DE69733951T2

DE69733951T2 - Breitspektrum-prävention und entfernung mikrobieller nahrungsverunreinigungen durch quartäre ammonium verbindungen

Info

Publication number: DE69733951T2
Application number: DE69733951T
Authority: DE
Inventors: Cesar Compadre; Philip Breen; Hamid Salari; Kim E. FIFER; Danny Lattin; Mike Slavik; Yanbin Li; Timothy O'brien
Original assignee: University of Arkansas
Current assignee: University of Arkansas
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: ATE301400T1; CA2250761C; JP4275735B2; EP1595457A2; JP2000508541A; DE69733951D1; CA2250761A1; EP0912101B1; EP0912101A4; AU735308B2; WO1997038586A1; DK0912101T3; ES2247628T3; EP0912101A1; US6039992A; AU2672997A; HK1019692A1; ATE443448T1; US5855940A; DE69739594D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Anmeldung ist eine anhängige Teilfortführungsanmeldung mit der US-Eingangs-Nr. 08/631 578, eingereicht am 12. April 1996, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme enthalten ist.
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Verhindern des Wachstums einer langen Reihe von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Verwendung von quaternären Ammoniumverbindungen (QACs) zum Verhindern des Wachstums eines breiten Spektrums von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten, wie Fleischprodukte, z.B. Geflügel, Rind, Schwein, Lamm, Wild und andere essbare Fleischprodukte, Meeresfrüchte, z.B. Fisch und Schalentiere, Obst, Gemüse und andere Nahrungsmittelprodukte, die unter Verwendung der wässrigen Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, ohne dass die Erscheinung, die Textur und die Qualität des Nahrungsmittels nachteilig beeinflusst werden. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Verwendung von QACs, um die Bindung von Mikroorganismen an Nahrungsmittelprodukten zu verhindern, Mikroorganismen von Nahrungsmittelprodukten zu entfernen und das Wachstum von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten zu verhindern. Insbesondere bezieht sich die Verwendung auf die Wirkung von QACs auf Mikroorganismen, die Nahrungsmittel-übertragene Kontamination verursachen können. Noch spezieller schließen diese Mikroorganismen Mikroorganismen aus dem Genus Staphylococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, Salmonella, nicht-Toxin-erzeugende Escherichia und pathogene, Toxin-erzeugende Escherichia, wie O157:H7, ein. Noch spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Behandlungsverfahren zum Aufsprühen von QACs auf die Nahrungsmittelprodukte zum Verhindern des mikrobiellen Wachstums eines breiten Spektrums auf diesen Produkten. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Formulierung von QACs, die das Behandlungsverfahren für die kommerzielle Verwendung in einer Lebensmittel-verarbeitenden Produktionsanlage zugänglicher macht.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die Verhinderung von Nahrungsmittel-übertragenen Krankheiten durch mikrobielle Kontamination ist ein Hauptanliegen der Lebensmittel-verarbeitenden Industrie, der Regulierungsbehörden und der Verbraucher. Ein neuer Bericht des Nahrungsmittelsicherheits- und -Infektionsdienstes (Food Safety & Inspection Service (FSIS)) des Landwirtschaftsministeriums der Vereinigten Staaten (Bundesanzeiger (Federal Register), 3. Februar 1995) schätzt, dass über 2 Millionen Fälle von Nahrungsmittel-übertragenen Krankheiten jährlich in den Vereinigten Staaten durch mikrobielle Kontamination hervorgerufen werden, verbunden mit Kosten in der Höhe von über 1 Milliarde Dollar. Nahrungsmittel-übertragene mikrobielle Kontamination tritt sowohl vor dem Eintritt in die Verarbeitungsanlage als auch durch Kreuzkontamination in der Verarbeitungsumgebung auf. Der FSIS hat neue Gefahrenanalyse- und kritische Kontrollpunkt (Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP))-Anforderungen eingeführt, um das Auftreten und die Zahl Nahrungsmittel-übertragener Pathogene zu verringern. Diese Vorschriften müssen die Lebensmittelhersteller erfüllen. Obwohl die Mittel zum Erzielen dieser mikrobiellen Verringerung dem Ermessen des Herstellers überlassen bleiben, erwartet der FSIS, dass antimikrobielle Behandlungen eine wichtige Komponente in HACCP-Plänen sein werden. Die Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung, die eine wässrige Formulierung von QACs verwenden, sind bei der Erfüllung der HACCP-Anforderungen nützlich.
In ihren Bestrebungen, ein Produkt bereitzustellen, das völlig frei von mikrobieller Kontamination ist, sind Geflügel- und Fleischverarbeiter auf große Schwierigkeiten bei der Entfernung von Mikroorganismen, die an Geflügel- oder Fleischgeweben, die als Nahrungsmittelprodukte vorgesehen sind, haften oder sehr fest binden, gestoßen. Wenn die kontaminierenden Mikroorganismen nicht an der Oberfläche des Lebensmittels binden, können sie leicht abgespült werden. Jedoch können diejenigen Mikroorganismen, die stark gebunden werden, nicht durch Abspülen entfernt werden und sind ziemlich resistent gegen eine Entfernung mit chemischen oder physikalischen Mitteln.
Verschiedene chemikalische und physikalische Verfahren wurden zur Verringerung von Mikroorganismen bei Fleischprodukten vorgeschlagen, wie die Verwendung von Chlor oder Chlordioxid, Ozon, Wasserstoffperoxid, Milchsäure, Natriumcarbonat, Trinatriumphosphat und elektrische Stimulierung. Allgemein haben diese Verfahren eine eingeschränkte Wirksamkeit beim Verringern der mikrobiellen Kontamination gezeigt und können die physische Erscheinung der Fleischprodukte beeinflussen.
Die Salmonella typhimurium-Kontamination war für die Geflügel-verarbeitende Industrie von besonderer Bedeutung, weil der Organismus häufig auf lebenden Vögeln zugegen ist. Geflügelverarbeiter hatten eine große Schwierigkeit beim Entfernen von Mikroorganismen, wie S typhimurium, die an Geflügelgewebe binden oder haften. Eine Vielfalt von chemischen und physikalischen Ansätzen wurde für die Verwendung während der Geflügelverarbeitung vorgeschlagen, um eine S. typhimurium-Kontamination der Schlachtkörper auszuschließen und die Kreuzkontamination zwischen den Schlachtkörpern zu minimieren. Trinatriumphosphat (TSP) wurde bei der Geflügelverarbeitung verwendet, um S. typhimurium zu unterdrücken. Jedoch zeigen Studien widersprüchliche Ergebnisse bezüglich der Wirksamkeit von TSP gegen Salmonella. Als ein Ergebnis seiner Wasserlöslichkeit kann TSP von dem Geflügel abgewaschen werden und somit die Bindung von Mikroorganismen nicht verhindern.
Die US-Patentschrift Nr. 5 366 983 offenbart ein Verfahren zum Entfernen oder Verhindern einer Salmonella-Kontamination von Fleischprodukten durch Behandlung mit einer wirksamen Menge einer wässrigen Lösung eines QAC. Speziell quaternäre Ammoniumkatio nentenside, wie Alkylpyridinium, insbesondere Cetylpyridiniumchlorid (CPC) und Cetylpyridiniumbromid (CPB), waren bei dem Entfernen von S typhimurium von Geflügel wirksam. Dieses Patent offenbart jedoch nicht, dass QACs ein breiteres antimikrobielles Spektrum gegen andere Genera Lebensmittel-kontaminierender Mikroorganismen außer Salmonella haben. Weiterhin weist es nicht darauf hin, dass dieses Behandlungsverfahren auch bei anderen Nahrungsmittelprodukten außer Fleisch wirksam sein würde.
Lebensmittelsubstanzen unterscheiden sich chemisch und physikalisch aufgrund ihres Proteingehaltes, ihrer Porosität, Lipophilizität, ihres Oberflächen-pH, ihrer Wasserpermeabilität, ihres Oberflächengebiets und ihrer elektrischen Oberflächenladung. Die Porosität von Lebensmitteln könnte für die Sequestration von Bakterien wichtig sein, wohingegen ein hartes bzw. zähes, undurchlässiges Integument auf einer Lebensmittelsubstanz die bakterielle Kontamination des Lebensmittels verringern könnte. All diese chemischen und physikalischen Unterschiede zwischen Nahrungsmittelprodukten machen es schwierig vorauszusagen, ob der Erfolg eines antimikrobiellen Mittels bei Fleischprodukten einen Erfolg bei anderen Nahrungsmittelprodukten, wie Obst, Gemüse und Meeresfrüchte, nahe legt.
Z.B. ist von CPC bekannt, dass es an Proteine bindet. Wenn jedoch die antimikrobielle Wirksamkeit von CPC bei Nahrungsmittelprodukten zu einem großen Teil auf der Proteinbindung beruhen würde, dann wäre nicht erwartet worden, dass das vorliegende Verfahren zur Behandlung von nicht-proteinischem Obst und Gemüse erfolgreich sein würde.
