h in BHI kultiviert und dann durch Versetzen von 0,1 ml der S.-typhimurium-Kultur mit 500 ml physiologischer Kochsalzlösung (PSS) auf eine Konzentration von 1 : 5000 verdünnt. Die CPC-Behandlungslösung wurde in einer Konzentration von 5.000 ppm hergestellt. Die noch nicht gekühlten Hühnerschlachtkörper für jeden Versuch wurden bei einem örtlichen Geflügel verarbeitenden Betrieb erworben. Die Schlachtkörper wurden an einer Bügellinie aufgehängt und 1 ml der bakteriellen Impflösung auf die Brust und 1 ml auf den Rücken des Schlachtkörpers gesprüht. Das Anhaften der Bakterien erfolgt über 30 min lang bei Raumtemperatur. Nach dem Anhaften wurden die Schlachtkörper auf der Bügellinie 20 Sekunden lang mit Leitungswasser gespült. Die Schlachtkörper wurden in Gruppen zu je zehn Körpern aufgeteilt. Bei jeder Versuchsreihe wurde eine Gruppe zu 10 Hühnern mit 5.000 ppm CPC und eine Gruppe zu 10 Hühnern mit Leitungswasser besprüht. Bei den Versuchen mit S. typhimurium wurde eine Gruppe nach der Beimpfung auch überhaupt nicht besprüht, um die Wirkung des Sprühens zu beurteilen.
Bei jedem Bakterienversuch wurde eine Gruppe Schlachtkörper 20 Sekunden lang bei 60 psi (entspricht 4,2 kg/cm²) im Wäscher Johnson^TM mit 35 Tassen Leitungswasser gewaschen. Nach dem Spülen wurden die Schlachtkörper 90 Sekunden lang ruhen gelassen und anschließend 20 Sekunden lang bei 80 psi (entspricht 5,6 kg/cm²) mit 20 Tassen Leitungswasser gewaschen. Der Spülzyklus wurde entweder zweimal oder dreimal wiederholt. Jede Spülung dauerte ebenfalls 90 Sekunden. Eine andere Gruppe Schlachtkörper wurde 20 Sekunden lang bei 60 psi (entspricht 4,2 kg/cm²) in einem Wäscher Johnson^TM mit 5.000 ppm CPC behandelt, dann 90 Sekunden ruhen gelassen und anschließend 20 Sekunden lang bei 80 psi mit 20 Tassen Leitungswasser gewaschen. Der Spülzyklus wurde entweder zweimal oder dreimal wiederholt.
Nach der Behandlung wurden die Schlachtkörper in Kunststoffbeutel gegeben und in jeden Kunststoffbeutel 100 ml 0,1% gepuffertes Peptone-Wasser (PPW) gegeben. Die Beutel wurden mechanisch gerüttelt und das gesammelte Spülwasser mittels einer MPN-Technik analysiert. Zur Beurteilung der aeroben Gesamtkeimzahl pro Platte wurde Petrifilm^TM verwendet. Bereits vorhandene (nicht geimpfte) C. jejuni wurden mittels der MPN-Technik und E. coli mit Petrifilm^TM ausgezählt.
Die nachstehend dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die CPC-Behandlung bei der Reduzierung der Anzahl C. jejuni, E. coli und S. typhimurium wirksam ist. Das Waschwasser der Reihe mit S. typhimurium wurde untersucht, wobei sich herausstellte, dass das CPC im Waschwasser Salmonella um 1 log reduziert hatte. Somit können die nachfolgend dargestellten Abtötungsdaten für Salmonella um 1 log gemindert werden.
Beispiel 12
Wirkung quarternärer Ammoniumverbindungen auf über Lebensmittel übertragene Pilze
In dieser Versuchsreihe wurde die Wirkung von CPC auf über Lebensmittel übertragene Pilze untersucht. Schrägkulturen von Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum wurden in Streifen auf Kartoffel-Dextrose-Agar-Platten (PDA) aufgetragen. 30 Minuten nach der Beimpfung oder 24 h nach der Beimpfung (und Inkubation bei Raumtemperatur) wurden zwei runde Filter (Durchmesser 7 mm) auf die Oberfläche jeder Platte gelegt. Auf die Filter wurden jeweils 10 μl einer CPC-Lösung mit 200 ppm, 1000 ppm, 5000 ppm und 25.000 ppm oder destilliertes und deionisiertes (DD) Wasser gegeben. Alle Platten wurden mit dem Deckel nach oben 48 Stunden lang bei Raumtemperatur inkubiert. Die Durchmesser der Hemmringe wurden gemessen. Die nachstehend dargestellten Ergebnisse zeigen, dass CPC bei über Lebensmittel übertragenen Pilze wirksam ist.
