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Salmonella negli alimenti: prevenzione e controllo
Gerardo Manfreda
Alma Mater Studiorum – Università di Bologna
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Sommario
�Overview sui dati epidemiologici delle Sallmonelle negli alimenti
�Strategie di prevenzione per ridurre il livello di contaminazione degli alimenticontaminazione degli alimenti
�Strategie di controllo delle contaminazioni da Salmonella negli alimenti
�Criteri di sicurezza per salmonella come nuovo approccio per ridurre il rischio di tossinfezioni alimentari
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Sommario
�Overview sui dati epidemiologici delle Sallmonelle negli alimenti
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Andamento dei casi umani confermati di salmonellosi in EU negli anni 2008–2011
EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Distribuzione degli outbreaks in relazione all’agente causale in EU nel periodo 2008-2011
EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Distribuzione degli outbreaks da Salmonella in funzione del veicolo alimentare in EU nel 2011
Meat product =14,8%EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Distribuzione degli outbreaks da uova e ovoprodotti in relazione all’agente causale in EU nel 2011
EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Distribuzione degli outbreaks da S.typhimurium in EU nel 2011 in relazione al veicolo alimentare
EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Distribuzione degli outbreaks dovuti ad altri alimenti in relazione all’agente causale in EU nel 2011
Crostacei e molluschi
vegetali
Pesci e prodotti derivati
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Non Compliance con i criteri microbiologici in differenti alimenti in EU negli anni 2008-2011
Meat products from poultry meat intended to be eaten cooked
Cheeses, butter and cream made from raw or low heat treated milk
Egg products
Live bivalve molluscs and live echinoderms, tunicates and gastropods
Sprouted seeds (RTE)
0 2 4 6 8 10
Minced meat and meat preparations intended to be eaten raw
Minced meat and meat preparations from poultry intended to be eaten
cooked
Minced meat and meat preparations from other species than poultry
intended to be eaten cooked
2008 2009 2010 2011
EFSA & ECDC, 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
I piani di campionamento sono efficaci per stimare correttamente il rischio
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Estimation of Salmonella prevalence on eggshells(Studio condotto da ANSES)
� 524 flocks • 90 positive flocks• 90 positive flocks
�28 flocks sampled (31%)
• 150 eggs/flock• 4200 eggs• Individually analyzed
• Annex D ISO 6579
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Chemaly, Baseline study 2013
• 11+/28 : 39.3 %• 44+/4200 : 1.05 %
IC: 0.78 – 1.14
Estimation of Salmonella prevalence on eggshells(Studio condotto da ANSES)
• 11+/28 : 39.3 %
• 0.6 % (1/150) –8.6 % (13/150)
• 5 serovars :
S. EnteritidisS. Typhimurium
S. InfantisS. Virchow
S. Montevideo
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Chemaly, Baseline study 2013
Valutazione del rischio da salmonella nel settore delle uova
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
EFSA Journal 2010; 8(4):1588
Sommario
�Overview sui dati epidemiologici delle Sallmonelle negli alimenti
�Strategie di prevenzione per ridurre il livello di contaminazione degli alimenticontaminazione degli alimenti
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Biosecurity
Feed additives
Farms slaughterhouses ConsumersRetail
Logistic slaughter
Chilling parameters
Regulation
Safety criteria
La prevenzione e il controllo della Salmonella
� product tests in vitro and in vivo
Feed additives
Vaccination
Chilling parameters Safety criteria
Education
Food authorities recommendation
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Valutazione dell’impatto dei piani dicontrollo europei sul controllo dellaSalmonella: effetto nel settore
La prevenzione e il controllo della Salmonella
Salmonella: effetto nel settoredelle uova
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Relazione tra outbreaks da uova e casi di salmonellosiumane; relazione tra salmonella nelle uova e S. enteritidis
nelle galline ovaiole
3,9%
60,5%
EFSA & ECDC, 2013
1,3%
0,8%
0,1%
42,3%
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Analisi quantitiativa del rischio da Salmonella nelsettore suino
Sulla base dell’analisi quantitativa del rischio microbiologico (QMRA)
� Utilizzare riproduttori salmonella free generano una riduzione del 70-80% nei paesi con elevata prevalenza e 10-20% in quelli a bassaprevalenza
