Fleischwarenproduktion mittels Hochdruck

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Fleischwarenproduktion mittels Hochdruck – alternative Herstellungsmethoden

INAUGURAL – DISSERTATION

zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae -

(Dr. med. vet.)

vorgelegt von Sylvia Pingen

Aachen

Hannover 2015

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1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. G. Klein 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. W. Ternes

Tag der mündlichen Prüfung: 19.11.2015

Das Forschungsvorhaben wurde von der Fritz-Ahrberg-Stiftung gefördert

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„Herstellung eines neuartigen Schweinefleischerzeugnisses nach Kochschinkenart unter Anwendung der Hochdrucktechnologie“ (Poster mit erweitertem Abstract)

In: 55. Arbeitstagung des Arbeitsgebietes Lebensmittelhygiene der DVG, Garmisch- Partenkirchen vom 23.09 bis 26.09.2014, Sonderausgabe Amtstierärztlicher Dienst, ISSN 0945-3296

N. Sudhaus, S. Pingen, R. Mengden, G. Klein

„Einfluss und Chancen der Hochdruckbehandlung bei Fisch, kurzgereifter Geflügel- rohwurst und der Herstellung von Kochschinken“ (Vortrag)

S. Pingen, N. Sudhaus, G. Klein

„Fleisch unter Druck“ (Vortrag)

Doktorandenseminar am Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit, am 21.01.2015

S. Pingen, N. Sudhaus, G. Klein

„Fleischwarenproduktion mittels Hochdruck“ (Poster mit erweitertem Abstract)

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MEINER FAMILIE

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INHALTSVERZEICHNIS

1 EINLEITUNG ... 1

2 LITERATURÜBERSICHT ... 2

2.1 Das Hochdruckverfahren ... 2

2.1.1 Grundlagen der Hochdrucktechnologie ... 2

2.1.2 Druckverfahren ... 3

2.1.3 Rechtlicher Hintergrund ... 4

2.2 Kochschinken ... 5

2.3 Einfluss der Gartemperatur auf Fleisch ... 8

2.4 Einfluss der Hochdruckbehandlung auf Fleisch ... 9

2.4.1 Wasser ... 9

2.4.2 Proteine ...10

2.4.3 Fett ...11

2.4.4 Mikrobiologie ...12

2.4.5 Farbe ...15

2.4.6 pH-Wert ...16

2.4.7 Textur ...16

3 EIGENE UNTERSUCHUNGEN ...18

3.1 Material und Methode ... 18

3.1.1 Versuchsaufbau ...18

3.1.2 Rohmaterial ...19

3.1.3 Pökeln und Tumbeln ...19

3.1.4 Behandlungsvarianten ...19

3.1.5 Garverfahren ...20

3.1.6 Hochdruckbehandlung ...21

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3.1.7 Lagerung ...22

3.2 Untersuchungen ... 22

3.2.1 Mikrobiologische Untersuchungen ...22

3.2.2 Physikalische Untersuchungen ...24

3.2.3 Chemische Untersuchungen ...26

3.2.4 Sensorische Untersuchungen ...29

3.3 Statistik ... 30

4 ERGEBNISSE ...31

4.1 Rohmaterial ... 31

4.2 Mikrobiologische Untersuchungen ... 31

4.3 Physikalische Untersuchungen ... 32

4.4 Chemische Untersuchungen ... 35

4.5 Sensorische Untersuchungen ... 37

5 DISKUSSION ...40

5.1 Diskussion von Material und Methode ... 40

5.2 Diskussion der Ergebnisse ... 41

5.2.1 Mikrobiologische Untersuchungen ...41

5.3 Physikalische Untersuchungen ... 42

5.3.1 Chemische Untersuchungen ...49

5.3.2 Sensorische Untersuchungen ...51

5.4 Einschätzung zum Produkt und zur Verbraucherakzeptanz ... 52

6 SCHLUSSFOLGERUNGEN ...54

7 ZUSAMMENFASSUNG ...56

8 SUMMARY ...58

9 LITERATURVERZEICHNIS ...60

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10 RECHTSTEXTE ...78

11 TABELLENVERZEICHNIS ...79

12 ABBILDUNGSVERZEICHNIS ...81

13 DANKSAGUNG ...82

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ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

A Aufschnittware

a*-Wert Rotwert Abb. Abbildung Abs. Absatz

ALTS Arbeitskreis der auf dem Gebiet der Lebensmittelhygiene und der Le- bensmittel tierischer Herkunft tätigen Sachverständigen

ANOVA analysis of variance Art. Artikel

aw freies Wasser b*-Wert Gelbwert

CIE Commission Internationale de l'Éclairage Cu²⁺ zweiwertiges Eisen

+∆V positives Reaktionsvolumen -∆V negatives Reaktionsvolumen deoxy Mb Deoxymyoglobin

DGHM Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie Fe²⁺ zweiwertiges Eisen

Fe³⁺ dreiwertiges Eisen G1 Gewicht vor Behandlung G2 Gewicht nach Behandlung GKZ Gesamtkeimzahl

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Häm Hämoglobin

HPP high pressure processing

ISO International Organization for Standardization KbE kolonienbildende Einheiten

L*-Wert Helligkeitswert LB Lactobacillaceae LF Leitfähigkeit

LFGB Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch LTL M. longissimus thoracis et lumborum

M. Musculus

mS Millisiemens metMb Metmyoglobin

MHD Mindesthaltbarkeitsdatum MPa Megapascal

MDA Malondialdehyd

MRS Lactobacillus-Agar nach de Man, Regosa und Sharpe MW Mittelwert

n Anzahl

NaCl Natriumchlorid n.s. nicht signifikant oxyMb Oxymyoglobin

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p Irrtumswahrscheinlichkeit pH pondus hydrogenii

p.m. post mortem

S Standard

SD standard deviation

ST Stückware

TA.XT.plus Texturanalysegerät TBA Thiobarbitursäure

TBARS Thiobarbitusäure-reaktive-Substanzen TPA Textur-Profil-Analyse

T0-H0 gepökelte, unbehandelte Kontrollprobe T0-H500 mit 500 MPa behandelte Probe

T0-H600 mit 600 MPa behandelte Probe

T67-H0 auf 67 °C Kerntemperatur erhitzte Probe T53-H0 auf 53 °C Kerntemperatur erhitzte Probe

T53-H500 auf 53 °C Kerntemperatur erhitzte und mit 500 MPa behandelte Probe Tab. Tabelle

VO Verordnung

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1 1 EINLEITUNG

In der modernen Lebensmitteltechnologie werden traditionelle Herstellungsverfahren laufend weiterentwickelt und neue Technologien etabliert. Neben traditionellen Ver- fahren, wie der Erhitzung, gewinnen zunehmend schonende, nicht thermische Ver- fahren an Bedeutung. Hierzu gehört auch die Hochdrucktechnologie, die bisher vor allem zur Haltbarmachung von Lebensmitteln eingesetzt wird, da viele pathogene Mikroorganismen empfindlich auf Druck reagieren. Zu den Vorteilen dieser Techno- logie gehören das Ausbleiben von Hitzeschäden und der mögliche Verzicht auf chemische Konservierungs- und Zusatzstoffe. Es kann somit eine hohe mikrobielle Si- cherheit bei gleichzeitiger Produktschonung erzielt werden.

Darüber hinaus kann die Hochdrucktechnologie zur Entwicklung neuartiger Produkte genutzt werden. Ersetzt man thermische Behandlungen in der Fleischwarenherstel- lung durch Hochdruck, können Lebensmittel mit veränderter Beschaffenheit hergestellt und gleichzeitig die Produktionszeiten und Energiekosten deutlich verringert werden (HEINZ u. BUCKOW 2009).

Ziel der vorliegenden Studie war es diese Technologie für die Schinkenproduktion nutzbar zu machen. Es wurde deshalb versucht mittels Hochdruck ein kochschin- kenähnliches Schweinefleischerzeugnis herzustellen. Da Rohfleisch nach Druckbe- handlung optisch gegart erscheint und die Produktausbeute und -kosten im Vergleich zur konventionellen Erhitzung deutlich minimiert werden können, wurde der konven- tionelle Erhitzungsschritt der Kochschinkenproduktion durch eine Hochdruckbehand- lung ersetzt. Die mit Hochdruck behandelten Produkte wurden anschließend hinsichtlich ihrer physikalisch-chemischen, mikrobiologischen und sensorischen Parameter mit konventionell hergestellten Kochschinken verglichen.

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2

2 LITERATURÜBERSICHT 2.1 Das Hochdruckverfahren

Im 20. Jahrhundert erhielt die Hochdrucktechnologie Einzug in viele industrielle Be- reiche (Diamantensynthese, Ethylen-Polymerisierung, Metallformung) (BALASUBRAMANIAM et al. 2015). Im Lebensmittelbereich wurden 1970 erstmals Drücke von 30 bis 50 MPa zur Herstellung entkoffeinierten Kaffees eingesetzt (KING 2014). Rund 20 Jahre später wurden die ersten hochdruckbehandelten Marmeladen (400 bis 900 MPa) in Japan vermarktet (MOZHAEV et al. 1994). Heutzutage sind zahlreiche Hochdruckprodukte auf dem Lebensmittelmarkt erhältlich, der Marktwert beträgt weltweit rund 2,5 Milliarden Dollar (BALASUBRAMANIAM et al. 2015). Nach DUNNE (2005) stellt die Hochdruckbehandlung eine der wichtigsten technologischen Neuerungen der letzten 50 Jahre im Lebensmittelsektor dar.

2.1.1 Grundlagen der Hochdrucktechnologie

Die Druckerzeugung folgt zwei physikalischen Gesetzmäßigkeiten: dem Prinzip nach Le-Chatelier-Braun und dem Isostatischen Gesetz.