CPC ist bei den untersuchten über Lebensmittel übertragenen Pilzen wirksam.
Beispiel 13
Wirkung quarternärer Ammoniumverbindungen auf Hühnerschlachtkörper bei kurzen Auftragezeiten
Bei zwei Versuchen in einer kommerziellen Verarbeitungseinrichtung für Masthähnchen wurde die Zubereitung Cecure^TM (0,2 bis 0,5% CPC), die eine Verdünnung eines CPC-Konzentrat aus CPC (40%), Propylenglycol (57%) und Wasser (3%) darstellt, wobei alle Bestandteile auf Gewichtsbasis bezogen sind, zur Behandlung von Hühnerschlachtkörpern nach der Kühlung verwendet. Bei diesen Versuchsreihen wurde die letzte Spülkammer, oder "Fäkalreste"-Kammer, die sich vor der Klassifizierung und Verpackung, aber nach der Tauchkühlung befindet, für das Auftragen der CPC-Zubereitung modifiziert. Zu den Veränderungen in der Kammer gehörten eine Änderung der Düsen, so dass nur geringe Volumen (1 bis 6 Unzen) der Zubereitung pro Schlachtkörper abgegeben wurden, und Veränderungen des Sprühmusters auf den Schlachtkörpern, so dass eine maximale Oberfläche total erfasst wird. Außerdem wurde die Länge der Kammer vergrößert und ein Absaugmechanismus in der Kammer installiert. Die konzentrierte Cecure^TM-Zubereitung wurde entweder beim direkten Auftragen auf den Schlachtkörper auf die korrekte Verwendungskonzentration verdünnt oder vor dem Auftragen verdünnt und in Großbehältern aufbewahrt. Die verdünnte Cecure^TM-Lösung wurde etwa 1,5 Sekunden lang auf jeden Schlachtkörper aufgetragen. Die Temperatur der Lösung lag bei Raumtemperatur oder, je nach Lagerbedingungen, etwas darüber oder darunter.
Nach der Behandlung der Schlachtkörper mit dem verdünnten Cecure^TM wurden die Schlachtkörper vor der milcrobiologischen Probenahme etwa 3 Minuten lang abtropfen gelassen. Die Probenahme an den Schlachtkörpern erfolgte mittels einer Spülung des gesamten Schlachtkörpers mit 400 ml gepuffertem Peptone-Wasser. Die Proben wurden auf Campylobacter, Salmonella, keine Toxine produzierende E. coli und aerobe Keimzahl pro Platte als Schätzwert für die Gesamtkeimzahl untersucht. Kontrollschlachtkörper wurden ebenfalls auf dieselben Organismen untersucht, diese Schlachtkörper wurden jedoch vor der modifizierten "Fäkalreste"-Kammer gesammelt. Bei beiden Versuchen waren Campylobacter, E. coli und die aerobe Plattenzahl (aerobe Gesamtkeimzahl) mit mehr als 99% wesentlich reduziert. Bei beiden Versuchen wurde die Häufigkeit von Salmonella wesentlich auf weniger als 10 positive Fälle gesenkt, während die Salmonella-Häufigkeit in den Kontrollschlachtkörpern in einigen Fällen mehr als 60% betrug.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient nur der Veranschaulichung Land ist nicht als Beschränkung der Erfindung auf bestimmte, in den Beispielen verwendete Zusammensetzungen zu verstehen, da angesichts der vorstehenden Lehre die verschiedensten Abwandlungen der offenbarten Erfindung möglich sind. Die vorliegende Erfindung gründet auf der Entdeckung, dass QAVen die bakterielle Kontamination durch ein breites Spektrum über Lebensmittel übertragener mikrobieller Kontaminationen wesentlicher als bisher bekannt verhindern und reduzieren. Die konzentrierte QAV-Zubereitung weist bei der Verwendung im Großmaßstab in einem Lebensmittel verarbeitenden Betrieb zahlreiche Vorteile auf. Die Erfindung deckt ebenfalls Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente, die in den Geist und Umfang der Erfindung gemäß den nachstehenden Ansprüchen fallen.

