Entwicklung einer einfachen und schnellen Analysenmethode für Kohlenmonoxid in Fisch - Teil 2: Methodenoptimierung

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e -IS S N 1861 -2 1 6 4 p -IS S N 1860-990

Entwicklung einer einfachen und schn ellen Analysen- m e t h o d e für Kohlenmonoxid in Fisch - Teil 2: Methoden- optimieru ng

D ev elo p m en t o f an ea sy and fast m eth od for carb on m on oxid e d e te c tio n in fish - Part 2: Im provem ent o f th e m eth od

H arald H eyer1; R einhard S c h u b r in g 2

1 Dräger Safety AG & C o. KGaA, Revalstr. 1, 2 3 5 6 0 Lübeck, Germany;

2 B undesforschungsanstalt für E rnährung u n d Lebensm ittel, Forschungsbereich Fischqualität, Palm aille 9, 2 2 7 6 7 H am  burg, Germ any

reinhard.schubring@ ibt.bfa-fisch.de

N achdem im 1. Teil (Haase et al. 2005) die Grundzüge der einfachen und schnellen Analysenmethode zur Bestim

m ung von K ohlenm onoxid in Fisch, die dazu benötigten Geräte und Chem ikalien und erste M essungen an Fisch dargestellt wurden, beschreibt dieser Teil den Einfluss der Probenvorbereitung, der Variation der Probenmengen, des Extraktionsmittels, der D auer der Extraktion und weiterer Randbedingungen auf die Analysenergebnisse. Die beiden D urchführungsarten der M ethode werden hinsichtlich der zu erw artenden Messfehler bewertet und die erforderlichen Einzelkom ponenten aufgelistet, w odurch eine sichere Kostenabschätzung der M ethode möglich ist.

Zusätzliche instrum enteile Farbmessungen und D SC -U ntersuchungen an unbehandeltem und C O -behandeltem Tunmuskel verdeutlichen die Effekte.

Einleitung

K ohlenm onoxid oder K ohlenm onoxid en thaltende Gasm ischungen (gefilterter Rauch, Clearsmoke® oder Tasteless smoke) werden angewendet, um dam it das Fleisch von Tunen oder ähnlichen Fischen m it ausge

prägter Eigenfärbung vor unerw ünschten Farbverände

rungen von rot (O xyhäm oglobin oder Oxymyoglobin) nach braun (M ethäm oglobin oder M etm yoglobin), die sich bei längerer Gefrierlagerung und insbesondere nach dem Auftauen ergeben, durch die Bildung von Carbo- xyhämoglobin oder Carboxymyoglobin zu schützen. In der Europäischen U nion und in vielen anderen Staaten der W elt sind derartige Praktiken, die dazu dienen können, minderwertige Q ualität zu schönen und die Verbraucher in die Irre zu führen, aufgrund geltenden Lebensmittelrechts nicht erlaubt.

Gegenteilige Entscheidungen niederländischer Gerichte haben jedoch dazu geführt, dass auf den M ärkten der Europäischen M itgliedsstaaten m it K ohlenm onoxid behandelte Produkte — egal in welcher Form angewendet

— häufig gehandelt werden, so dass die Untersuchungs

behörden gezwungen sind einzuschreiten. Regelmäßige Schnellwarnungen, die durch die M itgliedsstaaten an die Kom m ission überm ittelt werden, sind dafür ein eindeutiger Hinw eis. D abei bleibt die Europäische

Kommission selbst in eindeutigen lebensm ittelrechtli

chen Regelungen reserviert (Schubring 2004) und stellt keine echte Hilfe für die betroffenen M itgliedsländer dar, sondern zieht sich auf den S tandpunkt zurück, dass das G eneraldirektorat für G esundheit und Verbrau

cherangelegenheiten der EU-Kommission (D G Sanco) bereits am 8. 10. 2004 der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (ESFA) eine Anfrage hinsichtlich

„Fishery products treated w ith the clearsmoke p ro cess“ (ESFA-Q-2004-143) überm ittelt hat (www.efsa.

A b s tra c t

D e v e lo p m e n t o f an e a s y a n d fa s t m e th o d fo r c a rb o n m o n o xid e d e te c tio n in fish - P a rt 2: Im p ro v e m e n t o f th e m eth o d

A fter hav in g d e s c rib e d in o u r firs t p a p e r (H a a s e e t al. 2 0 0 5 ) th e m ain f e a tu r e s of a n e a s y a n d f a s t m e th o d f o r d e te rm i

n a tio n of c a rb o n m o n o x id e in fish a n d th e e q u ip m e n t a n d c h e m ic a ls n e c e s s a ry a s well a s firs t r e su lts m e a s u re d on fish s a m p le s, th is p a r t d e a ls w ith th e in fluence of sa m p le p re p a ra tio n , v a ria tio n of th e size of sa m p le s, type of solvent, d u ra tio n of e x tra c tio n a n d f u r th e r c o n d itio n s on th e re su lt of a n a ly s e s. Both v a r ia n ts of th e m e th o d a r e e v a lu a te d with re g a rd to m e a s u rin g ex p e c te d e rro rs. The single c o m p o n e n ts of th e e q u ip m e n t, inclu d in g p rise s, a r e liste d to allo w a reli

a b le a s s e s s m e n t o f c o s ts . A d d itio n al in stru m e n ta l c o lo u r a n d DSC m e a s u re m e n ts on b o th u n tr e a te d a n d C O -tre a te d tu n a illu stra te th e effe cts.