In zunehmendem Maße wurden Nahrungsmittel-übertragene Krankheiten, die von anderen pathogenen und Verderbnisbakterien außer Salmonella verursacht wurden, zu einem Problem der Lebensmittelverarbeiter. Eine Liste dieser Bakterien mit den Produkten, in denen sie identifiziert wurden, ist in Tabelle 1 dargestellt:
TABELLE 1 AUFTRETEN VON PATHOGENEN UND VERDERBNIS-BAKTERIEN
Unter diesen kontaminierenden Mikroorganismen, die in Tabelle 1 aufgelistet sind, ist Escherichia coli O157:H7 wegen seiner Virulenz, der Schwere der hervorgerufenen Krankheiten und der damit verbundenen Mortalität von besonderer Bedeutung. E. coli O157:H7 produ ziert starke Verotoxine ("shiga-like" toxins), die zu Blutgerinnungsanomalien, Nierenversagen (hämolytisches Urämie-Syndrom) und Tod führen. Sogar wenn die Genesung von der akuten Krankheit abgeschlossen ist, werden 15–30% der mit dem hämolytischen Urämie-Syndrom infizierten Personen den Beweis für eine chronische Nierenerkrankung haben. Die Risiken, die mit einer Kontamination mit E. coli O157:H7 verbunden sind, werden durch seine gemeldete Resistenz gegen Antibiotika vergrößert. 1993 wurden zwischen 8.000 bis 16.000 Fälle von Nahrungsmittel-übertragenen Krankheiten durch E. coli O157:H7 hervorgerufen, mit geschätzten Kosten zwischen 0,2 und 0,5 Milliarden Dollar.
Eine andere virulente Lebensmittelkontaminante, Listeria monocytogenes, wurde in Fleisch, Gemüse und verschiedenen Milchprodukten gefunden und kann Sepsis, Meningitis und disseminierte Abszesse verursachen. L. monocytogenes ist ein kältetoleranter Mikroorganismus, der in der Lage ist, unter Kühlung zu wachsen. 1993 wurden etwa 1.700 Fälle von Nahrungsmittelübertragener Krankheit durch L. monocytogenes hervorgerufen, mit geschätzten Kosten zwischen 0,1 und 0,2 Milliarden Dollar.
Ein anderer Mikroorganismus von Bedeutung in der Lebensmittelindustrie ist Aeromonas hydrophila, der Verderb in der Lebensmittel- und Fleisch-verarbeitenden Industrie verursacht und die Lagerstabilität bzw. Haltbarkeit dieser Produkte verringert.
Gegenwärtig gibt es keine bekannten mikrobiziden Verbindungen, die bei dem Verhindern und dem Entfernen in einem breiten Bereich von Nahrungsmittelprodukten gegen ein breites Spektrum von gram-positiven, gram-negativen, aeroben, fakultativ anaeroben und mikroaerophilen Mikroorganismen wirksam sind. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ermittelt, dass QACs gegen ein breites Spektrum verschiedener Mikroorganismen wirksam sind, die Nahrungsmittel-übertragene Krankheiten hervorrufen, wenn sie an einen breiten Bereich von Nahrungsmittelprodukten gebunden werden. Diese Sensitivität eines breiten Spektrums pathogener Mikroorganismen konnte nicht vorhergesagt worden sein.
Die Sensitivität eines Mikroorganismus gegenüber einem bestimmten antimikrobiellen Mittel ist nicht aus der Sensitivität anderer Mikroorganismen gegenüber dem gleichen Mittel vorhersagbar. Es wird angenommen, dass Antiseptika oder Germizide ein kontinuierliches Wirksamkeitsspektrum haben, aber die relative Suszeptibilität verschiedener Mikroorganismen muss bedacht werden. Z.B. ist das Germizid Hexachlorophen primär gegen gram-positive Mikroorganismen wirksam, und kationische Antiseptika sind nicht gegen Sporen bildende Organismen wirksam. Es ist bekannt, dass einige gram-negative Mikroorganismen, wie Pseudomonas cepacia, in Lösungen des Wirkstoffs Benzalkoniumchlorid wachsen. Es ist bekannt, dass andere Bakterien in 70%igem Ethanol wachsen können (Harvey, S. C., Antimicrobial Drugs in Remington's Pharmaceutical Sciences, 18. Aufl., Mack Publishing Co., S. 1163–1241, 1990).
Im Hinblick auf die Behandlung von Nahrungsmittelprodukten wurde berichtet, dass Listeria resistenter gegen die Wirkung von TSP ist als Salmonella oder E. coli (Somers, E. B. et al., Int. J. Food Microbiol., 22: 269–276, 1994). Weiterhin zeigten Breen et al. (J. Food Sciences, 60: 1991–1996, 1995), dass TSP deutlich weniger wirksam bei der Inhibierung des Wachstums von Salmonella ist als es das bei der Ablösung dieses Organismus ist. In ähnlicher Weise verringerte TSP die Zahl von E. coli O157:H7 auf Hühnerschlachtkörpern, aber es ist bei der Inhibierung der Kreuzkontamination dieses Mikroorganismus auf andere Hühner unwirksam.
Die vorliegende Erfindung zeigt, dass QACs gegen E. coli O157:H7 in Suspension in Flüssigkeiten, beim Verringern der Zahlen dieses Bakteriums, wenn es an Nahrungsmittelprodukte gebunden ist, sowie auch bei der Inhibierung der Bindung dieses Bakteriums an Nahrungsmittelprodukte wirksam sind. Es wurde berichtet, dass E. coli O157:H7 Resistenz gegen antimikrobielle Breitbandmittel, 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), wohingegen diese gleichen Mittel sehr wirksam gegen normal nicht-Toxin-produzierende Stämme von E. coli sind.
Die Wirksamkeit eines antimikrobiellen Mittels oder Biozids gegen einen bestimmten Mikroorganismus kann eindeutig nicht basierend auf seiner Wirksamkeit gegen einen davon verschiedenen Mikroorganismus vorausgesagt werden. Es gibt viele Faktoren, wie mikrobielle Charakteristika, die eine Rolle in der Wirksamkeit eines antimikrobiellen Mittels gegen einen bestimmten Mikroorganismus spielen können, zu bedenken. Diese Charakteristika beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt: (1) den Grad der Glykokalyxbildung bei einer gegebenen Spezies von gebundenen Mikroorganismen, (2) die Anwesenheit einer Lipopolysaccharid- und Phospholipid-enthaltenden Zellbegrenzung bei gram-negativen Bakterien, (3) die Anwesenheit von Lipoproteinen, wie bei den meisten enterischen Bakterien und Pseudomonas, und (4) die Anwesenheit von Porinproteinkanälen, z.B. in E. coli und Salmonella (Fulton et al., Structure in Medical Microbiology, 3. Aufl., S. 37–54, 1991).
Die Lebensmittel-verarbeitende Industrie braucht ein wirksameres Verfahren zum Verhindern des Wachstums einer langen Reihe von kontaminierenden Mikroorganismen auf verschiedenen Nahrungsmittelprodukten. Dies ist besonders zutreffend für Mikroorganismen, die an der Oberfläche von Lebensmitteln gebunden sind. Als ein Ergebnis der zunehmenden Zahl von Krankheiten, die durch Nahrungsmittel-übertragende pathogene Mikroorganismen verursacht werden, benötigt die Lebensmittel-verarbeitende Industrie jetzt wirksamere Verfahren zur Entfernung und zur Verhinderung eines breiten Spektrums von Mikroorganismen, und besonders für pathogene Mikroorganismen, wie Toxin-erzeugende Escherichia, d.h., E. coli O157:H7, von denen bekannt ist, dass sie ernste Erkrankungen bei Menschen als ein Ergebnis von Lebensmittelkontamination verursachen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben ein Verfahren bereitgestellt zum Verhindern des Wachstums von Mikroorganismen in Flüssigkeiten, die mit Nahrungsmittelprodukten in Verbindung stehen, ein wichtiges Ziel zum Verhindern von Kreuzkontamination in der Verarbeitungsanlage, beim Entfernen gebundener Mikroorganismen von Nahrungsmittelprodukten, beim Inhibieren der Bindung von Mikroorganismen an die Nahrungsmittelprodukte und beim Verhindern des Wachstums von Mikroorganismen, die an die Nahrungsmittelprodukte gebunden bleiben. Weiterhin kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung leicht für die Verwendung in einer Lebensmittel-verarbeitenden Produktionsanlage angepasst werden.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung eine konzentrierte QAC-Formulierung bereit für eine in Verdünnung verwendete Arbeitslösung zur Verwendung in dem vorliegenden Verfahren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verhinderung des Wachstums eines breiten Spektrums von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten bereit. Durch die Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten wird beabsichtigt, ein Nahrungsmittelprodukt bereitzustellen, das frei ist von oder eine minimale Zahl von lebensfähigen Mikroorganismen enthält, die Krankheit bei Menschen oder Tieren oder Verderb des Nahrungsmittelprodukts vor der Nahrungsaufnahme verursachen können. Bei der Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen auf Nahrungsmittelprodukten wird beabsichtigt, folgende Mechanismen einzuschließen, aber nicht darauf beschränkt zu sein: (1) Entfernung der gebundenen Mikroorganismen von den Nahrungsmittelprodukten, (2) Inhibierung der Bindung von Mikroorganismen an die Nahrungsmittelprodukte, (3) Abtöten oder Inaktivierung gebundener Mikroorganismen auf den Nahrungsmittelprodukten, und (4) Abtöten oder Inaktivierung von Mikroorganismen, die nicht an das Nahrungsmittelprodukt gebunden sind, die aber in Flüssigkeiten vorhanden sind, die mit den Nahrungsmittelprodukten während des Verarbeitens in Kontakt sind, wie z.B. in Kühltanks.
