ListComplex - Software for risk assessment of Listeria in complex ready-to-eat products

The "ListComplex" project has developed a shelf life calculator for companies producing ready-to-eat foods, i.e. products not heat-treated before consumption. This shelf life calculator will contribute in risk assessment and documentation of shelf life for ready-to-eat foods using predictive modelling. The bacterium Listeria monocytogenes poses a risk in foods that are not heat treated by consumer because listeria can grow at refrigerator temperatures and reach disease-causing levels during storage. Healthy people can tolerate eating some listeria and the legislation states that listeria must not exceed 100 cfu per gram product during the shelf life. The software is web-based and can be used on mobile, tablet and computer in Norwegian or English. The software is owned and operated by Animalia (www.animalia.no), which administers user licenses, and is available at the end of the project for food companies in Norway and internationally. The Veterinary Institute has performed 243 listeria growth studies with 27 ingredients or composite foods, with different packaging methods and storage temperatures. The results are statistically processed using algorithms and predictive models. Models are tested in verification trials. These models are programmed into software. The user interface is very user-friendly for food companies. The user selects a product from a menu, and product characteristics such as ingredients, pH, water activity, carbohydrate content and growth inhibitors such as lactate and acetate are suggested. These suggestions are based on 1677 lab-analyzes. The user can overwrite the default values. The user fills in packaging method and storage temperature, and a growth curve for listeria is calculated. The number of days for listeria growth to reach 100 cfu per gram is defined as the listeria shelf life. The user can print this documentation for use at inspections and product development. The software can also be used for simulation, to find methods to increase shelf life, such as addition of acetate or lactate, changing to another packaging method and changing the pH and carbohydrate content. Longer shelf life is calculated with a few keystrokes, instead of performing challenge studies. Behind these predictive models, there is considerable research work. Competence is obtained from Norwegian and European research environments within listeria and predictive modelling. Different models have been tested, such as linear regression models and gamma models. The regression model is scientifically accepted in a recognized scientific journal (Skjerdal et al., 2022) and the gamma model article is being prepared, in collaboration with foreign researchers (Gangsei et al., in prep.). The project has also been presented at two international conferences, in addition to Norwegian journals and websites. The shelf life calculator is based on the ListWare project for meat products and the EU project Startec, as well as contributions from European research communities in Italy, Spain, Switzerland and France. In ListComplex, we have mainly investigated mayonnaise-based salads and mixed green salads. Listeria outbreaks in recent years have been caused by mixed products. Risk assessment of composite food products is challenging, and difficult to model because each ingredient represents a separate environment and contact surfaces can change the conditions of the individual components. Mixed products can increase the risk of listeria growth as the microenvironment between two ingredients can provide good growth conditions, even if each individual ingredient has a low growth potential. Little research has been published on listeria growth in composite products, and our findings show interesting results. The main finding is that pH drops during storage period if there are carbohydrates available in the mixture, which inhibit the listeria growth. The pH in meat products are basically stable, but if the meat is mixed with vegetables, the background flora will grow in the vegetables and produce acids that reduce the pH and inhibit the listeria growth. The food industry can use this to extend shelf lives of certain ready-to-eat foods. It is also shown that sour cream added to mayonnaise-based salads increases shelf life due to lactic acid bacteria content. Six industrial partners in this project, have through cooperation and openness, built up their competence in microbiology, predictive modelling, statistical analysis and web design. The ListComplex project has developed a tool that would not been developed without the research support. The web program ListWare will contribute to cheaper and simpler risk assessments for the shelf life of ready-to-eat products. It will provide safer food, reduced costs for food companies, less food waste and more sustainable goods flow.

Løsningsorientert samarbeid i prosjektarbeidet har vært nyttig. Prosjektarbeidet med 6 matbedrifter og to FoU-partnere har fungert godt, og det har vært mulig med forholdsvis stor åpenhet mellom bedriftene om listeria-risikohåndtering. De har bidratt med matprodukter i forsøk, informasjon om produktene og gode diskusjoner. Det har også vært internasjonalt samarbeid om modellering og forsøksdesign. Flere av analysene utføres normalt ikke av bedriftene, og derfor har det vært en stor fordel med et fellesprosjekt der mange bedrifter går sammen og får kartlagt en rekke produkter i fellesskap. Brukervennligheten for software har blitt vektlagt ved at matbedriftene har deltatt aktivt i utarbeidelse av layout og testing av software. Målgruppen for software er alle bedrifter som produserer spiseklare matvarer. Disse matbedriftene har ansvaret for risikovurdering av listeriavekst i sine produkter og for å sette holdbarhet som gir trygg mat. Ved hjelp av dette nye software, ListWare, vil matbedriftene kunne redusere kostnader til egne vekststudier av listeria, få sikrere input i sine risikovurderinger, og de kan med noen tastetrykk i software vurdere bruk av aktuelle tilsetninger som kan hemme listeriavekst og forlenge holdbarhetene. Ved å finne mer korrekt (lengre) holdbarhet, vil man redusere matsvinn hos forbruker og butikk. Det vil også bidra til å redusere antall tilbaketrekninger av produkter. Softwaregrensesnittet vil være et nyttig verktøy for produktutvikling, beslutningsstøtte, vurderinger av konsekvenser av utilsiktet variasjon og benchmarking av produkter, samt redusere sykdomstilfeller på grunn av listeria. Dermed har prosjektet ListComplex bidratt til en bærekraftig økonomisk og helsemessig fordel for samfunnet.

«ListComplex» skal videreutvikle en holdbarhetskalkulator og database for å bistå matbedrifter og Mattilsynet med å risikovurdere og dokumentere holdbarhet i spiseklare matvarer ved hjelp av prediktiv modellering. Listeria monocytogenes er en utfordring i matvarer som ikke skal varmebehandles før spising fordi bakterien kan vokse ved kjøleskaptemperaturer og nå sykdomsfremkallende nivåer ved lagring. Software er webbasert og skal være tilgjengelig for matbedrifter i Norge og internasjonalt, og beregne holdbarheter for sammensatte produkter ut fra modeller laget på bakgrunn av vekstforsøk. Dette bygger videre på verktøyet utviklet i ListWare-prosjektet for kjøttprodukter og Startec-prosjektet for pastasalater. Modeller som er tilgjengelige fra internasjonale forskningsmiljøer vil også implementers. De siste årenes utbrudd har vært forårsaket av sammensatte produkter. Risikovurdering av sammensatte og komplekse matprodukter (farseprodukter, salater, majonesbaserte salater etc) er utfordrende og det er vanskelig å modellere potensiell Listeria-vekst og holdbarhet på grunn av at hver ingrediens representerer et eget miljø og fordi kontaktflatene kan endre forutsetningene i enkeltbestandelene. Effekten av bakgrunnsflora i maten som gir konkurrerende og hemmende miljø for Listeria, er viktig å undersøke i dette prosjektet. Det er matbedriftene selv som har ansvaret for å bestemme holdbarhet for sine produkter. Det er viktig for matindustrien å redusere tilfeller av sykdommer og dødsfall som følge av Listeria-utbrudd og samtidig redusere kostnader, både gjennom mindre kast på grunn av utgått dato, men også færre tilbakekallinger og tilbaketrekninger. ListComplex skal bidra til å kostnadseffektiv kontroll og reduksjon av sykdom, og samtidig redusere kostnader og matsvinn med bedre risikohåndtering av hendelser i markedet.