(2)

eu.int/register, 15. 9. 2005). Das zuständige Gremium A FC (Lebensmittelzusatzstoffe, Aromastoffe, Verarbei- tungshilfsstoffe und M aterialien, die mit Lebensm itteln inB eriihrung kommen) hat dieses Problem jedoch noch nicht behandelt, sondern „zusätzliche Angaben erbeten“.

Inzwischen wird versucht, geeignete M ethoden zu ent

wickeln, um den eindeutigen Nachweis erbringen zu können, dass eine C O -B ehandlung des Fischfleisches erfolgte.

Kürzlich wurden in den USA, wo die CO -Behandlung von Tun und vergleichbaren Fischarten von den Über

wachungsbehörden erlaubt ist (Schubring 2004), zwei Methoden beschrieben, die den Nachweis einer derartigen Behandlung durch „machine vision“ (Bildverarbeitungs

und Analysegerät) (Balaban et al. 2005) bzw. durch G aschrom atographie-M assenspektrom etrie (GC-M S) (Anderson and W u 2005) beinhalten. Im Vergleich zu der von Ishiwata et al. (1996) beschriebenen CO-Bestim- mungsmethode im Fischfleisch, die auch in Deutschland (Feldhusen et al. 2004) und anderen Ländern (Jonker et al. 2001) am häufigsten angewendet wird, erscheint das bei der GC-M S-M ethode erforderliche Instrum entarium aufwändiger und teurer. Ein Nachteil der gegenwärtig in Japan praktizierten M ethode nach Ishiwata et al. ist der beträchtliche Zeitaufwand für diese Methode. Entspre

chend der Festlegungen des japanischen Gesundheitsmi

nisteriums weisen CO-Gehalte unter 200 pg/kg darauf hin , dass der Fischm uskel keiner C O -B eh an d lu n g unterw orfen wurde. Liegen die G ehalte jedoch über 200 pg/kg, müssen die aus der Tunmuskulatur hergestell

ten Extrakte bei 5 °C 2 Tage lang aufbewahrt und dann erneut analysiert werden. Verringert sich der CO -G ehalt nach 2-tägiger Lagerung, ist eine Behandlung m it C O bestätigt (Chow et al. 2004).

Im ersten Teil dieser Veröffentlichung (Haase et al. 2005) haben wir eine einfache M ethode der CO -B estim m ung im Fischfleisch m ittels Sensortechnik vorgestellt. Im diesem Teil m öchten wir au f weitere Aspekte dieser M ethode und einfachere M öglichkeiten der CO-Frei- setzung eingehen. In den bisherigen Untersuchungen (Haase et al. 2005) und den in der Literatur beschrie

benen M ethoden (Ishiwata et al. 1996; A nderson et al.

2005) wird das C O durch die Zugabe von Schwefelsäure freigesetzt. Theoretisch sollte sich das an H äm oglobin und M yoglobin gebundene C O auch durch m echani

sche und/oder thermische Energie freisetzen lassen, so dass m an au f die Verw endung ätzender und giftiger C hem ikalien ganz verzichten könnte. Ein wichtiger Aspekt ist auch der Einfluss der Probenvorbereitung des Fischfleisches auf das Analysenergebnis.

M aterial un d M e th o d e n

Der Fisch

U nbehandeltes G elbflossen-T unfischfilet (Thunnus albacares) aus Sri Lanka — im westlichen Teil des Indi

schen Ozeans m it Langleinen gefangen, am 2 1 .1 . 2005 verpackt und bei 0 bis 5 °C gelagert — wurde am 27. 1.

2005 auf dem H am burger Fischmarkt gekauft und am gleichen Tag, wie bei Haase et al. (2005) beschrieben, zur Hälfte m it Kohlenm onoxid behandelt und eingefroren.

Die andere Hälfte wurde unbehandelt eingefroren. Vor dem Tiefgefrieren wurden die behandelten und unbe

handelten Fischteile unter Verwendung von PE-Folie vakuumverpackt. Teile des so vorbehandelten Fisches wurden für die O ptim ierung der M ethode verwendet, während der Rest nach w iederholten Gefrier-Tau-Zy

klen (insgesamt acht Mal) jeweils zur instrum ent eilen Farbbestim m ung verwendet wurde, um die Farbstabi

lität des Carboxymyoglobins bzw. -häm oglobins unter solchen extremen Bedingungen zu erfassen. Zusätzlich w urde an frischem , b eh an d eltem u n d gefrorenem Muskel die thermische Stabilität m ittels Differential Scanning Calorim etrie (DSC) untersucht.

M ethoden

Farbbestimmung: Instrum entelle Farbm essungen er

folgten m it einem D reibereichs-F arbm essgerät C R 300 der Firma M inolta (Schubring 2004) sowie einem Spektral-Farbmessgerät spectro pen® der Fa. Dr. Lange (Schubring 2005).

