Tierärztliche Hochschule Hannover
Petersilienstängelextrakt als Alternative zu Nitritpökelsalz in Brühwurst - Auswirkungen auf mikrobielle, physikochemische und sensorische
Eigenschaften
INAUGURAL - DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin
- Doctor medicinae veterinariae - ( Dr. med. vet. )
vorgelegt von
Greta Lena Riel Göttingen
Hannover 2017
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Günter Klein† PD Dr. Amir Abdulmawjood
Institut für Lebensmittelqualität und –sicherheit
1. Gutachter: PD Dr. Amir Abdulmawjood 2. Gutachter: Prof. Dr. Volker Krömker Tag der mündlichen Prüfung: 02.05.2017
Meiner Mutter und Jan
Teilergebnisse dieser Dissertation wurden an folgenden Stellen veröffentlicht:
G. Riel, A. Boulaaba, J. Popp and G. Klein (2017):
“Effects of parsley extract powder as an alternative for the direct addition of sodium nitrite in the production of mortadella-type sausages – Impact on microbiological, physicochemical and sensory aspects”
Meat Science. doi: 10.1016/j.meatsci.2017.05.007
G. Riel, A. Boulaaba, J. Popp, G. Klein (2016):
„Parsley extract as an alternative for curing salt in mortadella-type sausages – Impact on the growth of Listeria monocytogenes”
Book of Abstracts, 62nd International Congress of Meat Science and Technology:
Meat for Global Sustainability, 14-19th August 2016, Bangkok, Thailand G. Riel (2016):
„Nitrat, Nitrit und Nitrosamine – alles (in Brüh-) wurscht?“
Doktorandenseminar im Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit, Hannover, 25.01.2016
G. Riel, J. Popp, A. Boulaaba, G. Klein (2016):
„Petersilienextrakt als Alternative zu Nitritpökelsalz in Brühwurst – Auswirkungen auf das Wachstum von Listeria monocytogenes“
57. Arbeitstagung des Arbeitsgebietes „Lebensmittelhygiene“ der DVG, Garmisch- Partenkirchen vom 27.09. bis 30.09.2016, Amtstierärztlicher Dienst und
Lebensmittelkontrolle (Sonderausgabe), ISSN 0945-3296 G. Riel, J. Popp, A. Boulaaba, G. Klein (2017):
„Petersilienextrakt als Alternative zu Nitritpökelsalz in Brühwurst – Auswirkungen auf das Wachstum von Listeria monocytogenes“
Fleischwirtschaft 02/2017, Deutscher Fachverlag GmbH, Frankfurt am Main
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ... V Abkürzungsverzeichnis ... IX
1 EINLEITUNG ... 11
2 LITERATURÜBERSICHT ... 13
2.1 Brühwurst ... 13
2.1.1 Definition und Zusammensetzung ... 13
2.1.2 Konsum ... 14
2.1.3 Physikalisch-chemische Eigenschaften ... 14
2.1.4 Haltbarkeit und Mikrobiologie aufgeschnittener Brühwurst ... 15
2.2 Nitritpökelsalz ... 17
2.2.1 Verwendung ... 17
2.2.2 Pökelfarbe ... 18
2.2.3 Antimikrobielle Wirkung ... 19
2.2.4 Pökelaroma und antioxidative Eigenschaften ... 21
2.2.5 Gesetzliche Regelungen... 21
2.2.6 Gesundheitliche Bedenken ... 23
2.3 Fleischerzeugnisse ohne Nitrit- oder Nitratzusatz ... 25
2.4 Einsatz nitratreicher Gemüseextrakte in Fleischerzeugnissen ... 26
2.4.1 Überblick... 26
2.4.2 Kennzeichnung und gesetzliche Grundlagen ... 29
3 MATERIAL UND METHODEN ... 31
3.1 Übersicht ... 31
3.2 Materialien ... 32
3.2.1 Rohmaterial ... 32
3.2.2 Gewürze und Zutaten ... 32
3.2.3 Petersilienstängelextrakt und Starterkultur ... 32
3.3 Brühwurstherstellung ... 35
3.4 Verpackung und Lagerung ... 36
3.5 Untersuchungsmethoden ... 37
3.5.1 Physikalische Untersuchungen ... 37
3.5.2 Mikrobiologische Untersuchungen ... 39
3.5.3 Chemische Untersuchungen ... 41
3.5.4 Inokulationsversuch mit Listeria monocytogenes ... 42
3.5.5 Sensorische Untersuchungen ... 45
3.6 Statistische Analyse ... 46
4 PUBLIKATION ... 48
5 ZUSÄTZLICHE ERGEBNISSE ... 51
5.1 Qualitative Untersuchung auf Listeria monocytogenes ... 51
5.2 Sensorische Untersuchungen ... 51