Die Mikroorganismen, die gegenüber QACs empfindlich sind, schließen Mikroorganismen aus dem Genus Staphylococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, Salmonella, nicht-Toxin-erzeugende Escherichia, pathogene, Toxin-erzeugende Escherichia und andere Nahrungsmittel-übertragene Mikroorganismen ein, die in der Lage sind, mikrobielle Nahrungsmittel-übertragene Kontamination bei Nahrungsmitteln für den Verbrauch durch Mensch oder Tier zu verursachen.
Zusätzliche Mikroorganismen, die ebenfalls empfindlich gegenüber QACs sind, sind Pilze, wie Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum, und Parasiten, wie Entamoeba histolytica.
Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst eine zur Inhibierung des mikrobiellen Wachstums wirksame Menge von QAC in einer wässrigen Lösung. Die QACs der vorliegenden Erfindung sind wirksam zum Verhindern des Wachstums eines breiten Spektrums von pathogenen und Verderbs-Mikroorganismen. QACs, insbesondere Cetylpyridiniumchlorid (CPC), sind besonders wirksam dabei, das Wachstum eines breiten Spektrums von Mikroorganismen auf einem weiten Bereich von Nahrungsmittelprodukten zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung hat eine wichtige Anwendung in der Lebensmittelverarbeitenden Industrie sowie auch für den Hausgebrauch. QACs sind leicht verfügbar, und die Kosten des Ausführens des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sind, verglichen mit bestehenden antimikrobiellen Prozessen, nicht teuer. Im Unterschied zu bestehenden Behandlungen, die z.B. TSP verwenden, ändert die Verwendung von QACs die Erscheinung, die Faxbe, den Geschmack oder die Textur des Nahrungsmittelproduktes nicht. Ein Bereich von Konzentrationen von QACs ist zum Verhindern eines breiten Spektrums von mikrobiellem Wachstum auf Nahrungsmittelprodukten wirksam. QACs sind sicher, wie durch das Fehlen von Mutagenizität von CPC unter Verwendung des Ames-Assays gezeigt wurde. Weiterhin ist CPC bereits für den menschlichen Bereich in Produkten zur oralen Einnahme zugelassen, in Zubereitungen, wie Cepacol^®-Pastillen, die oral in Mengen bis zu 20 mg pro Tag eingenommen werden.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Formulierung von QAC zur Verwendung mit den vorliegenden Verfahren für die Behandlung von Nahrungsmittelprodukten gerichtet, in der z.B. CPC mit Löslichkeits-verbessernden Mitteln, wie Ethylalkohol und/oder Glycerin, konfektioniert ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein verbessertes Verfahren des Inkontaktbringens der Nahrungsmittelprodukte mit QAC für eine Zeitdauer von weniger als fünf Minuten, sogar so kurz wie 20 bis 90 Sekunden, gerichtet, was in einer signifikanten Verhinderung des Wachstums von Mikroorganismen auf den Nahrungsmittelprodukten resultiert.
Die Erfindung schließt ebenfalls ein verbessertes Verfahren des Inkontaktbringens der QACs mit Nahrungsmittelprodukten durch Aufsprühen der Erfindung auf das Nahrungsmittelprodukt ein. Das Sprühverfahren kann unter Verwendung von QAC in einer Lösung in Wasser oder unter Verwendung der neuen Formulierung, wobei die QAC mit Löslichkeitsverbessernden Mitteln konfektioniert ist, durchgeführt werden.
Weiterhin kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung optional einen Bestimmungsschritt vor dem Inkontaktbringen des Nahrungsmittelproduktes mit dem QAC beinhalten, um die Anwesenheit von Mikroorganismen auf den Lebensmitteln vor der Behandlung festzustellen. Jedes konventionelle Verfahren zur schnellen Bestimmung der Anwesenheit von Mikroorganismen kann als Bestimmungsschritt verwendet werden, was z.B. PRC und Immunoassays einschließt.
Zusätzlich kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung optional einen Schritt zur Bestimmung der Anwesenheit von QACs auf der Oberfläche des Nahrungsmittelproduktes nach dem Kontakt mit den QACs einschließen. Diese Bestimmung kann unmittelbar nach dem Schritt des Inkontaktbringens oder nach einigen Waschschritten durchgeführt werden. Z.B. kann die QAC aus den Geweben des Lebensmittels in einer Form extrahiert werden, die für Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC)-Analyse geeignet ist. Das Verfahren umfasst eine Ethanolextraktion des Lebensmittelgewebes, gefolgt von einer Festphasenextraktion unter Verwendung einer schwachen Kationenaustauschersäule, die QACs selektiv von anderen Verbindungen in der Matrix abtrennt, die andernfalls die HPLC-Analyse stören würden. Der HPLC-Assay zur Quantifizierung von QAC-Resten verwendet eine Reversed-phase-Cyano-Säule und verwendet ein QAC-Analoges als einen internen Standard.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Säulendiagramm, das die Inhibierung der Bindung von E. coli O157:H7 an Rinderflankengewebe nach der Behandlung mit CPC zeigt.
2 ist ein Säulendiagramm, das die Verringerung von lebensfähigen Mikroorganismen auf Welshaut nach Behandlung mit CTC in 5%igem wässrigen Glycerin auf nichtselektiven Medien zeigt.
3 ist ein Säulendiagramm, das die Verringerung von lebensfähigen S. typhimurium auf Welshaut nach Behandlung mit CPC in 5%igem wässrigen Glycerin auf selektiven Medien zeigt.
4 ist ein Säulendiagramm, das die Verringerung von lebensfähigen S. typhimurium auf schwarzen Trauben nach Behandlung mit CPC in 5%igem wässrigen Glycerin zeigt.
5 ist ein Säulendiagramm, das die Verringerung von lebensfähigen S typhimurium auf Brokkoli nach Behandlung mit CPC in 5%igem wässrigen Glycerin zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, dass QACs verwendet werden können, um einen breiten Bereich von Nahrungsmittelprodukten zu behandeln, um ein breites Spektrum von Nahrungsmittel-übertragener mikrobieller Kontamination auf diesen Produkten zu verringern. Die vorliegende Erfindung basiert ebenfalls auf dem Ergebnis, dass QACs wirksam beim Entfernen, beim Abtöten, beim Inaktivieren und beim Inhibieren der Bindung einer langen Reihe von Nahrungsmittel-überragenen pathogenen Mikroorganismen an Nahrungsmittelprodukte sind. Diese Mikroorganismen schließen Bakterien, die zu den Genera Salmonella, Staphylococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, nicht-Toxinerzeugende Escherichia und den virulenten, Toxin-erzeugende Escherichia-Stämmen, wie E. coli O157:H7, gehören, Pilze, wie Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum, und Parasiten, wie Entamoeba histolytica, ein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umfassen eine wirksame Menge von QAC in einer wässrigen Lösung. Die QAC ist ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkylpyridinium, Tetraalkylammonium und alkylalicyclischen Ammoniumsalzen.
Alkylpyridinium wird durch die Strukturformel (I) dargestellt:
worin n 9–21 ist; und X ein Halogenid ist.
Tetraalkylammonium ist durch die Strukturformel (II) dargestellt:
worin n 9–21 ist; R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus CH₃ und C₂H₅; und X ein Halogenid ist.
Alkylalicyclische Ammoniumsalze werden durch die Strukturformel (III) dargestellt:
worin n 9–21 ist; Z 4–5 ist; R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus CH₃ und C₂H₅; und X ein Halogenid ist.
Eine Vielzahl von QACs, die alle kationische oberflächenaktive Mittel sind, d.h. Tenside, wurden hinsichtlich ihrer Wirksamkeit beim Entfernen gebundener Mikroorganismen von verschiedenen Lebensmitteln sowie beim Inhibieren der Bindung der Mikroorganismen bewertet. Von den untersuchten QACs war Cetylpyridiniumchlorid (CPC) das Wirksamste und wird in den unten dargelegten Beispielen verwendet, aber es ist nicht beabsichtigt, die Verwendung von QACs innerhalb der Bedeutung der vorliegenden Erfindung auf CPC zu beschränken, weil andere Mitglieder der QACs ebenfalls ähnliche Eigenschaften gegen die Nahrungsmittelübertragenen pathogenen Mikroorganismen haben.
Die vorliegende Erfindung basiert weiterhin auf der Feststellung, dass die Kontaktzeit von QACs mit den Nahrungsmittelprodukten in dem Tauchverfahren auf 1 Minute verringert werden kann und immer noch in einer signifikanten Inhibierung der Mikroorganismen-Bindung für Nahrungsmittel-übertragene Mikroorganismen, einschließlich Salmonella, resultiert, was eine signifikante Verbesserung und ein kommerzieller Vorteil in der industriellen Verwendung dieses Verfahrens ist.
Die vorliegende Erfindung basiert ebenfalls auf der Feststellung, dass ein neues Verfahren des Sprühens von QACs auf Nahrungsmittelprodukte unter verschiedenen Drücken für 20 bis 90 Sekunden die lebensfähigen Nahrungsmittel-übertragenden Mikroorganismen auf diesen Produkten signifikant verringert.
