DUGi

Advancing microbial and chemical safety in infant food through non-thermal and thermal high-pressure processing

http://dugi.udg.edu/item/http:@@@@hdl.handle.net@@10256@@28147

ENG- In response to the growing demand for safer, more nutritious, and minimally processed infant foods, this PhD thesis evaluates the effects of high-pressure processing (HPP) and high-pressure thermal processing (HPTP) on microbial and chemical hazards in acid (apple and banana purees) and low-acid (vegetable and fish) infant foods. A meta-analysis of the available data on non-thermal HPP inactivation of E. coli, Salmonella spp. and Listeria spp. in fruit and vegetable-based products identified the pH and pressure level as critical factors influencing the inactivation kinetics. A global regression Bigelow-type model resulted in a LogDPref and Log5DPref (parameter related to HPP inactivation) specific for each pH category and a common zP (HPP resistance parameter) for all microorganisms. LogDP and Log5DP meta-regression models can be used for risk assessment and for benchmarking findings between new studies. In addition, a user-friendly decision support system prototype integrating the developed models was designed to assist stakeholders in exploring HPP conditions that comply with regulatory requirements and ensure food safety in the production of fruit and vegetable-based foods. To address literature gaps, several challenge tests and predictive microbiology approaches were applied to characterize the behaviour of E. coli, Salmonella spp. and L. monocytogenes in apple and banana purees treated by HPP. Additionally, the effect of a 24h-acid exposure before HPP and delayed sampling (24h post-HPP) were also evaluated. Product acidity significantly influenced microbial inactivation, since E. coli, Salmonella spp., and L. monocytogenes were more effectively inactivated in apple puree than in banana puree, even during the pressure come-up time, emphasizing the need to monitor this phase in HPP treatments. Inactivation during come-up time was incorporated as a pressure-dependent function (linear or quadratic) in the product-specific models for apple and banana purees. Enumeration media also affected the quantification of survivors, as some selective agars inhibited the growth of sublethally injured cells, potentially overestimating the lethality of the HPP treatment. Remarkably, acid exposure before HPP and delayed sampling enhanced pathogen inactivation, supporting their inclusion in validation protocols. Product-specific models, integrating these key factors relevant for industrial scale production, were developed can be used to set and optimize HPP conditions, preventing over- and under-processing to ensure the food safety of the fruit purees, and offer an effective means of validation of HPP as a control measure within the HACCP plan. For products intended to be stored at room temperature, HPTP was assessed using a novel insulated canister compatible with industrial HPP equipment. A series of challenge tests that evaluated the inactivation of Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953 spores and the formation of process-induced contaminants (acrylamide and hydroxymethylfurfural) in apple puree, banana puree, and vegetable and fish meal

CAT- En resposta a la creixent demanda d’aliments infantils més segurs, nutritius i mínimament processats, aquesta tesi doctoral avalua els efectes del processament per alta pressió (HPP) i del processament tèrmic per alta pressió (HPTP) sobre els perills microbiològics i químics en aliments infantils àcids (purés de poma i plàtan) i de baixa acidesa (puré de verdures i peix). El meta-anàlisi de les dades disponibles sobre la inactivació no tèrmica mitjançant HPP d’E. coli, Salmonella spp. i Listeria spp. en productes a base de fruites i verdures va identificar el pH i el nivell de pressió com a factors crítics que influeixen en la cinètica d’inactivació. El model global de regressió de tipus Bigelow va donar com a resultat els paràmetres relacionats amb la inactivació per HPP (LogDPref i Log5DPref) per a cada categoria de pH, i un paràmetre de resistència a l’HPP (zP) comú per a tots els microorganismes. Els models de meta-regressió LogDP i Log5DP desenvolupats poden ser utilitzats per a l’avaluació de riscos i per comparar resultats entre nous estudis. A més, es va dissenyar un prototip de sistema de suport a la presa de decisions fàcil d’utilitzar que integra els models desenvolupats per ajudar als usuaris interessats a establir condicions HPP que compleixin amb els requisits normatius i garanteixin la seguretat alimentària en la producció d’aliments a base de fruites i verdures. Per abordar les mancances identificades en la literatura científica, es van aplicar diversos assajos experimentals del tipus challenge test i enfocaments basats en la microbiologia predictiva per caracteritzar el comportament d’E. coli, Salmonella spp. i L. monocytogenes en purés de poma i plàtan tractats amb HPP. A més, es va avaluar l’efecte d’una exposició a l’acidesa del puré 24h abans del tractament HPP i de l’aplicació d’un mostreig retardat (24h post-HPP). L’acidesa del producte va influir significativament en la inactivació microbiana, ja que E. coli, Salmonella spp. i L. monocytogenes es van inactivar més en puré de poma que en puré de plàtan, fins i tot durant la fase d’augment de pressió, fet que subratlla la importància de registrar la durada d’aquesta fase en els tractaments HPP. La inactivació durant l’augment de pressió es va incorporar com una funció dependent de la pressió (lineal o quadràtica) en els models específics per als purés de poma i plàtan. El medi de recompte també va afectar la quantificació dels supervivents, ja que alguns medis selectius van inhibir el creixement de cèl·lules danyades subletalment, cosa que podria sobreestimar la letalitat del tractament d’HPP. Destaca el fet que l’exposició a l’àcidesa del puré prèvia a l’HPP i el mostreig retardat van incrementar la inactivació dels patògens, el que recomana la seva inclusió en protocols de validació. Els models desenvolupats, específics per a cada producte, integren aquests factors clau rellevants per a la producció a escala industrial i poden ser utilitzats per establir i optimitzar les condicions d’HPP, evitant tant com el sobreprocessament com el subprocessament per garantir la seguretat alimentària dels purés de fruita, i podent ser utilitzats com a eina per a la validació del HPP com a mesura de control dins del pla d’APPCC. Alternativament, Per als productes destinats a ser emmagatzemats a temperatura ambient, la HPTP es va avaluar utilitzant un nou recipient aïllat compatible amb equips HPP industrials. Es va dur a terme una sèrie de challenge tests que van permetre avaluar la inactivació d’espores de Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953 i la formació de contaminants induïts pel procés (acrilamida i hidroximetilfurfural) en puré de poma, puré de plàtan i puré de verdures i peix

Programa de Doctorat en Tecnologia

Universitat de Girona