Growth kinetics and spoilage potential of Aeromonas strains isolated from seafood products.

Abstract

Ettersom produksjon av sjømat øker og konsum av rå-ferdig prosesserte produkter blir mer vanlig, øker også behovet for kunnskap om de ulike mikroorganisme som eksisterer på slike produkter. Forringelse er definert som mikrobiologiske, kjemiske eller fysiske negative endringer på et produkt. Der bakterier er veldig relevant for proteinrike matvarer som sjømat. ATP-nedbrytning og TMAO-reduksjon er noen av de viktigste biokjemiske reaksjonene som finner sted under mikrobiell forringelse. Aeromonas spp. er ofte isolert fra forringet sjømat, men kunnskapen om deres evne til å produsere ulike forringelsesmetabolitter er begrenset. Målet med denne oppgaven var å bestemme vekstkinetikken til åtte ulike Aeromonas stammer og undersøke deres evne til å produsere ulike forringelsesmetabolitter. Stammene ble dyrket i to forskjellige medier: Fiskejuice og TSB ved 4, 8 og 15°C og deres vekstkinetikk ble beregnet med databasen Combase. De samme stammene ble senere dyrket på Jern agar for å undersøke deres evne til å produsere H2S. For å analysere utviklingen av Trimetylamin (TMA) og Hypoxantin (Hx) ble alle stammer dyrket i to berikede medium, et beriket med 5,67g Trimetylamin-N-oksid (TMAO) den andre med 3,2905g Inosin monofosfat (IMP), A. piscicola, A. bestiarum og A. salmonicida (SU2) ble senere brukt til å kunstig forurense både fersk og røkt vakuumpakket laks, kjølelageret i 4°C i opptil 21 dager, deretter ble konsentrasjonen TMA, Hx og biogene aminer analyser. Hx og biogene aminer ble målt med HPLC og TMA ved bruk av NMR. Resultatene viste at fiskejuice hemmet veksten av alle stammene sammenlignet med oppdyrking i TSB, stammer dyrket i TSB hadde høyere µmax ved alle inkubasjonstemperaturer og var generelt det mest stabile og pålitelige mediet for oppdyrkning. Alle stammen med unntak av A. caviae og A. media var i stand til å produsere H2S ved 15°C, men bare A. bestiarum og A. dhakensis var i stand til det samme ved 4°C. Alle suksessfulle studere stammer produserte Hx etter seks dager, der begge stammene av A. salmonicida produserte de høyeste konsentrasjonene. Resultatene indikere også at A. salmonicida produserte høyere Hx og TMA konsentrasjoner i inokulert vakuumpakket laks sammenlignet med de ikke-inokulerte prøvene. HPLC-dataen for biogene aminer var av dårlig kvalitet og måtte forkastes. Resultatene samlet fra denne oppgaven indikerer dermed at Aeromonas er delaktig i produksjonen av forringelsesmetabolittene TMA og Hx, men det er noen forskjeller fra stamme til stamme eller artsnivå som krever å bli studert nærmere. Videre forskning er nødvendig for å bestemme de spesifikke forskjellene mellom stammene og for å samle mer pålitelig data både for Hx og TMA konsentrasjoner og viktigere produksjon av biogene aminer.

As production of seafood is increasing and consumption of ready-to-eat products is becoming more common, knowledge about the different microorganisms existing on these products are becoming more relevant. Food spoilage is a result of microbial, chemical, or physical changes in a product. Bacteria being a major contributor to this, especially on protein rich foods such as fish. ATP degradation and TMAO reduction are some of the most important biochemical reactions that take place during spoilage. Aeromonas spp. is commonly isolated from spoiled seafood, but knowledge about their role in producing these spoilage metabolites are limited. The aim of this study was to both determine the growth kinetics of eight different strains of Aeromonas and to investigate their spoilage metabolite production. The strains were cultivated in two different media; Tryptic soy broth (TSB) and Fish juice at 4, 8 and 15°C and their growth kinetics calculated using the database Combase. All strains were then cultivated on Iron Agar to determine their ability to produce H2S. To analyze the development of Trimethylamine (TMA) and Hypoxanthine (Hx) all strains were cultivated in two enriched media, one enriched with 5,67g Trimetylamin-N-oksid (TMAO) the other with 3,2905g inosine monophosphate (INO). A. piscicola, A. bestiarum and A. salmonicida (SU2) were later used to contaminate both fresh and smoked vacuum-packed salmon and stored at 4°C for up to 21 days before being analyzed for TMA, Hx and biogenic amines. Hx and biogenic amines was measured using HPLC and TMA using NMR. The results showed that fish juice inhibited growth compared to TSB. Cultivating in TSB resulted in all strains having a higher µmax at all temperatures and was overall a more stable and reliable media for cultivating the bacteria. All strains except for A. caviae and A. media were able to produce H2S at 15°C, but only A. bestiarum and A. dhakensis were able to the same at 4°C. All successfully studied strains produced Hx after six days with both strains of A. salmonicida together with A. bestiarum producing the largest concentrations. The results also indicated that A. salmonicida produced higher concentrations of Hx and TMAO in Vacuum-packed salmon compared to the non-inoculated samples. The HPLC data for Biogenic amines was of poor quality and had to be discarded. The results obtained in this study indicate that Aeromonas can produce the spoilage metabolites TMA and Hx but there are some differences on strain or species level that need to be elucidated in more detail. Further studies are needed to determine the exact differences between the strains and to obtain more reliable data for both the Hx and TMA concentrations and especially biogenic amine production.