Survival and reduction of strains of Campylobacter species in broiler meat

Abstract

Campylobacter, especially Campylobacter jejuni and C. coli, are reported as the most frequent cause of foodborne bacterial diarrhoea in humans worldwide. One of the most important sources of human campylobacteriosis is the eating or handling of improperly cooked or raw broiler meat.

Between January and September 2006, 194 marinated and non-marinated poultry meat products were collected from retail shops and tested for Campylobacter using conventional enrichment culture and Polymerase Chain Reaction (PCR) methods. For marinated poultry products, the study involved modification of a commercial DNA isolation method. Using either method, a total of 12.9% of all the samples was Campylobacter positive. In August, there was a peak with 28.9% positive samples. In marinated poultry products, Campylobacter was detected at a prevalence of 10.3%. Due to the high detection limit of the direct Campylobacter PCR method, it was necessary to perform a combination of enrichment and PCR.

The effects of ultraviolet (UV) irradiation in reducing C. jejuni E1 1347 and on sensory quality of broiler samples were studied. The maximum reduction achieved was 0.7 log on broiler meat, 0.8 log on broiler skin and 0.5 log on carcasses. UV irradiation did not affect the sensory quality of broiler meat significantly.

The survival of Campylobacter strains RefCJ, RetCJ29, RetCC27 and SlaCJ26 was studied in wines, juices and in a commercial poultry meat marinade. High counts (7 log cfu/ml) of the bacteria were rapidly inactivated to undetectable numbers within 15 min in white wine and within 1 h in red wine, and low counts (3 log cfu/ml) within 15 min in white wine and within 30 min in red wine. In grape and tomato juices even low counts of the bacteria were occasionally detected after 48 h. In the commercial marinade the high bacterial counts were inactivated in most cases within 48 h and all the low counts within 3 h. When Campylobacter strains RefCJ and RetCC27 were inoculated on broiler meat, wines reduced the bacterial counts by approximately 1 log cfu/ml over 48 h.

Arcobacter are close phylogenetic relatives of Campylobacter that have occurred in broiler meat and have been linked with human illness (mainly diarrhoea). Sublethal stress adaptation temperatures (48ºC and 10ºC) and mild and lethal acid conditions (pH 5.0 and pH 4.0) were determined for A. butzleri ATCC 49616 and C. jejuni NCTC 11168. In addition, it was evaluated whether incubation under the sublethal stress conditions causes specific adaptive responses or cross-protection against subsequent mild or lethal acid stresses in these bacteria. During this study, cross-protection is reported for A. butzleri for the first time. Heat stress adapted A. butzleri ATCC 49616 (incubated for 2 h at 48ºC) were significantly more resistant to subsequent lethal acid stress (pH 4.0) than non-adapted cells at the 1 h time-point. No specific adaptive responses in the bacteria and no cross-protection in C. jejuni NCTC 11168 were found.

In conclusion, there is a seasonal peak in the prevalence of Campylobacter in Finnish poultry meat products, but otherwise the prevalence is low. Campylobacter detection in marinated poultry products indicates that marinating meat might not affect the survival of Campylobacter. The PCR assay together with the optimized DNA isolation method is faster than microbiological analyses and could be used for Campylobacter-detection in marinated meat samples. The use of UV irradiation or wines and juices as antimicrobial marinade ingredients cannot be recommended as the primary decontamination methods to control Campylobacter in broiler meat, but might be used as part of a sequential risk reduction strategy to reduce the counts of Campylobacter. The cross-protection phenomenon found for A. butzleri ATCC 49616 should be taken into account when designing food preservation strategies containing these conditions.

Kampylobakterioosi on Campylobacter-suvun bakteerin aiheuttama maailmanlaajuisesti eniten ihmisillä raportoitu suolistotulehdus. Yksi tärkeimmistä tartuntalähteistä on raa an tai huonosti kypsennetyn broilerinlihan käsittely tai syöminen. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kampylobakteereiden esiintyvyyttä suomalaisissa siipikarjanlihatuotteissa sekä tutkittiin eri mahdollisuuksia vähentää kampylobakteereiden määrää broilerinlihassa.

