Bruk av ozon i sjømatindustrien

Av Jan Arne Holm1, Bjørn Tore Lunestad2, Johan Øvrebø3 og Jan Liby4 1) Fjord-Lab AS, Måløy, 2) Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning, Bergen, 3) Espevær Laks A.S., Bømlo og 4) Oksidental Produkt Merking AS, Bergen. Som grunnlag for søknad om en slik godkjenning ved Fiskeridirektoratet ble et forsøk utført ved Espevær Laks AS, med OPM AS som leverandør av ozoneringsanlegg og nødvendig teknologi. Fjord-Lab AS hadde det faglige ansvar for utførelse, prøveuttak og analyse av mikrobiologiske prøver og rapportering. Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning har utført kjemiske kvalitetsanalyser under forsøksperioden. I denne artikkelen vil vi gi en kort beskrivelse av hva ozon er og peke på enkelte anvendelsesområder for stoffet i sjømatindustrien. Hva er ozon og hvordan kan det brukes? I luften vi puster finnes det omlag 20 % oksygen, i hovedsak som molekyler bestående av to oksygenatomer (O2). En liten del av oksygenet finnes imidlertid som molekyler med tre oksygenatomer, altså O3. Dette kalles ozon. Ozon produseres kontinuerlig i høyere lag av atmosfæren under innvirkning av sollys, og finnes naturlig i en konsentrasjon på 0,05 ppm (mg/kg) ved bakkenivå (34). Gassen er blålig og har en karakteristisk litt stikkende lukt. Ved høye konsentrasjoner kan ozon virke irriterende på slimhinner og hud. Ozon kan lages ved å la tørr luft passere forbi et elektrisk felt med en spenning på noen tusen volt. O3 molekylet er ustabilt, har en utbredt evne til å «stjele» elektroner fra andre stoff og virker dermed oksiderende. Dette gjør at ozon kan brukes til desinfeksjon av luft og vann, og som industrielt blekemiddel. Allerede i 1912 anbefalte den norske kjemikeren Sigval Schmidt-Nielsen bruk av ozon for desinfeksjon av drikkevann (35), og stoffet er i dag godkjent til slikt bruk (36). I Norge er ozon allerede godkjent til bruk som teknisk desinfeksjonsmiddel i fiskeindustrien, altså brukt ved rengjøring av overflater i tilvirkningsanlegg. Videre er ozon godkjent til desinfeksjon av brønner og rør i brønnbåter. I internasjonal faglitteratur er ozon rapportert brukt til rensing av skalldyr siden 1920 (37). Til reduksjon av «smittepress» i oppdrett og akvarier siden 1970 (31) og til behandling av vann i svømmebasseng siden midt på 1940tallet (1, 27). Det er utført en rekke forsøk med bakterier som viser en god desinfeksjonseffekt av ozonert sjøvann (33). Eksponering for 1,9 ppm O3 i 30 minutt resulterte eksempelvis i drap av 99,999 % av det opprinnelige kimtallet (26). Et annet forsøk viste en reduksjon i opprinnelig kimtall på 4 til 5 logaritmeenheter på fiskens overflate ved å dyppe sløyd fisk i 30 ? saltvann som inneholdt 0,6 ppm ozon i 30 til 60 minutter (20). Det er rapportert at fisk og skalldyr som er behandlet med ozonert sjøvann ikke får avvikende smak eller utseende (6, 14, 45). Det er også vist at ozonering var overlegent i forhold til bruk av klor ved rensing av skjell forurenset med E. coli (13). Ved å skylle rekekjøtt, som var forurenset med E. coli, med 5,2 ppm ozon i 20 ? saltløsning i en time er en reduksjon av bakterietallet på 98,5 % påvist (5). Det ble ikke påvist noen kreftfremmende stoffer i rekekjøttet etter denne behandlingen. Også ved rensing av muslinger med ozonert sjøvann (0,5 - 3,0 ppm) ble kimtallet redusert med 90 - 94 % (4). Det ble vist at ozonert vann er vel så effektivt som klorert vann for forlenget holdbarhet og generell reduksjon av mikrobiell belastning (45). I denne undersøkelsen ble det konkludert med at ozon er et velegnet og pålitelig stoff til rensing av skalldyr, en prosess som for øvrig har vært kommersiell brukt i Frankrike i flere tiår. Ozon ser ikke ut til å trenge dypt inn i matvarer, og eventuelle negative påvirkninger på et næringsmiddel vil derfor være begrenset til overflaten. Matvarer med stor overflate som bladgrønnsaker vil følgelig bli mest påvirket. I USA har ozon en såkalt «GRAS»-status (Generally Recognized As Safe). Dette innebærer at Food and Drug Administration (FDA) regner stoffet som trygt i bruk (15). I regelverket fra FDA beskrives ozon som et tilsetningsstoff i matvarer, og det heter: «Ozone may be safely used in the treatment, storage, and processing of foods. «The additive is used in contact with food[?]». Og videre: «To provide for the safe use of ozone in