� Utilizzare mangimi salmonella free si genera una riduzione del 10-20% nei paesi con elevata prevalenza e 60-70% in quelli a bassa prevalenza
� Prevenire le infezioni da fonti esterne (insetti, roditori, volatiliselvatici) si genera una riduzione del 10-20% in entrambe le situazioni
EFSA Journal 2010; 8(4):1547
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Analisi quantitiativa del rischio da Salmonella nelsettore suino
EFSA Journal 2010; 8(4):1547
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
La prevenzione della Salmonella a livello diallevamento
• Biosicurezza
• Trattamento dei mangimi e dell’acqua
• Additivi alimentari – Acidi organici ed inorganici
La prevenzione della Salmonella a livello diallevamento
– Acidi organici ed inorganici– Probiotici e Prebiotici
• Strategie Microbiologiche– Esclusione Competitiva
• Vaccini
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Biosicurezza
Con il termine di Biosicurezza si definisce un pianosanitario o una serie di misure finalaizzate aprotegger la popolazione animale da agenti infettivitrasmissibili (Anonymous, 1999). L’insieme dellemisure che si potrebbero o dovrebbero adottareprevede la lotta ai diversi vettori dei patogenimisure che si potrebbero o dovrebbero adottareprevede la lotta ai diversi vettori dei patogeniinfettivi quali roditori, insetti volatili selvaticicome pure il controllo della movimentazione delpersonale e delle attrezzature.
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Method Reduction Comments
GMP or HACCP - 1-2 log Estimated
Pelletting - 5 log Related to the humidity
Double pelletting - 7 log Related to the humidity
Riduzione delle Salmonelle nei mangimi
Anaerobic pasteurization - 6-7 log Together with pelletting
expanding (heat/pressure) - 7-8 log
Extrusion Sterilization
Irradiation Sterilization
Formic, propionic and lactic acids added
0-1 log0-1,7 log
Prevent to recontamination
Rengli, 1996
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
I più comuni acidi organici ed inorganici utilizzati per il controllo delle Salmonelle nei mangimi
Acidi OrganiciLatticoFumaricoCitricoFormico Propionico
Riduzione delle Salmonelle nei mangimi
PropionicoButirricoSorbicoMalicoMiscele (Propionico+lattico+fumarico)
Acidi InorganiciOrthophosphoric
Miscele di acidi organici ed inorganici
From 0.05% to 1%
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Average Salmonella colonization scores in broiler flocks receiving standard broiler rations supplemented with different concentrations of organic and
inorganic acids from 1 day to day of slaughter
Farms* Sanitary procedure
N° of samples collected
1 day 28 days 49 days
Riduzione delle Salmonelle nei mangimi
collected
A (0.5 ppm) 1 30 0 0.60±±±±0.68a 1.4±±±±1.50bc
B (1 ppm) 2 30 0 0.35±±±±0.48a 1.26±±±±1.33b
C (Control) 2 30 0 1.30±±±±0.97b 2.2±±±±1.74cd
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Manfreda et al., 2000
Salmonella colonization in broiler treated with fed containing blend protected organic and inorganic acids and/or receiving Normal Avian
Gut Microflora (NAGM)
GroupsDays post infection Infection
index*
1 3 5 7 9 12
Riduzione delle Salmonelle nei mangimi
*=Means with different letters in the same column and in the same row are statistically significant (p<0.05)
NAGM +blend acids (1)
4* 2.62 3.25 2.25 3.12 0.5a 2.625ab
NAGM (2) 3.12 4 3 2.75 4 1.75a 3.104bc
Blend acids (3) 3.12 3 1.37 2.12 3.12 1a 2.291a
Control (4) 4 4 2.62 3.62 3.75 3.62b 3.604c
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Manfreda et al., 2000
0,1500
0,2000
0,2500
%
Mortality during 22 weeks of deposition in laying hens fed from 18 to 41 weeks of age with diet containing 0.2% of protected organic and inorganic
acids
Riduzione delle Salmonelle nei mangimi
0,0000
0,0500
0,1000
18 19 21 22 24 25 27 28 30 31 32 34 35 37 38 40
Weeks
%
Treated Control
30% of mortality reduction from 18 to 26 weeks of age using 0,2% of blend organicand inorganic acids
Franchini et al 2000TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Manfreda et al., 2000
ProbioticiMicroorganisms that are used in animal feeds in the EU aremainly Gram–positive bacteria belonging to the families Bacillus,Enterocococcus, Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus.Others probiotics are microscopic fungi or strains of yeast
Probiotic feed preparations:– additives containing about 1010 CFU/g,
Riduzione della colonizzazione da Salmonella negli animali
– additives containing about 1010 CFU/g,– premixes containing 108 CFU/g , and – feeds, meals or pellets containing about 106 CFU/g.