Nach Le-Chatelier-Braun fördert Druck Reaktionen, die mit einer Verringerung des Volumens einhergehen, während Reaktionen mit Volumenexpansionen unterdrückt werden (BUTZ u. TAUSCHER 2002). Dem Gesetz der Isostatik folgend, breitet sich der entstehende Druck gleichmäßig und ohne zeitliche Verzögerung aus. Dabei ist es irrelevant, ob die zu komprimierende Substanz in direktem Kontakt mit dem Druckmedium steht oder hermetisch abgeschlossen in einer druckübertragbaren, flexiblen Verpackung vorliegt (AHMED u. SHAFUIR RAHMAN 2012). Da sich der Druck gleichmäßig und schlagartig innerhalb des Produktes ausbreitet, ist die Druck- behandlungszeit, im Unterschied zu thermischen Behandlungen, unabhängig von der Produktgröße und -geometrie (CHEFTEL u. CULIOLI 1997).

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3 2.1.2 Druckverfahren

Das zu behandelnde, verpackte Produkt befindet sich während der Behandlungszeit in einem flüssigkeitsgefüllten Druckkessel. Der gewünschte Zieldruck wird durch die Kompression des Druckmediums (üblicherweise Wasser) erreicht. Dabei werden zwei Arten der Druckerzeugung unterschieden. Beim direkten Drucksystem (Abb. 1) wird das Kesselvolumen durch einen hydraulisch arbeitenden Kolben (Drucküberset- zer) reduziert. Dieser wird hierzu direkt in den Probenraum integriert. Beim indirekten Drucksystem (Abb. 2) sind der Druckkessel und das druckerzeugende System räum- lich voneinander getrennt. Die druckübertragende Flüssigkeit wird bei diesem Sys- tem über eine Hochdruckleitung solange in den verschlossenen Druckkessel ge- pumpt, bis der gewünschte Zieldruck erreicht ist. Nach Ablauf der Behandlungszeit, wird der Druck durch Abfließen des Druckmediums auf den Umgebungsdruck abge- senkt.

Abb. 1: Prinzip der direkten Druckerzeugung. Modifiziert nach FREY (2007).

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Abb. 2: Prinzip der indirekten Druckerzeugung. Modifiziert nach FREY (2007).

2.1.3 Rechtlicher Hintergrund

Mit Inkrafttreten der Lebensmittel-Informationsverordnung (VO (EU) 1169/2011) im Dezember 2014, stellt sich die Frage ob und inwiefern hochdruckbehandelte Le- bensmittel einer Kennzeichnungspflicht unterliegen. Die VO fordert, dass „Angaben zum physikalischen Zustand des Lebensmittels oder zu besonderen Behandlungen, die es erfahren hat (z.B. pulverisiert, wieder eingefroren, gefriergetrocknet, tiefgefro- ren, konzentriert, geräuchert) [enthalten bzw. durch diese ergänzt werden], sofern eine Unterlassung einer solchen Angabe geeignet wäre, den Käufer irrezuführen“

(Anhang IV, Teil A, Nr.1).

Nach Angaben des „Arbeitskreises der auf dem Gebiet der Lebensmittelhygiene und der Lebensmittel tierischer Herkunft tätigen Sachverständigen“ (ALTS) aus dem Jahr 2013, ist die Druckbehandlung von Fleischerzeugnissen nach VO 1169/2011 als

„besondere Behandlung“ anzusehen und unterliegt daher der Kennzeichnungspflicht.

Begründet wird diese Entscheidung mit der druckinduzierten, verlängerten Haltbar- keit. Verbraucher könnten bei einer fehlenden Kennzeichnung fälschlicherweise an- nehmen, das Erzeugnis sei „frischer“ als ein gleichartiges, nicht hochdruckbehandel- tes Produkt.

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5 Neben der Kennzeichnungspflicht stellt sich die Frage inwiefern hochdruckbehandelte Produkte neuartige, zulassungspflichtige Lebensmittel gemäß Novel-Food- Verordnung (VO (EG) 258/97) darstellen. Nach Novel-Food-VO handelt es sich dann um neuartige Lebensmittel, wenn: „bei deren Herstellung ein nicht übliches Verfahren angewandt worden ist und bei denen dieses Verfahren eine bedeutende Verände- rung ihrer Zusammensetzung oder Struktur der Lebensmittel“

(Art. 1, Abs. 2, Buchstabe f) bewirkt und sich die Behandlung „auf ihren Nährwert, ihren Stoffwechsel oder auf die Menge unerwünschter Stoffe im Lebensmittel“ aus- wirkt (Art. 1, Abs. 2, Buchstabe f). Momentan gibt es in Europa keine endgültige und für alle Mitgliedsstaaten geltende Regelung hinsichtlich der Frage, ob druckbehandelte Produkt als „neuartig“ gemäß Novel-Food-VO anzusehen sind (KOUTCHMA 2014b). Die Entscheidung hierüber liegt derzeit bei den europäischen Mitgliedsstaa- ten selbst. Beispielsweise gelten in Spanien und Großbritannien hochdruckbehandelte Frucht- und Gemüsesorten nicht als neuartige Produkte und können daher ohne Zulassungsverfahren vermarktet werden. Im Unterschied dazu ist die Vermarktung hochdruckbehandelter Produkte in anderen Mitgliedsstaaten stärker reguliert. Die Produkte gelten hier zwar nicht als neuartige Erzeugnisse, dürfen aber aufgrund von Wissenslücken hinsichtlich der mikrobiologischen Sicherheit, der Allergenität und des Nährwertes nur vermarktet werden, wenn die mikrobiologischen Produktanforderun- gen erfüllt und die Druckgeräterichtlinien (97/23/EC) eingehalten werden. Nach KOUTCHMA (2014b) gibt es in Deutschland derzeit einen Hersteller, der hochdruckbehandelte Fleischprodukte produziert und in die USA exportiert.

2.2 Kochschinken

Kochschinken gelten in Deutschland als qualitativ hochwertige Fleischerzeugnisse.

Die am Markt beteiligten Personen haben dabei sehr unterschiedliche Qualitätsvor- stellungen.

Der Verbraucher legt beim Kochschinken besonderen Wert auf Aussehen, Farbe, Farbhaltung, Zusammenhalt, Geruch, Geschmack und Produktfrische (BAUER 2008). Im Fokus der Lebensmittelbehörden steht insbesondere die lebensmittelrecht- liche Qualität, heißt die gesundheitliche Unbedenklichkeit der Produkte. Die lebens-

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mittelrechtlichen Qualitätsanforderungen sind in den Leitsätzen für Fleisch und Flei- scherzeugnisse beschrieben. In diesen sind Eigenschaften und Beurteilungsmerkma- le, die für die Beschaffung, Herstellung und Verkehrsfähigkeit dieser Produktgruppe von Bedeutung sind, zusammengefasst. Die Leitsätze für Fleisch und Fleischerzeug- nisse finden ihre Rechtsgrundlage in §15 und 16 des Lebensmittel-, Bedarfsgegen- stände- und Futtermittelgesetzbuches (LFGB). Auszüge einiger Leitsätze mit Infor- mationen zur Verkehrsbezeichnung und Qualitätseinordnung von Kochschinken sind in Tabelle 1 aufgeführt. Um auch die mikrobiologische Sicherheit der Produkte be- werten und einordnen zu können, veröffentlicht die „Deutsche Gesellschaft für Hygi- ene und Mikrobiologie“ (DGHM 2011) regelmäßig entsprechende Richt- und Warn- werte (Tab. 2), die sich auf die Handelsebene beziehen und bis zum Erreichen des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) gelten.

Im Unterschied zum Verbraucher und den Lebensmittelbehörden haben die Koch- schinkenproduzenten vor allem die Produktrentabilität im Blick. Diese kann nach BAUER (2008), neben kaufmännischen Überlegungen, vor allem durch folgende Punkte deutlich gesteigert werden: Standardisieren der technologischen Qualität des Fleischmaterials, Vereinfachen des Herstellungsprozesses, Reduktion der Gewichts- verluste, Optimieren der Haltbarkeit und Frische, Maximieren der Schnittfähigkeit.

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7 Tab. 1.: Auszüge aus den Leitsätzen für Fleisch- und Fleischerzeugnisse, Ab- schnitt 2.3: Gegarte Pökelfleischerzeugnisse

Leitsatz

2.30

Gekochtes Pökelfleisch („Kochpökelwaren“, „gekochte Pökelfleischwa- ren“) sind umgerötete und gegarte, meist geräucherte Fleischerzeugnis- se, denen kein Brät (2.22, Abs. 2) zugesetzt ist, soweit dieses nicht zur Bindung großer Fleischteile dient (z.B. „Kaiserfleisch“, 2.342.4).

2.31

Bei Bezeichnungen ohne Hinweis auf die Tierart (Schinken, Geräucher- tes, gegart, Geselchtes, gegart, Schwarzgeräuchertes, Pökelfleisch, ge- gart, Gekochtes Surfleisch, Pökelbraten usw.) handelt es sich – soweit in den Leitsätzen nichts Gegenteiliges angegeben ist – um Teile von Schweinen; im Übrigen wird auf die Tierart hingewiesen (Gekochter Rin- derschinken…)“

2.321

Von Knochen, Schwarte (1.312) und etwaiger Gallerte sowie aufliegen- dem Fettgewebe (1.21) befreite Kochpökelwaren von Schweinen enthal- ten im fettfreien Anteil mindestens 19,0 % Fleischeiweiß (1.71),...

Kochpökelwaren mit hervorhebenden Hinweisen wie Delikatess-, prima, extra, spezial, I a, ff oder dgl. enthalten im fettfreien Anteil mindestens 20,0 % (Schwein) bzw. 19,5 % (Rind, Kalb) Fleischeiweiß (1.71).

