Lait 75 (1995) 81-91
DOI: 10.1051/lait:199516

Combined effect of nisin and moderate heat on destruction of Listeria monocytogenes in milk

S. Maisnier-Patin^a, S.R. Tatini^b and J. Richard<sup>a

a</sup>  Station de Recherches Laitières, INRA, 78352 Jouy-en-Josas, France
^b  Department of Food Science and Nutrition, University of Minnesota, Saint-Paul, MN 55108, USA

(Received 25 April 1994; accepted 14 October 1994)

Abstract - The kinetics of destruction of two strains of L monocytogenes in skim milk heated at 60°C with and without addition of 25 or 50 lU / mL of nisin were studied. The survival curves displayed an initial lag phase followed by an accelerating killing phase. As both the length of the lag phase and the destruction rate depended on the temperature and the presence of nisin, a mathematical model was necessary to compare the survival curves and to determine the time to achieve a given reduction of the Listeria counts. Two models were compared, each allowing satisfactory goodness of fit. However, as they gave very diverging D-values, the time to achieve a given reduction (3 and 6 log₁₀) of the numbers of Listeria in milk was calculated using one model. Addition of 25 or 50 lU / mL of nisin to milk heated between 54 and 65°C considerably reduced the heat résistance of one of the two strains of Listeria so that the time needed to achieve a 3 and 6 log₁₀ reduction of populations of this bacterium was substantially diminished. For instance, 16 min at 54°C was sufficient to achieve a 10³-fold reduction of the number of Listeria in milk containing 25 lU / mL nisin, compared to 77 min in absence of nisin. The combined effect of heat and nisin was somewhat enhanced if the bacteria were previously grown in milk at low temperatures. Factors that affect the heat resistance of Listeria are discussed as well as the possible mode of action of nisin and heat on destruction of bacterial cells.

Résumé - Effet combiné de la nisine et d'un traitement thermique modéré sur la destruction de Listeria monocytogenes dans le lait
Les cinétiques de destruction à 60°C de 2 souches de Listeria monocytogenes dans du lait écrémé additionné ou non de 25 ou 50 Ul / mL de nisine ont été étudiées. Les courbes représentant le log₁₀ de la population bactérienne survivante en fonction du temps de chauffage montrent une phase de latence suivie d'une phase linéaire de destruction. Le temps de latence et la vitesse de destruction dépendaient de la température de chauffage et de la concentration du lait en nisine. Un modèle mathématique était donc nécessaire pour comparer les cinétiques de destruction de L monocytogenes. Deux modèles ont été comparés. Ils permettaient l'un et l'autre un bon ajustement des données expérimentales. Cependant, les valeurs de D calculées à partir de ces modèles étaient très divergentes. On a donc préféré calculer le temps de chauffage nécessaire pour obtenir une destruction de 3 et 6 log du nombre de Listeria à partir des modèles. L'addition de 25 ou 50 Ul / mL de nisine dans le lait diminue considérablement la résistance thermique de L monocytogenes et le temps nécessaire pour avoir une réduction donnée du nombre de ces bactéries. Par exemple, à 54°C, 16 min sont suffisantes pour réduire d'un facteur 1000 le nombre de Listeria dans le lait contenant 25 Ul / mL de nisine, alors que 77 min sont nécessaires en l'absence de nisine. L'effet combiné du traitement thermique et de la nisine augmente lorsque les bactéries sont précultivées dans le lait à basses températures. Les facteurs qui affectent la thermorésistance des Listeria sont discutés, ainsi que le mode d'action sur les cellules bactériennes de la nisine et de la chaleur.

Key words: Listeria monocytogenes / thermal inactivation / nisin / kinetics / mathematical model

Mots clés : Listeria monocytogenes / lait / cinétique de destruction / nisine / chauffage