6 DISKUSSION ... 55
6.1 Physikalische Untersuchungen ... 55
6.1.1 CO2 ... 55
6.1.2 pH-Wert ... 56
6.1.3 aw-Wert ... 57
6.1.4 Textur ... 58
6.1.5 Farbe ... 58
6.2 Mikrobiologische Untersuchungen ... 63
6.2.1 Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl und Enterobacteriaceae ... 63
6.2.2 Laktobazillen und Pseudomonaden ... 64
6.2.3 Keimwachstum unter modifizierter Schutzatmosphäre ... 65
6.2.4 Qualitative Untersuchung auf Listeria monocytogenes ... 66
6.3 Chemische Untersuchungen ... 66
6.3.1 Nitrit ... 66
6.3.2 Nitrat ... 70
6.3.3 Bestimmung der Nitrit- und Nitratgehalte ... 71
6.3.4 Nitrosaminbildung ... 72
6.4 Inokulationsversuch mit Listeria monocytogenes ... 73
6.5 Sensorische Untersuchungen ... 78
6.6 Einschätzung der Marktfähigkeit und Ausblick ... 81
7 SCHLUSSFOLGERUNGEN ... 82
8 ZUSAMMENFASSUNG ... 83
9 SUMMARY ... 86
10 LITERATURVERZEICHNIS ... 89
11 RECHTSTEXTE ... 108
12 TABELLENVERZEICHNIS ... 112
13 ABBILDUNGSVERZEICHNIS ... 112
14 DANKSAGUNG ... 113
Abkürzungsverzeichnis
a*-Wert Rotwert
ANOVA analysis of variance (Varianzanalyse)
b*-Wert Gelbwert
BHI Brain Heart Infusion
DGHM Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie
ECDC European Centre for Disease Prevention and Control, Europäisches Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten EFSA European Food Safety Association, Europäische Behörde für
Lebensmittelsicherheit
FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations, Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen
FSIS Food Safety and Inspection Services
GKZ Gesamtkeimzahl
IARC International Agency for Research on Cancer
IARC International Agency for Research on Cancer, Internationales Krebsforschungszentrum
JECFA The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, Gemeinsamer Sachverständigenausschuss für
Lebensmittelzusatzstoffe der FAO und WHO
KbE koloniebildende Einheiten
L*-Wert Helligkeitswert
L. monocytogenes Listeria monocytogenes
LFGB Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch
MHD Mindesthaltbarkeitsdatum
NaCl Natriumchlorid (Kochsalz)
nm Nanometer
NPS Nitritpökelsalz
PE Petersilienstängelextrakt
ppm parts per million (mg/kg)
REGWQ Ryan-Einot-Gabriel-Welsch
RKI Robert Koch-Institut
RTE Ready-to-eat
TA.XT.plus Texturanalysegerät
USDA United States Department of Agriculture
V1-V5 Brühwurstvariante 1-5
WHO World Health Organization, Weltgesundheitsorganisation
EINLEITUNG
1 EINLEITUNG
Gepökelte Wurst- und Fleischwaren machen einen großen Teil der in Deutschland verzehrten Fleischerzeugnisse aus. Das traditionelle Pökeln mittels Nitritpökelsalz (NPS) ist dabei ein übliches Verarbeitungsverfahren. Das im NPS enthaltende Nitrit wirkt sich positiv auf die Farbe, den Geschmack, die Haltbarkeit und die mikrobielle Stabilität der Produkte aus (HONIKEL 2014). Auf Mikroorganismen wie Clostridium botulinum und Listeria (L.) monocytogenes hat Nitrit eine hemmende Wirkung (DUFFY et al. 1994; PEGG u. SHAHIDI 2000; XI et al. 2012). Trotz dieser positiven Eigenschaften bestehen gesundheitliche Bedenken bezüglich der Zugabe von NPS. Durch den Verzehr nitrithaltiger Produkte, aber auch durch die Zubereitung gepökelter Fleischerzeugnisse durch den Verbraucher können endogen und in den Produkten Nitrosamine gebildet werden (BAUER 2014). Diese werden mit dem erhöhten Risiko an Krebs zu erkranken in Verbindung gebracht (CASSENS 1997; PEGG u. SHAHIDI 2000). Vor diesem Hintergrund stufte die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC) der Weltgesundheitsorganisation (WHO) Fleischerzeugnisse im Jahr 2015 in die Gruppe 1 (krebserregend für den Menschen) ein und empfiehlt die Reduzierung des Konsums auf ein geringstmögliches Maß.