2.322

Rohes gepökeltes Fleisch, das für ein Einfüllen in Behältnisse vorgese- hen oder erkennbar für ein Erhitzen im Haushalt bestimmt ist, also Halb- fabrikat einer Kochpökelware ist (z. B. Rohkasseler zum Selbstkochen oder Surfleisch), enthält nach Präparation gem. 2.321 im fettfreien Anteil mindestens 17 % Fleischeiweiß.

2.341

Die Bezeichnung Schinken - auch in Wortverbindungen - wird nur für Erzeugnisse von mindestens gehobener Qualität verwendet. Derartige Produkte enthalten in den von Schwarten und etwa vorhandenen Galler- tanteilen sowie aufliegendem Fettgewebe befreiten Anteilen mindestens 85 % BEFFE (1.72) im Fleischeiweiß.

2.341.1

Bei Bezeichnungen ohne Hinweis auf den Tierkörperteil handelt es sich – soweit in den Leitsätzen nichts Gegenteiliges angegeben ist – um Teile der Hinterextremität (Hinterschinken, Schlegel, Keule).

2.341.2 Schinken aus der Vorderextremität wird als Vorderschinken (Schulter- schinken) bezeichnet.

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8

Tab. 2.:Richt- und Warnwerte der DGHM (2011) zur Beurteilung von Brühwurst, Kochwurst, Kochpökelwaren, sowie Sülzen und Aspikwaren

Mikroorganismus Ware Richtwert (KbE/g) Warnwert (KbE/g)

Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl ST A

5,0 x 10⁴

5,0 x 10⁶ ---

Enterobacteriacea ST

A

1,0 x 10² 1,0 x 10³

1,0 x 10³ 1,0 x 10⁴

Escherichia coli ST

A 1,0 x 10¹ 1,0 x 10²

Milchsäurebakterien ST A

5,0 x 10⁴

5,0 x 10⁶ ---

ST: Stückware, ganze Stücke ohne Anschnitt, A: Aufschnittware, Scheiben und Stücke mit Anschnitt, KbE/g: kolonienbildende Einheiten pro Gramm

2.3 Einfluss der Gartemperatur auf Fleisch

Während des Erhitzungsvorganges kommt es zu Veränderungen der myofibrillären Proteine und der Kollagenfasern des Epimysiums. In Untersuchungen von CHRISTENSEN et al. (2000) konnte gezeigt werden, dass diese Veränderungen stark temperaturabhängig sind. Zwischen 40 und 50 °C kommt es zunächst zu Myo- sindenaturierungen und einem dadurch bedingten Anstieg der Fleischzähigkeit. Mit weiter steigender Temperatur kommt es zwischen 50 und 60 °C zur Kollagenfaser- schrumpfung und einer dadurch bedingten Zähigkeitsabnahme. Zwischen 60 und 80 °C kommt es zu einem zweiten Zähigkeitsanstieg, der mit stattfindenden Aktindenaturierungen in Verbindung gebracht werden kann. Darüberhinausgehend kommt es durch die myofibrillären Proteindenaturierungen und Kollagenfaserverän- derungen mit steigenden Temperaturen (bis 80 °C) zu einem Anstieg der Texturpa- rameter Härte und Kaufähigkeit (PALKA u. DAUN 1999).

Unter Hitzeeinwirkung nehmen die Kochverluste mit steigender Temperatur zu (OFFER et al. 1984; PALKA u. DAUN 1999). Nach OFFER et al. (1984) kann dies auf die temperaturabhängige zweiphasige Muskelfaserschrumpfung zurückgeführt werden. Im Temperaturbereich zwischen 45 und 60 °C schrumpft die Muskelfaser

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9 zunächst quer zur Achse. Mit weiter steigender Temperatur (60 bis 90 °C) kommt es zur Längsfaserschrumpfung und einem dadurch bedingten, verstärkten Wasseraus- tritt.

Erhitztes Fleisch erscheint optisch gegart (hellbraun). Die hitzeinduzierten Farbver- änderungen entstehen durch die Denaturierung des roten Muskelfarbstoffes Myo- globin und der damit verbundenen Oxidierung des Häm-Eisens mit der Bildung des hellbraunen Pigmentes Ferrihaemochrom (SUMAN u. JOSEPH 2014). Das Ausmaß der Denaturierungen und die dadurch bedingten Farbveränderungen sind tempera- turabhängig. Erste optische Veränderungen treten im Temperaturbereich zwischen 55 und 65 °C auf, die maximale Myoglobindenaturierung und damit die stärksten Farbveränderungen werden bei Temperaturen zwischen 75 und 80 °C beobachtet (KING u. WHYTE 2006).

Während des Erhitzungsvorganges kommt es mit steigender Temperatur zum An- stieg des pH-Wertes (HAMM u. DEATHERAGE 1960; MA u. LEDWARD 2004). Dies kann nach HAMM u. DEATHERAGE (1960) auf die hitzeinduzierten Proteindenatu- rierungen und die dadurch bedingten Verluste saurer Gruppen zurückgeführt werden.

Die Erhitzung von Fleischprodukten dient vor allem dazu Mikroorganismen zu inakti- vieren, um dadurch die mikrobiologische Lagerstabilität des Produktes zu maximieren. Grundsätzlich gilt, dass mit steigender Kerntemperatur die mikrobielle Inaktivie- rungsrate deutlich zunimmt (BAUER 2008). Bei Anwendung niedriger Temperaturen muss die Hitze wesentlich länger einwirken, um eine entsprechende Dezimierung der Keimzahlen zu erzielen (MURPHY et al. 2004).

2.4 Einfluss der Hochdruckbehandlung auf Fleisch 2.4.1 Wasser

Während der Druckbehandlung steigt die Temperatur von Lebensmitteln aufgrund der stattfindenden physikalischen Kompression kurzzeitig an. Diese sogenannte adi- abatische Kompressionserhitzung beträgt bei Wasser rund 3 °C pro 100 MPa (CHEFTEL u. CULIOLI 1997). Stark wasserhaltige Lebensmittel, zeigen unter Druck- einwirkung einen mit Wasser vergleichbaren Temperaturanstieg. Lebensmittel, die

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10

viel Fett enthalten, wie Butter und Sahne, können im Vergleich stärker komprimiert werden und zeigen aufgrund dessen einen stärkeren Temperaturanstieg von 8 bis 9 °C (RASANAYAGAM et al. 2003).

Da mit steigendem Druck der Schmelzpunkt des Wassers sinkt, ist dieses auch bei geringen Temperaturen (-22 °C) noch flüssig (SAN MARTIN et al. 2002). Nachfol- gende Druckverringerungen bewirken eine schlagartige Bildung mikrokristalliner, kompakter Eisstrukturen innerhalb des Lebensmittels (CHEFTEL u. CULIOLI 1997).

Diese Eigenschaften des Wassers werden genutzt um biologische Gewebe unter Druck schonend einzufrieren bzw. aufzutauen.

Nach Cheftle und Cuioli (1997) wird das Dissoziationsgleichgewicht von Wasser unter Druck verschoben, wodurch die Ionenbildung zunimmt und der pH-Wert sinkt.

2.4.2 Proteine

Schon 1914 entdeckte Bridgman, dass Eiweiße unter Druck koagulieren (BRIDGMAN 1914). Auf Grundlage seiner Arbeit konnte nachfolgend gezeigt werden, dass hohe hydrostatische Drücke die sekundären, tertiären und quartären Pro- teinstrukturen durch Beeinflussung der Proteinbindungen schädigen.

Nach Le Chatelier führen Druckveränderungen dazu, dass sich chemische Reaktio- nen in Richtung des kleinsten Ausgangsvolumens verschieben. Druck fördert dem- nach Reaktionen, die mit einer negativen Volumenänderung (- ∆ V) einhergehen, während solche mit Volumenzunahme (+ ∆ V) gehemmt werden (BUTZ u.

TAUSCHER 2002). Da nativ gefaltete Proteine mehr Volumen einnehmen als aufge- faltete denaturierte, wird der Denaturierungsprozess unter Druck gefördert (MOZHAEV et al. 1994). Die einzelnen Proteinbindungen reagieren dabei unter- schiedlich auf die Druckeinwirkung. Da die Dissoziation kovalenter Bindungen mit einer Volumenzunahme verbunden ist, unterliegt dieser Bindungstyp keinen druckinduzierten Veränderungen (KNORR 1999). Ein ähnliches Verhalten zeigen hydrogene Bindungen, die erst unter extrem hoher Drücke dissoziieren und dadurch zu Verän- derungen der sekundären Proteinstrukturen führen (KNORR 1999). Im Unterschied dazu ist die Dissoziation ionischer Bindungen mit einer negativen Volumenänderung

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11 verbunden, weswegen dieser Bindungstyp bereits unter Einwirkung geringer Drücke dissoziiert. Daher kommt es unter Druckeinwirkung bereits früh zu Veränderungen der tertiären und quartären Proteinstrukturen, die zum überwiegenden Teil aus ioni- schen Bindungen bestehen (BOONYARATANAKORNKIT et al. 2002).

Nach BOONYARATANAKORNKIT et al. (2002) sind bei Drücken bis 50 MPa nahezu keine messbaren Veränderungen wahrnehmbar. Zwischen 50 und 200 MPa kommt es zur Dissoziation oligomerer Proteinstrukturen. Dabei dissoziieren die Ionenbin- dungen, Wassermoleküle lagern sich an die freiwerdenden Ionenpaare an und bewirken eine Volumenkontraktion (Elektrostriktion). An die nun freiwerdenden hydro- phoben Proteinreste lagern sich weitere Wassermoleküle an. Mit steigendem Druck (bis auf 500 MPa) kommt es zu weiteren Konformationsänderungen, die durch die Verkürzung der Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb des Proteins entstehen (BOONYARATANAKORNKIT et al. 2002). Wasser dringt in die Proteinhohlräume ein, wodurch der Denaturierungsprozess vorangetrieben wird. Zwischen 500 und 1000 MPa kommt es zur irreversiblen Schädigung der Tertiärstruktur, das Protein liegt im sogenannten „globule state“ vor. Bei Drücken von 1000 MPa dringt zunehmend Wasser in die Proteinstrukturen ein und es kommt zur Schädigung der sekundären Strukturen. Die kovalenten Bindungen der primären Strukturen werden unter Druckeinwirkung nicht geschädigt (BOONYARATANAKORNKIT et al. 2002).