Die vorliegende Erfindung basiert ebenfalls auf der Feststellung, dass eine neue Formulierung der QACs in Lösungen, die verschiedene Konzentrationen von mindestens einem Löslichkeitsverbessernden Mittel enthalten, wie Ethylalkohol oder Glycerin, nützlich für die Behandlung von Nahrungsmittelprodukten ist. Dies ist insbesondere so, wenn die QAC-Lösungen in Kombination mit Salz verwendet werden sollen, hochkonzentriert sind oder kalten Temperaturen ausgesetzt sein werden, wie in Lebensmittel-verarbeitenden Produktionsanlagen. Diese neue Formulierung erlaubt es, konzentrierte QAC zu lagern und dann einfach für die Verwen dung in dem antimikrobiellen Behandlungsverfahren in der Verarbeitungsanlage zu verdünnen, anstatt Pulver-QACs zu benötigen, die vor dem Verwenden gemischt werden. Diese neue Formulierung von QACs stellt ein einfach anzuwendendes Konzentrat bereit, das vorteilhaft für die industrielle Verwendung ist. Diese neue QAC-Formulierung kann sowohl in dem Standard-Tauchverfahren als auch bei dem neuen Sprühverfahren verwendet werden.
Die oben beschriebenen Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung sind unten unter Bezug auf die 1–5 im Detail beschrieben.
Die Beispiele verwenden Geflügel, Rind, Wels, Brokkoli und Trauben als die Nahrungsmittelprodukte, die in dem Verfahren behandelt werden, aber es ist beabsichtigt, dass die Behandlung anderer Nahrungsmittelprodukte, die nicht nachteilig durch das Behandlungsverfahren beeinflusst würden, ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst werden.
BEISPIELE
Die Mikroorganismen, die in den folgenden Beispielen verwendet werden, sind die folgenden: Staphylococcus aureus ATCC 29213, Campylobacter jejuni ATCC 29428, Escherichia coli (nicht-Toxin-erzeugender Stamm) ATCC 25922, Escherichia coli O157:H7 (Toxinerzeugender Stamm) ATCC 43895, Arcobacter butzleri ATCC 49616, Listeria monocytogenes ATCC 49594, Aeromonas hydrophila ATCC 49140, Bacillus cereus ATCC 49063, Salmonella typhimurium ATCC 14028 und NCTC 12023, und kommerziell erhältliche Kulturen von Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum.
Beispiel 1
Bakterizide Wirksamkeit von quaternären Ammoniumverbindungen in Suspensionskulturen (nicht an Fleischprodukte gebunden)
Minimale Hemmkonzentration (MIC von quaternären Ammoniumverbindungen
Die minimalen Hemmkonzentrationen (MIC) für QAC wurden in Mueller-Hinton-Bouillon (BBL Microbiology System) unter Verwendung der Makrodilutionsmethode verwendet, die durch das 1987er National Committee for Clinical Laboratory Standards etabliert wurde. Die Experimente wurden mittels 16-stündiger Inkubation bei 37°C für Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes und Salmonella typhimurium durchgeführt. Die Inkubationen von Aeromonas hydrophila und Bacillus cereus wurden bei 30°C durchgeführt. Die MIC wurden bei der niedrigsten Verdünnung ohne sichtbare Trübung bestimmt. Tabelle 2 zeigt die Daten aus dem obigen Experiment:
TABELLE 2 MINIMALE HEMMKONZENTRATION (MIC)
Minimale bakterizide Konzentration (MIC von quaternären Ammoniumverbindungen Die minimalen bakteriziden Konzentrationen (MBC) für QAC gegen Campylobacter jejuni und Arcobacter butzleri wurden in Mueller-Hinton-Bouillon (BBL Microbiology System) unter Verwendung der Makrodilutionsmethode bestimmt, die durch das 1987er National Committee for Clinical Laboratory Standards etabliert wurde. Die Experimente wurden durch mikroaerophile Inkubation bei 37°C für 48 Stunden durchgeführt. Ein Aliquot jeder Verdünnung wurde in Agar im Plattengussverfahren ausplattiert und unter mikroaerophilen Bedingungen bei 37°C für 48 Stunden inkubiert. Die MBCs wurden als die niedrigste Verdünnung ohne Wachstum bestimmt. Tabelle 3 zeigt die Daten aus dem obigen Experiment:
TABELLE 3 MINIMALE BAKTERIZIDE KONZENTRATION (MBC)
Die MIC- und MBC-Daten zeigen, dass CPC gegen eine lange Reihe von Mikroorganismen wirksam ist.
Wirksamkeit uuaternärer Ammoniumverbindungen bei planktonischen bzw. treibenden Zellen Eine 16-Stunden-Kultur von E. coli O157:H7 in Trypticase-Soja-Bouillon wurde jeweils zentrifugiert (15.000 UpM, 10 min, 4°C). Nach der Entfernung des Überstandes wurde das Pellet mit 10 ml 0,04 M Kaliumphosphatpuffer (PPB, pH 7,0) gewaschen und bis zu einer Endsuspension von 1–2 × 10⁹ Zellen/ml in PPB suspendiert. Aliquote (1,0 ml) wurden zentrifugiert (14.000 UpM, 3 min), und die Überstände wurden entfernt. Jedes Pellet wurde entweder in 1 ml einer wässrigen Lösung mit verschiedenen Konzentrationen (100–1.000 μg/ml) der Testzusammensetzung (CPC) oder in 1,0 ml PPB suspendiert, durch Verwirbelung gemischt (vortexed) (30 s), für 1 min bei 25°C inkubiert und zentrifugiert (14.000 UpM, 3 min). Nach dem Entfernen des Überstandes wurde jedes Pellet in 0,5 ml PPB suspendiert. Zellen aus jeder Probe wurden gezählt unter Verwendung von zweimal 0,05 ml-Aliquoten und Standard-Serienverdünnungstechniken auf Trypticase-Soja-Agar, und die Daten wurden als Mittelwert der Kolonie-bildenden Einheiten (KBE)/ml aufgezeichnet.
Die Ergebnisse des obigen Experiments zeigen, dass eine vollständige Verringerung von lebensfähigen E. coli O157:H7 in Suspension bei allen getesteten CPC-Konzentrationen (100, 250, 500 und 1000 μg/ml) erreicht wurde. Die Ergebnisse dieses Experiments sind besonders signifikant für die Verhinderung von Kreuzkontamination mit E. coli O157:H7 in der industriellen Verarbeitung von Fleisch. Wie oben diskutiert, zeigt dieser Stamm von Toxinerzeugenden E. coli Resistenz gegen viele antimikrobielle Breitbandmittel. Diese Ergebnisse erbringen den Nachweis, dass die Behandlung von Fleischprodukten mit QAC verhindern wird, dass ein kontaminiertes Stück Fleisch andere unkontaminierte Stücke kontaminiert, weil die QAC den Organismus in der Flüssigkeit, welche das Übertragungsmittel, das für die Kreuzkontamination verantwortlich ist, ist, abtöten wird.
Beispiel 2
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen auf die Verringerung von lebensfähigen Bakterien, die an Hühnerhaut gebunden sind
Hühnerhäute (2,5 × 2,5 cm), die aus einer Keule ausgeschnitten wurden und durch eine 45 KGy-Strahlungsdosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden mit der Epidermisseite nach oben in jedes Well einer 6-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Jedes Hautstück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS, pH 7,2), die 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien enthielt, beimpft, mit Ausnahme der Hintergrundkontrollgruppe, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde. Die Platten wurden inkubiert (30 min, 35°C), und jedes Hautstück wurde gespült (2 ×, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht-gebundene) Mikroorganismen zu entfernen. Jede beimpfte Haut wurde mit 5 ml CPC-enthaltender PBS behandelt. Drei Hautstücke wurden für jede CPC-Konzentration verwendet, einschließlich einer, bei der die Häute nur mit 5 ml PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Platten wurden unter Schütteln (100 UpM) für 30 min bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Plastikbeutel, der 80 ml Saline oder 1%iges Pepton enthielt, eingebracht und für 2 Minuten unter Verwendung eines Labormixers (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, England) homogenisiert. Drei Aliquote des Homogenats (1 ml) wurden im Plattengussverfahren ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als KBE/Haut angegeben.
Diese Untersuchungen zeigen die Verringerung lebensfähiger Bakterien (Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Escherichia coli (nicht-Toxinerzeugender Stamm) und Escherichia coli O157:H7) nach Behandlung mit CPC-Konzentrationen von 50 bis 1000 ppm. Höhere Konzentrationen von CPC bis zu 8000 ppm wurden gegen Escherichia coli O157:H7 getestet, und es wurde festgestellt, dass die Zahl der gebundenen Bakterien auf unter 0,1% verringert wurde. Diese Untersuchungen zeigen die signifikante Inhibierung des Wachstums dieser fünf Bakterien auf Hühnerhaut.