Thermische Analyse: Die DSC-Untersuchungen erfolgten m it einem M icroD SC V II der Fa. SETARAM (Schub

ring 2005).

Messung des Kohlenmonoxid-Gehalts im Fisch: Die Mes

sung erfolgte m it einem elektrochemischen Sensor wie von Haase et al.(2005) beschrieben.

E rgebnisse

Bewertung von Randbedingungen zur Optimierung der M ethode

Experimentelles

D er Versuchsaufbau 1 (Abb. 1) besteht aus einem 250 ml 3-Halskolben, einer Gaspumpe, dem Gasmessgerät M iniW arn, einem M agnetrührer und einer Heizung m it T herm oregulator für den 3-Halskolben.

I P u m p e !

A b b ild u n g 1: Skizze des V ersuchsaufbaues 1 (Kreislaufschal

tung) zur B estim m u n g von C O in Fischfleisch.

Schem atic diagram o f the eq u ip m en t 1 (closed loop) f o r detection o f C O m fish.

H . Heyer; R. Schubring: A nalysenm ethode für K ohlenm onoxid in Fisch — Teil 2 Inf. Fischereiforsch. 52: 106—114, 2005

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Z ur Bestimmung des C O -G ehaltes in Fischfleisch m it

tels Versuchsaufbau 1 müssen u.a. folgende Parameter bekannt sein:

• Einwaage an Fisch

• Volum en von Fisch und zugesetztem Wasser

• Volumen der M essapparatur

Zusätzlich muss das tem peratur- und druckabhängige M olvolumen von C O berücksichtigt werden. Aus diesen Daten lässt sich dann die Menge C O in pg/ kg Fisch be

rechnen. Z ur Volum enbestim m ung der M essapparatur werden in diese bekannte unterschiedliche Volum ina an C O -G as gegeben und die sich ergebende CO -K onzentration gemessen. Abb. 2 zeigt die Ergebnisse von M essungen, bei denen C O durch ein Septum in die A pparatur injiziert wurde.

1800 1600 Ü. 1400

V 1200

o

■g 1000

— 1000 (Xi

— 750 (Xi

— 500 (Xi

— 250 (Xi 125 Jli 25 ui 800

5 600 g 400 200

0 5 10

Zeit [min]

15 20

A b b ild u n g 2: G asv o lu m en b estim m u n g m ittels C O - D eterm i

n a tio n o f the gas volum e using CO.

Bei hohen CO -K onzentrationen nehm en diese über die Zeit schneller ab als bei kleineren, was auf eine leichte Undichtigkeit der Apparatur bzw. des Sensors hindeu

tet. D a bei allen bisher durchgeführten Messungen die CO -Konzentrationen unter 200 ppm lagen, können die beobachteten Undichtigkeiten vernachlässigt werden, (s.

Abb. 2). Das Volumen der Apparatur wird m it Zugabe größerer CO-Volumina von 0,5 bis 1,0 ml bestimmt, um den Fehler, der zum Beispiel durch die Spritze entstehen kann, so klein wie möglich zu halten. Dabei wird die maximale Konzentration bestimmt, mit Hilfe des bekann

ten zugegebenen CO -Volum ens das Gesam tvolum en errechnet und der M ittelwert der Einzelmessungen als Volumen der Versuchsapparatur angenommen. Bei der Volumenbestimmung ergab sich ein W ert von 451.9 ml m it einem mittleren Fehler von 0,42 %.

Für die M essungen m it Fisch gibt es verschiedene Parameter, die zu variieren sind: der Z eitp u n k t des Zerkleinerns (gefroren oder aufgetaut), der O rt des Zerkleinerns (im Kolben m it dem Rührfisch oder an der Luft m it einem Messer), die Rührdauer und der Grad der Erwärmung. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die bei den M essungen angewandten Probenvorbereitun

gen. D er Vergleich der Proben B 1 und B2 zeigt, dass es effektiver ist, das Stück Fisch erst kom plett aufzutauen, da som it die höhere C O -K onzentration in Fisch erhal

ten wird. Aus dem Vergleich der Proben B4 und B5 ist ersichtlich, dass eine reduzierte Fischeinwaage die Versuchsdauer verkürzt und die höchste C O -K onzentration im Fischfleisch liefert. Z ur Kontrolle wurde der Versuch nochm als nach der herköm m lichen M ethode

Tabelle 1: V erw endete P aram eter bei den C O -M essu n g en in K reislaufschaltung — C onditions used d u rin g CO measurem ents in closed loop.

P robe F isch - e in w a a g e

[g]

W a s se r

v olum en [ml]

A u fta u o rt A u fta u z e it [min]

Z erk lein eru n g s-

-z u sta n d R ührzeit [min]

Probe

e rw ä rm t h2s o4 CO-Konz.