Für konventionelle Fleischerzeugnisse gilt gemäß VO (EG) Nr. 1333/2008 ein Höchstgehalt an Natriumnitrit von derzeit 150 mg/kg. In Deutschland und der EU ist die Umsatzentwicklung von ökologisch erzeugten Lebensmitteln ungebrochen.
Für ökologisch produzierte Fleischerzeugnisse wird gemäß VO (EG) Nr. 889/2008 ein Richtwert von 80 mg/kg Natriumnitrit bzw. Kaliumnitrat vorgeschlagen und eine Rückstandshöchstmenge von 50 mg/kg festgesetzt. Produkte die unter dem Warenzeichen bestimmter Bioverbände vermarktet werden, dürfen gemäß eigener, strengerer Richtlinien kein Nitritpökelsalz enthalten. Verbraucher stehen Lebensmittelzusatzstoffen generell sehr kritisch gegenüber. In der Fleischindustrie werden deshalb neue Herstellungsverfahren gesucht, um die Nitritgehalte in Fleischerzeugnissen zu reduzieren und die Aufnahmemenge von Nitrit für den Verbraucher zu verringern. Eine Möglichkeit bietet die Herstellung ungepökelter
EINLEITUNG
Produkte, der sogenannten „grauen Ware“, die vorwiegend im Biosegment zu erwerben ist. In den USA und in einigen europäischen Ländern werden zudem zunehmend nitritpökelsalzfreie Fleischerzeugnisse unter Einsatz nitrathaltiger Gemüseextrakte oder -säfte produziert. Hier werden vor allem Sellerie, aber auch Mangold verwendet. In Kombination mit einer nitratreduzierenden Starterkultur können nach der Umwandlung von Nitrat in Nitrit niedrigere Restnitritgehalte als in konventionell gepökelten Produkten erzielt werden (SEBRANEK u. BACUS 2007b;
SINDELAR 2014). Aufgrund des reduzierten Nitritgehaltes bestehen allerdings Bedenken bezüglich Haltbarkeit und mikrobieller Sicherheit der mit diesem Verfahren produzierten Fleischerzeugnisse (SCHRADER 2010; JACKSON et al.
2011b).
In der vorliegenden Studie wurde Petersilienstängelextrakt in Kombination mit einer Starterkultur (Staphylococcus carnosus) als eine weitere Alternative zu NPS in der Brühwurstproduktion erforscht. Es wurde untersucht, inwieweit sich die Eigenschaften derart hergestellter Produkte bezüglich der mikrobiologischen Stabilität, sowie verschiedener physikalischer und chemischer Parameter, von konventionell hergestellten und ungepökelten Produkten unterscheiden. Außerdem wurden die Brühwurstvarianten in sensorischen Untersuchungen durch ein Panel bewertet. Inokulationsversuche mit L. monocytogenes auf aufgeschnittener Ware in handelsüblichen Verpackungen sollten den Einfluss von Petersilienstängelextrakt im Hinblick auf die Lagerfähigkeit und Lebensmittelsicherheit der Produkte aufzeigen.
