Packaging properties and control of Listeria monocytogenes in bologna by cellulosic films incorporated with pediocin

Abstract

Listeria monocytogenes is a foodborne pathogen, able to survive and proliferate at refrigeration temperatures. As a result, ready-to-eat meat products have been associated with major outbreaks. Producing meat products involves lethal preservation treatments, e.g. thermal treatments. Listeria contamination, however, may be introduced when products are sliced and packaged at retail businesses or delicatessens. In Brazil, sliced bologna is very popular at retail markets. After slicing, however, bologna has a short shelf-life. The aim of this work was to study the effects of pediocin incorporation on the load at break, water vapor permeability rate and structure, by microscopic analysis, of antimicrobial cellulosic packaging. The potential application of the developed packaging for the preservation of bologna and inhibition of Listeria biofilm formation was also studied. Cellulosic antimicrobial packaging films were produced with cellulose acetate and acetone. Pediocin (commercially available concentrate ALTA TM 2341) was incorporated at 30, 40 and 50 % w/w. The load at break of films was studied using the Universal Testing Machine (Instron) at 10 °C and 25 °C. The water vapor permeability was determined by gravimetric method. A scanning electron microscope was used to study the developed packaging structure. Antimicrobial activity of films against Listeria innoucua and L. monocytogenes was tested both in vitro and in bologna samples. Results showed that values of load at break decreased with increasing concentrations of pediocin at 10 °C and 25 °C. Regarding water vapor permeability, only the control and 50 % pediocin films presented statistical difference, with the 50 % pediocin film being more permeable. In vitro tests showed antimicrobial activity against L. innocua. Cellulosic film with 50 % pediocin reduced L. monocytogenes growth on sliced bologna by 1.2 log cycles after 9 days and prevented biofilm formation on packaging and bologna surfaces. Hence, active cellulosic films made with 50 % pediocin in the form of commercially available concentrated ALTA™ 2341 have the potential of being used in a system of hurdle technologies as a final obstacle for L. monocytogenes control in bologna preservation.Listeria monocytogenes é um agente patogênico veiculado por alimentos, capaz de sobreviver e proliferar em temperaturas de refrigeração. Como resultado, os produtos cárneos, prontos para consumo, têm sido associados a graves surtos mortais. A elaboração de produtos cárneos envolve tratamentos letais de conservação, como o tratamento térmico. Entretanto, a contaminação por Listeria pode ser causada quando o produto é fatiado e embalado em estabelecimentos de varejo ou em operações de delicatessen. No Brasil, a comercialização de mortadela fatiada é muito popular. Entretanto, a vida de prateleira da mortadela, após ser fatiada no mercado varejista, é curta. Este trabalho objetivou o estudo do efeito da incorporação de pediocina na carga na ruptura e na permeabilidade ao vapor de água, e da estrutura, por análise microscópica, das embalagens celulósicas antimicrobianas. Também foi estudada a aplicação potencial das embalagens desenvolvidas na preservação de mortadela e a inibição de biofilmes de Listeria. Os filmes celulósicos foram produzidos com acetato de celulose e acetona. A pediocina foi usada na forma do concentrado comercialmente disponível ALTA TM 2341, incorporado a 30, 40 e 50 % p/p. Foi estudada a carga na ruptura dos filmes usando a Máquina Universal de Ensaio de Materiais (Instron) a 10 °C e 25 °C, e a permeabilidade ao vapor de água (PVA), determinada pelo método gravimétrico. Para estudar a estrutura dos filmes desenvolvidos, foi usado o microscópio eletrônico de varredura. A atividade antimicrobiana dos filmes contra Listeria innocua e Listeria monocytogenes foi testada por análise in vitro e em mortadela, respectivamente. Os resultados mostraram que a carga na ruptura diminuiu com altas concentrações de pediocina a 10 °C e 25 °C. Com relação à PVA, só o filme controle e o filme com 50 % de pediocina apresentaram diferença estatística, sendo mais permeável o filme com 50 % de pediocina. Os testes in vitro mostraram a atividade antimicrobiana contra L. innocua. Os filmes celulósicos com 50 % de pediocina reduziram o crescimento de L. monocytogenes na mortadela fatiada em 1,2 ciclo log após nove dias, evitando a formação de biofilmes na superfície da embalagem e da mortadela. Portanto, os filmes celulósicos ativos com 50 % pediocina, na forma do concentrado comercial ALTA™ 2341, têm potencial para serem usados em um sistema de tecnologia de barreiras como um obstáculo final para o controle de L. monocytogenes, na conservação de mortadela.