[m g/kg]

B e m erkung

B* 1 60,2 100 (a) g efro ren 90 ja nein 1,224

B 2 60,2 100 Luft, 180 a u fg e ta u t 90 ja nein 1,701

B 3 65,6 100 Luft, 135 beim A uftauen 90 ja nein 1,223 S ignalabfall bei 4 0 °C

B 4 50,5 100 Luft, 80 beim A uftauen 90 ja nein 0 ,848

B 5 31,5 56,5 Luft, 105 a u fg e ta u t 120 ja nein 1,737 S ignalabfall bei 4 0 °C

B 6 33,8 55 Luft, 105 a u fg e ta u t 120 nein ja 1,823

B 7 27,95 50,37 Luft, 80 a u fg e ta u t 120 nein nein 1,833

B 8 30,74 50 Luft, 90 a u fg e ta u t 120 nein ja 1,581

B 9 30,7 50,3 Luft, 90 a u fg e ta u t 100 (b) nein 2,522

B 10 23 61,2 Kolben, 90 a u fg e ta u t in App. 60 (b) nein 3,455 H ö ch ster CO-Gehalt

B 11 20,5 56 Kolben, 90 au fg e t. in App. 60 nein nein 2,889

B 12 22,6 57,4 Kühlschr., > 800 au fg e t. in App. 30 nein nein 1,065

B 13 15,87 53,3 Kühlschr., > 800 au fg e t. in App. 60 nein nein 1,177

B 14 15,74 53 Kühlschr., > 800 au fg e t. in App. 60 nein nein 0 ,962

B 15 25 53,13 Kühlschr., > 800 au fg e t. in App. 60 nein nein 0,0132

U " 1 14,12 54,5 Kühlschr., > 800 a u fg e t. in App. 60 nein nein 0,0157

U 2 23,3 52 Kühlschr., > 800 a u fg e t. in App. 60 nein nein 0,937

U 3 31,6 52,1 Kühlschr., > 800 a u fg e t. in App. 60 nein nein 0 ,0 0 5 6 5

U 4 24,1 64 Kühlschr., > 800 a u fg e t. in App. 60 nein nein 0,0 0 7 2 9

U 5 28,11 57,9 Kolben, 90 a u fg e ta u t 60 nein nein 0 ,0 2 5 2

U 6 32,9 58,35 Luft, 90 a u fg e ta u t 60 nein nein 0,0157

(a) = (b) = B* = U** =

Fisch w urde g efro ren zerk lein ert und so fo rt in Kolben g eg eb en , n ac h d e m max. C O -K onzentration erre ic h t war,

CO b e h a n d e lte Probe, u n b e h a n d e lte Probe.

H . Heyer; R. Schubring: A nalysenm ethode für K ohlenm onoxid in Fisch - Teil 2 Inf. Fischereiforsch. 52: 1 0 6 -1 1 4 , 2005

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m it Schwefelsäure durchgeführt und ein ähnlich hoher C O -G ehalt im Fisch festgestellt (B6). A bbildung 3 zeigt die C O -M essung der Probe B5, die zusätzlich noch erwärm t wurde.

EQ.

140 120 Co

100 -M

P ÜO

-MC N

60

2. ⁴⁰

ou 20 0

CO-Konzentration

■ — T em peratur

70 60 50 O

i_

40 3

U

30 o

Cl 20 £F 10

0

4 5 6

Zeit [min]

10

A b b ild u n g 3: B e stim m u n g des C O -G eh a lte s v o n P ro b e B5

— D eterm in a tio n o f CO content o f sam ple B 5 ■

A uf der zweiten y-Achse ist zusätzlich die Tem peratur m it aufgezeichnet. M an erkennt, dass die maximale C O - K onzentration schon erreicht wird, bevor der Tempera

turanstieg beginnt. Das deutet daraufhin, dass es sogar möglich ist, bei den Versuchen ohne Erw ärm ung der Proben auszukommen. D er Abfall des CO-Signals bei 40 °C ist auf eine Leckage infolge der Tem peraturerhö

hung zurückzuführen. Die folgende A bbildung 4 zeigt die CO-Freisetzung der Probe B7, die nu r durch Zufuhr mechanischer Energie (Rühren) erreicht wurde.

CO-Konzentration

4 5 6 7

Zeit [min]

10 11

A b b ild u n g 4: C O -F reisetzung aus P robe B 7 m ittels kinetischer Energie (R ühren) — Release o f C O fr o m sam ple B 7 by kinetic energy (stirring).

Der gemessene C O -G ehalt im Fisch ist von der gleichen G rö ß en o rd n u n g wie bei vorherigen Versuchen m it Erw ärm ung der Probe. Dies lässt den Schluss zu, dass eine weitere Vereinfachung der Messmethode möglich ist

— die CO -Freisetzung n u r aufgrund der eingebrachten kinetischen Energie zu erzwingen.

Probenvorbereitung

D a die Ergebnisse der durchgeführten M essungen sehr unterschiedlich sind (Tabelle 1), liegt es nahe, dass die Probenvorbereitung einen wesentlichen Einfluss auf die Ergebnisse hat. Deshalb w urden U ntersuchungen m it

gefrorenem Fisch durchgeführt, welche gezeigt haben, dass schon während des Auftauvorgangs C O aus dem Fisch freigesetzt wird. Auch wenn der Fisch nur im m it Wasser gefüllten 3-Halskolben liegt, wird C O frei und die größten Verluste w urden nachgewiesen, w enn der Fisch an Luft auftaut.