LITERATURÜBERSICHT
2 LITERATURÜBERSICHT 2.1 Brühwurst
2.1.1 Definition und Zusammensetzung
Wurstwaren, auch Brühwürste, werden zu den Fleischerzeugnissen gezählt. Die Leitsätze für Fleisch- und Fleischerzeugnisse im Deutschen Lebensmittelbuch stellen als Sachverständigengutachten eine Beschreibung von Wurstwaren und deren Zusammensetzung und Merkmale im Sinne der Verkehrsauffassung dar (ANONYM 2015d). Brühwürste sind gemäß dieser Leitsätze „durch Brühen, Backen, Braten oder auf andere Weise hitzebehandelte Wurstwaren, bei denen zerkleinertes rohes Fleisch mit Kochsalz und ggf. anderen technologisch notwendigen Salzen meist unter Zusatz von Trinkwasser (oder Eis) ganz oder teilweise aufgeschlossen wurde und deren Muskeleiweiß bei der Hitzebehandlung mehr oder weniger zusammenhängend koaguliert ist, so dass die Erzeugnisse bei etwaigem erneuten Erhitzen schnittfest bleiben“. Brühwürste werden aus Brät hergestellt, welches in den Leitsätzen als Rohmasse für die Brühwurstherstellung definiert wird und aus zerkleinertem rohen Fleisch, Trinkwasser und Salz besteht.
Unter Beachtung der Leitsätze für Fleisch- und Fleischerzeugnisse, können durch produktspezifische Zusammensetzungen, Zerkleinerungsgrade, Verzehrarten, Brätfarben, Kaliber und Abtrocknungsgrade verschiedene Sorten Brühwurst hergestellt werden (LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007). Brühwurst vom Typ Mortadella Norddeutscher Art wird dabei den fein zerkleinerten Brühwürsten zugeordnet und besteht aus grob entsehntem Rindfleisch, grob entsehntem Kalb- oder Jungrindfleisch, grob entfettetem Schweinefleisch, fettgewebereichem Schweinefleisch und Speck. Des Weiteren handelt es sich bei Mortadella gemäß Leitsätzen um ein umgerötetes Produkt, für das ein Gehalt an bindegewebseiweißfreiem Fleischeiweiß von nicht unter 8 % vorgesehen ist.
LITERATURÜBERSICHT
2.1.2 Konsum
Deutschland ist für seine Wurstvielfalt, besonders für die Vielfalt der Wurstsorten, die unter Herstellung einer Emulsion produziert werden, bekannt (GIBIS et al.
2014). Dazu zählen auch Brühwurste, die vom Verbraucher ohne erneutes Erhitzen direkt aus der Packung verzehrt und somit den Ready-to-eat (RTE)- Produkten zugeordnet werden (KNIPE 2014). Die Produktion von Brühwürsten stieg im Jahr 2014 um 1,3 % auf 863.990 t an (ANONYM 2015e). Im Jahr 2014 betrug der pro-Kopf-Konsum von Fleischerzeugnissen in Deutschland durchschnittlich 29,5 kg, wovon Brühwürste mit 7,0 kg den größten Anteil ausmachten. Der Anteil der Brühwürste machte etwa ein Drittel der verzehrten Wurst- und Fleischwaren aus (ANONYM 2015b). Weltweit ist der Absatz von Fleisch und Fleischerzeugnissen in den letzten Jahren gestiegen. Die Beliebtheit von Fast-Food und Ready-to-eat-Produkten einschließlich Brühwürsten ist weltweit ungebrochen. Brühwürste spielen dabei z. B. in Form von Hot-Dogs und
„Frankfurters“ weltweit eine große Rolle (ANONYM 2015a).
2.1.3 Physikalisch-chemische Eigenschaften
Über 90 % der Brühwürste sind gepökelt und weisen das charakteristische Pökelrot durch den Zusatz von NPS auf (JIRA 2004). Frische Brühwürste zeigen aw-Werte von 0,98-0,97, die pH-Werte von Brühwurst liegen allgemein in Bereichen von 5,9-6,5 (LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007).
Im erkalteten Zustand und nach einem erneuten Aufwärmen sind Brühwürste schnittfest und weisen eine locker-feste Struktur auf (LAUTENSCHLÄGER u.
TROEGER 2007; BARBIERI et al. 2013). Die Eigenschaften einer Mortadella sind abhängig von den verwendeten Rohmaterialien, Zutaten und Zusätzen sowie der technologischen Zubereitung, was die Temperatur und den Produktionszeitraum einschließt. So führt demnach ein erhöhter Fettanteil zu einer weicheren Textur der Brühwürste (BARBIERI et al. 2013).