Claims

Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von mehr als etwa 15 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% und wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der Lösungsvermittler Propylenglycol ist.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach Anspruch 1, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung ein Alkylpyridiniumsalz, ein Tetraalkylammoniumsalz oder ein alkylalicyclisches Ammoniumsalz ist.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach Anspruch 2, wobei das Alkylpyridiniumsalz durch die Strukturformel (I) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht und X für ein Halogenid steht, wobei besagtes Tetraalkylammoniumsalz: durch die Strukturformel (II) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht, und wobei besagtes alkylalicyclische Ammoniumsalz durch die Strukturformel (III) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht, Z für 4–5 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% und wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der Lösungsvermittler Propylenglycol ist, wobei besagte quarternäre Ammoniumverbindung ein Alkylpyridiniumsalz oder ein alkylalicyclisches Ammoniumsalz ist.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach Anspruch 4, wobei besagtes Alkylpyridiniumsalz durch die Strukturformel (I) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht und X für ein Halogenid steht, und wobei besagtes alkylalicyclische Ammoniumsalz durch die Strukturformel (III) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht, Z für 4–5 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% und wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der besagten Lösungsvermittler Propylenglycol ist, wobei die benannte quarternäre Ammoniumverbindung ein Alkylpyridiniumsalz ist, das durch die Strukturformel (I) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht und X für ein Halogenid steht, ein Tetraalkylammoniumsalz, das durch die Strukturformel (II) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht, oder ein alkylalicyclisches Ammoniumsalz, das durch die Strukturformel (III) dargestellt ist:
wobei n für 9–21 steht, Z für 4–5 steht, R aus der Gruppe bestehend aus CH₃ and C₂H₅ ausgewählt ist und X für ein Halogenid steht.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach Anspruch 6, wobei besagte quarternäre Ammoniumverbindung mehr als 15 Gew.-% umfasst.
Konzentrierte Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei besagte Lösung keine Aromamittel in Ölform enthält.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Lösungsvermittler weiter einen Alkohol oder ein Polyglycol umfasst.
Lösung nach Anspruch 9, wobei der besagte Lösungsvermittler aus der Gruppe bestehend aus einem einwertigen Alkohol, einem zweiwertigen Alkohol, einem dreiwertigen Alkohol, einem Polyethylenglycol und einer Kombination davon ausgewählt ist.
Lösung nach Anspruch 10, wobei der einwertige Alkohol ein aliphatischer Alkohol, der besagte zweiwertige Alkohol ein Glycol oder ein Derivat davon und der genannte dreiwertige Alkohol Glycerol oder ein Derivat davon ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 10 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 15 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von mehr als etwa 15 Gew.-% bis etwa 40 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–3, 7 oder 8, wobei die quarternäre Ammoniumverbindung im Bereich von etwa 15 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% liegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–18, wobei der Lösungsvermittler in einer Konzentration von bis zu etwa 70 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–19, wobei der besagte Lösungsvermittler in einer Konzentration im Bereich von etwa 10 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% vorliegt und der besagte Lösungsvermittler in einer Konzentration im Bereich von etwa 50 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach Anspruch 21, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% vorliegt und der genannte Lösungsvermittler in einer Konzentration im Bereich von etwa 55 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% vorliegt und wobei diese Lösung des Weiteren Wasser bis zu etwa 5 Gew.-% umfasst.
Lösung nach Anspruch 22, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% vorliegt, der genannte Lösungsvermittler in einer Konzentration im Bereich von etwa 57 Gew.-% vorliegt und das besagte Wasser zu etwa 3 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% vorliegt und der besagte Lösungsvermittler in einer Konzentration von etwa 50 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 20 Gew.-% vorliegt und der genannte Lösungsvermittler in einer Konzentration von etwa 50 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–25, wobei der besagte Lösungsvermittler eine Kombination aus Ethylalkohol und Propylenglycol darstellt.
Lösung nach einem der Ansprüche 9–26, wobei die quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von etwa 40 Gew.-% vorliegt und der Alkohol Glycerol darstellt und in einer Konzentration von bis zu etwa 20 Gew.-% vorliegt.
Lösung nach einem der Ansprüche 1–27, wobei das besagte quarternäre Ammoniumsalz ein Alkylpyridiniumsalz ist.
