• •

• •1

1

Post mortem endringer i fisk

Anlaug Ådland HansenMarinepack stipendiat

Thomas EieForsker, Matforsk

MarinePack - FOU-program for sjømatemballasje

NTNU

Nor s k i n st it u t t fo r n æ ri n gs m i dd e l fo r sk ni n g

2

Inndeling av denne presentasjonen:

• Fersk, nyslaktet fisk

• Post mortem endringer

• Prosessering: innvirkning på kvalitet og

holdbarhet

• •

• •2

3

Mikrobiologi i fersk fisk

• Dominerende mikroflora i fisk fra temperert saltvann:– Gram-negative bakterier (kuldetålende, luftkrevende eller

luft-uavhengige:• Pseudomonas, Shewanella, Photobacterium og Vibrio),

Acinetobacter, Flavobacterium og Aeroemonadaceae– Gram-positive bakterier

• Lactobacillus, Bacillus, Micrococcus, Clostridium,Corynebacterium

4

Kontaminering og vekst• Bakteriefloraen på fisk varierer med leveområde:

– saltvann, ferskvann, om fisken lever pelagisk eller ved bunnen• Indre faktorer:

• vannaktivitet (aw)• pH (surhet)• lufttilgang• næringsstoff

• Ytre faktorer:• fangstmetode• behandling/håndtering etter fangst• temperatur• biologiske strukturer• pakke-gass

• •

• •3

5

Kjemisk sammensetningGenerelt:• 66-84% vann

15-24% protein0,1-22% fett1-3% karbohydrater0,8-2% mineraler

• Feit fisk: mer enn 5% fett lagret i muskelen (triglyserid)• Mager fisk: fettlager i lever, 0,5-1,5% fett i muskelvev• Høyt innhold av flerumettede fettsyrer (EPA, DHA)• Ulik kjemisk samansetning i ulike deler av filet (laks, ørret)

6

Muskelstruktur

Kotelett og filet

Linjene viser bindevev (myocommata) som delerblokker av muskelceller (myotom) fra hverandre

• •

• •4

7

Muskelprotein• Myofiber protein

– aktin, myosin, tropomyosin, troponin– �-aktinin, �-aktinin, myomesin, titin (connectin), desmin

og nebulin• Bindevevsprotein

– collagen, reticulin og elastin

• Sarkoplasmatiske protein– TMAO demetylase– nucleoside phosphatase

8

Muskelceller

Muskelceller medsarkoplasma reticulum

• •

• •5

9

Muskelsarkomer

Utklipp av figur fra Skjervold & Taylor, 2001

Bindevevmyocommata(collagen)

Endomysium

Cytosceleton

Actin Myosin Z-linje�-actinin

�-actininmyomesin

(Desmin,nebulin, titin)

10

Enzymatisk nedbrytning av muskelen

• Nedbrytning av muskelens hovedstruktur(cytoskeleton), forårsakes hovedsakelig av enzymetCalpain

• Nedbrytning av fast konsistens i muskel skjer raskt,30-50% første døgn etter slakting, deretter gradvisnedbrytning

• Degradering av andre muskel-proteiner (myosin, actin, �-aktinin og collagen) er hovedsakelig forårsaket av et annetenzym (Cathepsin L)

• •

• •6

11

Nedbrytning av fiske-muskelen

Brudd A

Brudd B Brudd C

MUSKELFIBER MYOCOMMATASacromer

Cytoskeleton

Endomycium

Kollagen

Fibroplast

Adipocytt

Z-linjeAktin Myocin

fra Skjervold & Taylor, 2001

12

Rigor mortis og oppløsing av rigor

• Nedbrytning av fast konsistens i muskel og frigjøringav rigor mortis er to separate endringer

• Frigjøring av rigor skjer saktere enn tap av fastkonsistens

• Rigor varierer med art, håndtering, stress ogtemperatur før slakting, biologisk status ogtemperatur under lagring

• Frigjøring av rigor skjer ved separering av bindingmellom myofiber og myocommata (Brudd B, forrigefigur)

• •

• •7

13

Utvikling av rigor mortis:effekt av stress og kjøling før slakting

TID FRA SLAKTING (timer)

RIG

OR

-VE

RD

I BLÅ: Ikke stresset fisk før slakting

RØD: Stresset fisk før slaktingStiplet linje: levende kjøling før slaktHel linje: ingen kjøling før slakt

• Levende kjølingforsinker start avrigor

• Denne filetenblir mindre stivenn ikke levendekjølt fisk (lavererigor verdi)

• Stressing av fisk:lavere rigor-verdi (mindrestiv)