Üblicherweise werden Brühwürsten Nitritmengen von 80-100 ppm zugesetzt (FISCHER et al. 2005a; HONIKEL 2014). Bei der Untersuchung deutscher RTE- Fleischerzeugnisse konnte nach einer Lagerzeit von ein bis zwei Wochen in mehr
LITERATURÜBERSICHT
als 80 % der hitzebehandelten Produkte Nitritgehalte unter 20 ppm festgestellt werden. Die Nitratgehalte beliefen sich dabei zum größten Teil auf einen Nitratgehalt von 20-40 mg/kg (HONIKEL 2014). Bei der Untersuchung italienischer Mortadella, konnten BARBIERI et al. (2013) Nitritwerte von 0-16 mg/kg feststellen, wobei der mittlere Nitritgehalt der Brühwurste 5 ± 4 mg/kg betrug.
2.1.4 Haltbarkeit und Mikrobiologie aufgeschnittener Brühwurst
Zur Sicherung der mikrobiellen Stabilität von Brühwurst über den Lagerzeitraum ist die Lagertemperatur von entscheidender Bedeutung (LAUTENSCHLÄGER u.
TROEGER 2007; AIYEGORO 2014).
Die Haltbarkeit von Brühwurst variiert je nach Angebotsform und Lagertemperatur von sechs bis zehn Tagen bei einer bei 4-6 °C als Brühwurstaufschnitt verpackten Ware und zwei bis drei Wochen bei einem am Stück verpackten, bei 0-2 °C gelagerten Brühwurstprodukt (SINELL 2003). Bei höheren Lagertemperaturen als 5 °C lässt sich eine Verminderung der Haltbarkeitsdauer feststellen (LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007). Ein Verpacken von Brühwurst in Vakuum oder Brühwurstaufschnitt in modifizierter Atmosphäre mit Stickstoff (N2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) kann zu einer längeren Haltbarkeit und einem unterschiedlich starken Wachstum verschiedener Bakterien führen (BORCH et al.
1996; LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007; KRÖCKEL 2008; KROPF u.
MANCINI 2014).
Bei Brühwurst tragen pH-Werte von 6,0-6,5 nicht wesentlich zur Verbesserung der Haltbarkeit bei (LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007). Durch die Verwendung adäquater Temperaturen beim Brühvorgang kann nach der Produktion ein nahezu keimfreies Produkt entstehen. Dazu sind während der Hitzebehandlung Kerntemperaturen von mindestens 72 °C nötig. Sporen von Clostridien- oder Bacillusarten können allerdings Temperaturen bis zu 100 °C überleben (LAUTENSCHLÄGER u. TROEGER 2007).
Mit aw-Werten von 0,97-0,98 zählt Brühwurst zu den leicht verderblichen Lebensmitteln (KEWELOH 2014). Aw-Werte von 0,95-0,97 oder höher begünstigen zudem ein Wachstum von Clostridium (C.) botulinum (GUERRERO-LEGARRETA 2014). Mit der Einhaltung von Lagertemperaturen unter 10 °C kann in Brühwurst
LITERATURÜBERSICHT
jedoch ein Auskeimen vieler Bazillen- und Clostridienarten verhindert werden.
Allerdings können sich bei diesen Temperaturen andere pathogene Keime wie Listeria (L.) monocytogenes vermehren. Brühwürste sind anfällig für eine Rekontamination mit Bakterien während der Verarbeitung und Verpackung. Bei der Herstellung von Aufschnittware können bei ungenügender Prozesshygiene auch Geräte eine Rolle spielen (KRÖCKEL 2008; AIYEGORO 2014). Viele RTE- Produkte wie aufgeschnittene Brühwurst werden vom Verbraucher nicht erneut erhitzt. Daher kann es durch kontaminierte Produkte zu einer Übertragung mit z. B.
L. monocytogenes auf den Menschen kommen (HORSCH 2013).
Listerien kommen ubiquitär vor (AIYEGORO 2014). Durch ihre Fähigkeit zum Wachstum bei kühlen Temperaturen können sie sich auch während der Lagerung von gekühltem Brühwurstaufschnitt vermehren (FARBER u. PETERKIN 1991).