PrebioticiNutrients designed to influence the intestinal flora in a positive way.
– Fructooligosaccharides (Bailey et al, 1991; Fukata et al., 1999)– Isomaltoologosaccharides (Chung and Day 2004)
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Percentage of Salmonella isolation from broiler farms treated and untreated with NAGM Aviguard® in relation
to the age of birds
Age of birds(days)
Groups Samples number
Positive farms (%)
Positive samples (%)
Strategie microbiologiche
Esclusione competitiva
FP6 EU Project PoultryFlorGut FOOD-CT-200X-007076
0Treated 42 0 0
Control 41 0 0
1Treated 95 11.5 3.15
Control 62 6.2 1.61
21Treated 341 28.9 10.85
Control 261 68.7 20.30
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
• Dal 1 Gennaio 2008, tutti gli stati membri conprevalenza di salmonella nelle galline ovaiolesuperiore al 10% dovranno vaccinare gli animali alfine di ridurre la diffusione dell’infezione e lacontaminazione delle uova.
La Vaccinazione nei confronti di Salmonella
• I vaccini vivi non potranno essere autorizzati seil produttore non fornisce il metodo perdistinguere batteriologicamente il ceppo dicampo da quello vaccinale.
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
La vaccinazione è:
Germany and Belgium Raccomandata/obbligatoria
La Vaccinazione nei confronti di Salmonella
Permessa Austria, France, Greece, Hungary, Italy, Netherlands, Poland, Portugal, Spain and the United Kingdom
Non accettata Denmark, Finland, Ireland, Norway, and Sweden
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Esempi di schemi di vaccinazione
• Vaccinazione con vaccini vivi attenuati o inattivati– Per galline ovaiole
• Somministrazione orale o per via parenterale di vaccini vivi attenutatio inattivati a 1 giorno, 7 e 16 settimane di età
– Per riproduttori• Vaccini inattivati
– Per via parenterale a 1 giorno, e a 4 e 2 settimane prima del trasferimento– Durante la deposizione per via parenterale a 10-12 week e 2 settimane prima della fine
di deposizione
• Vaccini vivi attenuati• Vaccini vivi attenuati– Per via orale di vaccini vivi a 1 giorno e 7 settimane + iniezione a 16-18 settimane
• Vaccinazione combinata con vaccini vivi e inattivati (soloper riproduttori)– In un area con moderato livello di infezione
• 2 somministrazioni orali di vaccini vivi attenutati a 1 giorno e 7settimane + 1 vaccinazione con vaccino inattivato per via parenteralea 16-18 settimane
– In un area con alto livello di infezione• 2 somministrazioni orali di vaccini vivi attenutati a 1 giorno e 7
settimane + 2 vaccinazioni con vaccini inattivati per via parenterale a10-12 e 16-18 settimane
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Sommario
�Overview sui dati epidemiologici delle Sallmonelle negli alimenti
�Strategie di prevenzione per ridurre il livello di contaminazione degli alimenticontaminazione degli alimenti
�Strategie di controllo delle contaminazioni da Salmonella negli alimenti
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Effetto della temperatura di conservazione sulla sopravvivenza di Salmonella nelle uova in guscio
0
1
2
3
4
5
6
7
Log CFU/g of eggshell
4°C
8°C
20°C
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Days
• La Salmonella sopravvive oltre un mese a T di 4, 8, and 20 °C.
•Il modello di rischio deterministico ha evidenziato come la T di 8°Crappresenta la condizione peggiore che corrisponde alla più bassariduzione della carica da Salmonella.
