Ozonation in Pseudomonas paracarnis control: biofilm removal in stainless steel and preservation of chicken meat during refrigerated storage

Abstract

Ozone is a highly oxidizing agent and it is effective against many types of pests in food. Ozonation has shown the potential to remove microbial biofilms on materials such as stainless steel and polypropylene and to inactivate microorganisms in food. Meat can be contaminated with a large variety of pathogenic and spoilage microorganisms during slaughtering, processing, and storage periods. Among the microorganisms that can cause deterioration in meat and meat products, the Pseudomonas species stand out. Then, the objectives of this work were: i) to determine the effect of ozonated water in the removal of Pseudomonas paracarnis biofilm on stainless steel; and ii) to determine the effect of ozone gas and ozonated water on inactivating P. paracarnis in deboned chicken breast meat and its effect on color of the product. The research was divided into two steps. In the first step, the ozonated water was evaluated in the removal of Pseudomonas paracarnis biofilm from stainless steel material. AISI 304 coupons with dimensions 1.0 cm x 1.0 cm were used as a surface for biofilm formation. To obtain ozonized water, two different systems were used: system with microbubble generator (MB) and system with porous stone diffuser (PSD), with inlet ozone concentration of 19 mg/L, for 15 min and flow rate of 1 L/min. In the second step, the gaseous and ozonated water were evaluated to inactivate Pseudomonas paracarnis in chicken meat and its effects on color of the product. To obtain ozonized water, the column method with porous stone diffuser (PSD) was used. For the treatment of chicken meat with ozone gas, the inlet concentration was 0.30 mg/L and flow rate of 3.0 L/min. The exposure time for chicken breast meat was 40 min. After the ozonation process, chicken meat samples were stored in the refrigerator at 8 °C, for five days. The microbiological analysis of chicken breast samples was done immediately after ozonation (day 1) and also, after five days (day 5). Water activity and color (luminosity, chroma, hue angle, and color difference) of chicken breast were analyzed. The experiment was carried out in a completely randomized design, with three replications. The analysis of variance (ANOVA) was performed and Tukey test at 5.0% significance was applied, using StatPlus 5.0 software. More expressive reductions that differed from the control treatment (immersion in sterilized water) were obtained when using ozonized water obtained in the system with microbubble generator (MB - 20 min) and system with porous stone diffuser (PSD-10 min and PSD-20 min). For the systems with microbubble generator and with porous stone diffuser, the reductions were 2.3 (MB20), 2.7 (PSD10) and 2.6 (PSD20) log cycles. The treatment of chicken meat with ozone gas resulted in lower counting of P. paracarnis, when compared with the control treatments and with ozonized water, both immediately after ozonation (day 1) and after five days of storage. There was no significant difference in water activity (aw) in chicken samples due to the interaction between treatment (with and without ozone) and days of storage. The average chroma value referring to the treatment with ozone gas (7.48±1.12) was higher than those obtained for the control treatments (5.64±0.97) and with ozonized water (5.61±0.89). The luminosity in the chicken meat samples treated with ozonized water (64.1±1.7) was higher than that verified in the control treatments (55.9±1.7) and with ozone gas (57.2±1.8), immediately after ozonation (day 1). A similar trend was observed in hue angle and color difference, in which the highest values were obtained for treatment with ozonized water. Based on the results obtained in this study it was concluded that: i. Ozonated water can be used to remove P. paracarnis biofilm from stainless steel under static conditions; ii. Gaseous ozone is more efficient in the inactivation of P. paracarnis from chicken breast meat, when compared to ozonated water; iii. Immersion in ozonized water for 40 min causes changes in the color of chicken meat, specifically in luminosity, hue angle and color difference. Keywords: Ozone gas. Ozonated water. Pseudomonas paracarnis. Chicken meat. Color.