2.4.3 Fett

Obwohl Hochdruck generell als milde und produktschonende Technologie angese- hen wird, kommt es bei Druckbehandlungen von Fleisch zur vermehrten Lipidoxidati- on. Bei Schweinfleisch treten diese Veränderungen bei Drücken von über 350 MPa auf (HE et al. 2012). Lipidoxidationen sind ein Hauptgrund für Qualitätsverschlechte- rungen von Fleisch und Fleischprodukten (CHEAH u. LEDWARD 1996). Als Lipido- xidation wird die Autoxidation von biologischen Lipiden, wie Fettsäuren und Steroi- den bezeichnet (MEDINA-MEZA et al. 2014). Die Autoxodation ist eine Freie- Radikal-Kettenreaktion, die durch freie Sauerstoffradikale initiiert wird. Enzyme und Übergangsmetalle können diesen oxidativen Prozess direkt oder indirekt katalysieren (MIN u. AHN 2005). Die Lipidoxidation umfasst drei Phasen: 1) die Initiation, 2) die

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Propagation und 3) die Termination. Die primären Produkte der Autoxidation sind Peroxide und Hydroperoxide, die schnell zerfallen und sekundäre Oxidationsproduk- te wie Aldehyde, Ketone und Epoxide bilden, die den Geschmack beeinflussen und zum Lebensmittelverderb beitragen (MEDINA-MEZA et al. 2014). Der Nachweis der Lipidoxidation erfolgt durch die Bestimmung des sekundären Oxidationsproduktes Malondialdehyd (MDA) (ADDIS 1986). Die Quantifizierung des MDA-Gehaltes erfolgt üblicherweise spektrophotometrisch nach Reaktion des MDA mit Thiobarbitursäure.

Allgemein werden diese Produkte auch als Thiobarbitursäure-reaktive-Substanzen (TBARS) bezeichnet. Die erhöhte Oxidationsrate nach Hochruckbehandlungen ist vermutlich auf die Zerstörung drucksensibler, hydrophober Lipidstrukturen zurückzu- führen (MEDINA-MEZA et al. 2014). CHEAH u. LEDWARD (1997) vermuteten au- ßerdem, dass es unter Druckeinwirkung zur Freisetzung von Metallionen (Fe^2+/3+, Cu²⁺) kommt, die vermutlich über die Bildung freier Radikale die Initiations- reaktion des Oxidationsprozesses katalysieren.

Zellmembranen zahlreicher Mikroorganismen reagieren sensibel auf Druckbehand- lungen. Nach CHEFTEL u. CULIOLI (1997) nimmt die Schmelztemperatur von Membranlipiden mit steigendem Druck um 10 °C pro 100 MPa zu, so dass Lipide, die bei Raumtemperatur im flüssigen Zustand vorliegen unter Druckeinwirkung kristalli- sieren. Als Folge kommt es zur Schädigung mikrobieller und zellulärer Membran- strukturen. Das Ausmaß der Veränderungen ist dabei von der Länge der Kohlen- stoffketten und der Anzahl an Doppelbindungen abhängig. In den Membranen baro- philer Mikroorganismen wurde eine erhöhte Anzahl an ungesättigten Lipiden nachgewiesen. Die Membran wird dadurch fluider und insgesamt druckresistenter (RIVALAIN et al. 2010).

2.4.4 Mikrobiologie

Druckbehandlungen können dazu genutzt werden Mikroorganismen in Fleisch und Fleischprodukten zu reduzieren, um damit die Produkthaltbarkeit und -sicherheit zu erhöhen (BOTSARIS u. TAKI 2014). Dabei schädigen hohe hydrostatische Drücke Mikroorganismen auf zellmorphologischer Ebene, durch Inhibition metabolischer Re- aktionen und Inhibition genetischer Mechanismen. Erste druckindizierte Veränderun-

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13 gen treten typischerweise an der Zellmembran auf. YANG et al. (2012) verglichen elektronenmikroskopische Aufnahmen von Staphylococcus aureus und E.coli vor und nach Druckbehandlung (500 MPa über 30 Minuten). Die Mikroorganismen wiesen nach Druckbehandlung morphologische Veränderungen in Form von Faltenbildungen und Verformungen an den Zellmembranen und -wänden, Hohlraumbildungen innerhalb des Zytoplasmas und Zellrupturen mit zellulärem Flüssigkeitsaustritt auf. Infolge der Membranschädigung kommt es zur Störung der mikrobiellen Nährstoffabsorption, zur Akkumulation zellulären Abfalls und zur Beeinträchtigung metabolischer Stoff- wechselprozesse (TORRES u. VELAZQUEZ 2005). Durch Inhibition der DNA- Replikation und Gen-Transkription beeinträchtigt Druck darüber hinaus die geneti- sche Funktionalität (CHEFTEL 1995).

Abhängig vom Aufbau der äußeren Zellmembran, der Morphologie und der jeweili- gen Wachstumsphase zeigen Mikroorganismen unterschiedliche Druckempfindlich- keiten. Gram-positive Bakterien sind druckresistenter als gram-negative Bakterien (SHIGEHISA et al. 1991; CARLEZ et al. 1994; ARROYO et al. 1997). Nach WEN et al. (2009) sind kleine, kokkoide Bakterien weniger druckanfällig als große stäbchen- förmige Bakterien. Bakterien in der stationären Wachstumsphase sind druckresistenter als Bakterien in der exponentiellen Phase (HAYMAN et al. 2007).

Neben morphologischen Gegebenheiten können Mikroorganismen ihre Widerstands- fähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen auch aktiv durch Akkumulation bestimmter Proteine steigern. WELCH et al. (1993) beobachteten, dass bereits bei Drücken von 55 MPa eine stressinduzierte Freisetzung von Kälteschock-, Hitzeschock- und anderen protektiven Proteinen stattfindet. Auch die umgebende Fleischmatrix ist von ent- scheidender Bedeutung bei der Einwirkung von Druck auf Mikroorganismen. Bei neutralen pH-Werten und geringem Wassergehalt sind Bakterien widerstandsfähiger als im sauren bzw. basischen Milieu und hohem Wassergehalt (CHEFTEL u.

CULIOLI 1997). Dabei zeigen Bakterienstämme der gleichen Spezies zum Teil sehr unterschiedliche Druckempfindlichkeiten (CHEFTEL 1995). Sogenannte „Hürden- Konzepte“ bieten die Möglichkeit, die Druckwirkung auf Mikroorganismen durch Kombination mit einem oder mehreren antimikrobiellen Faktoren, wie Temperatur

(26)

14

(PATTERSON u. KILPATRICK 1998; TASSOU et al. 2008) oder Bakteriozinen (LIU et al. 2012) zu steigern.

Verschiedene Studien untersuchten die Möglichkeiten der Erhöhung mikrobieller Stabilität durch Druckbehandlung von Fleisch und Fleischprodukten zu Konservie- rungszwecken. In rohem Rindfleisch (520 MPa über 4:20 Minuten) konnte die Ge- samtkeimzahl, direkt nach Behandlung um 2,5 log10 Stufen gesenkt werden (JUNG et al. 2003). GROSSI et al. (2014) behandelten gesalzenes Schweinefleisch mit 600 MPa über sechs Minuten, lagerten das Produkt über vier Wochen und untersuchten anschließend auf Gesamtkeimzahl und typische Verderbniskeime (Laktoba- zillen, Brochothrix). Die Ergebnisse zeigten eine Reduktion des mikrobiellen Wachs- tums um 2,5 log10 Stufen, bis unter die Nachweisgrenze. DE ALBA et al. (2012) zeig- ten, dass die Reduktion von E. coli und Listeria monocytogenes durch das synergis- tische Zusammenwirken von Nitrit und Druck gesteigert werden kann. Druckbehand- lungen von 600 MPa über fünf bis zehn Minuten führten bei zahlreichen Fleischpro- dukten (aufgeschnittener, gekochter Schinken; aufgeschnittener trocken-gepökelter Schinken; aufgeschnittene marinierte Rinderlende) zu einer Reduktion mikrobieller Kontaminationen (GARRIGA et al. 2004). Zudem konnte eine erneute Vermehrung der Mikroorganismen über eine Lagerungsdauer von 60 Tagen verhindert werden.

(GARRIGA et al. 2004). JOFRÉ et al. (2009) inokulierten aufgeschnittenen Koch- schinken mit verschiedenen Erregern (Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonellen, Laktobazillen, Debaryomyces hansenii) und untersuchten das Wachstumsverhalten nach Druckbehandlung (600 MPa, 6 Minuten). Direkt nach Behandlung konnten alle Keime um etwa 4 log10 KbE reduziert werden. Im Verlauf einer Lagerung über 120 Tage konnten le- diglich die Milchsäurebakterien ihr Wachstum wieder aufnehmen. Die Autoren schlussfolgerten, dass Druckbehandlungen nur in Kombination mit weiteren Hürden das erneute Wachstum von Laktobazillen unterdrücken können. BOTSARIS u. TAKI (2014) untersuchten die mikrobielle Belastung von aufgeschnittenem und vakuum- verpacktem Kochschinken direkt nach Druckbehandlung (600 MPa, 3 Minuten) und nach 49 Tagen Lagerung. Während direkt nach Druckbehandlung nur geringe Unter- schiede zwischen Kontrolle und druckbehandelter Probe deutlich wurden, stiegen die

(27)

15 Keimzahlen im Verlauf der Lagerung in der Kontrollprobe von Werten unterhalb der Nachweisgrenze auf 5 log10 KbE an. Die druckbehandelte Probe allerdings blieb auf gleichbleibend niedrigem Niveau (<2 log10 KbE/g).

