Nitrosaminbildung

Die Restnitritmengen von Fleischerzeugnissen haben unter gesundheitlichen Aspekten eine besondere Bedeutung. Die Bildung von Nitrosaminen in Fleischerzeugnissen wird durch saure pH-Werte < 5,5 und hohe Temperaturen

> 130 °C begünstigt (PEGG u. SHAHIDI 2000; PARTHASARATHY u. BRYAN 2012; HONIKEL 2014). Die Gefahr der Nitrosaminbildung wird neben dem Nitritgehalt allerdings auch durch den Gehalt an sekundären Aminen erhöht.

Obwohl in Brühwürsten laut FEINER (2006) eher mit geringen Gehalten dieser Substanzen zu rechnen ist, können in Brühwurstprodukten wie beispielsweise Leberkäse während der Produktion und beim Braten, sowie im sauren Milieu des Magens nach der Nitritaufnahme, Nitrosamine entstehen (PARTHASARATHY u.

BRYAN 2012; BAUER 2014; HONIKEL 2014).

Der Einsatz nitratreicher Gemüseextrakte, wie Petersilienstängelextrakt, bietet eine Möglichkeit zur Reduzierung der durch Fleischerzeugnisse aufgenommenen Nitritmengen. Im Vergleich zur traditionell gepökelten Variante konnten mit allen verwendeten Konzentrationen an Petersilienstängelextrakt niedrigere Restnitritgehalte erzielt werden. Die gesetzlichen Beschränkungen des Nitriteinsatzes verdeutlichen die Bemühungen, die Aufnahmemengen von Nitrit für

DISKUSSION

Petersilienstängelextrakt und einer Starterkultur wurde in der vorliegenden Studie eine Reduktion des Restnitritgehaltes im Endprodukt im Vergleich zur traditionell gepökelten Variante erzielt. Bei der Einstufung der Gesundheitsgefahr durch nitrithaltige Fleischerzeugnisse ist jedoch zu bedenken, dass eine Zufuhr von Nitrit, Nitrat und Nitrosaminen in nicht zu unterschätzenden Mengen auch durch andere Lebensmittel wie Bier und Gemüse erfolgt (BRYAN et al. 2012). Nitrosamine können ebenso nach der Aufnahme nitrathaltiger Lebensmittel aus Nitrat im Magen entstehen (BAUER 2014; NOVA u. GONZÁLEZ-SCHNAKE 2014). Deshalb sind bei der Produktion von Fleischerzeugnissen mit Gemüseextrakten unter gesundheitlichen Aspekten auch die Nitratgehalte von Bedeutung. Alle mit Petersilienstängelextrakt hergestellten Brühwürste zeigten in der vorliegenden Studie niedrigere Nitritgehalte und, abhängig von der verwendeten Menge des Extraktes, vergleichbare bzw. niedrigere Nitratgehalte.

6.4 Inokulationsversuch mit Listeria monocytogenes

L. monocytogenes ist ein Lebensmittelinfektionserreger, der während der Verarbeitung und Verpackung auch auf gepökelte und hitzebehandelte Produkte wie aufgeschnittene Brühwurst gelangen kann (BEDIE et al. 2001; XI et al. 2012;

ÁLVAREZ-ORDÓÑEZ et al. 2015). RTE-Produkte sind nicht zur Nacherhitzung beim Verbraucher vorgesehen und können daher bei einer vorliegenden Kontamination mit L. monocytogenes zu einer Infektion des Verbrauchers führen.

In der vorliegenden Studie sollte anhand eines Inokulationsversuches mit L. monocytogenes gezeigt werden, inwiefern sich Petersilienstängelextrakt als Ersatz für Nitritpökelsalz auf das Wachstum von L. monocytogenes in Brühwürsten nach Art einer Mortadella auswirkt.

Die Bestimmung der Keimzahlen von L. monocytogenes erfolgte auf OCLA Agar und PALCAM Agar. Zwischen den Keimzahlen dieser Selektivnährböden konnten an keinem der Untersuchungstage signifikante Unterschiede festgestellt werden.

Für die weitere Beurteilung wurden deshalb ausschließlich die Keimgehalte von L. monocytogenes auf OCLA Agar verwendet.