gaseous and aqeous phases as an antimicrobial agent in food» [?]no restriction on the use of the identified components» (Sec. Direct Food Additives Permitted in Food for Human Consumption, 21 CFR Part 173, Docket N. 00F-1482). Spesielle utfordringer ved bruk av ozon i sjøvann Ozon oppfører seg svært forskjellig i sjøvann og ferskvann. På grunn av sin høye reaktivitet vil ozon oksidere en rekke organiske og uorganiske komponenter som kan finnes i sjøvann. Ved reaksjon med bromid, som finnes naturlig i sjøvann, reduseres ozonmengden hurtig under produksjon av andre aktive bromforbindelser (19). Disse bromforbindelsene er imidlertid også gode desinfeksjonsmidler (24, 25), og er i praksis ansvarlig for det meste av desinfeksjonseffekten i marine ozoneringssystemer. Ozonering av sjøvann er i utgangspunktet vesentlig mindre effektivt enn ozonering av ferskvann. Videre har sjøvann normalt en pH på omkring 8,2, og ved ozonering av sjøvann kan bromat dannes ved pH > 8 (47). Dette synes likevel å være lite aktuelt (42, 43). I systemet ved Espevær Laks pH-justeres sjøvannet automatisk til 6,4 med CO2 for å oppnå bedøvelse av fisken. Dermed vil dannelse av bromat, som er en giftig komponent, i stor grad unngås. Redusert pH gir samtidig en effektiv forbedring av oksidantutbyttet, og gir trolig også en bedre desinfeksjonseffekt ved ozonering av sjøvann (33). Mikrobiologi Forekomst av Listeria ble undersøkt i slimprøver fra skinnoverflaten på forsøksfisken. Prøvene ble tatt med steril svaber fra en side av fisken. Kimtall og koliforme bakterier ble undersøkt ved uttak av 8 x 8 cm skinnoverflate tilsvarende 10 gram prøve fra ryggsiden. Vann ble analysert med hensyn på Listeria, kimtall ved 22 og 37ºC, koliforme bakterier, termotolerante koliforme bakterier, intestinale enterokokker og sporer av sulfittreduserende klostridier. Det ble ikke påvist Listeria i vann ved noen forsøk, verken før eller etter ozonbehandling. Av totalt 75 fisk som ble undersøkt, ble Listeria påvist på fire fisk før ozonbehandling, mens denne bakterie-typen ikke ble påvist på fisken etter ozonbehadling. Tabell 1 viser kimtall i vann og på fisk som innngikk i forsøket. Som det framgår av tabell 1 ser man en klar reduksjon av bakterier (kimtall) i vannet ved alle undersøkte konsentrasjoner av ozon, samt at bakteriereduksjonen synes å øke med økende ozonkonsentrasjon. Samme effekt kan en se for bakterier på fiskens overflate, der reduksjonen varierer fra 40 % ved lav ozon-konsentrasjon, til 97 % ved høyeste kosentasjon av ozon. Skum som samlet seg på overflaten i tanken for levendekjøling ble også undersøkt med hensyn på forekomst av bakterier. Dette skummet ble i vårt forsøk fjernet fra halvparten av fisken ved hjelp av etterspyling med rent vann. Resultatene er oppsummert i tabell 2. Det oppnås en klar reduksjon i bakteriemengde ved å spyle skummet av fisken. Dette indikerer at ozon ikke fjerner alle bakterier i skummet som dannes i enden av levendekjøletanken, og at skum som fisken får på seg idet den kommer ut av tanken bidrar med en del bakterier. Spyledyser bør derfor settes opp i overgangen mellom levendekjøletank og bløggebord, slik at alt skum fjernes. I forsøk 1 gir ozonbehandling ingen reduksjon i kimtall når skum blir liggende på fisken. Når skummet spyles av med rent ferskvann, reduseres imidlertid bakteriemengden med hele 87 %. I forsøk 2 får fisk som beholder skummet på en reduksjon i kimtall på 67 % etter ozonbehandling. Ved å spyle av skummet reduseres kimtallet ytterligere, slik at en reduksjon på 94 % oppnås. I forsøk 3 er reduksjonen på 95 % med skum, og hele 99 % når skummet spyles av. Det var en generell tendens til at økende ozonkonsentrasjon gir økende kimtalls-reduksjon, også for fisk som beholder skummet på. Fisk med skum har «ingen reduksjon» av kimtall på overflaten ved laveste konsentrasjon, men likevel en reduksjon på 95 % ved høyeste konsentrasjon. Fisk som spyles har 87 % reduksjon i kimtall ved laveste, og 99 % ved høyeste ozondose. Fettharskning Det ble også undersøkt hvorvidt behandling med ozonert sjøvann ville gi økt fettharskning i fisken. Ved Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning ble dette undersøkt på fisk som var lagret i syv dager på is etter eksponering for ozonert sjøvann. Resultatene for behandlet fisk ble sammenlignet med tilsvarende verdier for fisk fra