2.4.5 Farbe

Sowohl bei Frischfleisch als auch bei Fleischprodukten ist die Farbe für den Verbrau- cher ein entscheidendes Kaufkriterium (VÁLKOVÁ et al. 2007; SUMAN u. JOSEPH 2014).

Zahlreiche Autoren zeigten, dass Hochdruckbehandlungen zu einer Entfärbung von Frischfleisch führen (CARLEZ et al. 1995; CHEAH u. LEDWARD 1996; MARCOS et al. 2010; MCARDLE et al. 2010). Nach CHEFTEL u. CULIOLI (1997) entstehen diese druckinduzierten Farbveränderungen durch: 1) einen Weißungseffekt, der im Be- reich von 200 bis 350 MPa auftritt und auf die vermehrte Globindenaturierung und/oder die Haemverlagerung oder -freisetzung zurückzuführen ist, und 2) die Oxi- dation von Fe²⁺ Myoglobin zu Fe³⁺ Metmyoglobin bei Drücken von 400 MPa oder darüber. BAK et al. (2012) untersuchten die Farbveränderungen von hochdruckbehandeltem Schweinefleisch und zeigten, dass der L*-Wert (Helligkeit) bis zu einem Druckschwellenwert von 400 MPa immer weiter ansteigt und danach bis zu Drücken von 800 MPa konstant bleibt. Für die Veränderungen des Rotwertes (a*-Wert) von Schweinefleisch sind unterschiedliche Druckeffekte beschrieben. TINTCHEV et al.

(2010) konnten keinen signifikanten Effekt des Druckes (200 und 700 MPa) auf den a*-Wert feststellen. In anderen Studien (SHIGEHISA et al. 1991; BAK et al. 2012) sind sowohl Abnahmen des a*-Wertes mit steigendem Druck (100 bis 600 MPa) als auch Zunahmen des a*-Wertes (200 bis 800 MPa) beschrieben. Ähnliche Beobach- tungen wurden auch bei druckbehandeltem Rindfleisch gemacht. Die Veränderungen wurden hier kontrovers diskutiert und auf Unterschiede im Myoglobinredoxstatus zu- rückgeführt. SCHENKOVÁ et al. (2007) mutmaßten, dass mit steigendem Druck der Oxymyoglobingehalt und damit der a*-Wert im Fleisch ansteigt. Abnahmen des a*- Wertes über 300 MPa wurden hingegen auf die Oxidation von oxyMb zu metMb zu- rückgeführt (CARLEZ et al. 1995). In gepökelten Fleischprodukten kommt es zur Bil- dung von oxidationsresistentem Nitrosylmyoglobin bzw. Nitrosylmyochromogen.

(28)

16

Dadurch wird das Ausmaß druckinduzierter Farbveränderungen nach CHEFTEL u.

CULIOLI (1997) deutlich reduziert.

2.4.6 pH-Wert

Zahlreiche Studien beschreiben einen Anstieg des Fleisch-pH-Wertes nach Hoch- druckbehandlung (MACFARLANE et al. 1981; MA u. LEDWARD 2004; RAMIREZ- SUAREZ u. MORRISSEY 2006; FULLADOSA et al. 2009; MCARDLE et al. 2010).

RAMIREZ-SUAREZ u. MORRISSEY (2006) vermuteten, dass es unter Druckeinwir- kung zur Proteindenaturierung und Freilegung basischer Aminosäuregruppen kommt. Durch die unter Druck verstärkt stattfindende Ionisation der Aminosäure- gruppen kommt es letztlich zur pH-Wert-Erhöhung.

2.4.7 Textur

Druck und Temperatur haben einen unterschiedlichen Einfluss auf die Fleischpro- teinmatrix und damit auf die Texturparameter (LEDWARD 2000).

ANGSUPANICH et al. (1999) zeigten, dass druckbehandelte (<400 MPa) Kaltwas- serfische im Unterschied zu gekochten Referenzproben eine härtere, zähere und gummiartigere Struktur aufwiesen.

Auch Hochdruckbehandlungen von Rindfleisch (200 bis 800 MPa) führten zu Verfes- tigungen des Fleischgewebes (MA u. LEDWARD 2004). Die Hochdruckbehandlung bei höheren Temperaturen (70 °C) hatte hingegen einen weichmachenden Effekt.

Die Autoren schlussfolgerten, dass dieser Effekt auf Veränderungen des Kollagen- teils zurückzuführen ist. Da Kollagen vor allem durch Wasserstoffbrücken stabilisiert wird, führen erst höhere Temperaturen dazu, dass diese Strukturen verändert werden.

Nach SUN u. HOLLEY (2010) können verbesserte Zartheitswerte für post-rigores Fleisch grundsätzlich nur durch die Kombination aus Druck und hohen Temperaturen (40 bis 80 °C) erzielt werden.

FERNANDEZ et al. (1998) untersuchten die Textureigenschaften von zerkleinertem Hühnerfleisch nach Druckbehandlung und gleichzeitiger Erhitzung

(29)

17 (200 und 400 MPa, 70 °C). Die mit 200 MPa behandelten Produkte waren im Ver- gleich zu den mit 400 MPa behandelten Proben härter und kaufähiger. Die Autoren mutmaßten auf Grundlage vorhergehender Studien, dass Proteine durch Druck vor einer anschließenden Hitzedenaturierung geschützt werden.

In einer weiteren Studie (DURANTON et al. 2012), wurden die Zartheitswerte von hochdruckbehandeltem und anschließend erhitztem Schweinefleisch (500 MPa und 70 °C Kerntemperatur) untersucht. Der Härtungseffekt der Kombinati- onsbehandlung konnte in dieser Studie durch Zusatz von Salz reduziert werden. Er- klärt wurde der Effekt durch die salzinduzierte Proteindenaturierung und anschlie- ßende Proteinhydratation.

(30)

18

3 EIGENE UNTERSUCHUNGEN

3.1 Material und Methode 3.1.1 Versuchsaufbau

In einem ersten Versuchsteil (n=6) wurden die chemisch-physikalischen und mikrobiologischen Parameter der Behandlungsvarianten und in einem zweiten Versuchsteil (n=6) die sensorischen Parameter ermittelt. Abbildung 3 gibt einen allgemeinen Überblick über den Produktionsablauf, der in den Abschnitten 3.1.2 bis 3.1.7 näher erläutert wird.

Abb. 3: Produktionsablauf. Die Schweinerücken wurden 24 Stunden post mortem (p.m.) am lokalen Schlachthof erworben und für 24 Stunden bei 4 ± 1 °C gelagert. Die langen Rücken- muskeln (Musculus longissimus thoracis et lumborum (LTL)) wurde 48 Stunden p.m. ausge- löst, gepökelt und anschließend getumbelt. Direkt nach Tumblung wurde jeder der Rücken- muskeln in jeweils drei Teilstücke unterteilt. Jedes der Teilstücke wurde im Anschluss einer der im Folgenden aufgeführten sechs Behandlungen zugewiesen: T0-H0: gepökelte und unbehandelte Kontrolle, T67-H0 und T53-H0: auf 67 °C bzw. 53 °C Kerntemperatur erhitzte Proben, T0-H500 und T0-H600: mit 500 bzw. 600 MPa behandelte Probe, T53-H500: Kom- binationsbehandlung.

Rohmaterial (24 h p.m.)

4 ±1 °C, 24 h 4 ±1 °C, 24 h

Zuschnitt und Pökelung

tumbeln

I II III

IV V VI

Probenzuschnitt

Behandlungen

I

II

III

IV

V

VI

erhitzen

T67-H0

T53-H0

T0- H500 T0-H0

HPP T0-

H600 HPP

T53- H500

Lagerung(5 ±2 °C)

erhitzen + HPP

Schweinerücken (links)

Schweinerücken (rechts)

LTL (links)

LTL (rechts)

(31)

19 3.1.2 Rohmaterial

Um die tierindividuellen Einflüsse pro Versuchsdurchlauf zu minimieren, wurden für jeden Versuchsdurchlauf (n=12) die beiden langen Rückenmuskeln eines Schweines verwendet. Die Schweinerücken kommerzieller Kreuzungsrassen wurden 24 Stunden p.m. am lokalen Schlachthof erworben und für 24 Stunden im Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit bei 4 ± 1 °C gelagert. Zur Rohfleischeinordnung wurden Leitfähigkeit und pH-Wert 24 Stunden p.m. am rechten und linken Schwein- rücken zwischen dem 13. und 14. Dornfortsatz gemessen. Die langen Rückenmus- keln wurden 48 Stunden p.m. ausgelöst und weitgehend von oberflächlichem Fett und anhaftendem Bindegewebe befreit.

3.1.3 Pökeln und Tumbeln

Für den Pökelprozess wurden 20 Liter einer 10 %igen Nitritpökelsalzlake (90 % Wasser, 9,5 % Salz und 0,5 % Nitrit) hergestellt. Die Pökellake wurde einen Tag vor der Verarbeitung angesetzt und bei 4 °C über Nacht gelagert. Mittels Handinjektor wurden direkt nach Auslösung 20 Gewichtsprozente der Pökellake in den Muskel injiziert.