DISKUSSION

Ausgehend von einer mittleren Keimzahl von etwa 4,6 x 10² KbE L. monocytogenes/g Wurst an Tag 1 nach der Produktion stiegen die Keimgehalte der Varianten V1, V2, V3 und V4 bis zum Ende der Lagerzeit um etwa 6 log10 -Einheiten an. Interessanterweise konnten für V5 (4,29 g Petersilienstängelextrakt/kg Brät) nach einer Lagerzeit von 28 Tagen signifikant niedrigere Keimgehalte an L. monocytogenes beobachtet werden als für V1-V4 (P < 0,05). Die Keimzahlen von V5 stiegen bis zum letzten Untersuchungstag um etwa 5 log10-Einheiten an und lagen im Verlauf der Lagerung stets unterhalb der festgestellten L. monocytogenes Keimzahlen der anderen Brühwurstvarianten.

Es ist bekannt, dass Nitrit in Zusammenhang mit anderen bakteriellen Hürden das Wachstum von L. monocytogenes in Fleischerzeugnissen vermindern oder hemmen kann (DUFFY et al. 1994; PRADHAN et al. 2009; PARTHASARATHY u.

BRYAN 2012; XI et al. 2012; KING et al. 2016). SULLIVAN (2011) und HORSCH et al. (2014) stellten in ihren Untersuchungen höhere L. monocytogenes Keimzahlen in ungepökeltem Schinken als in traditionell gepökeltem Schinken fest.

In der vorliegenden Studie konnte eine Hemmung oder Verminderung des Listerienwachstums durch Nitrit allerdings nur eingeschränkt beobachtet werden.

Mit Ausnahme des 21. Lagertages zeigte die ungepökelte Variante (V2) an allen Untersuchungstagen zwar die höchsten Keimzahlen unter den produzierten Brühwurstvarianten (P > 0,05), im Vergleich mit V1 ließen sich für V2 (ungepökelt) jedoch lediglich an Tag 14 und 21 signifikant höhere L. monocytogenes Keimzahlen beobachten.

Bis heute ist der zugrundeliegende Wirkmechanismus der Bakterienhemmung des Nitrits nicht vollständig geklärt (SEBRANEK u. BACUS 2007b; SINDELAR u.

MILKOWSKI 2011). Es wird vermutet, dass Derivate des Nitrits wie HNO2 und NO auf Bakterien wirken und bei verschiedenen Bakterien auch eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber diesen Stoffen besteht (MØLLER u. SKIBSTED 2002;

TOMPKIN 2005). Bekannt ist zudem, dass die Nitritwirkung auf L. monocytogenes konzentrationsabhängig ist. Mit höheren eingesetzten Nitritmengen konnten XI et al. (2011) in einem Fleischmodellsystem eine stärkere Wachstumshemmung von L. monocytogenes erzielen.

DISKUSSION

DUFFY et al. (1994) führten ein vermindertes Wachstum von L. monocytogenes auf höhere residuale Nitritmengen in Fleischerzeugnissen zurück. Mit absinkenden Restnitritgehalten in Fleischerzeugnissen während der Lagerzeit verringert sich laut TOMPKIN (2005) auch der hemmende Effekt auf Mikroorgansimen wie Clostridium botulinum. Nach HONIKEL (2014) tragen jedoch die pH-Werte eines Fleischerzeugnisses nach der Produktion nicht mehr zur Bildung von NO, dem wirksamen Agens gegenüber Bakterien, bei und die anhaltende Wirkung des Nitrits auf Bakterien ist fraglich.

Die Restnitritgehalte von V3, V4 und V5 waren in der vorliegenden Studie gegenüber V1 an Tag 1 der Untersuchungen um 80 % (V3), 70 % (V4) und 40 % (V5) reduziert. Bei der Produktion von Fleischerzeugnissen mit Gemüseextrakten bestehen aufgrund der häufig niedrigeren Nitritgehalte in diesen Produkten Bedenken bezüglich der mikrobiellen Sicherheit (SCHRADER 2010; JACKSON et al. 2011b; SINDELAR 2014). So wurde in einer Studie von JACKSON et al.

(2011b) in einem kommerziell erhältlichen „naturally-cured“ Schinken ein stärkeres Wachstum von Clostridium perfringens beobachtet, als in einem konventionell produzierten Schinken. Im Gegensatz dazu zeigten andere Studien, dass in mit Sellerie produzierten Produkten und konventionell produzierten Fleischerzeugnissen kein Unterschied im Wachstum von L. monocytogenes bestand (SULLIVAN et al. 2012a; HORSCH 2013).

In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen zeigten die mit Petersilienstängelextrakt hergestellten Brühwürste V4 und V5 in der vorliegenden Studie ein mit einer traditionell gepökelten (V1) Brühwurst vergleichbares Wachstum von L. monocytogenes. Trotz der im Vergleich niedrigeren Restnitritgehalte zeigte die mit einer hohen Konzentration Petersilienstängelextrakt (4,29 g PE/kg Brät) hergestellte Brühwurst V5 jedoch an den Tagen 7 und 28 nach der Produktion sogar signifikant niedrigere Keimzahlen als V1 (P < 0,05). Der Restnitritgehalt kann daher nicht für die bessere Keimhemmung in der Petersilienstängelextraktvariante V5 verantwortlich sein gewesen sein.