Beispiel 3
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen auf die Inhibierung bakterieller Bindung an Hühnerhaut
Hühnerhäute (2,5 × 2,5 cm), die aus einer Keule ausgeschnitten wurden und durch eine 45 KGy-Strahlungsdosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden mit der Epi dermisseite nach oben in jedes Well einer Sechs-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Jedes Hautstück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS, pH 7,2), die CPC enthielt, beimpft. Drei Hautstücke wurden für jede Konzentration der Testverbindung verwendet, einschließlich einer, in der die Häute nur mit 5 ml PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Platten wurden unter Schütteln (100 UpM) für verschiedene Zeiten (1 min oder 10 min) bei 25°C inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aufsaugen entfernt, und die Häute wurden gespült (5 ml PBS) und dann für 30 min bei 35°C mit 5 ml PBS, welches 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien enthielt, inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück gespült (2 ×, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht-gebundene) Mikroorganismen zu entfernen, in einen sterilen Plastikbeutel, der 80 ml Saline oder 1%iges Pepton enthielt, eingebracht und für 2 min unter Verwendung eines Labormixers (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, England) homogenisiert. Drei Aliquote des Homogenats (1 ml) wurden im Plattengussverfahren ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als KBE/Haut angegeben.
Diese Untersuchungen zeigen die Inhibition der Bindung von Bakterien (Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Campylobacter jejuni, Escherichia coli (nicht-Toxinerzeugender Stamm) und Escherichia coli O157:H7) an Hühnerhaut nach Behandlung mit CPC-Konzentrationen von 50 bis 1000 ppm. Die Daten in diesen Untersuchungen zeigen, dass die Vorbehandlung von Hühnerhaut mit CPC signifikant die Bindung dieser Mikroorganismen an die Hühnerhaut inhibiert.
Das Behandeln von Hühnerhaut mit CPC für nur 1 Minute resultiert in einer signifikanten Inhibition der Bindung von S. typhimurium bei 500 ppm und 1000 ppm. Diese kürzere Kontaktzeit des QAC mit den Fleischprodukten unterstützt das Verwenden kürzerer Kontaktzeiten als derjenigen, über die bislang berichtet wurde, dass sie wirksam seien. Allgemein können Kühltanktauchungen bis zu 60 Minuten dauern, aber die hier gezeigten Daten unterstützen, dass ein kürzerer Kontakt oder eine kürzere Tauchzeit verwendet werden kann, was immer noch in einer signifikanten Verringerung der Zahl lebensfähiger Mikroorganismen resultiert. Der Schritt des Inkontaktbringens der vorliegenden Erfindung kann für ungefähr 20 Sekunden bis etwa 60 Minuten durchgeführt werden. Jedoch offenbart die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren mit einer kürzeren Kontaktzeit von weniger als 10 Minuten, bevorzugt ungefähr 20 Sekunden bis etwa 9 Minuten, stärker bevorzugt etwa 20 Sekunden bis etwa 5 Minuten, und am stärksten bevorzugt ungefähr 20 Sekunden bis etwa 90 Sekunden.
Beispiel 4
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen auf die Verringerung lebensfähiger Bakterien, die an Rinderflankensteak gebunden sind
Rinderflanken-Gewebequadrate (2,5 × 2,5 cm), ungefähr 0,5 cm dick, die durch eine 45 KGy-Strahlungsdosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden in jedes Well einer Sechs-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Jedes Gewebestück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS, pH 7,2), welche 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien enthielt, beimpft, mit Ausnahme der Hintergrundkontrollgruppe, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde. Die Platten wurden inkubiert (30 min, 35°C), und jedes Quadrat wurde gespült (2 ×, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht-gebundene) Mikroorganismen zu entfernen. Die beimpften Quadrate wurden mit 5 ml CPC-enthaltender PBS behandelt. Drei Gewebestücke wurden für jede Konzentration der Testverbindung verwendet, einschließlich einer, in der die Quadrate nur mit 5 ml PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Platten wurden unter Schütteln (100 UpM) für 30 min bei 25°C inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Quadrat gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Plastikbeutel, der 50 ml 1%iges Pepton enthielt, eingebracht und für 2 Minuten unter Verwendung eines Labormixers (Stomacher 400, Seward Medical, London, England) homogenisiert. Drei Aliquote des Homogenats (1 ml) wurden im Plattengussverfahren ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als KBE/Quadrat angegeben.
Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen eine Verringerung lebensfähiger E. coli O157:H7 nach Behandlung mit CPC-Konzentrationen von 50 bis 1000 ppm auf Rinderflankengewebe mit einer 62–64%igen Verringerung der gebundenen Bakterien bei 500 und 1000 ppm CPC.
Beispiel 5
Wirkungen Quaternärer Ammoniumverbindungen auf die Inhibierung der Bakterienbindung an Rinderflankengewebe
Rinderflanken-Gewebequadrate (2,5 × 2,5 cm), ungefähr 0,5 cm dick, die durch eine 45 KGy-Strahlungsdosis aus einer Elektronenquelle sterilisiert wurden, wurden in jedes Well einer Sechs-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Jedes Gewebestück wurde mit 5 ml 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS, pH 7,2), die CPC enthielt, behandelt. Drei Stücke des Rindergewebes wurden für jede Konzentration der Testverbindung verwendet, einschließlich einer, in der die Quadrate nur mit 5 ml von PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Kulturplatten wurden unter Schütteln (100 UpM) für 10 min bei 25°C inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aufsaugen entfernt, und die Quadrate wurden gespült (5 ml PBS) und dann mit 5 ml PBS, die 6–8 × 10³ KBE/ml Bakterien enthielt, inkubiert (30 min, 35°C). Nach der Inkubation wurde jedes Gewebestück gespült (2 ×, 5 ml PBS), um lose gebundene (nicht-gebundene) Mikroorganismen zu entfernen, in einen sterilen Plastikbeutel, der 50 ml 1%iges Pepton enthielt, eingebracht und für 2 min unter Verwendung eines Labormixers (Stomacher^® 400, Seward Medical, London, England) homogenisiert. Drei Aliquote des Homogenats (1 ml) wurden im Plattengussverfahren ausplattiert und inkubiert (37°C, 18–24 h). Die Bakterienkolonien wurden gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als KBE/Quadrat angegeben.
Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen die Inhibierung der Bindung von Escherichia coli O157:H7 nach Behandlung mit CPC-Konzentrationen von 50 bis 1000 ppm auf Rinderflankengewebe mit einer 76%igen Verringerung der Bakterienzahl, die an das Rind gebun den wurde, bei Konzentrationen von 1000 ppm CPC. 1 zeigt die Ergebnisse einer separaten Prüfung unter Verwendung höherer CPC-Konzentrationen und der gleichen experimentellen Vorgehensweise. Bei 20.000 ppm CPC wurde das Binden der Bakterien an Rind vollständig unterdrückt.
Beispiel 6
Vor-Kühlungs-Geflügel-Besprühen mit 0,1%igem Cetylpyridiniumchlorid
Eine Sprühtestkammer zur Verwendung in einer Geflügel-verarbeitenden Pilotproduktionsanlage wurde entworfen und konstruiert. Das Sprühtestsystem bestand aus einer Testkammer, einem Sprühwasserspeichertank, einer Druckpumpe, einem Filter, Druckregulatoren, einer Plastiksprühkammer mit acht auf vier Seiten lokalisierten Düsen und einem Gebrauchtwassersammler. Es gab drei Düsen auf jedem der Rohre für Vorwärts- und Rückwärtssprühen. Eine Düse wurde zum Sprühen von oben und eine Düse zum Sprühen von unten verwendet. Die Kammerabmessungen sind bevorzugt 91,4 × 91,4 × 91,4 cm (3 × 3 × 3 Fuß). Mit einer Hochdruckzwischenpumpe konnte der Druck zwischen 0 bis 140 psi eingestellt werden. Der Abstand zwischen den Sprühdüsen und den Hühnerschlachtkörpern war 12–15 Zoll. Die obere Düse wurde verwendet, um die Innenseite der Hühnerschlachtkörper zu besprühen. Flachkegelsprühdüsen (1/8TK-SS1, Spraying Systems Co.) wurden verwendet.
Die Sprühlösung in dem Speichertank wurde zu den Druckregulatoren gepumpt und dann durch die Düsen in die Kammer gesprüht. In der Sprühkammer wurden mehrere Sprühschichten angebracht, die aus Düsen und Rohren aus rostfreiem Stahl bestanden, und die Kammer war mit Plastikplatten bedeckt, um einen Chemikaliendrift zu verhindern. Eine Kette (Shackle) wurde verwendet, um die Hühnerschlachtkörper in der Kammer aufzuhängen.
Vor-Kühlungs-Hühnerschlachtkörper wurden von einer lokalen Geflügel-verarbeitenden Produktionsanlage erhalten. Sie wurden von dem Ende einer Ausweidungsverarbeitungslinie entnommen, zu dem Forschungslabor transportiert und unmittelbar für die Tests verwendet. Die Zeit, die zwischen der Produktionsanlage und dem Forschungslabor verging, war weniger als eine halbe Stunde. Die Temperatur der Hühnerschlachtkörper war in dem Bereich von 32–37°C.
