Retrospective Analysis of a Listeria monocytogenes Contamination Episode in Raw Milk Goat Cheese Using Quantitative Microbial Risk Assessment tools

in Journal of Food Protection (2012), 75(12), 2122-2135

In 2005, the Belgian authorities reported a Listeria monocytogenes contamination episode in cheese made from raw goat's milk. The presence of an asymptomatic shedder goat in the herd caused this ... [more ▼]

In 2005, the Belgian authorities reported a Listeria monocytogenes contamination episode in cheese made from raw goat's milk. The presence of an asymptomatic shedder goat in the herd caused this contamination. On the basis of data collected at the time of the episode, a retrospective study was performed using an exposure assessment model covering the production chain from the milking of goats up to delivery of cheese to the market. Predictive microbiology models were used to simulate the growth of L. monocytogenes during the cheese process in relation with temperature, pH, and water activity. The model showed significant growth of L. monocytogenes during chilling and storage of the milk collected the day before the cheese production (median increase of 2.2 log CFU/ml) and during the addition of starter and rennet to milk (median increase of 1.2 log CFU/ml). The L. monocytogenes concentration in the fresh unripened cheese was estimated to be 3.8 log CFU/g (median). This result is consistent with the number of L. monocytogenes in the fresh cheese (3.6 log CFU/g) reported during the cheese contamination episode. A variance-based method sensitivity analysis identified the most important factors impacting the cheese contamination, and a scenario analysis then evaluated several options for risk mitigation. Thus, by using quantitative microbial risk assessment tools, this study provides reliable information to identify and control critical steps in a local production chain of cheese made from raw goat's milk. [less ▲]

Viandes bovines à longue durée de conservation conditionnées sous vide : isolement et caractérisation de souches de Carnobacterium

Poster (2012, November 13)

The lactic acid bacteria Carnobacterium divergens and Carnobacterium maltaromaticum are often associated to meat and meat products and may be used as a protective culture, improving the microbial ... [more ▼]

The lactic acid bacteria Carnobacterium divergens and Carnobacterium maltaromaticum are often associated to meat and meat products and may be used as a protective culture, improving the microbial stability and the safety of these products. In this context, the aim of this study was to isolate and characterize Carnobacterium from long shelf-life vacuum-packed beef. LAB counts after culture at +22°C remained below 2.0 log UFC/cm², even at the end of shelf life. On the other hand, the ecosystem evaluation performed by metagenomics revealed the predominance of Carnobacterium and Lactobacillus on the samples. After spreading of a peptone water suspension obtained from the samples on PCA, pure isolates were collected and identified by API 50 CHL galleries. Seventy-eight % of isolates were C. maltaromaticum, 3 % C. divergens and 19 % could not be identified. The next step of this work will consist in performing a genotypic and functional characterization of these Carnobacterium isolates. [less ▲]

L’analyse métagénomique ciblée au service de la microbiologie des aliments : applications concrètes

Conference (2012, September 21)

Metagenomic analysis as a tool to better characterize the bacterial content of food and food preparations.

Conference (2012, September 04)

Metagenomic analysis is a new culture-independent approach for assigning a taxonomic, genic or functional identity to bacterial DNA fragments of unknown origin. Its power and utility is increasingly ... [more ▼]

Metagenomic analysis is a new culture-independent approach for assigning a taxonomic, genic or functional identity to bacterial DNA fragments of unknown origin. Its power and utility is increasingly rising thanks to the next generation sequencing techniques. It is now mature and cheap enough to be transposed to more applied fields like the food microbiology. We demonstrated in several studies the extraordinary potential of the targeted metagenomic analysis to different problematics related to food products. First, this approach is highly useful for the validation of the shelf life of food products. We analyzed standardized pork minced meat and meat product samples packaged either under modified atmosphere (MAP - 30% CO2, 70% O2) or under permeable atmosphere packaging, stored at different temperature (4°C, 4-8°C and 12°C) until the end of shelf-life. The metagenomic analysis allowed to identify species of all the sub-dominant bacterial populations. This approach showed why MAP can improve meat quality by favoring certain species rather than others. As a second example, we sought to identify the potential spoiling bacteria in several food products like raw fish, rind cheese or vacuum packed beef meats in order to illustrate the usefulness of metagenomics for the quality control of food preparations. Samples from various food matrices were screened to identify the bacterial contaminants. We combined the bioinformatics analysis with a classical approach to generate effective quantitative data for the various bacterial populations detected. This analysis characterizes the samples both on the identity of the potential spoiling bacteria present and on the quantification level of the contaminants. Finally, the metagenomic analysis reveals the presence of numerous uncultured and uncharacterized bacteria. The use of a carefully designed analysis pipeline has been used to ensure to label the bacterial population with a precise taxonomic identity and to determine whether the targeted population corresponds to a known species or not. This way, even if the nearest known homologous sequence is an environmental sample, its relatedness to known species can be deduced. This represents a new tool to trace yet uncharacterized food spoiling bacteria. [less ▲]