Pasquali e Manfreda, Baseline study 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
N° uova con tuorlo contaminato
Conservazione (giorni)
N°uova inoculo su uova di 1 giorno inoculo su uova di 4 settimane
Conserv. a 7°C*
Conserv. a 12°C^
Conserv. a 20°C^
Conservate a 20°C^
Influenza della temperatura di conservazione sulla migrazione di S Enteritidis dall’albume al tuorlo
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
2 20 - 0 5 11 7 20 0 0 0 14 14 20 2 0 8 16 21 20 2 0 3 15 28 20 2 1 1 16
*=le uova erano state infettate con 200 cfu/ml di albume ^=le uova erano state infettate con 10 cfu/ml di albume
Braun e Fehlhabwer, 1994
Influenza dei fattori chimici sulla contaminazione microbica dell’uovo
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
1. Le difese antimicrobiche dell'albume raggiungono il
picco di efficacia 2, 3 giorni dopo la deposizione.
2. In questa fase il pH raggiunge valori di 9,5 grazie
all’esaurimento del sistema tampone bicarbonato ed
alle perdite di CO che avvengono attraverso il
Influenza dei fattori chimici sulla contaminazione microbica dell’uovo
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
alle perdite di CO2 che avvengono attraverso il
guscio.
3. Nelle settimane successive (dopo la 3 settimana)
subentra un deterioramento delle diverse
componenti dell'albume come conseguenza della
rottura del complesso ovomucina-lisozima
Valutazione dell’efficacia dell’aria calda sulla riduzione di S. Enteridis sul guscio dell’uovo
Manfreda et al., Food Control 21 (2010) 431–435
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Fattori livelli Valori
Zucchero (%)
5 1 -7 - 13 - 19 - 25
7 0-8.35-16.7-25.05-33.4-41.75-50.1
Influenza di fattori tecnologici sulla potenziale riduzione di S. Enteritidis nelle uova
T°C
3 5 - 7 - 9
7 107-257-407-557-707-857-1007
pH
Lysozyma (U/mg prot)
Chemaly, Baseline study 2013
Main Effects Plot for µ
0
0,2
0,4
0,6
0,8
µ
T°Csucre
lysozymepH
Interaction Plot for µ
µ
1,0 25,0
sucre=0,0
sucre=0,0
sucre=41,75
sucre=41,75
-0,1
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
1,1
Influenza di fattori tecnologici sulla potenziale riduzione di S. Enteritidis nelle uova
T°Csucre
lysozymepH T°C
1,0 25,0
Interaction Plot for µ
µ
sucre0,0 41,75
pH=5,0
pH=5,0
pH=9,0
pH=9,0-0,04
0,06
0,16
0,26
0,36
Factor Effect p
T°C + (↑) 0.000
Sugar - (↓) 0.0013
T°CxSugar - (↓) 0.0023
SucrexpH - (↓) 0.0359
Chemaly, Baseline study 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
T°C
Sale (%)
5 1 -7 - 13 - 19 - 25
7 0-2-4-6-8-10-12
Fattori livelli Valori
T°C
Influenza di fattori tecnologici sulla potenziale riduzione di S. Enteritidis nelle uova
pH 3 5 - 7 - 9
Lysozyma (U/mg prot) 7 107-257-407-557-707-857-1007
Chemaly, Baseline study 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Main Effects Plot for µ
-0,03
0,02
0,07
0,12
0,17
0,22
0,27
µ
Influenza di fattori tecnologici sulla potenziale riduzione di S. Enteritidis nelle uova
Factor Effect p
T°C + (↑) 0.0025T°c
SelLyzozyme
pH
Interaction Plot for µ
µ
T°c
0,0 25,0
Sel=0,0
Sel=0,0
Sel=12,0
Sel=12,0-0,06
0,14
0,34
0,54
0,74
T°C + (↑) 0.0025
Salt - (↓) 0.0016
T°CxSel - (↓) 0.0031
Chemaly, Baseline study 2013
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Effetto di trattamenti chimici per ridurre il Campylobacter
EFSA reports
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Decontaminazione chimica al Macello per ridurre il rischio salmonella
Chemical substance Dose Mode of use
Trisodium phosphate 8 to 12% dipping or spraying up to 15”
Acidified sodium chlorite 500-1200 mg/L, dipping 5-8” or spraying 15”
Chlorine dioxide 50 mg/L spraying or washing
Peroxyacetic and peroxyoctanoic acids 220 mg/L of peroxyacetic acid, spraying 15” or chilling110 mg/L of hydrogen peroxide up to 1 hourand 13 mg/L of HEDP and 13 mg/L of HEDP
�No halomethanes have been reported with chlorine dioxide in water. �No chlorinated organics have been found with acidified sodium chlorite. �No semicarbazide was detected (limit of detection of 1 microgram/kg) with acidified sodium chlorite.�No detectable effects on the oxidation status of fatty acids in poultry carcasses were reported with peroxyacids.