Die Hühnerschlachtkörper wurden durch Besprühen mit 1 ml von S. typhimurium bei 1 × 10⁶ KBE/ml beimpft und dann bei Raumtemperatur für 30 min inkubiert. Die beimpften Hühnerschlachtkörper wurden durch Besprühen mit Leitungswasser bei 30 psi und 22°C für 5 s gespült, um lose gebundene Salmonella-Zellen abzuwaschen. Dann wurde jeder Schlachtkörper in die Sprühkammer gehängt und mit einer der Testverbindungen besprüht. Nach dem Besprühen wurde jeder Hühnerschlachtkörper mit Leitungswasser für 20 s gespült. Die Hühnerschlachtkörper wurden dann mit gepuffertem Peptonwasser in einem Plastikbeutel auf einem automatischen Schüttler gewaschen, um Proben für die mikrobielle Analyse zu erhalten. Die Farbe der Hühnerhaut wurde visuell durch Vergleichen der Vögel, die mit den Testverbindungen, wie QACs, behandelt wurden, mit unbehandelten Vögeln untersucht.
CPC in einer Konzentration von 1000 ppm wurde bei unterschiedlichen Sprühdrücken und -dauern verwendet. Die Sprühwassertemperatur wurde auf Raumtemperatur, 22°C, eingestellt. Die Drücke wurden auf 30, 50 und 120 psi eingestellt und die Dauer auf 30 und 90 s. Drei Wiederholungen wurden für jede Prüfung durchgeführt. Die Verringerung von S typhimurium auf Hühnerschlachtkörpern wurde zwischen den Gruppen, die mit der Testverbindung besprüht, mit Wasser besprüht und nicht besprüht wurden, verglichen.
Nach den Sprühbehandlungen wurde jeder Schlachtkörper mechanisch mit 100 ml gepuffertem Peptonwasser (BPW) für 1 min geschüttelt, und dann wurde das Waschwasser gesammelt. Die Proben wurden verdünnt, angereichert, auf XLT-Agar oder Petrifilm (3M, Inc.; St. Paul, MN, für aerobe Gesamtzahlplatten) ausplattiert und für 18–24 Stunden bei 37°C inkubiert. Dann wurden die Kolonie-bildenden Einheiten gezählt. Die Zahl der gebundenen Bakterien wurde unter Verwendung einer Wahrscheinlichste-Zellzahl-Technik (most-probable-number technique) berechnet. Die wahrscheinlichsten Zellzahlen von Salmonella und die aeroben Gesamtkeimzahlen wurden für jeden Schlachtkörper unter Verwendung der Waschwasserproben durchgeführt. Eine Varianzanalyse wurde durchgeführt, um die experimentellen Daten zu analysieren, um jegliche signifikanten Unterschiede zwischen den Behandlungsgruppen und den Kontrollen zu ermitteln (SAS/STAT User's Guide, SAS Institute, Inc., Cary, NC, 1993).
Die Ergebnisse dieses Experiments zeigen, dass das 30- und 90-Sekunden-Sprühen einer CPC-Lösung von 1000 ppm bei Drücken von 30, 50 und 120 psi eine signifikante Verringerung der Salmonella-Zahl auf Hühnerschlachtkörpern verursacht. Diese Daten zeigen, dass das Sprühverfahren ein brauchbares, alternatives Verfahren zu den Standardverfahren des Untertauchens oder Eintauchens der Hühner ist, wenn für 30 Sekunden bis 90 Sekunden mit einem Druck im Bereich von 30 bis 120 psi bei einer CPC-Konzentration von 0,1% gesprüht wird. Es kann möglich sein, niedriger CPC-Konzentrationen mit variierenden Sprühdrücken innerhalb des offenbarten Bereichs von 30 bis 120 psi oder mehr und variierenden Sprühzeiten zu verwenden, um das wirksamste Verfahren zu erhalten, welches in einer signifikanten Verringerung Nahrungsmittel-übertragener Mikroorganismen resultiert. Das Sprühverfahren wäre vorteilhaft, um es in industriellen Verfahren anzuwenden, weil viele Hühnerschlachtkörper automatisch für kurze Zeitperioden besprüht werden könnten und es dennoch in signifikanter Reduktion pathogener Bakterien resultiert.
Beispiel 7
Untersuchung der wirksamen Konzentration und Zeit der Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen auf S. typhimurium auf Hühnerhaut
Die Wirkungen von CPC bei der Verhinderung und Reduktion lebensfähiger S. typhimurium auf Hühnerhaut wurden untersucht. Die Testlösungen umfassten verschiedene Konzentrationen von CPC (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) in 5%igem Glycerin (V/V) in 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS), pH 7,2. Die Lösungen wurden durch Auflösen der geeigneten Mengen von CPC in der Glycerin-PBS-Mischung hergestellt. Hautquadrate (2,5 × 2,5 cm) von Keulen frisch gefrorener, unverarbeiteter Hühner wurden durch eine 45 KGy-Strahlungsdosis (Elektronenstrahl von einem linearen Beschleuniger, Iowa State University) sterilisiert. Die Quelle von S. typhimurium war der ATCC-Stamm # 14028 oder der NCTC-Stamm # 12023. Alle Koloniezählungen wurden auf tryptischen Soja-Agarplatten (TSA; DIFCO, Detroit, MI) durchgeführt. Die Lagerung von Salmonella war auf TSA. Die Vorbereitung des Inoculums wurde wie folgt durchgeführt. Ein Kolben, der 50 ml tryptische Sojabouillon enthielt, wurde mit S typhimurium aus einer Einzelkolonie beimpft und dann unter Schütteln (150 UpM) über Nacht inkubiert (37°C). Ein 1 ml-Aliquot der Kultur wurde mit 9 ml PBS zweimal gewaschen (4800 UpM, 10 min). Das Pellet wurde in PBS resuspendiert, um eine Endzellkonzentration (spektrophotometrisch, 420 nm) von 1 bis 2 × 10⁶ Kolonie-bildenden Einheiten (KBE) pro ml zu erhalten.
Hühnerhaut wurde aus Keulen ausgeschnitten und mit der Epidermisseite nach oben in jedes Well der Sechs-Well-Gewebekulturplatten eingebracht. Die Hautstücke wurden mit 5 ml PBS, die 1–2 × 10⁶ KBE von S typhimurium pro ml enthielt, beimpft, mit der Ausnahme der Hintergrundkontrollgruppe, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde. Die Kulturplatten mit den Hautstücken wurden inkubiert (30 min, 35°C), und dann wurde die Inkubationslösung durch Aufsaugen entfernt. Die beimpften Häute wurden mit 5 ml der Testlösung behandelt. Sets zu je drei Hautstücken wurden für jede Konzentration der Testlösung verwendet, einschließlich eines Sets, in dem die Häute nur mit 5 ml von 5%igem Glycerin (V/V) in PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Platten wurden unter Schütteln (100 UpM) bei 25°C für 1, 3 oder 10 min inkubiert. Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück gespült (5 ml PBS) und nach Absaugen des PBS in einen sterilen Plastikbeutel, der 50 ml 0,1%iges Pepton (G/V) enthielt, eingebracht und für 2 Minuten unter Verwendung eines Stomacher^® 400-Labormixers (Seward Medical Co., London, England) homogenisiert. Eine Ecke des Beutels wurde aseptisch abgeschnitten, und der gesamte Inhalt wurde in ein steriles Zentrifugenröhrchen überführt, welches dann für 10 min (12.000 UpM, 20°C) zentrifugiert wurde. Das Pellet wurde in 5 ml 0,1%igem Pepton/Wasser (G/V) resuspendiert. Ein ml der geeigneten Verdünnung wurde im Plattengussverfahren auf TSA-Agar in dreifacher Ausfertigung ausplattiert und dann bei 37°C für 24 Stunden inkubiert, wonach die Kolonien gezählt wurden und die Verdünnungen korrigiert wurden und als KBE/Haut angegeben wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Salmonella-Verringerung sowohl von der CPC-Konzentration als auch von der Expositionszeit abhängig war. Durch Behandeln mit CPC-Lösungen von 4000 und 8000 ppm bei Kontaktzeiten, so niedrig wie 3 min, wurde nahezu eine 5 log₁₀-Dekontamination erreicht.
Die Hautquadrate wurden mit der Epidermisseite nach oben in jedes Well einer Sechs-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Die Hautstücke wurden mit 5 ml der Testlösung behandelt. Sets zu je drei Hautstücken wurden für jede Konzentration der Testlösung verwendet, einschließlich eines Sets, in dem die Häute nur mit 5 ml von 5%igem Glycerin (V/V) in PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Kulturplatten mit den Hautstücken wurden unter Schüt teln (100 UpM) bei 25°C für 1, 3 oder 10 min inkubiert. Die Inkubationslösung wurde durch Aufsaugen entfernt, und die Häute wurden gespült (5 ml PBS) und dann mit 5 ml PBS, welches 1–2 × 10⁶ KBE von S typhimurium pro ml enthielt, inkubiert (30 min, 35°C). Nach der Inkubation wurde jedes Hautstück unter Aufsaugen gespült (5 ml PBS), in einen sterilen Beutel, der 50 ml von 0,1%igem Pepton (G/V) enthielt, eingebracht und für 2 min unter Verwendung eines Stomacher^® 400-Labormixers (Seward Medical Co., London, England) homogenisiert. Drei Aliquote der Homogenate (1 ml) wurden im Plattengussverfahren auf TSA-Agar plattiert und bei 37°C für 24 h inkubiert, und dann wurden die Kolonien gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als log₁₀ KBE/Haut angegeben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verhinderung einer Salmonella-Kontamination durch Vorbehandlung mit CPC ebenfalls eine Konzentrations- und Zeitabhängigkeit zeigte. Die am deutlichsten merkbaren Wirkungen wurden bei einer 10-minütigen Vorbehandlung beobachtet, wo eine 4,9 log₁₀-Inhibierung der Salmonella-Bindung bei einer Konzentration von 8000 ppm gezeigt wurde. Dieses Ergebnis ist wichtig, weil die Verhinderung von Kreuzkontamination in der Lebensmittelverarbeitung von höchster Wichtigkeit ist.