Lösung nach Anspruch 28, wobei das Alkylpyridiniumsalz Cetylpyridiniumchlorid ist.
Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von bis zu etwa 1 Gew.-%, wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der besagten Lösungsvermittler Propylenglycol ist, und Wasser, wobei die genannte Lösung keine Aromamittel in Ölform enthält.
Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung lediglich umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von bis zu etwa 1 Gew.-%, wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der besagten Lösungsvermittler Propylenglycol ist, und Wasser,
Lösung nach Anspruch 30 oder 31, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung eine Konzentration von etwa 0,01% bis etwa 1% aufweist.
Lösung nach einem der Ansprüche 30–32, wobei der besagte Lösungsvermittler weiter einen Alkohol oder ein Polyglycol umfasst.
Lösung nach Anspruch 33, wobei der genannte Lösungsvermittler aus der Gruppe bestehend aus einem einwertigen Alkohol, einem zweiwertigen Alkohol, einem dreiwertigen Alkohol, einem Polyethylenglycol und einer Kombination davon ausgewählt ist.
Lösung nach Anspruch 34, wobei der besagte einwertige Alkohol ein aliphatisches Ethanol, der genannte zweiwertige Alkohol ein Glycol oder ein Derivat davon und der besagte dreiwertige Alkohol Glycerol oder ein Derivat davon ist.
Lösung nach einem der Ansprüche 30–35, wobei die Lösung in sprühbarer oder zerstäubbarer Form vorliegt.
Verfahren zur Verhinderung der Vermehrung von Mikroorganismen auf einem Lebensmittelerzeugnis umfassend: In-Berührung-bringen des besagten Lebensmittelserzeugnisses mit einer zum Hemmen des mikrobiellen Wachstum wirksamen Menge einer Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung umfassend eine quarternäre Ammoniumverbindung und wnigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der genannten Lösungsvermittler Propylenglycol ist.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Auftragezeit der besagten Lösung wenigstens einen Bruchteil einer Sekunde beträgt, um die Vermehrung von Mikroorganismen auf dem genannten Lebensmittelerzeugnis zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei die besagte Auftragezeit zwischen etwa 0,1 Sekunden und etwa 5 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Auftragezeit zwischen etwa 1 Sekunde und etwa 5 Sekunden beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37–40, wobei die besagte Berührung durch Sprühen oder Zerstäuben erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37–41, wobei die Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung aus der konzentrierten Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach einem der Ansprüche 1–29 verdünnt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37–41, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung die Lösung einer quarternären Ammoniumverbindung nach einem des Ansprüche 30–36 ist.
Verfahren umfassend: (a) Bereitstellung einer konzentrierter Lösung umfassend: eine quarternäre Ammoniumverbindung in einer Konzentration von mehr als etwa 10 Gew.-% und wenigstens einen Lösungsvermittler, wobei wenigstens einer der besagten Lösungsvermittler Propylenglycol ist, (b) Verdünnen der genannten konzentrierten Lösung zur Ausbildung einer verdünnten Arbeitslösung, und (c) Auftragen dieser verdünnten Arbeitslösung auf ein Lebensmittelerzeugnis.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei Schritt (b) das Verdünnen der besagten konzentrierten Lösung mit Wasser zur Ausbildung einer verdünnten Arbeitslösung umfasst, wobei die genannte quarternäre Ammoniumverbindung in einer Menge in dieser verdünnten Arbeitslösung vorliegt, die die Vermehrung von Mikroorganismen auf dem besagten Lebensmittelerzeugnis wirksam verhindert.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei Schritt (b) das Verdünnen der genannten konzentrierten Lösung mit Wasser zur Ausbildung einer verdünnten Arbeitslösung umfasst, wobei die besagte quarternäre Ammoniumverbindung in dieser verdünnten Arbeitslösung im Wesentlichen in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei Schritt (c) das Auftragen der genannten verdünnten Arbeitslösung auf das besagte Lebensmittelerzeugnis für wenigstens einen Bruchteil einer Sekunde umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei Schritt (c) das Auftragen dieser verdünnten Arbeitslösung auf das genannte Lebensmittelerzeugnis für eine Auftragezeit umfasst, wobei die besagte Auftragezeit etwa 0,1 Sekunden bis etwa 5 Sekunden beträgt.