Nach Pökelung wurden die Muskeln in einem Vakuumtumbler (MKR 150, Rühle GmbH, Grafhausen, Deutschland) unter 90 % Vakuum, bei 3 °C und 10 Umdrehungen pro Minute für 14 Stunden intermittierend getumbelt (10 minütige Tumblung und anschließende 20 minütige Pause). Im folgenden Verarbeitungsschritt wurde jeder der Muskelstränge mithilfe eines Maßbandes und eines Messschiebers vermessen, in jeweils drei etwa gleichgroße Teilstücke (ca. 16 cm lang und ca. 800 g schwer) geteilt und in Kochbeutel (^®Nalophan, Kal- le GmbH, Wiesbaden, Deutschland) verpackt.

3.1.4 Behandlungsvarianten

Die gepökelten Proben wurden gemäß Abbildung 3 auf unterschiedliche Weise wei- terbehandelt. Um den Einfluss der unterschiedlichen Muskellokalisationen möglichst gering zu halten, wurden die Teilstücke den Behandlungen im Lateinischen Quadrat zugewiesen. Eine unbehandelte Kontrollprobe (T0-H0) wurde direkt nach Abschluss des Pökelprozesses in Siegelrandbeutel (Siegelrandbeutel 300 x 400 mm, Dagema,

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20

Willich, Deutschland) verpackt, vakuumiert und bei 5 ± 2 °C gelagert. Zwei Teilstücke wurden nach Pökelung in Siegelrandbeutel verpackt, vakuumiert und anschließend mit 500 bzw. 600 MPa (T0-H500 und T0-H600) über eine Minute hochdruckbehandelt. Die anderen drei Teilstücke wurden gegart. Ein Teilstück bis zu einer Kerntem- peratur von 67 °C, die anderen beiden Teilstücke bis zu einer Kerntemperatur von 53 °C. Eines der auf 53 °C Kerntemperatur erhitzten Teilstücke wurde nach Garung zusätzlich mit 500 MPa über eine Minute hochdruckbehandelt.

3.1.5 Garverfahren

Die in Kochbeutel verpackten Proben wurden in Aluschalen in Kombidämpfern der Firma Eloma (Joker T, Eloma GmbH, Maisach, Deutschland) auf Kerntemperaturen von 53 °C bzw. 67 °C erhitzt (Abb. 4). Die Garung erfolgte dabei getrennt nach Tem- peraturen in zwei unterschiedlichen Kombidämpfern. Als Garmethode wurde eine Delta-T-Garung gewählt. Bei diesem Verfahren wird die Kammertemperatur um eine programmierte Differenz zur Kerntemperatur langsam erhöht. Die Teilstücke wurden hierzu mit einem Kernthermometer versehen und in zwei Schritten erhitzt. Im ersten Schritt (bis zu einer Kerntemperatur von 46 °C (Zielkerntemperatur: 53 °C) bzw.

60 °C (Zielkerntemperatur: 67 °C)) betrug die Temperaturdifferenz 15 °C, im zweiten Schritt 5 °C (bis zur Zielkerntemperatur). Nach Garung wurden die Teilstücke bei 12 ± 2 °C für zwei Stunden gelagert, vakuumverpackt und bis zu den weiteren Unter- suchungen bei 5 ± 2 °C gelagert.

(33)

21 Abb. 4:Delta-T-Garung in Kombidämpfern der Firma Eloma

3.1.6 Hochdruckbehandlung

Die Hochdruckbehandlung erfolgte in einer Anlage der Firma Nova Swiss, Model Isostatische Presse 6500 Bar 2 L am Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover. Die Anlage arbeitet nach dem Prin- zip der indirekten Druckerzeugung mit Maximaldrücken von 650 MPa und hat ein Fassungsvermögen von 2 Litern. Die vertikal stehende Druckkammer der Anlage wird manuell befüllt (Abb. 5). Anschließend erfolgt der Druckaufbau, indem druckver- stärkende Pumpen eine Mischung aus Friogel (Friogel^® Neo, Climalife, Neuss, Deutschland) und Wasser in die Druckkammer pumpen. Während der Druckbehand- lung kommt es infolge der adiabatischen Erhitzung zu Temperaturschwankungen im Druckkessel, die mithilfe eines Kammertemperaturfühlers aufgezeichnet und über eine Temperaturanzeige dargestellt werden.

Für die Hochdruckbehandlung wurden die in Kochbeutel verpackten Proben doppelt in Siegelrandbeutel verpackt und vakuumiert. Anschließend wurden die Teilstücke mit zwei verschiedenen Drücken (500 MPa und 600 MPa) über jeweils eine Minute behandelt. Der Zieldruck wurde in den durchgeführten Experimenten nach etwa fünf Minuten (Zieldruck 500 MPa) bzw. nach etwa sieben Minuten (Ziel- druck 600 MPa) erreicht. Die Druckkammertemperatur lag bei Start des Druckzyklus bei Raumtemperatur und stieg mit steigendem Druck um 3 ± 1 °C an. Unmittelbar

(34)

22

nach Behandlung wurde der äußere Siegelrandbeutel entfernt und die Teilstücke wurden bei 5 ± 2 °C gelagert.

Abb. 5: Manuelle Befüllung der Druckkammer 3.1.7 Lagerung

Alle sechs vakuumverpackten Teilstücke wurden über eine Dauer von 28 Tagen bei 5 ± 2 °C gelagert.

3.2 Untersuchungen

Im Rahmen des ersten Versuchsteils wurden die Teilstücke 24 Stunden nach Ab- schluss des letzten Behandlungsschrittes (Tag 1) und nach 28-tägiger Lagerung (Tag 28) mikrobiologisch und physikalisch untersucht. Darüber hinaus wurde von den Behandlungsvarianten aller Versuchsdurchläufe (n=6) an Tag 1 und 28 Probenmate- rial für die Analyse des Malondialdehydgehaltes entnommen. Alle Behandlungsvari- anten von drei Versuchsdurchläufen (n=3) wurden an Tag 1 zusätzlich hinsichtlich ihrer chemischen Parameter (Trockensubstanz, Asche, Gesamtfett-, Gesamtprotein- gehalt) untersucht.

3.2.1 Mikrobiologische Untersuchungen

Zur Ermittlung des mikrobiologischen Behandlungserfolges wurden die Teilstücke im ersten Versuchsteils 24 Stunden nach Abschluss des letzten Produktionsschrittes (Tag 1) auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl (GKZ) und Lactobacillaceae (LB)

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23 untersucht und mit den mikrobiologischen Keimzahlen nach 28-tägiger Lagerung (Tag 28) verglichen.

Am Untersuchungstag wurden die Proben aseptisch aus der Verpackung entnommen und auf einen sterilen Teller gelegt. Im Anschluss wurden von jedem Teilstück 10 g Probenmaterial entnommen. Das Probenmaterial wurde in einen sterilen Stomacherbeutel eingewogen, mit 90 ml einer Natriumchlorid-Pepton Lösung (auf einen Liter destilliertes Wasser: 8,5 g NaCl/l (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) und 1g/l Pepton aus Casein (Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland)) aufgefüllt und anschließend in einem Stomacher (Stomacher^® 400 Circulator, Seward Ltd, Wo- thing, Großbritannien) homogenisiert. Nachfolgend wurde eine dezimale Verdün- nungsreihe angelegt.

Für die Ermittlung der quantitativen, aeroben mesophilen Gesamtkeimzahl (ISO- Norm 4833-1:2013) wurde im Doppelansatz jeweils 1 ml aus der 1:10 verdünnten Probenflüssigkeit und der Verdünnungsreihe entnommen und in sterile Petrischalen überführt. Im Anschluss wurden diese im Plattengussverfahren mit Standard I Agar (Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) übergossen. Nachfolgend wurden alle Plat- ten unter aeroben Bedingungen über 72 Stunden bei 30 °C in einem Inkubator der Firma Memmert GmbH (Schwabach, Deutschland) bebrütet.

Zum quantitativen Nachweis der Lactobacillaceae (ISO-Norm 15214:1998) wurden im Doppelansatz 0,1 ml der 1:10 verdünnten Probenflüssigkeit im Oberflächenspa- telverfahren auf MRS-Agar (Lactobacillus-Agar nach de Man, Regosa und Sharpe) (Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland) aufgebracht. Die Platten wurden an- schließend über 72 Stunden bei 25 °C in Anaerobiertöpfen (Oxoid^TM AnaeroJar^TM 2.5 L, Thermo Fisher Scientific Inc, Waltham, USA) unter Zu- gabe eines Anaerobierkits (Oxoid^TM AnaeroGen^TM 3.5 L Sachet, Thermo Fisher Sci- entific Inc., Waltham, USA) bebrütet.

Die Zahl koloniebildender Einheiten pro Gramm Probe (log10 KbE/g) wurde auf Grundlage der gezählten Kolonien errechnet. Ausgezählt wurden alle Petrischalen auf denen nach Bebrütungszeit zwischen 1 und 300 Kolonien gewachsen waren.

(36)

24

3.2.2 Physikalische Untersuchungen

Zur Rohfleischeinordnung wurden 24 Stunden p.m. die Leitfähigkeit, der pH-Wert und die Farbe der langen Rückenmuskeln bestimmt. Die behandelten Teilstücke wurden an Tag 1 und 28 nach Behandlung physikalisch untersucht. An allen Ver- suchstagen wurden pH-Wert, Farbe, aw-Wert und Textur gemessen. An Tag 1 wurde zusätzlich der Gewichtsverlust der Behandlungsvarianten ermittelt.

pH-Wert-Messung

Zur Ermittlung des pH-Wertes wurde ein mit einer Glaselektrode (InLab 427^®, Mett- ler-Toledo, Urdorf, Schweiz) ausgestattetes pH-Meter (Portmass^® 911) der Firma Knick (Berlin, Deutschland) verwendet. Das Gerät wurde zu Beginn jedes Untersu- chungstages kalibriert und zwischen den Messungen mit destilliertem Wasser und Alkohol gereinigt. Der pH-Wert des Rohmaterials wurde 24 Stunden p.m. zwischen dem 13. und 14. Dornfortsatz gemessen. Die pH-Werte der einzelnen Teilstücke (Tag 1 und 28) wurden an drei unterschiedlichen Stellen pro Teilstück bestimmt. Aus den gemessenen Werten wurde anschließend der arithmetische Mittelwert jeder Be- handlungsvariante errechnet.