Deshalb wurde eine M enge von 20 g Fisch im Stück im gefrorenem Z ustand m it 60 m l Wasser und dem Rührfisch in den Kolben gegeben und der Kreislauf geschlossen. D er Fisch taute so im Wasser auf und es kam zu keinem Verlust an C O . N ach 90 m in Auftauen wurde der Fisch m it dem Rührfisch zerkleinert und das Gemisch 60 m in lang homogenisiert. Die gemessene Konzentration lag bei 3,455 m g/ kg (B 10), was ungefähr doppelt so viel ist, wie bei den vorherigen Messungen, bei denen die Probe an der Luft aufgetaut wurde. Dieser W ert kann som it als maximale C O - K onzentration im Fischfleisch angenommen werden. Für den unbehandel

ten Fisch ergab sich bei der gleichen Probenvorbereitung eine Konzentration von 0,0252 m g/kg (U 5). U m die CO -G ehalte im Fisch vergleichen zu können, wurde die Probenvorbereitung n u n standardisiert. Die einzelnen Proben w urden in Plastikbeuteln eingeschweißt, über N ach t im K ühlschrank aufgetaut u n d am nächsten Tag zur Konzentrationsbestim m ung verwendet. Dieses Auftauverfahren wird auch häufig vor der Zubereitung von Fisch verwendet und ist somit entscheidend für den Verbraucher. C how et al. (2004) zeigten, dass weder erhitzter Tunmuskel noch hitzedenaturierte M yoglobin

lösung erhebliche Mengen an C O zurückhalten können.

W enn Tunmuskel 30 M in. auf 80 °C erhitzt wurde, ergaben C O -G ehalte über 100 pg/kg einen eindeutigen Hinweis darauf, dass dieser Muskel m it C O behandelt worden war.

CO-Bestimmung m it Reihenschaltung

Eine weitere Möglichkeit, die Menge C O in Fischfleisch zu bestim m en, ist die Messung der C O -K onzentration in Reihenschaltung. H ierzu wird der Kreislauf (A bb.l) aufgelöst und zusätzlich hinter das Messgerät M iniW arn ein Volumenstrommessgerät geschaltet (Abb. 5a, b).

P u m p e M ¡niwai

V o lu m en stro m m esser I

A b b ild u n g 5a: Skizze des V ersuchsaufbaus 2 (R eihenschaltung) zu r B estim m ung von C O in Fischfleisch — Schem atic diagram o f the e q u ip m en t 2 (series connexion) f o r detection o f C O in fish.

H . Heyer; R. Schubring: A nalysenm ethode fü r K ohlenm onoxid Ín Fisch — Teil 2 Inf. Fischereiforsch. 52: 106—114, 2005

(5)

A b b ild u n g 5b: B ild des V ersuchsaufbaus 2 (R eihenschaltung) zur B estim m u n g von C O in Fischfleisch — Picture o f the equip

m e n t 2 (series connexion) f o r detection o f C O in fish.

D er 3-Halskolben m it der Probe (1) wird m it einem Stativ über dem M agnetrührer (2) fixiert. Über eine G aspum pe (3) wird Luft von außen über die Probe gesaugt und zum Gasmessgerät M iniw arn (4) transpor

tiert, das seine D aten über eine Infrarotschnittstelle (5) zum Messrechner sendet. D anach passiert der Gasstrom einen Partikelfilter (6), der dem Volumenstrommessgerät (7) vorgeschaltet ist.

Z u r B estim m ung des C O -G eh altes in Fischfleisch mittels Versuchsaufbau 2 müssen folgende Parameter bekannt sein:

• Einwaage an Fisch

• Volumen, das durch die A pparatur geström t ist Zusätzlich sollte das temperatur- und druckabhängige M olvolumen von C O berücksichtigt werden. Die frei

gesetzte CO -M enge erhält m an durch Integration der Konzentrations-Zeitkurve. Tabelle 2 zeigt die bei den Messungen in Reihenschaltung verwendeten Parameter.

Für alle Bestimmungen des C O-Gehaltes in Fischfleisch wurden Messwerte zwischen 0,74 und 1,06 m g/kg Fisch erhalten. D urch die Standardisierung der Probenvor- Tabelle 2: V erw endete P aram eter bei den C O -M essu n g en in R eih en sch altu n g — C onditions used d u rin g CO m easurem ents in series connexion.

P ro b e

Fischein- w a a g e

[g]

W a sse r- volum en [ml]

Rühr

d a u e r [min]

Flow [l/m in]

CO- Konzen-

tra tio n [m g/kg]

B 16 3 1 ,8 5 6 0 ,5 5 60 0 ,3 3 0 ,9 8 5

B 17 31,87 5 9 ,5 60 0 ,4 0 ,8 6 2

B 18 31,9 61,46 60 0,313 0 ,9 9 4

B 19 3 0 ,6 6 0 ,9 120 0 ,2 2 1,06

B 20 3 3 ,5 60 60 0 ,2 3 0 ,7 7 4

U 7 3 2 ,3 5 5 8 ,8 6 60 0 ,3 4 < 0 ,0 1 6

U 8 47 71 60 0 ,2 3 5 < 0 ,0 1 6

U 9 31,8 64 60 0 ,2 4 5 < 0 ,0 1 6

U 10 3 0 ,4 61 60 0 ,2 4 5 < 0 ,0 1 6

U 11 2 9 ,7 5 5 ,9 60 0 ,2 2 3 < 0 ,0 1 6

U 12 3 2 ,8 57,5 60 0 ,2 2 3 < 0 ,0 1 6

100

7 80 0,8 S

U 60

— C O -K o n z e n tra tio n

— In te g a l

0,4 £

0,2 O

0,0

0 20 4 0 60 80 100 120 140 160

Zeit [s]

A b b ild u n g 6: C O -F reisetzung aus P robe B16 — Release o f CO fr o m sam ple B 16.

bereitung konnte die vorher beobachtete Variation im C O -G ehalt des Fischfleisches stark m inim iert werden.