Effect of duration and temperature of previous vacuum-packed storage on the oxidative stability of Belgian Blue meat packed in high-oxygen atmosphere

Poster (2012, August 13)

The aim of this experiment was to study the effect of duration and temperature of previous vacuum-packed (VP) storage on the oxidative stability of Belgian Blue meat packed in high-oxygen atmosphere. VP ... [more ▼]

The aim of this experiment was to study the effect of duration and temperature of previous vacuum-packed (VP) storage on the oxidative stability of Belgian Blue meat packed in high-oxygen atmosphere. VP striploins from bulls and cows were stored at −1 °C and +4 °C for up to 80 days and analyzed. These same meat samples were also repackaged under modified atmosphere (MA) – 70 % O2/30 % CO2 – at different times, stored 2 d at +4 °C and 5 d at +8 °C, and then analyzed. Meat from cows presented a lower loss of redness than meat from bulls. A low lipid oxidation was observed in VP samples, but an increase of lipid oxidation took place after MA repackaging. Meat from cows presented a higher -tocopherol content. A decrease of α-tocopherol content during storage was observed as well. The fat content was also higher in meat from cows than in meat from bulls. The duration and temperature of vacuum-packed storage influenced the sensitivity of Belgian Blue beef to pigment and lipid oxidation during subsequent high-oxygen storage. [less ▲]

L’analyse métagénomique ciblée au service de la microbiologie des aliments : applications concrètes

Conference (2012, May 23)

La métagénomique est une discipline récente qui s’attache à attribuer une identité, taxonomique, génique ou fonctionnelle, à des fragments d’ADN d’origine inconnue. Son développement et son utilité ... [more ▼]

La métagénomique est une discipline récente qui s’attache à attribuer une identité, taxonomique, génique ou fonctionnelle, à des fragments d’ADN d’origine inconnue. Son développement et son utilité bénéficient grandement de l’essor des techniques de séquençage de seconde génération permettant d’obtenir d’un échantillon de grandes quantités de séquences d’ADN. L’écologie microbienne et la santé intestinale sont les thématiques ayant le plus approfondi la métagénomique et les possibilités qu’elle offre, mais d’autres domaines peuvent grandement bénéficier de cette nouvelle façon d’investiguer les flores microbiennes. Cette étude démontre, à travers plusieurs exemples concrets, que cette méthodologie peut rapidement être adaptée aux exigences spécifiques de la microbiologie des aliments. En effet, les denrées alimentaires périssables, comme la viande et les préparations à base de viande, représentent des biotopes de choix pour les bactéries. L’optimisation de la conservation de ces denrées, importante tant du point de vue économique que de la santé publique, passe par une meilleure connaissance de l’évolution de ces flores et des processus de détérioration des qualités du produit. Les microbiologistes ont depuis longtemps abordé ce problème en utilisant différentes approches dépendantes ou non de la culture microbienne, mais à petite échelle. L’analyse métagénomique est donc une rupture technologique qui allie analyse à grande échelle et large spectre. Un premier exemple a permis de démontrer la capacité de l’analyse métagénomique à identifier les populations bactériennes sous-dominantes dans des produits de viande (viande hachée de porc et boudin blanc). La sensibilité de l’analyse effectuée permet d’identifier les populations microbiennes dès la sortie de production et de comprendre leurs évolutions en fonction de différentes conditions de conservation lors de tests de vieillissement. De plus, la possibilité d’utiliser des échantillons standardisés a servi à comparer plusieurs zones hypervariables de l’ARNr 16S ainsi que d’étudier la reproductibilité de l’analyse. Ensuite, l’impact de la conservation sous-vide de longue durée de la viande bovine a été investigué pour des échantillons d’origines diverses. L’analyse a révélé des différences très marquées malgré un conditionnement apparemment identique. Enfin, nous avons exploré la capacité de cette méthodologie à identifier les bactéries potentiellement responsables d’altérations dans trois matrices alimentaires : le steak tartare, le poisson cru et le fromage. Si l’identification des germes à large spectre est actuellement efficace et reproductible comme nous l’avons démontré ; plusieurs axes de recherche restent à approfondir pour améliorer son utilité dans l’industrie agro-alimentaire. Parmi ceux-ci, il y a la capacité à transposer cette méthodologie pour d’autres micro-organismes comme les moisissures et les champignons, la détermination du degré de profondeur d’analyse utile en fonction du but recherché, et enfin, l’organisation de la manne d’informations qui sont générées par la métagénomique. [less ▲]