Siipikarjanlihatuotteet (yhteensä 194 kpl) kerättiin v. 2006 tammi-syyskuun aikana Seinäjoen alueen kaupoista. Niistä 13% osoittautui kampylobakteeripositiivisiksi. Kesäkuukausina esiintyvyys nousi ollen elokuussa korkeimmillaan (29%). Kampylobakteereita löytyi myös marinoiduista tuotteista (esiintyvyys 10%). Tutkimuksen aikana kehitettiin geenien monistamiseen perustuvaa laboratoriomenetelmää, jonka avulla kampylobakteerit voidaan todeta perinteisiä viljelymenetelmiä nopeammin erityisesti marinoiduista siipikarjanlihatuotteista.

Seuraavaksi selvitettiin voisiko UV-säteilytys olla tehokas keino kampylobakteereiden määrän vähentämiseksi broilerinlihassa. Kampylobakteereiden määrät erilaisissa broilerinlihanäytteissä vähenivät kuitenkin vain vaatimattomasti. UV-säteilytys ei vaikuttanut broilerinlihan aistinvaraiseen laatuun merkittävästi.

Seuraavaksi tutkittiin kampylobakteereiden selviytymistä erilaisissa viineissä ja mehuissa, joita voitaisiin mahdollisesti käyttää bakteereita tuhoavina marinadeina broilerinlihalle. Lisäksi selviytymistä tutkittiin kaupallisessa broilerinlihan marinadissa. Viineissä tutkitut kampylobakteerit vähenivät nopeasti (korkeintaan tunnissa) niin matalille tasoille, että niitä ei voitu enää havaita. Tutkituissa mehuissa bakteerit säilyivät ainakin 48 tuntia. Kaupallisessa marinadissa suurin osa kampylobakteereista väheni 48 tunnissa alle havaintotason. Kuitenkin, kun tutkittiin viinien vaikutusta kampylobakteereiden määrään broilerinlihan pinnalla, määrät vähenivät lihassa vain vaatimattomasti 48 tunnissa.

Arkobakteerit kuuluvat kampylobakteereiden kanssa samaan bakteerisukuun. Niitä on myös havaittu broilerinlihassa ja ne voivat aiheuttaa ihmiselle suolisto-oireita. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kuinka arkobakteeri ja kampylobakteeri selviytyvät erilaisissa stressiolosuhteissa (korkea ja matala lämpötila, matalat pH:t). Selvitettiin myös, parantaako sopeuttaminen näihin olosuhteisiin tutkittujen bakteereiden selviytymistä myöhemmissä stressiolosuhteissa. Tutkimuksessa havaittiin, että korkeaan lämpötilaan sopeutettu arkobakteeri selvisi paremmin myöhemmässä matalassa pH:ssa kuin arkobakteeri, jota ei ollut sopeutettu. Tutkitulla kampylobakteerilla ei havaittu minkäänlaisia sopeutumia tutkituissa olosuhteissa.

Vaikka kesäkuukausina kampylobakteereiden esiintyvyys suomalaisissa siipikarjanlihatuotteissa oli huipussaan, esiintyvyys oli kaiken kaikkiaan matala. Kampylobakteereita löytyi myös marinoiduista tuotteista, mikä viittaa siihen, että marinointi ei välttämättä vaikuta kampylobakteereiden selviytymiseen siipikarjanlihassa. UV-säteilytystä tai viinien tai mehujen käyttöä bakteereita tuhoavina marinadeina ei voida suositella ensisijaisiksi menetelmiksi kampylobakteerimäärien vähentämiseksi broilerinlihassa. Niitä voitaisiin kuitenkin käyttää osana riskinhallintaa. Arkobakteerilla havaittu stressiinsopeutuminen tulisi ottaa huomioon vastaavia olosuhteita sisältävissä säilytysmenetelmissä.