Die log₁₀-KBE/Haut-Werte der Kontrollen waren innerhalb des Bereiches 4,61 bis 5,03. Die Unterschiede zwischen den behandelten Proben und den Kontrollen wurden unter Verwendung von ANOVA, gefolgt von einer multiplen Spannweitenanalyse nach Newman-Keuls, analysiert und waren statistisch signifikant (p < 0,01).
In einem anderen Sprühexperiment wurde eine 3,3 log₁₀-Verringerung von Salmonella nach einem 90-Sekunden-Besprühen von Hühnerschlachtkörpern mit einer CPC-Lösung von 5000 ppm erhalten.
Beispiel 8
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen bei der Verringerung lebensfähiger Listeria monocytogenes, die an Hühnerhaut gebunden sind
Es wurde den Schritten von Beispiel 2 gefolgt, außer dass L. monocytogenes zum Beimpfen der Hühnerhaut verwendet wurde, und dass das Medium in dem Plastikbeutel, der in dem Stomacher 400 verwendet wurde, 0,1%iges Pepton enthielt. Bei CPC-Konzentrationen von 2000 ppm oder höher gab es eine L. monocytogenes-Verringerung von mehr als 4 log₁₀.
Beispiel 9
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen bei der Inhibierung der Bindung von lebens fähigen Listeria monocytogenes, die an Hühnerhaut gebunden sind
Es wurde den Schritten in Beispiel 3 gefolgt, außer dass L. monocytogenes zum Beimpfen der Hühnerhaut verwendet wurde, und dass das Medium in dem Plastikbeutel, der in dem Stomacher^® 400 verwendet wurde, 0,1%iges Pepton enthielt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen eine Veringerung der gebundenen Bakterien um 82% bei 50 ppm, eine Verringerung um 92% bei 100 ppm und eine Verringerung von 100% bei 500 und 1000 ppm.
Beispiel 10
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen bei der Verringerung lebensfähiger Salmonella typhimurium die an Wels, schwarze Trauben und Brokkoli gebunden sind
Die Wirkungen von CPC bei der Verringerung lebensfähiger S. typhimurium auf Wels, schwarzen Trauben und Brokkoli wurden untersucht. Die Testlösungen umfassten verschiedene Konzentrationen von CPC (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) in 5%igem Glycerin (V/V) in 0,008 M Phosphat-gepufferter Saline (PBS), pH 7,2. Die Lösungen wurden durch Auflösen der geeigneten Mengen von CPC in der Glycerin-PBS-Mischung hergestellt.
Die Lebensmittelproben waren kleine intakte Pilze, kleine intakte schwarze Trauben, Brokkoliröschen und Welshautquadrate (2,5 × 2,5 cm), die aus unverarbeitetem, frisch aufgetautem Wels ausgeschnitten wurden. Das Obst und Gemüse wurde von einem lokalen Lebensmittelhändler gekauft, während der Fisch gefroren von einem lokalen Welslieferanten versendet wurde. Die Quelle für S typhimurium war der ATCC-Stamm # 14028 oder der NCTC-Stamm # 12023.
Alle Koloniezählungen wurden unter Verwendung von Salmonella-selektiven XLD-Agarplatten (DIFCO, Detroit, MI) durchgeführt. Zusätzlich wurden in dem Wels-Experiment aerobe Gesamtkeimzahlen unter Verwendung eines nicht-selektiven Mediums, tryptischem Soja-Agar (TSA:DIFCO, Detroit, MI) durchgeführt. Die Lagerung von Salmonella war auf TSA.
Die Vorbereitung des Inoculums für S typhimurium wurde, wie in Beispiel 7 oben beschrieben, durchgeführt. Die Lebensmittelproben wurden in jedes Well einer Sechs-Well-Gewebekulturplatte eingebracht. Die Proben wurden dann mit 5 ml PBS, das 1 bis 2 × 10⁶ KBE von S. typhimurium pro ml enthielt, beimpft, mit der Ausnahme der Hintergrundkontrollgruppe, die nur mit 5 ml PBS behandelt wurde. Die Kulturplatten mit den Lebensmittelproben wurden inkubiert (30 min, 35°C), und dann wurde die Inkubationslösung durch Aufsaugen entfernt. Die beimpften Proben wurden mit 5 ml der Testlösung behandelt. Sets zu je drei Lebensmittelproben wurden für jede Konzentration der Testlösung verwendet, einschließlich eines Sets, in dem die Lebensmittelproben nur mit 5 ml von 5%igem Glycerin (V/V) in PBS behandelt wurden (0 Konzentration). Die Platten wurden unter Schütteln (100 UpM) bei 25°C für 3 min inkubiert. Nach der Inkubation wurde jede Lebensmittelprobe vorbereitet und in einen Plastikbeutel zur Verwendung mit dem Stomacher^® 400-Labormixer, wie in Beispiel 7 oben beschrieben, eingebracht. Eine Ecke des Beutels wurde aseptisch abgeschnitten, und der gesamte Inhalt wurde in ein steriles Zentrifugenröhrchen überführt, welches dann für 10 min (12.000 UpM, 20°C) zentrifugiert wurde. Das Pellet wurde in 5 ml 0,1% Pepton/Wasser (G/V) resuspendiert. Ein ml der geeigneten Verdünnung wurde im Plattengussverfahren für die Trauben und Brokkoli-Experimente auf XLD-Agar und sowohl auf XLD- als auch auf TSA-Agar für den Wels in dreifacher Ausfertigung ausplattiert. Nach der Inkubation für 24 Stunden bei 37°C wurden die Kolonien gezählt, um die Verdünnung korrigiert und als KBE/Haut für den Wels und als KBE/Gramm für die anderen Lebensmittelproben angegeben. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in den 2–5 gezeigt. Weil der Wels nicht bestrahlt war, zeigt 2 die aerobe Gesamtkeimzahl auf nicht-selektiven Medien, wohingegen 3 nur die Salmonella-Zahlen zeigt.
Beispiel 11
Wirkung des Sprühens quaternärer Ammoniumverbindungen bei der Verringerung lebensfähiger Bakterien auf ganzen Hühnern
Diese Experimente testeten die Wirkung, die das Sprühen von QACs auf ganze Hühnerschlachtkörper unter Verwendung eines kommerziellen Sprühers bei der Reduktion lebensfähiger Bakterien haben würde. Die bakteriellen Beimpfungslösungen wurden wie folgt hergestellt: E. coli (ATTC # 25922) wurde in Hirn-Herz-Bouillon (brain heart infusion broth) (BHI) für 20–24 h angezogen und dann auf eine 1:1000-Konzentration verdünnt, durch Zufügen von 0,5 ml der E. coli-Kultur zu 500 ml physiologischer Salinelösung (PSS). S typhimurium wurde in BHI für 20–24 h angezogen und auf 1:5000-Konzentration verdünnt, indem 0,1 ml der S. typhimurium-Kultur zu 500 ml physiologischer Salinelösung (PSS) zugegeben wurde. Die CPC-Behandlungslösung wurde in einer Konzentration von 5000 ppm hergestellt.
Vor-Kühlungs-Hühnerschlachtkörper wurden von einer lokalen Geflügel-verarbeitenden Produktionsanlage für jede Prüfung erhalten. Die Schlachtkörper wurden in einer Reihe auf einer Kette platziert, und 1 ml der bakteriellen Animpflösung wurde auf die Brust der Schlachtkörper gesprüht, und 1 ml wurde auf den Rücken gesprüht. Die Bakterien wurden für 30 min bei Raumtemperatur binden gelassen. Nach der Bindung wurden die Schlachtkörper auf der Kette für 20 Sekunden mit Leitungswasser gespült. Die Schlachtkörper wurden in Zehnergruppen eingeteilt. Für jeden Durchgang gab es eine Gruppe von zehn Hühnern, die nur mit Leitungswasser besprüht wurden, aber bei S typhimurium gab es ebenfalls eine Gruppe, die nach dem Beimpfen nicht besprüht wurde, um die Wirkung des Besprühens zu bewerten.
Bei allen Bakterien wurde eine Gruppe von Schlachtkörpern mit der Johnson^TM-Spülvorrichtung (Johnson^TM washer) für 20 Sekunden bei 60 psi mit 35 Tassen Leitungswasser behandelt. Nach der Spülung wurden die Schlachtkörper für 90 Sekunden sich setzen gelassen und dann mit 20 Tassen Leitungswasser für 20 Sekunden bei 80 psi gespült. Dieser Spülzyklus wurde entweder zwei- oder dreimal wiederholt. Das Intervall jeder Spülung war ebenfalls 90 Sekunden. Eine andere Gruppe von Schlachtkörpern wurde für 20 Sekunden bei 60 psi mit 5000 ppm CPC in der Johnson-Spülvorrichtung (Johnson washer) behandelt und dann für 90 Sekunden sich setzen gelassen und dann mit 20 Tassen Leitungswasser für 20 Sekunden bei 80 psi gespült. Dieser Spülzyklus wurde entweder zwei- oder dreimal wiederholt.