In Untersuchungen von KING et al. (2016) hatten sowohl die eingehende Nitritmenge als auch die Restnitritmenge im Produkt Einfluss auf das Wachstum

DISKUSSION

von L. monocytogenes. Die Studie zeigte, dass die eingehende Nitritmenge während der Produktion die Wachstumsrate der Bakterien, und die residuale Nitritmenge die Dauer der Lagphase beeinflusste. Schlussfolgerungen bezüglich des Einflusses der eingehenden (V1) und gebildeten Nitritmengen (V3-V5) auf das Listerienwachstum wurden in der vorliegenden Studie dadurch erschwert, dass zwischen V3, V4, V5 und V1 bezüglich der eingehenden Nitritmenge bzw.

gebildeten Nitritmenge aus Nitrat kein Vergleich gezogen werden konnte. Dennoch lässt sich vermuten, dass bei höheren eingesetzten Petersilienstängelextraktmengen zwischenzeitlich auch größere Mengen Nitrit entstanden sind. Darauf lassen auch die festgestellten Restnitritmengen in den Varianten V3, V4 und V5 schließen, da abhängig von den eingehenden bzw. in den Varianten V3, V4 und V5 gebildeten Nitritmengen auch die Restnitritmenge in diesen Würsten steigt (SEBRANEK u. BACUS 2007a).

Bei einer 100 %igen Umwandlung von Nitrat in Nitrit durch die Starterkultur S. carnosus können in V5 während der Haltezeit zwischenzeitlich höchstens 120 ppm Nitrit entstanden sein. Da dieser Reduktionsvorgang von vielen Faktoren beeinflusst wird, ist die tatsächlich entstehende Nitritmenge bei diesem Herstellungsverfahren jedoch nicht gut zu kontrollieren (SINDELAR 2014).

Dennoch könnte die eingehende Nitritmenge von V5 möglicherweise höher gewesen sein als in den Brühwurstvarianten V1 (etwa 80 ppm Natriumnitrit), V4 (höchstens 60 ppm Nitrit) und V3 (höchstens 30 ppm). Es muss allerdings betont werden, dass L. monocytogenes erst an Tag 1 nach der Produktion auf die aufgeschnittene Ware aufgebracht wurde, zu einem Zeitpunkt also, an dem die oben beschriebenen Reaktionen längst abgelaufen waren. Inwieweit die eingehenden bzw. gebildeten Nitritmengen nachfolgend einen Einfluss auf das Wachstum von L. monocytogenes hatten ist nicht geklärt. Weitere Untersuchungen sind nötig, um die eingehenden Nitritgehalte im Brät bei der Produktion von Brühwurst mit Petersilienstängelextrakt während der Haltezeit zu bestimmen und dadurch möglicherweise Aufschluss über die Wirkung des Nitrits auf das Keimwachstum von L. monocytogenes zu erhalten.

DISKUSSION

Neben Nitrit könnten auch die modifizierte Atmosphäre (CO2), das verwendete Phosphat, der aw-Wert und der pH-Wert das Wachstum von Mikroorganismen in unserer Studie beeinflusst haben (FARBER et al. 1996; MILLS 2014). Aufgrund identischer Lagerungsbedingungen aller Brühwurstvarianten, der Verwendung identischer Mengen Phosphat und keinerlei festgestellten Unterschiede im aw-Wert können diese Parameter als Ursache für die schlechteren Wachstumsbedingungen für L. monocytogenes in V5 allerdings vernachlässigt werden.

Listerien wachsen typischerweise in pH-Bereichen von 5,6 bis 9,6 (HOLLEY u.

CORDEIRO 2014), so dass eine Vermehrung auch in den Brühwurstvarianten V3, V4 und V5 gegeben war. In einer Studie von (LAVIERI et al. 2014) zeigte sich kein Effekt auf das Wachstum von L. monocytogenes durch eine pH-Absenkung. Auch laut MYERS et al. (2013a) tragen geringe pH-Wert-Abweichungen nicht zu einem veränderten Wachstum von L. monocytogenes bei. Ebenso kann in unserer Studie der pH-Wert der Petersilienstängelextraktvarianten (V3-V5) als alleiniger Effekt auf das Listerienwachstum ausgeschlossen werden, da sich die gleichmäßig niedrigeren pH-Werte in den Varianten V3-V5 nicht in gleichem Maße auf das Wachstum von L. monocytogenes in allen drei Varianten ausgewirkt haben. Ein zusätzlicher hemmender Effekt auf das Wachstum von L. monocytogenes durch die niedrigeren pH-Werte ist allerdings möglich.