A bbildung 6 zeigt eine typische Messkurve, die m it dem Versuchsaufbau 2 erhalten wurde.

Die freigesetzte C O -M enge steigt zunächst steil an, um danach exponentiell abzufallen. Die zweite Kurve zeigt die dazugehörige S um m ation der C O -M enge an. M essungen m it u n b e h a n d e lte m Fisch zeigten C O -K onzentrationen unter 2 p p m an (untere Mess

grenze des hier verw endeten Sensors), w o m it sich eine untere Nachweisgrenze von 0,016 m g C O pro kg Fisch ergibt.

Fehlerbetrachtung

In Tabelle 3 sind die bei den verschiedenen Versuchsauf

bauten auftretenden maximalen Fehler dargestellt. Bei der Messung in Reihenschaltung ist von Vorteil, dass das Volumen der A pparatur und des Fisches nicht bestim m t werden muss. Z udem haben eventuell auftretende Le

ckagen in der A pparatur bei der Reihenschaltung kaum Einfluss auf die CO -Bestim m ung.

Zusammenfassung der Ergebnisse

Die durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass sich der C O -G ehalt im Speisefisch (Tun) einfacher als bisher nachweisen lässt. Schwefelsäure muss nicht m ehr T ab elle 3: F eh ler b ei v e rs c h ie d e n e n V e rs u c h sa u fb a u te n — Possible errors by using the d ifferent types o f measurement.

F ehlerquelle

Fehler

K reislauf

fü h ru n g m ax. F ehler

[%]

Reihen S ch altu n g

m ax.

[%]

S e n so r 3,3 3,3

V o lu m e n b e stim m u n g A p p a r a tu r 0 ,7 ^- V o lu m e n b e stim m u n g Fisch,

a b g e s c h ä tz t 10 -

V o lu m e n s tro m ä n d e ru n g - 2,1

m ax. G e s a m tfe h le r 14,0 5,4

(6)

Tabelle 4: K o m p o n en ten fu r K reislauf- u n d R eih en sch altu n g — Item s necessary f o r both closed loop a n d series connexion.

K reisla u fsc h a ltu n g Preis

[€]

R e ih e n sc h a ltu n g Preis

[€]

2 5 0 ml 3 -H alskolben 4 2 2 5 0 ml 3-H alskolben 42

M iniW arn 1* 746 M in iW a rn 1* 746

D rä g e rS e n so r XS R CO - 6 8 10 2 5 8 1* 3 0 3 D rä g e rS e n so r XS R CO - 6 8 10 2 5 8 1* 3 0 3

K a lib rie ra d a p te r 1* 31 K a lib rie ra d a p te r 1* 31

S o ftw a re G asV ision 5 .6 .4 1* 173 S o ftw a re G asV ision 5 .6 .4 1* 173

G a s p u m p e (S m a rtp u m p ) 1* 4 0 8 G a s p u m p e (S m a rtp u m p ) 1* 4 0 8

S c h lä u c h e (Viton) 4 0 S c h lä u c h e (Viton) 40

M a g n e trü h re r 80 M a g n e trü h re r 80

Rührfisch 1 Rührfisch 1

V o lu m e n s tro m m e ss g e rä t

(5 0 0 ml S c h w e b e k ö rp e rd u rc h flu ssm e sse r) 80

S um m e 18 2 4 1 9 0 4

1* D räger-S afety, Lübeck

verwendet werden, und das C O kann nu r durch Rühren aus dem Gemisch ausgetrieben werden. Eine definierte Probenvorbereitung ist essentiell für die Vergleichbar

keit der Ergebnisse. D er Nachweis des C O in Reihen

schaltung ist die einfachere und weniger fehleranfällige M ethode. Möglicherweise sind jedoch die m it dieser M ethode erm ittelbaren C O -G ehalte etwas geringer als bei der Kreislaufschaltung, w enn m an die in Tabelle 2 dargestellten Untersuchungsergebnisse m it denen der Tabelle 1 vergleicht. Tabelle 4 listet die benötigten Kom ponenten für die verschiedenen Versuchsaufbauten auf.

Stellt m an diese Kosten denen für die Anschaffung eines Gaschrom atographen m it „head space“ Probenwechsler u n d N ickelkatalysator zur U m form ung von C O in M ethan gegenüber, für die ca. 40 000 € aufzuwenden sind, wird deutlich, dass die Zielstellung eine billige M ethode zu entwickeln, erreicht wurde. Selbst wenn m an davon ausgeht, dass in vielen U ntersuchungslabo

ratorien Gaschrom atographen vorhanden sind und für eine C O -B estim m ung genutzt werden können, ist zur Realisierung der C O -B estim m ung im m er noch eine N achrüstung m it dem N ickelkatalysator und einem

„head space“ Probenwechsler erforderlich. Die dabei anfallenden Kosten liegen günstigenfalls bei 12 000 bis 15 000 €.