Farbmessung

Die Farbveränderungen wurden mithilfe des Chromameters Minolta CR 400^® der Firma Konica Minolta (Langenhagen, Deutschland) bestimmt. Die Farbmessung erfolgte nach einer Methode der internationalen Beleuchtungskommision (CIE), bei der die Farben im Lab-Farbraum dargestellt werden. Der L*-Wert beschreibt bei diesem Verfahren die Helligkeit, der a*-Wert die Rot-Grün Farbgebung und der b*-Wert die Blau-Gelb Farbgebung der Proben. Die Farbmessung erfolgte an Tag 1 und 28, 30 Minuten nach Anschnitt der Teilstücke. Die Farbmessung wurde an drei unterschiedlichen Stellen pro Teilstück durchgeführt. Pro Messung wurden fünf Einzelwerte erhoben. Aus den 15 Einzelwerten jedes Teilstückes wurde anschließend der arithmetische Mittelwert errechnet.

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25 Leitfähigkeit

Die Leitfähigkeit wurde 24 Stunden p.m. zwischen dem 13. und 14. Dornfortsatz des linken und rechten langen Rückenmuskels unter Einsatz des Leitfähigkeitsmessgerä- tes LF Star der Firma Matthäus GmbH (Nobitz, Deutschland) bestimmt. An jedem Untersuchungstag wurde die Messgenauigkeit des Gerätes mithilfe eines definierten Messwiderstands überprüft. Die Einstichelektroden des Gerätes wurden zwischen den Messungen mit Alkohol gereinigt. Für jeden der langen Rückenmuskeln wurde ein Wert erhoben.

aw-Wert-Messung

Der aw-Wert (Wasseraktivität) beschreibt die Menge an frei verfügbarem Wasser in einem Lebensmittel. Für die Messung des aw-Wertes wurde das aw-Kryometer AWK 10^®der Firma Nagi Instruments GmbH (Gauenfeld, Deutschland) verwendet.

Die Messgenauigkeit des Gerätes wurde an jedem Untersuchungstag mit einer 5 % igen NaCl-Lösung überprüft. Für jede Behandlungsvariante wurde der aw-Wert doppelt bestimmt. Aus den gemessenen Werten wurde anschließend der arithmetische Mittelwert errechnet.

Gewichtsverlust

Der Gewichtverlust der Proben wurde als Gewichtsdifferenz der Teilstücke vor (G1) und 24 Stunden nach Abschluss des letzten Behandlungsschrittes (G2) ermittelt.

Formel für die Berechnung des Gewichtsverlustes:

Gewichtsverlust (%)= (G1-G2)/G1*100

G1 entspricht dabei dem Gewicht des Teilstückes an Tag 0, d.h. nach Pökelung und anschließender Tumblung. G2 entspricht dem Gewicht des Teilstückes nach Ab- schluss des letzten Behandlungsschrittes und anschließender Lagerung bei 5 ± 2 °C.

Das Gewicht G2 wurde nach Entfernung der Verpackung und anschließendem Ab- trocknen der Proben mittels Zellstoff bestimmt.

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26

Texturmessung

Für die Texturanalyse wurde von jedem der Teilstücke eine 2,5 cm dicke Scheibe abgeschnitten. Mithilfe eines Kernbohrers (Durchmesser 2,2 cm) wurden aus jeder Scheibe fünf zylindrische Proben ausgestanzt. Für die anschließende Texturmes- sung wurde ein Texturanalysegerät (TA.XT.plus) der Firma Stable Micro System (Surrey, England) verwendet. Die Stanzproben wurden zunächst an die Raumtempe- ratur (22 ± 2 °C) adaptiert und anschließend untersucht. Bei der Texturmessung wurde die Probe mithilfe eines Stempels (Durchmesser 50 mm) zweifach komprimiert. Anhand der aufgezeichneten Kraft-Weg-Kurve wurden die Texturparameter Härte und Kaufähigkeit der Probe ermittelt.

3.2.3 Chemische Untersuchungen

Die Behandlungsvarianten dreier Versuchsdurchläufe wurden an Tag 1 hinsichtlich ihrer chemischen Parameter untersucht. Die Untersuchungen erfolgten in Anlehnung an die Bestimmungen der amtlichen Sammlung für Untersuchungsverfahren nach

§ 64 LFGB. Darüber hinaus wurde für die Behandlungsvarianten aller Versuchs- durchläufe (n=6) an Tag 1 und 28 der Gehalt an Malondialdehyd (MDA) bestimmt.

Die Untersuchungen erfolgten entsprechend der von POPP et al. (2013) beschriebe- nen Methode.

Die Probenbeutel wurden am Tag der Untersuchung aus dem Tiefkühlschrank entnommen und bei Raumtemperatur für eine Stunde aufgetaut. Anschließend wurde das Probenmaterial homogenisiert. Alle Untersuchungen erfolgten im Doppelansatz.

Chemische Vollanalyse

Für die chemische Probenanalyse wurde an Tag 1 ca. 200 g jeder Behandlungsvari- ante mithilfe eines Grindomix GM 200 der Firma Retsch (Haan, Deutschland) zer- kleinert, in Siegelrandbeutel verpackt, vakuumiert und bis zur weiteren Analyse bei - 18 °C gelagert.

(39)

27 Trockensubstanz

Die Trockensubstanz wurde in Anlehnung an § 64 LFGB, L 06.00-3 bestimmt. Einen Tag vor der Untersuchung wurden die mit Seesand (Quarzsand, Art.- Nr. 2004002400, O. Kohl Chemie–Pharma–Laborbedarf) befüllten Trockensubstanz- schalen, inklusive eines Glasstößels, in einem Trockenschrank der Firma Binder GmbH (Tuttlingen, Deutschland) für vier Stunden getrocknet und in einen Exsikkator (DURAN^® Vakuum Exsikkator, 250 DN, Douran Group GmbH, Mainz, Deutschland) überführt. Am Tag der Untersuchung wurde zunächst das Taragewicht der Trocken- substanzschalen bestimmt. Danach wurden 3 g des Probenmaterials eingewogen und mithilfe des Glasstößels homogen mit dem Seesand verrieben. Nachfolgend wurden die Proben im Trockenschrank (Modell ED 115-230 V, Binder GmbH, Tuttlin- gen, Deutschland) bei 103 °C über vier Stunden getrocknet, in einen Exsikkator über- führt und nach Abkühlung ausgewogen.

Der prozentuale Anteil der Trockensubstanz wurde wie folgt berechnet:

Trockensubstanz (%)= Auswaage*100/Einwaage Asche

Für die Bestimmung des Aschegehaltes (§ 64 LFGB, L 06.00-4) wurden die Asche- tiegel zunächst im Trockenschrank bei 103 °C über vier Stunden getrocknet und an- schließend in einen Exsikkator überführt. Nach Abkühlung wurde das Taragewicht der Tiegel bestimmt. Anschließend wurden 3 g des Probenmaterials eingewogen und jedem der Tiegel 1 ml Magnesiumacetat (Art.-Nr. P026.1, Carl Roth GmbH, Karlsru- he, Deutschland) zugesetzt. Danach wurde der Inhalt der Tiegel im Muffelofen (Car- bolite^®, LAT GmbH, Garbsen, Deutschland) bei 600 °C über sechs Stunden verascht, in einen Exsikkator überführt und nach dem Abkühlen ausgewogen.

Der prozentuale Anteil der Asche wurde wie folgt berechnet:

Asche (%) = Auswaage*100/Einwaage

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28

Gesamtfett

Für die Bestimmung des Gesamtfettgehaltes (§ 64, L 06.00-6) wurden zunächst 5 g der Proben in einem Becherglas eingewogen und nach Zugabe von 150 ml Salzsäu- re (4 N) (Art.-Nr. X945.2, Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland) und Siedestein- chen (Art.-Nr. H751.1, Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland) unter einem Abzug für eine Stunde auf Siedetemperatur erhitzt. Nachfolgend wurde der Inhalt mit 100 ml heißem Wasser durch zwei angefeuchtete Faltenfilter (MN 615 ¼ 185 mm, Mache- rey-Nagel, Düren, Deutschland) filtriert. Die Filter wurden getrocknet, in Extraktions- hülsen (MN 640 w 90 mm, Macherey-Nagel, Düren, Deutschland) gegeben und mit 200 ml Petroleumbenzin in einem Soxleth Apperatur der Firma Duran Gruop GmbH (Mainz, Deutschland) über zwei Stunden extrahiert. Nachfolgend wurde das Petrole- umbenzin in einem Rotationsverdampfer (Heidolph Laborota 400 efficient, Heidolph Instruments GmbH & Co. KG, Schwabach, Deutschland) abdestilliert. Die Kolben wurden im Anschluss daran über zwei Stunden im Trockenschrank bei 103 °C getrocknet, im Exsikkator abgekühlt und ausgewogen.

Der prozentuale Fettanteil wurde wie folgt berechnet:

Fett (%) = Auswaage*100/Einwaage Gesamtproteingehalt

Zur Ermittlung des Gesamtproteingehaltes (§ 64, LFGB, L 06.00-7) wurde jeweils 1 g der Proben in einem stickstofffreien Kjeldahl Abwägeschiffchen (Wathman^® 609, Schleicher & Schuell BioScience GmbH, Dassel, Deutschland) abgewogen. Das Probenmaterial wurde danach in einem Kjeldahlkolben (Kjeldatherm-Glas BS400 12- 0308, Gerhardt GmbH, Königswinter, Deutschland) mit Schwefelsäure (Art.- Nr. X945.2, Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland) und einer katalytisch wirken- den Kjeltab (KJELTABS Katalysatoren-Tablette Typ CT, Omnilab-Laborzentrum GmbH) überführt und bei 380 bis 410 °C über zwei Stunden in einem Kjedaltherm (C.