samme parti som ikke hadde vært utsatt for vann med ozon. Status for harsking ble undersøkt ved to parametre, peroksidtall og TBARS. Peroksidtall er et mål for konsentrasjonen av primære harskingsprodukter av fett (hydroperoxid-grupper). Prøver av fet fisk som har en verdi for peroksidtall som er over 10 mmol/kg, blir regnet som harsk. Fra ozonforsøket hadde prøvene fra kontrollfisken en snittverdi for peroksidtall på 1,93 (SD = 0,54, n=6), prøver fra fisk som var behandlet med 0,6 ppm ozon hadde et peroksidtall på 1,37 (SD = 0,92, n=6). Prøver fra fisk som var behandlet med 1,1 ppm ozon hadde et snitt for peroksidtall på 2,08 (SD = 1,37, n=6). TBARS (Thiobarbituric acid reactive substance) er et mål for sekundære harskingsprodukter, særlig aldehyder i fett. Prøver av fet fisk som har TBARS verdier på over 40 nmol/ml blir regnet som harske. Fra ozonforsøket hadde prøvene fra kontrollfisken en snittverdi for TBARS på 1,10 (SD = 0,20, n=10), prøver fra fisk som var behandlet med 0,6 ppm ozon hadde en TBARS snittverdi på 0,61 (SD = 0,28, n= 10. Prøver av fisk som var behandlet med 1,1 ppm ozon hadde en TBARS snittverdi på 1,39 (SD = 0,39, n= 10). Ut fra disse undersøkelser ble det ikke påvist harsking av fett i fisk lagret i syv dager på is etter eksponering for ozonert sjøvann. Økt fettharskning ved bruk av ozon er imidlertid tidligere blitt vist for kjølelagret sild (44). Sensorisk vurdering Under forsøket ble fisken fortløpende vurdert mhp. mulige sensoriske forandringer som følge av ozonbehandling. Særlig var en interessert i eventuelle effekter på lukt og utseende, særlig glans. De ozonkonsentrasjonenen som inngikk i dette forsøket gav ingen tydelig påvisbare sensoriske forandringer med tanke på utseende eller lukt. Imidlertid fikk vi et visst inntrykk av en noe lysere glans eller skinnfarge på en del fisk etter ozonbehandling. Dette bør undersøkes nærmere. Dyrevelferd og ozon All fisk som inngikk i forsøket ble vurdert med hensyn på overlevelse og adferd. Det var ingen dødelighet under noen av forsøkene, dvs. at det ikke ved noen ozonkonsentrasjon i levendekjølekaret ble observert død fisk. Forholdsvis kort tid etter overføring til levendekjølingstanken, ble fisken helt rolig. Dette skyldes den kombinerte effekten av nedkjøling til mellom 5ºC og 1ºC og bedøvelse med CO2. Fiskens atferd avvek ikke fra det en vanligvis ser under levendekjøling. En stor del av fisken lå rolig på bunnen av tanken, mens den langsomt ble drevet framover ved hjelp av skruen i tanken. All fisk hadde rolig egenbevegelse av gjellelokkene. Enkelte fisk sto på skrå i vannet, med hodet opp. Idet fisken ankom bløggerommet, etter 40 minutt i levendekjøletanken i ozonert vann, var den fortsatt rolig. De fleste fiskene lå rolig på siden og beveget bare gjellelokkene. Fisk som ble liggende noen minutter før avliving og prøvetaking, begynte å livne til og ble etter hvert svært aktivt sprellende. Dette skyldtes trolig at bedøvelseseffekten begynte å gå ut, og indikerer at fisken var i fin form, og tilsynelatende upåvirket av å ha vært 40 minutt i ozon-behandlet vann. Det kunne ikke observeres forskjeller på atferden for fisk behandlet med økende konsentrasjon av ozon. Dette kan tyde på at de ozonmengdene som var i bruk ligger godt innenfor fiskens toleranseområde. I denne sammenheng kan det bemerkes at det ved forskriftsmessig bedøvelse av fisk med CO2, uten bruk av levendekjøletank, påvises normalt en adferd som ofte innebærer høyt stressnivå og en panikkreaksjon. Dette er uheldig både fra en dyrevernmessig synsvinkel og med tanke på næringsmiddelkvalitet. Det vises for øvrig til egen faktaboks med relevante utdrag fra Dyrevernmeldingen. Konklusjon Ozonering av sjøvann i tank for levendekjøling er en lovende strategi for å redusere eventuelt smittepress fra fisk til slakting og bearbeiding. Brukt slik det er beskrevet i denne artikkelen, ser ozontilsetning til sjøvann ikke ut til å ha negative effekter på fiskens kvalitet eller velferd. I miljøsammenheng er ozon et godt alternativ til konvensjonelle kjemiske desinfeksjonsmidler, og bruken av stoffet vil kunne gi vesentlige miljøgevinster dersom det erstatter eksempelvis klorholdige produkter. Metoden vil nå bli utprøvd i større skala i en prøveperiode på ett år. Referanser Referanseliste kan fåes ved henvendelse til artikkelforfatterne eller til redaksjonen.