A1. Mathematische modellen voor risico analyse (HACCP) en totaal systeemanalyse in de levensmiddelenconservering (Gekoelde levensmiddelen met een verlengde houdbaarheid)

In deze studie werden de mogelijkheid nagegaan om aan de hand van mathematische modellen de evolutie van de microbiële en visuele kwaliteit van minimaal verwerkte andijvie gedurende de levenscyclus te evalueren.

Dit werd uitgevoerd via een case study. In de studie werden volgende punten behandeld (i) meten van de verblijftijd (spreiding) en temperatuurscondities in de koudeketen van producent tot consument, (ii) kinetiek van de microbiële groei, (iii) kinetiek van de visuele kwaliteitsevolutie, en (iv) een analyse van bestaande distributiepraktijken m.b.v. simulatie.

Tijd en temperatuurscondities van minimaal verwerkte groenten in de Belgische koudeketen werden geanalyseerd. Verkeerd temperatuurgebruik werd vastgesteld tijdens transport naar en lossen in de supermarkt, in de stockageruimte en in de koeltogen, en tenslotte in de koelkast van de consument. Verblijftijd en verblijftijdspreiding van drie categorieën van minimaal verwerkte groenten in de koeltogen van twee lokale supermarkten werden geanalyseerd met een stimulus-respons techniek.

Deze techniek werd voorgesteld om de gemiddelde verblijftijd en standaard afwijking te bepalen. Er werd vastgesteld dat meer dan 50% van de pakjes verkocht werden gedurende de eerste dag van verkoop.

De kinetiek van de microbiële groei werd eerst benaderd door het meten en modelleren van de groei van indicator organismen. Nadruk werd gelegd op selectie van het model, parameterschatting en modelvalidatie. Groei van Pseudomonas marginalis en Lactrobacillus plantarum werd gemodelleerd als een functie van tijd, temperatuur en gassamenstelling (CO₂). Het was mogelijk de microbiële groei te voorspellen onder dynamische temperatuurcondities. Hierbij werd gebruik gemaakt van de model parameters bekomen onder constante condities. In contrast met de sigmoïdale groeicurve van de indicator organismen in een vloeibaar synthetisch medium, werd de evolutie van de intrinsieke microflora van versneden andijvie (pseudomonas, psychrotrofe, Gram-negatieve populatie, en mesophiel aeroob kiemgetal) beschreven met het gemodifieerde model voor belemmerde groei. Dit model werd afgeleid naar de tijd om groei te voorspellen onder dynamische condities. Voorspellen van microbiële groei onder dynamische temperatuurscondities was echter moeilijker. Na een tweede temperatuursprong werd het aantal pseudomonas en het mesofiel kiemgetal onderschat.

Er werd gesuggereerd dat deze fenomenen in verband konden gebracht worden met de complete afbraak van het plantweefsel (bvb. Bijkomende vrijzetting van voedselstoffen en verandering van de matrix) zoals naast temperatuur andere factoren de groei controleren.

De visuele kwaliteitsachteruitgang van versneden andijvie werd gemeten met kwantitatieve beschrijvende analyse. Een uitgebreide statistische analyse toonde aan dat een lineare gewogen kleinste kwadraten regressie op de door een logaritmische transformatie genormalizeerde data de meest geschikte manier was om de antwoorden van het panel te modelleren. Er werd vastgesteld dat temperatuur de belangrijkste snelheid controlerende factor is. In contrast met microbiële groei wordt de snelheid van de kwaliteitsachteruitgang van de visuele kwaliteit significant beïnvloed door de gebruikte grondstoffen (bleken).

Visuele houdbaarheid van versneden andijvie werd geëvalueerd door een onafhankelijk consumenten panel. Waar een maximum toelaatbare limiet aan microorganismen ondubbelzinnig de microbiële houdbaarheid bepaald, hangt het einde van de visuele houdbaarheid af van een proportie van het consumentenpanel dat het aangeboden staal verwerpt voor consumptie.

De verwerpingscurve werd beschreven met een logistische functie. Bijgevolg kon de visuele houdbaarheid gerelateerd worden aan een zekere daling in de gemiddelde respons van het kwantitatief panel. Voorspellen van het kwaliteitsverlies onder fluctuerende temperatuurcondities, gebruik makend van de modelparameters bekomen onder constante temperatuur was echter beperkt succesvol. Verschillen in voorspelde en geobserveerde gemiddelde panel antwoorden van het kwantitatief beschrijvend analyse panel werden toegeschreven aan zwakke modelparameterschattingen. Voorspellingen van visuele houdbaarheid door het consumentenpanel onder dynamische temperatuurcondities waren iets beter.

Gebruik makens van de hierboven beschreven modellen en model parameters, werd het effect van bestaande tijd en temperatuurcondities in de koudeketen op de microbiële en visuele kwaliteitsevolutie gesimuleerd. De gemodeleerde atmosfeer werd benaderd door een gecontroleerde atmosfeer en het synergisch effect van gassamenstelling bij lage temperatuur werd buiten beschouwing gelaten. Er werd vastgesteld dat de microbiële en de visuele houdbaarheid van versneden andijvie bewaard onder lucht niet bereikt werd onder de gemiddelde tijd en temperatuurcondities in de Belgische koudeketen. Voor een hypothetische combinatie van maximale bewaartemperaturen met maximale verblijftijd in elk deel van de koudeketen zijn zowel de microbiële als de visuele houdbaarheid overschreden vooraleer de produkten geconsumeerd worden. Reductie van de initiële microbiële belasting en een gecontroleerde gassensamenstelling van 19% CO₂ (met 2% CO₂) resulteerde in een verdere verlenging van de microbiële houdbaarheid.

Deze observaties bevestigen het algemene besluit dat een goede controle van temperatuur en verblijftijd noodzakelijk zijn om de kwaliteit van deze minimaal verwerkte groenten te bewaren.

Een "te gebruiken tot..." label van gekoelde levensmiddelen is zinloos en geeft enkel een vals gevoel van veiligheid en kwaliteit als verkeerd temperatuur gebruik is opgetreden. Tijd-Temperatuur-Integratoren (TTIs) worden voorgesteld om de tijd-temperatuur geschiedenis van het levensmiddel op te meten en de actuele toestand van het kwaliteits- of de veiligeheidsattribuut waarin men geïnteresseerd is weer te geven. Voor minimaal verwerkte groenten moeten eveneens andere intrinsieke en extrinsieke factoren die de microbiële groei controleren ingebouwd woeden om exact de groei van de bederfflora na te bootsen. Er werd besloten dat uitgebreider onderzoek naar de kinetiek van de microbiële groei nodig is om de geschikte Produkt Geschiedenis Integrator te ontwikkelen en te selecteren. Als alternatief werd de evolutie van de visuele kwaliteit voorgesteld als een geldige intrinsieke Product History Integrator.