Zudem sind diese Bakterien relativ resistent gegenüber Nitrit und ihre Vermehrung erfolgt auch unter anaeroben Bedingungen. L. monocytogenes wird mit diversen Ausbrüchen lebensmittelassoziierter Erkrankungen in Zusammenhang gebracht, bei denen auch Todesfälle auftraten (AIYEGORO 2014). Die Ausbrüche sind relativ selten, Infektionen können allerdings zu ernsten klinischen Symptomen führen. Bei schwerwiegenden Verläufen kann es zu Septikämien und Meningitiden, bei schwangeren Frauen zum Abort des ungeborenen Kindes kommen (KOCH u.
STARK 2006; DESTRO u. RIBEIRO 2014).
Im Vergleich zum Jahr 2012, nahm die Anzahl der registrierten Erkrankungen in der Europäischen Union (EU) im Jahr 2013 um 8,6 % zu. Eine Infektion mit L. monocytogenes führte laut der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (ECDC) in der EU im Jahr 2013 bei 191 Menschen zum Tod (EFSA u.
ECDC 2016). In Deutschland wurden dem Robert Koch-Institut (RKI) im Jahr 2015 662 Listeriosefälle übermittelt. Das entsprach einer Inzidenz von 0,8 Erkrankten je 100.000 Einwohner (ANONYM 2016f). In einer Grundlagenstudie zur Prävalenz von L. monocytogenes in wärmebehandelten Fleischerzeugnissen konnten bei 18 von 915 untersuchten Proben nach Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums (MHD) Listerien nachgewiesen werden. Ein Nachweis von L. monocytogenes erfolgte in
LITERATURÜBERSICHT
2,7 % der Brühwurstprodukte, wobei die Keimzahl nur einer Probe über dem Grenzwert von 100 koloniebildenden Einheiten (KbE/g) lag (ANONYM 2005d; BFR 2013b).
Laut der Verordnung (EG) Nr. 2073/2005 über mikrobiologische Kriterien für Lebensmittel darf L. monocytogenes in 25 g verzehrfertiger Lebensmittel für Säuglinge oder medizinische Zwecke nicht nachweisbar sein. Für andere in den Verkehr gebrachte verzehrfertige Lebensmittel gilt für die Haltbarkeitsdauer ein Grenzwert von 100 KbE/g, wobei L. monocytogenes im Produkt im Betrieb des Herstellers in 25 g nicht nachweisbar sein darf (ANONYM 2005d).
Bei Fleischerzeugnissen zählen die Anzahl der Enterobakterien und die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl zu den wichtigsten Indikatoren für ein sicheres Lebensmittel (AIYEGORO 2014). Laut DGHM (Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie, Stand 2011) liegen die Richtwerte für Brühwurstaufschnitt bei 5 x 106 KbE/g für die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl und die Anzahl der Milchsäurebakterien. Für Enterobakterien werden Richtwerte von 1 x 103 KbE/g angegeben.
Neben Enterobakterien können während der Verarbeitung und Verpackung auch Laktobazillen auf Brühwurst gelangen und sich während der Lagerung vermehren (LÜCKE et al. 2007). Bei der Lagerung von Brühwurstaufschnitt wurden nach einem Zeitraum von 5-9 Tagen Keimgehalte um die 5 x 106 KbE Laktobazillen/g, ein pH-Abfall und zwei bis drei Tage später auch sensorische Veränderungen wie saurer Geschmack und Ranzigkeit festgestellt (LÜCKE et al. 2007). Neben den oben genannten Mikroorganismen können auch Pseudomonaden zur Keimflora von Fleischerzeugnissen gezählt werden (BORCH et al. 1996; BAUMGART u.
BECKER 2008).
2.2 Nitritpökelsalz
2.2.1 Verwendung
Nitritpökelsalz ist üblicherweise eine Mischung aus Natriumnitrit und Kochsalz.
Bereits seit der Antike werden zum Pökeln von Fleischerzugnissen Nitrate verwendet. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde bekannt, dass Nitrat während
LITERATURÜBERSICHT
des Pökelvorgangs durch nitratreduzierende Bakterien in Nitrit umgewandelt wird und Nitrit das wirkende Agens ist (PEGG u. SHAHIDI 2000). Heute wird vorwiegend Nitrit als Pökelstoff verwendet, da die Verwendung von Nitrit den Vorteil eines schnelleren Pökelvorganges bietet (SEBRANEK u. BACUS 2007a).
Nitrate werden dennoch für die Herstellung von langfermentierten rohen Fleischerzeugnissen wie Rohschinken verwendet (HONIKEL 2014).
Der Einsatz von Nitrit bewirkt die Ausbildung der charakteristischen Pökelfarbe und des typischen Pökelaromas in Fleischerzeugnissen. Weiterhin trägt es zur Wachstumshemmung von Mikroorganismen in Fleischerzeugnissen und zur Verminderung der Fettoxidation bei (SINDELAR 2014).
2.2.2 Pökelfarbe
Die Farbe ist ein wichtiger Faktor bei der Bewertung von Fleischerzeugnissen durch den Verbraucher und gilt als ein entscheidendes Kaufkriterium (SUMAN u.
JOSEPH 2014). Es ist bekannt, dass produktabhängig die Zugabe von 2-14 ppm Nitrit bereits zur Bildung einer pinken Farbe führt. Um eine akzeptable Farbe zu erzielen, sind jedoch 40-50 ppm Nitrit nötig (SEBRANEK u. BACUS 2007b).
Höhere Konzentrationen von über 50-60 ppm Nitrit führen zu einem Pökelrot, das ohne Verblassen über die Lagerzeit stabil bleibt (SINDELAR u. MILKOWSKI 2011;
SINDELAR 2014).
Die Entstehung des charakteristischen Pökelrots in Fleischerzeugnissen verläuft über mehrere Reaktionsschritte (Abb. 1). Bei der Pökelung wird Nitrit im schwach sauren Milieu über die Zwischenelemente Salpetrige Säure (HNO2) und Distickstofftrioxid (N2O3) zu Stickstoffmonoxid (NO) umgewandelt (HONIKEL 2014). Durch die Reaktion von N2O3 mit reduzierenden Pökelhilfsstoffen wie z. B.
Ascorbat entsteht ebenfalls NO (MØLLER u. SKIBSTED 2002).
NO bindet an das Myoglobin (Fe+2) aus dem Fleisch und bildet den instabilen hellroten Nitrosomyoglobinkomplex (PARTHASARATHY u. BRYAN 2012). Erst durch Erhitzen, Kältebehandlung oder Zufügen von Säure oder Salz (bewirkt die Denaturierung der Proteingruppe des Myoglobins), wird das stabile Nitrosomyochromogen gebildet. Dieses ist für die charakteristische pinke Farbe
LITERATURÜBERSICHT
gepökelter Fleischerzeugnisse verantwortlich (SINELL 2003; PARTHASARATHY u. BRYAN 2012).
Abbildung 1:Entstehung der Pökelfarbein Anlehnung an FEINER (2006)
2.2.3 Antimikrobielle Wirkung
Nitrit spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von Mikroorganismen in Fleischerzeugnissen und wurde in der Vergangenheit vorwiegend verwendet, um das Wachstum von Bacillus (B.) cereus und C. botulinum zu hemmen (BFR 2013a). C. botulinum bildet Toxine, die beim Menschen durch den Verzehr kontaminierter Lebensmittel Übelkeit, Durchfall, Verstopfung und neurologische Symptome mit Lähmungen und Atemlähmung auslösen können. Heute haben Toxine in der Produktion von Fleischerzeugnissen aufgrund des Nitriteinsatzes eine geringere Bedeutung (HORSCH 2013). Im Jahr 2015 wurden dem Robert Koch-Institut in Deutschland nur drei Erkrankungsfälle mit C. botulinum gemeldet, bei denen allerdings kein Zusammenhang mit dem Verzehr von Lebensmitteln nachgewiesen werden konnte (ANONYM 2016f). JACKSON et al. (2011b) stellten bei konventionell gepökelten Proben im Vergleich zu Proben ohne Nitritpökelsalz eine überwiegend bessere Hemmung von C. botulinum fest. Nitritmengen von 50- 100 mg/kg werden laut der Europäischen Lebensmittelsicherheitsbehörde (EFSA 2003) als ausreichend für die Hemmung von C. botulinum angesehen.