Nach der Behandlung wurden die Schlachtkörper in Plastikbeutel eingebracht, und 100 ml 0,1%iges gepuffertes Peptonwasser (BPW) wurde zu jedem Beutel zugefügt. Die Beutel wurden mechanisch geschüttelt, und die Spülflüssigkeit für die Wahrscheinlichste-Zellzahl-Technik gesammelt (most-probable number technique) (MPN). Petrifilm^TM wurde ebenfalls für die Bestimmung der aeroben Gesamtkeimzahl (TPC) verwendet. Zuvor vorhandene (nicht eingeimpfte) C. jejuni wurden mittels der MPN-Technik ausgezählt und E. coli mittels Petrifilm^TM.
Die unten dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die CPC-Behandlung beim Reduzieren der Anzahl von C. jejuni, E. coli und S typhimurium wirksam ist. Das Waschwasser der S. typhimurium-Durchgänge wurde getestet, und es wurde festgestellt, dass CPC in dem Waschwasser die Salmonella um 1 log verringerte. Somit können die unten dargestellten Abtötungsdaten für Salmonella um 1 log verringert werden.
Beispiel 12
Wirkungen quaternärer Ammoniumverbindungen auf Nahrungsmittel-übertragene Pilze
Diese Untersuchung testete die Wirkung von CPC auf Nahrungsmittel-übertragene Pilze. Schräg-Agarkulturen von Aspergillus flavus und Penicillium chrysogenum wurden auf Kartoffel-Dextrose-Agarplatten (PDA) ausgestrichen. Dreißig Minuten nach der Beimpfung oder 24 h nach der Beimpfung (und Inkubation bei Raumtemperatur) wurden zwei Rundfilter (7 mm im Durchmesser) auf die Oberfläche jeder Platte aufgebracht. CPC-Lösungen von 200 ppm, 1000 ppm, 5000 ppm und 25.000 ppm oder destilliertes und deionisiertes (DD) Wasser wurden zu den Filtern zugefügt, 10 μl pro Filter. Alle Platten wurden mit der Deckelseite nach oben bei Raumtemperatur für 38 h inkubiert. Die Durchmesser der Hemmhöfe wurden gemessen. Die unten dargestellten Ergebnisse zeigen, dass CPC gegen Nahrungsmittel-übertragene Pilze wirksam ist.
CPC ist gegen die getesteten Nahrungsmittel-übertagenen Pilze wirksam.
Formulierungen quaternärer Ammoniumverbindungen
Wenn eine Zusammensetzung in einem industriellen Verfahren verwendet wird, ist es vorzuziehen, mit nur kleinen Volumina flüssiger Konzentrate zu arbeiten anstelle von großen Volumina flüssiger Lösungen. Eine QAC-Formulierung wurde entwickelt, die bis zu 1000fach höhere QAC-Konzentrationen zulässt, als diejenigen, die derzeit in Formulierungen erhältlich sind, welche allein in Wasser hergestellt sind. Diese Formulierung, die mindestens ein Löslichkeitsverbesserndes Mittel enthält, stellt ein lösliches Konzentrat zur einfachen Verdünnung auf die Endkonzentration zur Verwendung in der industriellen Verarbeitung in großem Maßstab bereit. Das Löslichkeits-verbessernde Mittel funktioniert so, dass die Löslichkeit des QAC erhalten bleibt, so dass es nicht aus der Lösung ausfällt. Jedes kompatible Löslichkeitsmittel kann verwendet werden, aber Ethylalkohol oder Glycerin sind bevorzugt. Die Formulierung kann Ethylalkohol, Glycerin oder beides enthalten. Diese Formulierung enthält ungefähr 100.000 ppm bis etwa 300.000 ppm QAC, ungefähr 0% bis etwa 49% Ethylalkohol und ungefähr 0 bis etwa 20% Glycerin in Wasser. Eine bevorzugte Formulierung enthält ungefähr 150.000 ppm bis etwa 250.000 ppm QAC, ungefähr 10% bis etwa 40% Ethylalkohol und etwa 0,5 bis etwa 10% Glycerin in Wasser. Stärker bevorzugt kann die Ethylalkoholkonzentration von etwa 15% bis etwa 30% reichen, und die Glycerinkonzentration kann von etwa 0,5 bis etwa 5% reichen. Be vorzugt enthält diese Formulierung ungefähr 200.000 ppm QAC, ungefähr 20% Ethylakohol und ungefähr 1% Glycerin. Diese Formulierung ist besonders nützlich als ein Konzentrat, welches den Lagertanks für die Verwendung in einer Tauchbehandlung von Nahrungsmittelprodukten mit QAC zugefügt wird, aber es ist auch nützlich, in einem Sprühverfahren bei einer Endkonzentration von 5000 ppm QAC.
Eine zweite Formulierung wurde entwickelt, um die Kontaktzeit einer QAC-Lösung auf den Nahrungsmittelprodukten während des Verarbeitens, insbesondere wenn sie mittels eines Sprühverfahrens aufgebracht wird, zu erhöhen. Diese Formulierung erlaubt potentiell eine längere Kontaktzeit des QAC mit dem Produkt ohne jegliche zusätzliche Schritte, die die Verarbeitungszeit erhöhen würden. Die Formulierung erhöht potentiell aufgrund ihrer Eigenschaften die antimikrobielle Wirksamkeit des Verfahrens. Diese Formulierung enthält bevorzugt ungefähr 50 ppm bis etwa 20.000 ppm QAC und mindestens ein Löslichkeits-verstärkendes Mittel, ausgewählt von ungefähr 0 bis etwa 10% Ethylalkohol und ungefähr 0 bis etwa 20% Glycerin, oder beides. Stärker bevorzugt enthält diese Formulierung ungefähr 50 ppm bis etwa 5000 ppm, ungefähr 0 bis etwa 10% Ethylalkohol und ungefähr 1% bis etwa 10% Glycerin in Wasser. Am stärksten bevorzugt enthält diese Formulierung ungefähr 500 ppm bis etwa 5000 ppm QAC, 0 bis 10% Ethylalkohol und ungefähr 1,0 bis etwa 5% Glycerin in Wasser, und stärker bevorzugt ungefähr 1,0 bis etwa 3% Glycerin.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde zu Veranschaulichungszwecken dargestellt und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung auf spezifische Zusammensetzungen zu beschränken, die in den Beispielen verwendet wurden, weil verschiedene Modifikationen der offenbarten Erfindung angesichts der obigen Lehren möglich sind. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass QAC signifikant bakterielle Kontamination durch ein breites Spektrum von Nahrungsmittel-übertragener mikrobieller Kontamination verhindert und verringert, als bislang bekannt war.

Claims

Verfahren zum Verhindern des Wachstums von Mikroorganismen auf einem Nahrungsmittelprodukt, umfassend: Inkontaktbringen des Nahrungsmittelprodukts mit einer zur Inhibierung des mikrobiellen Wachstums wirksamen Menge einer quaternären Ammoniumverbindung über einen Zeitraum von weniger als 5 Minuten, um das Wachstum der Mikroorganismen auf dem Nahrungsmittelprodukt zu verhindern, wobei die quaternäre Ammoniumverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkylpyridiniumsalz der Strukturformel (I):
worin n 9–21 ist; und X ein Halogenid ist, einem Tetraalkylammoniumsalz der Strukturformal (II):
worin n 9–21 ist; R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus CH₃ und C₂H₅; und X ein Halogenid ist, und einem alkylalicyclischen Ammoniumsalz der Strukturformel (III)
worin n 9–21 ist; Z 4–5 ist; R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus CH₃ und C₂H₅; und X ein Halogenid ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inkontaktbringen eine Minute lang durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inkontaktbringen 20 Sekunden bis 90 Sekunden lang durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Nahrungsmittelprodukt ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Fleisch, Geflügel, Meeresfrüchten, Gemüse und Obst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die quaternäre Ammoniumverbindung ein Alkylpyridiniumsalz ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Alkylpyridiniumsalz Cetylpyridiniumchlorid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die wirksame Menge der quaternären Ammoniumverbindung im Bereich von 50 bis 20.000 ppm liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die wirksame Menge der quaternären Ammoniumverbindung im Bereich von 500 bis 5.000 ppm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Inkontaktbringen das Eintauchen des Nahrungsmittelprodukts in die quaternäre Ammoniumverbindung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Inkontaktbringen das Besprühen des Nahrungsmittelprodukts mit der quaternären Ammoniumverbindung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Mikroorganismus ein Bakterium, ein Pilz oder ein Parasit ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Bakterien ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Salmonella, Staphylococcus, Campylobacter, Arcobacter, Listeria, Aeromonas, Bacillus, kein Toxin erzeugenden Escherichia und pathogenen, Toxin erzeugenden Escherichia.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das pathogene, Toxin erzeugende Escherichia Escherichia coli 0157:H7 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Inkontaktbringen etwa 3 Minuten lang durchgeführt wird, das Nahrungsmittelprodukt Geflügel ist und die quaternäre Ammoniumverbindung Cetylpyridiniumchlorid ist.