Es ist außerdem möglich, dass das Petersilienstängelextrakt selbst eine Wirkung auf das Wachstum von L. monocytogenes in der vorliegenden Studie gehabt hat und in höheren Konzentrationen eine effektivere Wirkung zeigte.

Petersilienstängelextrakt wird üblicherweise in Gewürzmischungen verwendet. In einigen Studien erwies sich getrocknete Petersilie als antibakteriell und antioxidativ (WONG u. KITTS 2006; ZHANG et al. 2006). Die antimikrobielle Wirkung von Pflanzeninhaltsstoffen wird in der Literatur auf die enthaltenen Phenole zurückgeführt (WONG u. KITTS 2006; VAQUERO et al. 2007).

DISKUSSION

6.5 Sensorische Untersuchungen

Für den Verbraucher ist die Farbe von Fleischerzeugnissen ein wichtiges Bewertungskriterium. Die charakteristische Pökelfarbe ist zudem auch ein entscheidendes Kaufkriterium (SUMAN u. JOSEPH 2014).

Mit Gemüseextrakten produzierte Fleischerzeugnisse zeigen häufig äußere Merkmale, wie die Pökelfarbe, entsprechend traditionell gepökelter Produkte (PEGG u. SHAHIDI 2000; SEBRANEK u. BACUS 2007b). Aufgrund der bakteriellen Reduktion von Nitrat zu Nitrit entstand auch in den Varianten mit Petersilienstängelextrakt Nitrit, welches während des Produktionsprozesses zur Ausbildung von Nitrosomyochromogen, dem farbgebenden Komplex in gepökelten Fleischerzeugnissen, führte (Abb. 9). In der ungepökelten Brühwurstvariante (V2), konnte durch den Verzicht auf Nitrat oder Nitrit kaum Pökelfarbe entstehen. Die Panellisten stellten bei der sensorischen Beurteilung deshalb eine geringere Rotintensität von V2 fest. Keine Unterschiede bezüglich der roten Farbe wurden zwischen den Varianten V1, V3, V4 und V5 beobachtet.

Die höheren instrumentell ermittelten Gelbwerte in den Varianten V4 und V5, die vermutlich durch das Petersilienstängelextrakt bedingt waren, spiegelten sich im Vergleich mit der traditionell gepökelten Variante nicht in der Bewertung der Farbe durch die Panellisten wider. Bezüglich V2 wurde aber deutlich, dass ein höherer b*-Wert zur höchsten Intensität der grauen Farbe unter den Brühwurstvarianten führte. Der Parameter „Graue Farbe“ führte auch maßgeblich zur schlechteren Gesamtakzeptanz für die ungepökelte Brühwurst. Bemerkungen der Panellisten im Rahmen dieser Studie wie „zu grau“, oder „zu blass“ verdeutlichten, dass die Akzeptanz für ungepökelte Produkte im Vergleich mit rotintensiveren Brühwürsten vermindert war. Ungepökelte Produkte werden aufgrund ihrer, im Gegensatz zu gepökelten Fleischerzeugnissen, geringeren Rotintensität auch als „graue Ware“

bezeichnet. Der Verkauf von ungepökelten Produkten erfolgt bisher vorwiegend im Biosegment. Dabei handelt es sich auch um Produkte, die üblicherweise mit Nitritpökelsalz hergestellt werden. Die Ergebnisse der durchgeführten sensorischen Untersuchungen der Brühwürste stimmen mit der Vermutung von LÜCKE (2003) überein, dass Produkte, die üblicherweise mit Nitritpökelsalz

DISKUSSION

produziert werden, eine geringere Akzeptanz erlangen, wenn auf Nitrit verzichtet wird. Ist die Aufklärung durch Fachpersonal jedoch vorhanden, kann die Akzeptanz für diese Produkte gesteigert werden (HAMM 2007).

Die Gesamtakzeptanz der Petersilienstängelextraktvarianten V4 und V5 war in der vorliegenden Studie vergleichbar mit der Akzeptanz für die traditionell gepökelte Brühwurst (V1). Ähnliche Beobachtungen machten auch FISCHER et al. (2005a).

Geschulte Prüfer konnten in dieser Studie mittels einer Rangordnungsprüfung keine visuellen oder geschmacklichen Unterschiede zwischen einer Brühwurst mit Nitritpökelsalz und Brühwürsten, die 25 oder 50 ppm Nitrat aus einer Gewürzmischung enthielten, feststellen.

