Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag November 7, 2017

Non-invasive assessment of the bioburden of minced pork using a hand-held fluorescence device

Nicht-invasive Bestimmung der Gesamtkeimzahl von Schweinhackfleisch mit einem Fluoreszenz-Handmessgerät
Christina Grimmler, Tamara Kuhfuß, Matthias Heiden and Heinar Schmidt ORCID logo
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

To speed-up monitoring of the hygienic status of meat, fast and non-invasive measuring techniques are required. In this work, the feasibility was investigated to quantify the bioburden of minced meat with a hand-held fluorescence spectrometer. In two independent trials, 144 (165) minced pork samples from 18 (23) batches were stored at 2 ℃ for up to 8 (7) days. Fluorescence spectra, L*a*b* colour and total viable mesophilic plate counts (TVC) were measured in parallel. TVC varied from 2.7 to 10.4 log(TVC/g) in this period. Correlation of the fluorescence spectra with log(TVC/g) using partial least squares regression yielded cross-validated predictions with R2cv = 0.72 (0.83) and a prediction error of RMSECV = 0.97 (0.69) log(TVC/g). Cross-validated limits of detection and quantification were determined as 1.0 (0.9) and 3.4 (3.2) log(TVC/g), respectively. This would allow for a quantification well below the alarm threshold of 5.7–6.7 log(TVC/g). The spectra were strongly correlated with storage time with R2cv = 0.81 (0.67), but less strong with L*a*b* colour. Storage time was identified as interference which was reduced in the second trial by modifying the sampling.

Zusammenfassung

Um das Hygienemonitoring von Fleisch zu beschleunigen, werden schnelle und nicht-invasive Messtechniken benötigt. In dieser Arbeit wurde die Machbarkeit der Quantifizierung der Gesamtkeimzahl von Schweinehackfleisch mit einem Fluoreszenz-Handspektrometer überprüft. In zwei unabhängigen Versuchsreihen wurden 144 (165) Proben aus 18 (23) Hackfleischchargen bei 2 ℃ bis zu 8 (7) Tagen gelagert. Fluoreszenzspektren, L*a*b*-Farbwerte und die Gesamtkeimzahl (TVC) wurden parallel bestimmt. Die TVC variierte in dieser Zeit von 2,7 bis 10,4 log(TVC/g). Die Korrelation der Fluoreszenzspektren mit log(TVC/g) mittels Partial-least-squares-Regression lieferte kreuzvalidierte Vorhersagen mit R2cv = 0, 72 (0,83) und einem Vorhersagefehler von RMSECV = 0,97 (0,69) log(TVC/g). Kreuzvalidierte Nachweis- und Bestimmungsgrenzen von 1,0 (0,9) bzw. 3,4 (3,2) log(TVC/g) wurden ermittelt. Dies würde eine Quantifizierung deutlich unterhalb des Alarmbereiches von 5,7–6,7 log(TVC/g) zulassen. Die Spektren waren mit R2cv = 0, 81 (0,67) stark mit der Lagerdauer, aber weniger stark mit den L*a*b*-Werten korreliert. Die Lagerdauer wurde als Störgröße identifiziert, deren Einfluss in der zweiten Versuchsreihe durch geänderte Probenahme reduziert wurde.

Acknowledgement

This work was supported by Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft under the project number 2816IP003 (DIP Agrar). We thank Elena Jesus Roman Paucar for assistance with the microbial reference analyses.

Received: 2017-7-19
Revised: 2017-9-29
Accepted: 2017-10-20
Published Online: 2017-11-7
Published in Print: 2018-3-26

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston