Maso se kontaminuje bakteriemi během porážky, zpracování a balení, což má za následek počáteční hladinu bakterií 2-3 log KTJ/g. Díky obsahu živin v mase se přítomné mikroorganismy během skladování rychle množí. Mezi bakterie, které způsobují kažení masa v chladírenských teplotách, patří někteří zástupci rodu Pseudomonas a druh Brochothrix thermosphacta.
Biokonzervace byla vyvinuta jako efektivní konzervační technika ke zlepšení mikrobiologické bezpečnosti a kvality potravin a prodloužení jejich údržnosti. Zahrnuje aplikaci ochranných kultu (OK), což jsou mikroorganismy, které mají inhibiční účinek proti jiným mikroorganismům, a to díky produkci antagonisticky působících sloučenin (např. bakteriocinů, organických kyselin, peroxidu vodíku), soutěžení o prostor a živiny, nebo kombinaci obojího. Jako OK jsou často používány bakterie mléčného kvašení (BMK). Jednou z BMK, které se často izolují z baleného masa, je druh Carnobacterium maltaromaticum. Tato bakterie může přežívat v různých podmínkách, roste v hodnotách pH 5,0-9,5 a v teplotách od -1,5 po 37 °C. Je tolerantní ke koncentraci NaCl až 5 %. U C. maltaromaticum byla popsána tvorba bakteriocinů a k inhibici konkurenční mikrobioty přispívá i tvorba organických kyselin.
Kolektiv pracovníků z Brazílie, Francie a Belgie testoval bio-ochranné účinky tří kmenů C. maltaromaticum proti B. thermosphacta a Pseudomonas fluorescens v prostředí mletého hovězího masa a na plátcích dušené šunky.
Vybrané kmeny C. maltaromaticum byly získány z celkem 8 izolátů z vakuově balených australských hovězích roštěnců s extrémní údržností (140 dnů při -1,0 °C). Sekvenace genomu prokázala přítomnost genů pro tvorbu bakteriocinů. V experimentu byl použit 1 sbírkový kmen P. fluorescens a koktejl tří kmenů B. thermosphacta.
Bylo připraveno 6 šarží mletého hovězího vrchního šálu (m. semimembranosus): 1) NC jako nezaočkovaná kontrola; 2) CM s inokulací koktejlu 3 kmenů C. maltaromaticum na hladinu 6,8 log KTJ/g; 3) BT s inokulací směsi 3 kmenů B. thermosphacta na hladinu 3,5 log KTJ/g; 4) PF s inokulací kmene P. fluorescens rovněž s hladinou 3,5 log KTJ/g; 5) CM + BT; 6) CM + PF.
Z mletého hovězího byly připravené burgery o průměru 12 cm a zabalené v ochranné atmosféře o složení 66 % kyslík, 4 % dusík a 30 % oxid uhličitý. Skladovány byly 7 dnů, nejprve ve 4 °C 3 dny, potom 4 dny v 8 °C.
Podobně bylo připraveno 6 šarží plátků dušené šunky, plátky byly kontaminované jejich ponořením do fyziologického roztoku (0,9 %) s obsahem buď 6,4 log KTJ C. maltaromaticum/ml, nebo 3,9 log KTJ B. thermosphacta/ml, nebo 3,8 log KTJ P. fluorescens/ml. Ponoření plátků trvalo 10 min za účelem přichycení bakterií k povrchu šunek. V případě kombinovaného inokula byly plátky nejprve ponořeny do suspenze s C. maltaromaticum a poté do suspenze s bakteriemi způsobujícími kažení masa/masných výrobků. Vzorky byly po oschnutí povrchu baleny do ochranné atmosféry se složením 70 % dusík a 30 % oxid uhličitý. Skladování po dobu 28 dnů proběhlo nejprve při 4 °C (10 dnů), potom 18 dnů v 8 °C.
Kromě mikrobiologického vyšetření (CPM, BMK, Enterobacteriaceae, B. thermosphacta, P. fluorescens, Carnobacterium) byly ve vzorcích masa a šunek sledovány hodnoty pH, barva v systému CIELab a zbytkové plyny v ochranné atmosféře.
Kultura C. maltaromaticum inhibovala mikroorganismy jak v mletém hovězím, tak i v dušené šunce. V mletém hovězím se celkový počet mikroorganismů (CPM) zvýšil v neošetřených vzorcích (NC) o 3,4 log KTJ/g, zatímco ve vzorcích CM se zvýšil o 1,1 log KTJ/g, ve vzorcích CM + BT o 1,6 log KTJ/g a ve vzorcích CM + PF o 0,8 log KTJ/g. Stejný efekt byl pozorován u vzorků dušených šunek (+5,7 log KTJ/g v NC a +0,3; 1,1 a 0,3 log KTJ/g v inokulovaných vzorcích s CM). Zaznamenán byl také inhibiční účinek CM na Enterobacteriaceae, na B. thermosphacta i na P. fluorescens.
Inhibiční účinek C. maltaromaticum je v potravinách výsledkem následujících mechanismů:
- soutěžení o živiny, které vede k vyčerpání zdrojů živin pro jiné bakterie;
- produkce antagonistických sloučenin, jako je diacetyl nebo CO2;
- rychlejší růst v prostředí a tvorba bakteriocinů, které mají bakteriostatický až baktericidní efekt;
- produkce organických kyselin, jako jsou kyselina mléčná, mravenčí a octová.
Bakterie C. maltaromaticum inhibovala růst inokulovaných, ale i originálně přítomných bakterií Brochothrix i Pseudomonas.
Doba skladování neovlivnila hodnoty pH mletého hovězího masa, ale druh ošetření ano. Vzorky masa inokulované s C. maltaromaticum (CM, CM + BT, CM + PF) vykázaly mírně nižší hodnoty, než tomu bylo u ostaních vzorků (P <0,05). Nicméně číselné rozdíly byly <0,3. Po 7 denním skladování byly hodnoty pH 5,68 (CM), 5,67 (CM + BF) a 5,56 (CM + PF), u neošetřených vzorků (NC) to bylo 5,85. Stále tak zůstaly hodnoty pH v rozmezí typickém pro čerstvé hovězí (5,4-5,8). Podobně i u šunek po 28 dnech byly hodnoty vzorků ošetřených C. maltaromaticum 5,66-5,74, u NC 5,94 (typické hodnoty pH pro dušené šunky 5,6-6,2). Potvrdilo se tak, že bakterie rodu Carnobacterium nepatří mezi silné producenty kyselin a výrazně tak neovlivňují hodnoty pH potravin.
Autoři uvedli závěrem, že s použitím C. maltaromaticum jako OK je možné prodloužit údržnost masa i masných výrobků s jen minimálním ovlivněním fyzikálně-chemických vlastností výrobků.
(Cavalari et al.: Carnobacterium maltaromaticum as bioprotective culture against spoilage bacteria in ground meat and cooked ham. Meat Science, 211; 2024, 109441)