G efrier-Tau-Stabilität von C a rb o x y myoglo

bin un d -h äm o g lo b in

D ie G efrier-T au-S tabilität des u n b eh an d elten u n d C O -b e h a n d e lte n T unm uskels w u rd e a n h a n d von Farbm essungen verfolgt. D abei w urde der Gefrier- A uftau-Vorgang achtm al w iederholt. Die Ergebnisse der M essungen der CIELab-Farbw erte m it den Farb- m essgeräten C R 300 (M inolta) u n d spectro pen®

(Dr. Lange G m b H ) sind in den A bbildungen 7 und 8 dargestellt.

Es wird deutlich, dass bezüglich der Rotwerte (Abb. 7) m ark an te U nterschiede zw ischen der b eh an d elten u n d der u n b eh an d elten M u sk u latu r bestehen. M it

zunehm enden G efrier-Tau-Zyklen ist offensichtlich eine A bnahm e der a*-Werte verbunden. U nterschie

de zwischen beiden Farbm essgeräten w erden durch unterschiedliche Kalibrierstandards erklärt. Auffällig ist jedoch, dass der durch die U S D C festgelegte a*- W ert von < 16,2 als Beweis dafür dass der behandelte Tun dem u n b eh an d elten farblich entspricht, n ich t überschritten wird.

In der Regel scheint die H elligkeit L* der u n behan

delten Proben im Vergleich zu den behandelten leicht erhöht (P > 0,05) und m it zunehm ende Anzahl an Gefrier-Tau-Zyklen weisen die L*-Werte eine leicht steigende, aber ebenfalls nicht signifikante Tendenz auf (Abb. 8). Die m it dem C R 300 erm ittelten b*-W erte weisen vergleichbare Tendenzen auf, wie vorstehend für L* diskutiert. M it dem spectro pen® gemessene b* weisen dagegen keine durch die C O -B ehandlung bedingten Unterschiede auf. W iederholte Gefrier-Tau- Zyklen bewirken offensichtlich ein Z unahm e von b*

(Abb. 8).

T h e rm is c h e S ta b ilitä t von Tunfischm uskel Die A nlagerung von C O an die M uskel- u n d Blut

farbstoffe beeinflusst die therm ische Stabilität offen

sichtlich n ich t signifikant. Dagegen fü h rt der Gefrier

vorgang zu einer M odifizierung des Myosinpeaks. Die bei ungefrorenem M aterial zu erkennende Schulter auf der N iedrigtem peraturseite des Peaks verschw indet, w o d u rch sich eine geringere D ifferen zieru n g u n d V erbreiterung des M yosinpeaks durch den Gefriervor

gang ergibt (Abb. 9). U m w andlungstem peraturen und -enthalpien der einzelnen Proteinfraktionen bleiben weitgehend unbeeinflusst (Tab. 5). Z hang et al. (2001) u n te rsu c h te n die th e rm isc h e n E ig en sch aften von Tunfisch (Katsmvonus pelamis) allerdings m it einem w eniger em pfindlichen D S C (PerkinE lm er D SC 7) und erm ittelten dabei 3 D enaturierungstem peraturen, unterschiedlich für ordinären (42,6 °C, 56,4 °C, 68,7 °C) und roten (43,2 °C, 57,1 °C, 67,9 °C) Muskel. Die

(7)

13

11

CIE a *

" + T

II.

_{: o» ¿}

+ + + ,

^

¹

■ 1 1 IT + ■ ■

+

^' ^-

m

+ +

I— o i - T - c N c N c o c o ^ - ^ - m i n t o t o r ^ r ^ c o co O u ^ R t r O t j O t r O t O t r O t r O t r O

' - ' = > U = > U = > U = > U = > U = > U 3 U 3 u 7

C I E a

6

5

4

3

2

1 C\| C\|

t; o t ; P^{hv hv}

00 I—

00O m

i—^{m to}O t oo

i— i—

3 8 5 o ⁰⁰

A b b ild u n g 7: V erän d eru n g der R otw erte a* in A bhängigkeit v o n G efrier-T au-Z yklen (U T bis U T 8 = u n b e h an d e lte r M uskel, C O bis C 0 8 = C O -b e h an d e lte r M uskel, ■ = C R 300, □ = spectro pen®.

Changes in redness a* as a fu n ctio n offreeze-thaw cycles ( U T to UT8, untreated mtiscle; CO to C 0 8 = CO-treated muscle, ■ = CR 300,

□ = spectro pen®).

3 5

CIE L 3 4

33 3 2

3 0 29 28 27

CM CM t o ^ ^ m i n ^ t o s N c o o o

I -

28

CIE L’

27 26 25 2 4 P P

22

20

tr O CM

I— ^oo ^ m m to to r ^ r ^ c o co I—

CIE 5,5

4 ,5

o o ' v f ' i m m to to r ^ r ^ c o co

CMI— ⁰⁰I—

I—

2 CIE 1

0 1

-2

-3 CM CM oo r t m m to to r ^ r ^ c o co

I—

A b b ild u n g 8: V eränderung d er H elligkeit L* u n d G elbw erte b* in A bhängigkeit v on G efrier'T au-Z yklen (U T bis U T 8 = u n b e

h a n d elter M uskel, C O bis C 0 8 = C O -b e h an d e lte r M uskel, ■ = C R 300, □ = spectro pen®.