Gerhardt GmbH, Königswinter) gekocht. Durch den Kochvorgang werden die organi- schen Probenanteile aufgeschlossen und Stickstoff in Ammoniumsulfat umgewandelt Nach dem Abkühlen wurde der Proteingehalt der Proben mithilfe eines Vapo-

(41)

29 dest 50s^® der Firma Gerhardt Laboratory Systems GmbH (Königswinter, Deutsch- land) bestimmt. Im Vapodest wird durch Zugabe einer starken Base der gebundene Ammoniak aus den aufgeschlüsselten Proben freigesetzt. Dieser wird in Borsäure gefangen und anschließend mittels Titration bestimmt.

Bestimmung des Malondialdehydgehaltes

Lipidoxidationen werden chemisch anhand des sekundären Oxidationsproduktes Ma- londialdehyd (MDA) nachgewiesen. Die Quantifizierung erfolgt dabei spektrophotometrisch mithilfe von Thiobarbitursäure (TBA). In einem ersten Schritt wurde jeweils 1 g der zerkleinerten Proben mit 20 % iger Trichloressigsäure (A1431,1000, Applichem GmbH, Darmstadt, Deutschland) und 0,5 ml Butylhydroxy- toluol (A3777,0100, Applichem GmbH, Darmstadt, Deutschland) versetzt, für zwei Minuten auf Eis homogenisiert, für sechs Minuten bei 3000 x g zentrifugiert (Hermle Z383 K, Hermle GmbH, Wehingen, Deutschland) und durch einen Faltenfilter (MN 613, Marcherey-Nagel, Düren, Deutschland) filtriert. Nachfolgend wurden 0,7 ml des Filtrates mit der gleichen Menge an TBA (A4670,0025, Applichem GmbH, Darm- stadt, Deutschland) versetzt, im Wasserbad für 30 Minuten auf 100 °C erhitzt und anschließend für zehn Minuten auf Eis abgekühlt. Während des Erhitzungsvorgan- ges kommt es zur Bildung eines roten Pigmentes, das Wellenlängen im Bereich von 532 nm absorbiert. Durch spektrophotometrische Messung der Extinktion (Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, USA) wurde nachfolgend der Gehalt an MDA (in µg pro Gramm Fleisch) bestimmt.

3.2.4 Sensorische Untersuchungen

In einem zweiten Versuchsteil (n=6) wurden die sensorischen Parameter der Proben mithilfe eines semiprofessionellen Panels, bestehend aus zehn Mitarbeitern des Insti- tutes für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, bewertet. Die Untersuchungen erfolgten drei Tage nach Abschluss des letzten Behandlungsschrittes in einem nach ISO 8589:2007 eingerichteten Prüfraum unter standardisierten Bedingungen. Die Prüfer wurden aufgefordert, die Proben in Anlehnung an ISO 4121:2013 mit der auf 67 °C Kerntemperatur erhitzten Standard- probe zu vergleichen. Die Proben wurden in 3 mm dicke Scheiben geschnitten und

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den Prüfpersonen auf weißen Tellern präsentiert (Abb. 6). Die Standardprobe (mit S gekennzeichnet) wurde auf einem separaten Teller gereicht. Die Scheiben aller anderen Behandlungsvarianten wurden mit zufällig ausgewählten Nummern versehen.

Beurteilt wurden der optische Farbeindruck (von heller bis viel weniger hell bzw. von viel weniger rot bis stärker rot), die Feuchtigkeit (von viel weniger feucht zu viel feuchter) und der Geruch (von viel weniger würzig zu würziger) der Proben. Die Be- urteilung erfolgte durch Vergabe von Skalenwerten von 0 bis 16. Bei dieser Bewer- tung entsprach der Skalenwert 8 dem Standard (S), der Skalenwert 0 am linken En- de entsprach den Bezeichnungen heller, viel weniger rot, viel weniger feucht, viel weniger würzig. Der Skalenwert 16 am rechten Ende entsprach hingegen den Be- wertungen weniger hell, stärker rot, viel feuchter und würziger.

Abb. 6: Sensorische Beurteilung 3.3 Statistik

Die statistische Auswertung der Ergebnisse erfolgte mithilfe des Statistikprogrammes Graph Pad Prism 5 (GraphPad Software, Inc., La Jolla, USA). Die einzelnen Behand- lungsvarianten wurden mithilfe einer einfachen ANOVA analysiert und anschließend mithilfe eines TUKEY-Testes miteinander verglichen. Ergänzend wurden signifikante Unterschiede zwischen Tag 1 und 28 mithilfe eines t-Testes ermittelt. Signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen wurden mit p-Werten < 0,05 gekennzeichnet.

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31 4 ERGEBNISSE

4.1 Rohmaterial

Zur Rohfleischeinordnung wurden 24 Stunden p.m. der pH-Wert, die Leitfähigkeit und die Farbwerte (CIELab) beider Schweinerücken gemessen. Die gemittelten Wer- te der Versuchsteile eins und zwei sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tab. 3: Ergebnisse der Rohfleischanalyse. Gezeigt ist der Mittelwert ± SD (n=6). Ermittelt wurden der pH-Wert (pH₂₄), die Leitfähigkeit in mS (LF₂₄) und die Farbwerte (L₂₄, a₂₄, b₂₄) 24 Stunden p.m. 1: erster Versuchsteil zur Ermittlung der chemisch-physikalischen und mikrobiologischen Parameter, 2: zweiter Versuchsteil zur Ermittlung der sensorischen Parame- ter

pH24 LF24 L*24 a*24 b*24

Versuchsteil

1 5,28±0,12 8,02±1,93 57,80±4,04 11,10±1,65 9,90±2,02 2 5,43±0,14 4,45±0,72 54,08±5,14 10,07±3,45 7,97±3,35

4.2 Mikrobiologische Untersuchungen

Die Ergebnisse der mikrobiologischen Analyse aller Behandlungsvarianten an den Untersuchungstagen 1 und 28 sind in Tabelle 4 dargestellt. Die Gesamtkeimzahlen lagen an Tag 1 zwischen 4,07±0,67 (T0-H0) und 1,54±0,55 (T67-H0) log10 KbE/g. Im Vergleich zur unbehandelten Kontrollprobe konnten die Gesamtkeimzahlen durch alle Behandlungen um etwa 2 log10 Einheiten (p<0,05) reduziert werden. Signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen den Behandlungen traten nur zwischen T67-H0 und T0-H500 auf. In zwei von sechs Versuchen konnten auf den unbehandelten Kontroll- proben (T0-H0) vereinzelt Lactobacillaceae nachgewiesen werden (1,90 log10 KbE/g).

Im Unterschied dazu lag die Zahl an Lactobacillaceae bei den anderen Behand- lungsvarianten in jeder Wiederholung (n=6) unterhalb der Nachweisgrenze von 2 log10 KbE/g. Die Lactobacillaceae zeigten im Verlauf der Lagerung ein deutliches Wachstum, so dass die Gesamtkeimzahl an Tag 28 maßgeblich durch die Zahl an Lactobacillaceae bestimmt wurde. Das geringste Wachstum zeigten die mit 600 MPa behandelten Proben. Nach 28-tägiger Lagerung wiesen die Behandlungen keine Un- terschiede mehr zueinander auf (p>0,05).

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Tab. 4. Ergebnisse der mikrobiologischen Analysen (Gesamtkeimzahl und Lactobacillacea) an Tag 1 und nach 28-tägiger Lagerung (Tag 28). Gezeigt ist der Mittelwert ± SD (n=6). T0- H0: gepökelte und unbehandelte Kontrollprobe, T67-H0 und T53-H0: auf 67 °C bzw. 53 °C Kerntemperatur erhitzte Proben, T0-H500 und T0-H600: mit 500 bzw. 600 MPa behandelte Proben, T53-H500: Kombinationsbehandlung. Statistisch signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen den einzelnen Behandlungen innerhalb einer Spalte sind mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet.

log₁₀KbE/g

Gesamtkeimzahl Lactobacillaceae

Tag 1 28 1 28

Behandlung

T0-H0 4,07±0,67^a 7,03±0,41 1,90±0,36 7,20±0,44^a

T67-H0 1,54±0,55^c 5,35±3,36 <2 5,24±3,12^ba

T0-H500 2,62±0,45^b 6,41±1,07 <2 6,11±2,40^ba

T0-H600 1,77±0,93^bc 3,98±1,78 <2 3,88±2,17^b

T53-H0 2,25±0,27^bc 6,17±2,29 <2 6,16±2,38^ba

T53-H500 1,90±0,29^bc 5,45±1,63 <2 5,30±2,18^ba

4.3 Physikalische Untersuchungen

Die Ergebnisse der physikalischen Messungen sind in den Tabel- len 5 bis 7 dargestellt.

pH-Werte

Die pH-Werte der Proben wurde an den Untersuchungstagen 1 und 28 ermittelt (Tab. 5). Im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle (T0-H0) stieg der pH-Wert aller Proben nach Behandlungen an (p<0,05). Die höchsten Werte wurden bei den auf 67 °C Kerntemperatur (T67-H0) erhitzten Proben gemessen, die sich signifikant von allen anderen Behandlungsvarianten unterschieden. Über den Lagerzeitraum von 28 Tagen stieg der pH-Wert der Proben leicht an (p>0,05). An Tag 28 konnte kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Behandlungen errechnet werden.