Retrospective analysis of a listeria monocytogenes contamination episode in raw milk goat cheese using quantitative microbial risk assessment tools

in Journal of Food Protection (2012), 75(12), 2122-2135

In 2005, the Belgian authorities reported a Listeria monocytogenes contamination episode in cheese made from raw goat's milk. The presence of an asymptomatic shedder goat in the herd caused this ... [more ▼]

In 2005, the Belgian authorities reported a Listeria monocytogenes contamination episode in cheese made from raw goat's milk. The presence of an asymptomatic shedder goat in the herd caused this contamination. On the basis of data collected at the time of the episode, a retrospective study was performed using an exposure assessment model covering the production chain from the milking of goats up to delivery of cheese to the market. Predictive microbiology models were used to simulate the growth of L. monocytogenes during the cheese process in relation with temperature, pH, and water activity. The model showed significant growth of L. monocytogenes during chilling and storage of the milk collected the day before the cheese production (median increase of 2.2 log CFU/ml) and during the addition of starter and rennet to milk (median increase of 1.2 log CFU/ml). The L. monocytogenes concentration in the fresh unripened cheese was estimated to be 3.8 log CFU/g (median). This result is consistent with the number of L. monocytogenes in the fresh cheese (3.6 log CFU/g) reported during the cheese contamination episode. A variance-based method sensitivity analysis identified the most important factors impacting the cheese contamination, and a scenario analysis then evaluated several options for risk mitigation. Thus, by using quantitative microbial risk assessment tools, this study provides reliable information to identify and control critical steps in a local production chain of cheese made from raw goat's milk. © International Association for Food Protection. [less ▲]

Caractérisation des viandes bovines à très longue durée de conservation sous vide

Poster (2011, December 09)

Le but de cette étude a été d’évaluer la conservabilité de viandes bovines de différentes origines (Royaume-Uni et Irlande, Australie et Brésil) et l’influence sur celle-ci de la température de ... [more ▼]

Le but de cette étude a été d’évaluer la conservabilité de viandes bovines de différentes origines (Royaume-Uni et Irlande, Australie et Brésil) et l’influence sur celle-ci de la température de conservation (1 °C vs. +4 °C). Des paramètres physico-chimiques (pH, couleur, proportion des différentes formes redox de la myoglobine (FRMb), indice TBARS et acides organiques) et microbiologiques (flore aérobie totale, flore lactique, Enterobacteriaceae, Pseudomonas spp. et Brochothrix thermosphacta) ont été mesurés sur sept lots de contre-filet conditionnés sous vide : aux ⅔ de la DLC et à la fin de la DLC. La diversité bactérienne a été évaluée par galeries API50 CHL et par métagénomique. Le pH a diminué au cours de la conservation dans deux lots. La couleur et la proportion des FRMb sont restées stables. Une augmentation de l’indice TBARS, plus prononcée à +4 °C, a été observée. Les viandes australiennes et brésilienne ont présenté des taux en acides acétique et citrique plus élevés. Tous les lots conservés à 1 °C ont présenté une qualité microbiologique satisfaisante à la fin de leur DLC (viandes britanniques et irlandaises = 35 ~ 45 jours; australiennes = 140 jours et brésilienne = 120 jours). La conservation à +4 °C a favorisé la croissance d’entérobactéries, facteur limitant de la conservation de plusieurs lots. L’identification bactérienne a révélé la présence de bactéries connues pour leur effet bioprotecteur. La phase ultérieure de ce travail consistera à étudier la dynamique de la flore microbienne endogène en fonction des conditions environnementales appliquées (température, atmosphère). [less ▲]