Changes in lightness L * a n d yellowness b* as a fu n c tio n o f fre eze/th a w cycles ( U T to U T 8, un trea ted muscle; C O to C 0 8 , C O -treated muscle, ■ = CR 3 0 0 , □ = spectro pen®).

(8)

Tabelle 5: U m w an d lu n g stem p eratu ren u n d -en th alp ien beim E rh itzen von T unfischm uskel in A bhängigkeit v o n d er V orbe

h a n d lu n g — Transition tem peratures a n d enthalpies o f heated tu n a muscle as affected by pre-processing.

:o

0,1 mW

Î Exo 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0

O f e n t e m p e r a t u r [°C]

A b b ild u n g 9: D S C -K urven v o n frischer (a, b) u n d gefrorener (c, d) T h u n m u s k u la tu r o h n e (a, c) u n d m it C O -B eh an d lu n g (b, d) — D S C curves o f fresh (a, b) a n d fro ze n (c, d ) tu n a muscle w ith (a, c) a n d w ith o u t C O trea tm en t (b, d).

P eak

P robe I II III IV

Ton [°C] 3 6 ,6 4 5 ,0 5 6 ,0 6 3 ,0

Tun, frisch Tm„x [°C] ^41,7 ^49,1 ^{5 8 ,4} ^{6 5 ,6}

AH [Jg-1] 0 ,2 5 8 0 ,0 9 9 0,017 0 ,0 7 9

Tun, frisch C O -b e h a n d e lt

T„„ l°C]

Tmox [°C]

AH [Jg-1]

3 6 ,8 4 2 ,2 0 ,2 1 9

4 6 ,0 4 9 ,7 0,112

57.5 5 9 .5 0,011

6 4 ,0 6 6 ,5 0 ,0 6 8

Ton [°C] 3 6 ,5 4 5 ,7 57,5 6 3,3

Tun, g e fro re n Tmox [°C] ^{3 9 ,9} ^{5 0,0} ^{5 9 ,9} ^{6 6 ,4}

AH [J3-1] 0 ,2 0 6 0,114 0 ,0 1 4 0 ,0 6 8

Tun, C O -behan- d elt, g e fro re n

Ton [°C]

Tmox [°C]

AH [Js-1]

3 6 ,6 3 9 ,8 0 ,2 0 9

4 5 3 8 5 0,0 0,111

57,8 5 9 ,7 0 ,0 1 0

6 3 ,6 6 6 ,4 0 ,0 7 7

Z uordnung der einzelnen Peaks zu Proteinfraktionen wird von ihnen wie folgt vorgenom m en: Peak 1 = U m w andlung der Myosin- und 1. U m w andlung der Sar- koplasm aproteinfraktion, Peak 2 = 2. U m w andlung der Sakoplasmaproteinfraktion, Peak 3 = 3. Um w andlung der Sarkoplasmaproteinfraktion oder U m w andlung der Aktinfraktion. Ueki et al. (2005) isolierten dagegen die M yoglobinfraktion von Bonito {Auxis rochei) und fan

den deren Therm ostabilität, die höchste Umwandlungs

tem peratur wurde m it 72,8 °C bei pH = 6,52 ermittelt, als am geringsten aller bisher von ihnen untersuchten Myoglobine von Scombriden.

S ch lu s s fo lg e ru n g e n

Die Zielstellung, eine einfache und billige M ethode zum Nachweis von m it C O behandelter Fischm us

k u latu r zu entw ickeln, w urde m it der o p tim ierten Sensorm ethode realisiert. D u rch geeignete P roben

v o rb e reitu n g k o n n te W asser als E x trak tio n sm ittel für C O anstelle der Schwefelsäure eingesetzt werden u n d d u rc h A n o rd n u n g der M e ssk o m p o n en ten in Reihenschaltung der Messfehler der M ethode deutlich verringert werden. Instrum entelle Farbmessungen ver

deutlichten, dass selbst achtmalige Gefrier-Tau-Zyklen keinen Verlust der signifikant erhöhten R otfärbung in m it C O -behandeltem Tunm uskel verglichen m it unbehandeltem , einer gleichen A nzahl von Gefrier- A uftau-Vorgängen ausgesetztem, Tunfleisch bedingt.

E ine C O -B e h a n d lu n g v erän d ert das D S C -M u ster der Tunm uskel-Proteine n ich t signifikant. Einmaliges G efrieren/A uftauen beeinflusst jedoch die Form des M yosinpeaks.

D a n k s a g u n g

Die Autoren danken Isabella Delgado Bias, Bundesfor

schungsanstalt für Ernährung und Lebensmittel, For

schungsbereich Fischqualität, Ham burg, Germany, und Axel Möller, Dräger Safety AG & Co. KGaA, Lübeck, Germany, für die sorgfältige experimentelle M itarbeit.

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