EFSA reports
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Comparazione della riduzione del rischio come conseguenza della riduzione della concentrazione
sulle carcasse
EFSA reports
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Sommario
�Overview sui dati epidemiologici delle Sallmonelle negli alimenti
�Strategie di prevenzione per ridurre il livello di contaminazione degli alimenticontaminazione degli alimenti
�Strategie di controllo delle contaminazioni da Salmonella negli alimenti
�Criteri di sicurezza per salmonella come nuovo approccio per ridurre il rischio di tossinfezioni alimentari
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Food safety criterion (FSC) per Salmonella nel settore delle carni
Product type Sampling plan Limits
Minced meat and meat preparations intended to be eaten raw
n=5, c=0 Absence in 25g
Minced meat and meat preparations made from poultry meat intended to be eaten cooked
n=5, c=0 From 1.1.2010
Absence in 25g
Minced meat and meat preparations made from other species than poultry intended to be eaten cooked
n=5, c=0 Absence in 10g
Mechanically separated meat (MSM) n=5, c=0 Absence in 10g
Meat products intended to be eaten raw, excluding n=5, c=0 Absence in 25gMeat products intended to be eaten raw, excluding products where the manufacturing process or the composition of the product will eliminate the Salmonella risk
n=5, c=0 Absence in 25g
Meat products made from poultry meat intended to be eaten cooked
n=5, c=0 From 1.1.2010
Absence in 25g
Fresh poultry meat (1)
Salmonella typhimurium ( 2)
Salmonella enteritidis
n=5, c=0 Absence in 25g
(1) This criterion shall apply to fresh meat from breeding flocks of Gallus gallus, laying hens, broilers andbreeding and fattening flocks of turkeys.(2) Include also monophasic Salmonella typhimurium only 1,4,[5],12:i
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
La massima frequenza e/o concentrazione di un pericolo in un
alimento in una fase specifica nella catena alimentare prima della
fase di consumo che contribuisce al raggiungimento dell’FSO e ALOP,
come definito dal Codex (CAC, 2004).
Obiettivo di Performamce (PO)
come definito dal Codex (CAC, 2004).
The maximum frequency and/orconcentration of a hazard in afood at the time of consumptionthat provides or contributes tothe ALOP (CAC, 2004).
Level of protection deemedappropriate by the member(country) establishing a sanitaryor phytosanitary measure toprotect human, animal or plantlife or health within itsterritory (WTO, 1995)
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Criteri Microbiologici e Obiettivi di Performance (POs)
MC: n=5MC: n=5c=0
Accettabilità di un prodotto o di un lotto basato sull’assenza o presenza o numero dimicrorganismi per unità di massa, volume
area o lotto (CAC, 1997)
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
POs per salmonella nelle carcasse di pollame
Best estimate of the carcass prevalence (in one neck skin) and the 2.5th and 97.5th percentiles of this prevalence (EFSA, 2010)
Positive pools Best Pc P 2.5th P 97.5th
0 0 0 0.0242931 0.00671 0.000169 0.036832 0.0135 0.00163 0.0479782 0.0135 0.00163 0.0479783 0.0204 0.0042 0.0585184 0.0274 0.007465 0.068735 0.0345 0.011217 0.07875
6 0.0417 0.015346 0.088662
7 0.0490 0.019786 0.0985198 0.0565 0.024495 0.1083599 0.0640 0.029446 0.11821210 0.0717 0.034619 0.1281
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
POs per salmonella nelle carcasse di pollame
Probability of acceptance as function of the carcass prevalence with a sampling plan n=50, variable c. (EFSA, 2010)
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Valutazione del rischio da salmonella in carni di maiale
S1 DayDay 0 n= 120 0 n= 120 samplessamples
DayDay 44--5 n= 120 5 n= 120 samplessamplesS2DayDay 44--5 n= 120 5 n= 120 samplessamples
S3 S46°C 14°C
DayDay 77
DayDay 7 n= 120 7 n= 120 samplessamples DayDay 7 n= 120 7 n= 120 samplessamples
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013
Beta distributions of prevalence values detected in the 10 lots of pork cuts tested
Valutazione del rischio da salmonella in carni di maiale
TORINO – IZSPLV, 15 Novembre 2013