Bei der sensorischen Beurteilung der Gesamtbewertung schnitt in der vorliegenden Studie die Variante 3 (30 ppm Nitrat) schlechter ab als die Varianten, die mit höheren Konzentrationen Petersilienstängelextrakt produziert wurden. Bezüglich grauer Farbe erlangte V3 innerhalb der Petersilienstängelextraktvarianten zudem den höchsten Wert. Die geringeren eingehenden Nitratgehalte führten wahrscheinlich zu geringeren Gehalten an gebildetem Nitrit und folglich zu niedrigeren Gehalten an Nitrosomyochromogen, was die sensorischen Eigenschaften dieser Variante herabsetzte (SEBRANEK u. BACUS 2007a). Die sensorische Bewertung zeigte jedoch, dass Petersilienstängelextrakt in den verwendeten Konzentrationen (0,11 % (V3), 0,21 % (V4) und 0,43 % (V5)) keinen Einfluss auf den Geschmack, das Aroma und die Salzigkeit der Brühwürste hatte.

Im Gegensatz dazu führten in einer Studie von SINDELAR et al. (2007b) Konzentrationen von 0,35 % Sellerieextrakt zu Geschmacksveränderungen in Form von „Gemüsegeschmack“ in Schinken, jedoch nicht in Frankfurter Würstchen. Die für die Produktion der ungepökelten Variante und den Petersilienstängelextraktvarianten verwendeten geringgradig höheren Salzmengen (etwa 0,08 g NaCl/kg Brät) wurden durch das Panel nicht als nachteilig bewertet.

V2 wurde im Vergleich zu V4 als weicher bewertet. Die in der sensorischen Untersuchung bewerteten Unterschiede in der Konsistenz ließen sich mittels Texturprofilanalyse für den Parameter Härte jedoch nicht bestätigen. Aufgrund der für die Brätherstellung standardisierten Fleisch- und Fettgewebesortierung sind

DISKUSSION

unterschiedliche Fettgehalte, die zu einer weicheren Konsistenz in Brühwurst führen könnten, nicht zu erwarten. Eine weitere Wirkung auf die Konsistenz von V2 könnte der Verzicht auf Nitrit in dieser Variante bewirkt haben. In einer Studie von QING-LI et al. (2007) führte allerdings ein höherer Nitritgehalt zu einer weicheren Konsistenz in Frankfurter Würstchen.

Die sensorischen Untersuchungen zeigten, dass mit den eingesetzten Petersilienstängelextraktmengen von 2,14 g/kg Brät und 4,29 g/kg Brät mit der traditionell gepökelten Brühwurst sensorisch vergleichbare Produkte hergestellt werden konnten.

Farbe, Aroma und Geschmack von Fleischerzeugnissen können während der Lagerung abnehmen. In einer Studie von LÜCKE et al. (2007), traten während der Lagerung von Lyoner Würsten ohne Nitrit früher Geschmacksabweichungen wie Ranzigkeit und saurer Geschmack durch Laktobazillen auf, als in mit Nitrit produzierten Würsten. In der vorliegenden Studie wurde die sensorische Beurteilung an Tag 4 nach der Produktion durchgeführt, da zu diesem Zeitpunkt die Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchung bereits vorlagen. Da bis zum Ende des Lagerungszeitraumes lediglich ein geringfügiges und in wenigen Packungen vorhandenes Wachstum von Laktobazillen und Pseudomonaden nachweisbar war, sind entsprechende Geschmacksveränderungen auch bis zum Ende der Lagerung nicht zu erwarten gewesen. Instrumentell wurde ein Verblassen der roten Farbe über die Lagerungszeit für alle Petersilienstängelextraktvarianten verzeichnet, wenn auch für V5 erst gegen Ende des Lagerungszeitraumes. Dies könnte sich auch auf die sensorische Beurteilung und die Verbraucherakzeptanz der Brühwürste zu einem späteren Zeitpunkt der Lagerung auswirken. Zudem könnte die Beurteilung bei einer separaten Bewertung aller Brühwurstvarianten auch für eine gepökelte Brühwurst oder eine Brühwurst mit niedrigen Petersilienstängelextraktkonzentrationen bezüglich roter Farbe eine bessere Akzeptanz ergeben und somit von der vorliegenden Bewertung abweichen, da die zu beobachtenden Farbunterschiede zwischen ungepökelten und nitrithaltigen Brühwürsten im direkten Vergleich besonders prägnant sein können.

DISKUSSION