La métagénomique au service de la microbiologie alimentaire : étude de l’évolution des populations microbiennes lors du vieillissement de deux matrices alimentaires

Conference (2011, November 17)

La viande et les préparations à base de viande représentent des biotopes de choix pour les bactéries. L’optimisation de la conservation de ces denrées, importante tant du point de vue économique que de ... [more ▼]

La viande et les préparations à base de viande représentent des biotopes de choix pour les bactéries. L’optimisation de la conservation de ces denrées, importante tant du point de vue économique que de santé publique passe par une meilleure connaissance de ces biotopes et des processus de détérioration de leurs qualités. Les microbiologistes ont depuis longtemps abordé ce problème en utilisant différentes approches. Ainsi, les études basées sur les méthodes de culture ont été complétées par des stratégies axées sur des approches indépendantes de la culture microbiologique. Les techniques actuelles de séquençage de nouvelle génération ont permis de donner une nouvelle dimension à l’écologie microbienne à travers l’analyse métagénomique d’un grand nombre d’individus au sein d’une population microbienne mixte. Notre propos est de démontrer que cette méthodologie peut être appliquée avec succès à l’étude des flores microbiennes des denrées alimentaires et pourra être adaptée, à court terme, aux exigences spécifiques de la microbiologie alimentaire. Dans cette étude, un produit de viande crue et une préparation de viande cuite, la viande hachée de porc et le boudin blanc, ont subi un test de vieillissement dans différentes conditions de conservation (Température et packaging). L’ADN ribosomal 16S a été extrait des produits originaux et des échantillons à la date limite de consommation et, après normalisation, les régions hypervariables V5 et V6 de l’ADN 16S ont été séquencées. Un total d’environ 130.000 séquences ont été obtenues et une analyse métagénomique a abouti à la classification taxonomique au genre pour 80% de cette population. L’analyse subséquente des populations microbiennes montre que les populations microbiennes majoritaires à la date limite de conservation sont bien celles qui sont généralement observées lors d’analyse microbiologiques de ces produits de viande. Toutefois, les populations sous-dominantes et surtout plusieurs populations de germes non cultivables ont pu être identifiée. Ces groupes de bactéries, plus difficile à obtenir par d’autres méthodes (culture-dépendante et indépendante confondues), doivent être étudiées car elles participent aux processus de détériorations de ces matrices alimentaires. Enfin, la sensibilité de cette technologie rend possible l’analyse des denrées alimentaires présentant un taux microbien très faible et permet donc l’identification des contaminants microbiens avant leur développement. [less ▲]

Influence of temperature on conservability of chilled vacuum packed beef from different origins

Poster (2011, August 07)

The objective of this experiment was to study the conservability of chilled vacuum-packed meat depending on storage temperature (–1 °C vs. +4 °C) during the last third of their shelf life. Physicochemical ... [more ▼]

The objective of this experiment was to study the conservability of chilled vacuum-packed meat depending on storage temperature (–1 °C vs. +4 °C) during the last third of their shelf life. Physicochemical parameters (pH and colour) and microbiological growth (total aerobic bacteria, lactic acid bacteria, Enterobacteriaceae, Pseudomonas spp. and Brochothrix thermosphacta) of Longissimus dorsi samples from different origins (United Kingdom and Ireland, Australia and Brazil) were measured at: i) 2/3 of their shelf life and ii) the end of their shelf life. Sample bacteria population growing on MRS was identified by API 50 CHL strips. Unlike Irish and British samples, pH of some Australian and Brazilian samples decreased during conservation. The colour of the samples remained stable and it did not seem to be influenced by temperature. All samples conserved at –1 °C presented a satisfactory microbiological quality at the end of their shelf life (British and Irish meat = 35~45 days; Australian meat = 140 days and Brazilian meat = 120 days). On Australian and Brazilian samples, temperature did not influence total aerobic bacteria growth, but conservation at +4 °C favoured lactic acid bacteria and Enterobacteriaceae growth. API 50 CHL strip identifications revealed the presence of bacteria like Lactobacillus brevis, Carnobacterium maltaromaticum and Lactobacillus fermentum, which occur naturally in fresh meat and are known for their bioprotective effect against other microorganisms. Further analyses are being carried out using molecular methods in order to study the initial bacteria population diversity and it evolution during storage. [less ▲]