O ozônio é um agente extremamente oxidante e é eficaz no controle de pragas em alimentos. A ozonização tem mostrado potencial para remover biofilmes microbianos em materiais como aço inoxidável e polipropileno e para inativar microrganismos em alimentos. A carne pode ser contaminada com uma grande variedade de microrganismos patogênicos e deteriorantes, durante as etapas de abate, processamento e armazenamento. Dentre os microrganismos que podem causar deterioração em carnes e produtos cárneos, destacam-se as espécies do genero Pseudomonas. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram: i) determinar o efeito da água ozonizada na remoção do biofilme de Pseudomonas paracarnis em aço inoxidável; e ii) determinar o efeito do gás ozônio e da água ozonizada na inativação de P. paracarnis em carne de frango e seu efeito na cor do produto. A pesquisa foi dividida em duas etapas. Na primeira etapa, a água ozonizada foi avaliada na remoção do biofilme de Pseudomonas paracarnis em material de aço inoxidável. Cupons de AISI 304 com dimensões de 1,0 cm x 1,0 cm foram utilizados como superfície para formação do biofilme. Para obtenção de água ozonizada foram utilizados dois diferentes sistemas: sistema com gerador de microbolhas (MB) e sistema com difusor de pedra porosa (DPP). Para esses dois sistemas de obtenção de água ozonizada, a concentração de entrada do ozônio foi de 19 mg/L, por 15 min e vazão de 1.0 L/min. Na segunda etapa, o gás ozônio e a água ozonizada foram avaliados para inativar P. paracarnis em peito de frango desossado e seus efeitos na cor do produto. Para obter água ozonizada, foi utilizado o sistema com difusor de pedra porosa (DPP). Para o tratamento da carne de peito de frango com gás ozônio, a concentração de entrada foi de 0,30 mg/L e vazão de 3,0 L/min. O tempo de exposição da carne de frango doi de 40 min. Após o processo de ozonização, as amostras de carne de frango foram armazenadas em geladeira a 8 °C, por cinco dias. A análise microbiológica das amostras de peito de frango foi realizada imediatamente após a ozonização (dia 1) e após cinco dias (dia 5). A atividade de água e a cor (luminosidade, croma, tonalidade de cor e diferença de cor) foram determinadas. O experimento foi conduzido em Delineamento Inteiramente Casualizado, com três repetições. Foi realizada a análise de variância (ANOVA) e, posteriormente, o teste de Tukey a 5,0% de significância para comparação de médias, utilizando-se o software StatPlus 5.0. Reduções mais expressivas e que diferiram do tratamento controle (imersão em água esterilizada) foram obtidas quando se utilizou água ozonizada obtida no sistema com gerador de microbolhas (MB - 20 min) e sistema com difusor de pedra porosa (DPP-10 min e DPP-20 min ). Para os sistemas com gerador de microbolhas e com difusor de pedra porosa, as reduções foram de 2,3 (MB-20 min), 2,7 (PSD-10 min) e 2,6 (PSD- 0 mim) ciclos log. O tratamento da carne de frango com gás ozônio resultou em menor contagem de P. paracarnis, quando comparado com os tratamentos controle e com água ozonizada, tanto imediatamente após a ozonização (dia 1) quanto após cinco dias de armazenamento. Não houve diferença significativa na atividade de água (aw) nas amostras de frango devido à interação entre tratamento (com e sem ozônio) e dias de armazenamento. O valor médio de croma referente ao tratamento com gás ozônio (7,48±1,12) foi superior aos obtidos para os tratamentos controle (5,64±0,97) e com água ozonizada (5,61±0,89). A luminosidade nas amostras de carne de frango tratadas com água ozonizada (64,1±1,7) foi superior à verificada nos tratamentos controle (55,9±1,7) e com gás ozônio (57,2±1,8), imediatamente após a ozonização (dia 1). Tendência semelhante foi observada na tonalidade de cor e na diferença de cor, em que os maiores valores foram obtidos para o tratamento com água ozonizada. Com base nos resultados obtidos neste estudo concluiu-se que: i) A água ozonizada pode ser usada para remover o biofilme de P. paracarnis em aço inoxidável sob condições estáticas; ii) O ozônio gasoso é mais eficiente na inativação de P. paracarnis em carne de peito de frango, quando comparado à água ozonizada; iii) A imersão em água ozonizada por 40 min provoca alterações na cor da carne de frango, especificamente na luminosidade, tonalidade de cor e diferença de cor. Palavras-chave: Ozônio gasoso. Água ozonizada. Pseudomonas paracarnis. Carne de frango. Cor.