14

SlaktingLevendekjøling Stress før slakt- Utsetter rigor - Framskynder rigor

Rigor mortis - Reduserer max. - Høy rigor-scorerigor-score - Tidligere rigor- Lengere varighet avslutning

-Stabilt glykogen-nivå - Red. glykogen-nivåGlykogen/pH - Red. pH post mortem - Høy pH post mortem

- Hardere tekstur - Kortidsstress: Tekstur første dager mykere tekstur

post mortem - Langtidsstress:fastere tekstur

• •

• •8

15

Utvikling av rigor mortis og tekstur(bruddstyrke i fiskemuskel)

Lagringstid (timer)

Brud

dsty

rke (

g)

Rig o

r-in d

eks

Bruddstyrke i muskel

Rigor-indeks

16

Gaping (muskelspalting)

• Brudd av binding mellommuskelfibre ogsarcolemna/basalmembran

• Mer utpreget hos laks ennørret

• Oppstår både i filèt medfast og myk tekstur

• Kan komme til syne vedprosessering (filetering)

• Øker ved lagring• Sulting/redusert fòring kan

gi redusert gaping• Fenomenet gaping er ikke

helt forstått.

• •

• •9

17

Fig.I: før gaping Fig.II: gaping

(Fig.5 og 8, Fletcher et al., 1997)

Gaping

18

Post mortem pH-forandringer

• Påvirket av glykogenlageret i muskelen ved slakting• Økning i pH ved lagring har sammenheng med

bakterievekst og frigjøring av (basiske) av aminer• pH er lavere for oppdrettsfisk enn for viltfanget fisk• pH varierer med sesong (for oppdrettsfisk, ikke

funnet for viltfanget fisk).

• •

• •10

19

Væsketap/Vannbinding• Væsketap fra muskel gir vekttap og er lite attraktivt for

konsumenten• Innhold og fordeling av væske i muskel påvirker

muskelkvalitet (saftighet)• Væsken er holdt mellom myofibrillene og i områder mellom

cellene• Væsketap fra laks og regnbueørret består hovedsakelig av

vann• Etter frysing øker andelen av feitt i den tapte væsken• Væsketap kan variere mellom ulike filètdeler, og øker bakover

i fileten for fersk og fryst filet (regnbueørret)• Etter islagring er det vist små variasjoner mellom de ulike

delene av fileten.

20

Fiskens vannbinding blir påvirket av:

• Surhet (pH)• strukturendringar• artsforskjellar• rigor mortis• sesongvariasjoner• fòring• lengde av sarcomer.

Figur: Væsketap som funksjon av pH iviltfanget (�) og oppdrettet (�) kveitepH under 6,3: økende væsketappH over 6,3: væsketap uavhengig av pH

• •

• •11

21

Fisk I• pH 6,01• 11,8% væsketap

Væsketap hosoppdrettskveite

Fisk II• pH 6,00• 17,3% væsketap

(Fig. 2 og 5, Olsson et al., 2003)

Z-linjeogI-bånd

22

Kvalitetsforringende bakterier i fisk• Fisk er rik på lett tilgjengelige

næringsstoffer som bakterienekan nyttiggjøre seg til vekst

• Det er ofte dårlig sammenhengmellom totalt antallbakterier og forringelse avfisken

• Det er antall spesifikkekvalitetsforringendebakterier (SSO) som gir bestsammenheng med kvaliteten

• Under lagring vil disse vokseraskere enn de andrebakteriene of føre tilubegagelig lukt og smak

• Shewanella putrefaciens ogPhotobacterium phosphoreumer viktige kvalitetsforringendebakterier for marine fisker fratempererte områder

• •

• •12

23

Shewanella putrefaciens og Photobacterium phosporeum

Shewanella putrefaciens• Gram-negativ• Krever luft for å vokse, men

kan “puste” med TMAOved fravær av luft

• Følsom overfor CO2

• Vokser raskt og har høyaktivitet ved lavetemperaturer

• Kan produsere H2S.

Photobacterium phosporeum• Gram-negativ, stor bakterie

(5µm)• Kan vokse både med og

uten luft• Gror godt i CO2 atmosfære• Kan også redusere TMAO

til TMA• Kan produsere giftige

(biogene) aminer• Følsom overfor frysing.

24

Bakterievekst ved ulike lagringsforhold• Ulike lagringsforhold favoriserer ulike bakterietyper fra den

ferske fisken• Ikke alle bakterietyper er like ødeleggende på kvaliteten• ”Totalt antall bakterier” er derfor lite egnet som indikator på

kvalitet og holdbarhet

• Shewanellaputrefaciens• Photobacteriumphosphoreum

• Photobacteriumphosphoreum

• Shewanellaputrefaciens• Pseudomonas spp.

VakuumMAPLuft

Tabell: De viktigste kvalitetsforringende bakteriene ved ulikelagringsforhold

• •

• •13

25

Utvikling av TMA ved ulik emballering• Størst utvikling av TMA i

vakuum-pakket torsk:– både S. putrefaciens og P.

phosphoreum kan ”puste”på TMAO istedenfor luft

• Minst utvikling av TMAved tilgang på luft– S. putrefaciens og P.

phosphoreum trenger ikkeTMAO når de kan ”puste”luft

• Middels utvikling av TMAi MAP:– I CO2-holdig atmosfære

hemmes S. putrefaciensLagringstid (dager)

mg

TMAO

-N/10

0g to

rsk

26

Bakterievekst i kaldrøkt fisk

• Kaldrøkt laks:– Lavt saltinnhold (<6%), høy pH (>5,0), tilsatt sorbat,

benzoat, NO2 og røyk– må kjølelagres (minst)– melkesyrebakterier ofte dominerende (regnes som de minst

skadelige bakteriene i mat, men kan produsere dårlig lukt)

• Annen kaldrøkt fisk kan inneholde TMAO– melkesyrebakteriene er ikke i stand til å redusere TMAO til

TMA.

• •

• •14

27

Flyktige forbindelser

• Flyktige forbindelser gir fisken den karakteristiskluktutvikling under lagring

Substrat TMAO Cystein MetioninAmino-syrer

IMP,Inosine

Karbo-hydrat

Produkt TMA H2S CH3SH(CH3)2S

Keton,Estere,Aldehyd,NH3

Hypo-xanthin

Syrer(laktat)

S. putrefaciensP. phosphoreum

S. putrefaciens Vibrionaceae

S. putrefaciensPseudomonas

PseudomonasMelkes.bakt

S.putrefaciensP.PhosphoreumPseudomonas

S. putrefaciensMelkes.bakt

28

Fettoksidasjon• Problem ved frysing av fet fisk

– ved kjølelagring vil mikrobiell kvalitetsforringelse overgåfettoksidasjon

• Avhengig av mengde feitt, fettsammensetning, anti-og pro-oksidanter

• Lipolyse av fett er også problem– fraspalting av frie fettsyrer– frie fettsyrer er negativt for kvaliteten (lukt/smak),

uavhengig av oksidasjon• Redusere fettoksidasjon:

– tilsette antioksidant– bruke MAP eller vakuumpakking– holde lav temperatur (kjøl/frys)

• •

• •15

29

Effekt av pre-rigor filetering• Kjøling før slakt muliggjør pre-rigor filetering• Fordeler med pre-rigor filetering:

– muliggjør raskere produktflyt– redusert gaping– fastere tekstur– redusert vekst av bakterier– betre farge (laks)

• Utfordringer med pre-rigor filetering:– fjerning av pin-bones– noe høyere væsketap

30

Frysing og tining av fileter• Fryselagring av torsk gir redusert antall P. phosphoreum

• TMA som eventuelt er i fileten før frysing forblir i muskelenunder fryselagring

• Under frysing blir TMAO enzymatisk omdannet til DMA ogformaldehyd

• Formaldehyd gir kryssbindinger i muskel, hardere tekstur ogredusert vannbindingsevne

– frysing ved -30°C og unngå hard fysisk behandling redusererdette.

• •

• •16

31

Modifisert atmosfærepakking (MAP)• Endring av atmosfæren som fisken er pakket i (CO2, N2, O2)

– gir forlenget holdbarhet• Hemmer bakterievekst og fettoksidasjon:

– effekt av CO2, fjerning av O2• Opptak av CO2 er best ved lav temperatur (0-2°)• CO2-opptak fører til redusert pH:

– redusert vannbindingsevne ved lavere pH– avhengig av fiskeslag og lagringstid, kan dette føre til økt

væsketap• H2S-produserende bakterier er fakultativt anaerob, men er i lite

antall i MAP-fisk– (P. phosphoreum produserer ikke H2S, men vokser i CO2-

atmosfære)• TMA-produksjon (dersom TMAO er tilstede) avhenger av

atmosfæren (O2, eller ikke).

32

Oppsummering

NTNU

Nor s k i n st it u t t fo r n æ ri n gs m i dd e l fo r sk ni n g

MarinePack - FOU-program for sjømatemballasje

• Kunnskap om post mortem-endringer er av vesentligbetydning for å kunne opprettholde god kvalitet påfiskeprodukter:– mager- og fet fisk, viltfanget fisk og oppdrettsfisk har ulike post

mortem-egenskaper

• Slakting, filetering, konservering og emballering har storpåvirkning på kvaliteten

• Holdbarhetsforlengelse av MAP oppnås kun ved lavtemperatur.