LITERATURÜBERSICHT
Es ist bekannt, dass Bakterien wie L. monocytogenes, B. cereus, Escherichia coli O157:H7 und Staphylococcus aureus durch den Zusatz von Nitrit in ihrem Wachstum kontrolliert werden können (MILKOWSKI et al. 2010). Einige Studien zeigen, dass Nitrit das Wachstum von L. monocytogenes vermindert (DUFFY et al.
1994; XI et al. 2012). Die eingesetzte Nitritmenge bei der Produktion und die Restnitritmenge im Produkt nach der Pökelung haben dabei Einfluss auf das Wachstum von L. monocytogenes (KING et al. 2016). Als Restnitritmenge wird die Menge des freien Nitrits bezeichnet, das nach der Produktion im Produkt zurückbleibt (KING et al. 2016).
HORSCH et al. (2014) und SULLIVAN et al. (2012b) fanden in ungepökeltem Schinken höhere Keimzahlen von L. monocytogenes als in gepökeltem Schinken.
In Abhängigkeit von der zugesetzten Nitritmenge konnten XI et al. (2011) in einem Fleischmodellsystem eine bessere Wachstumshemmung von L. monocytogenes erzielen. In Studien von KING et al. (2016) beeinflusste die eingehende Nitritmenge die Wachstumsrate von L. monocytogenes, die residuale Nitritmenge hatte Einfluss auf die Dauer der Lag-Phase, die das Bakterienwachstum während der Anpassungsphase an die Gegebenheiten beschreibt. Durch den Abbau von Nitrit reduziert sich die eingehende Nitritmenge während der Produktion und die Restnitritgehalte liegen unterhalb der zugefügten Nitritmengen (HONIKEL 2014;
KING et al. 2016). Die Nitritgehalte können jedoch während der Lagerzeit weiter absinken (JANTAWAT et al. 1993; PÉREZ-RODRÍGUEZ et al. 1996; MYERS et al.
2013b; HONIKEL 2014) und somit gegebenenfalls nicht mehr ausreichen, um antimikrobiell zu wirken (TOMPKIN 2005).
Die antibakterielle Wirkung des Nitrits beruht auf ähnlichen Reaktionsabläufen mit NO, die auch bei der Entstehung der Pökelfarbe ablaufen (SEBRANEK u. BACUS 2007a), obwohl der zugrundeliegende Wirkmechanismus bis heute nicht vollständig geklärt ist (SEBRANEK u. BACUS 2007b; SINDELAR u. MILKOWSKI 2011). Salpetrige Säure (HNO2) und NO werden mit dem hemmenden Effekt des Nitrits in Verbindung gebracht (DE GROOTE u. FANG 1995; SINDELAR u.
MILKOWSKI 2011). Die Empfindlichkeit gegenüber NO hängt dabei von der Bakterienspezies und unter anderem vom pH-Wert, der Salzkonzentration und
LITERATURÜBERSICHT
dem Eisengehalt des Produktes ab (DE GROOTE u. FANG 1995; ALLAKER et al.
2001; MØLLER u. SKIBSTED 2002).
2.2.4 Pökelaroma und antioxidative Eigenschaften
Die Entstehung des Pökelaromas ist bis heute nicht völlig geklärt.
Forschungsgegenstand ist neben sensorischen Untersuchungen die Identifizierung der Substanzen, die für das typische Pökelaroma verantwortlich sind (PEGG u.
SHAHIDI 2000). Unterschiede im Aroma zwischen gepökelten und nicht gepökelten Produkten sind deutlich feststellbar (SEBRANEK u. BACUS 2007a;
SINDELAR u. MILKOWSKI 2011). Aufgrund des Nitritzusatzes wird in gepökelten Fleischerzeugnissen ranziger Geruch und Aufwärmgeschmack verhindert und die Produkte bilden das typische Pökelaroma aus (SKIBSTED 2011). NO, das während des Pökelvorgangs entsteht, trägt zur Ausprägung dieses Aromas bei (LÜCKE 2003), wogegen andere Antioxidantien nicht zur Ausbildung dieses Aromas führen (SEBRANEK u. BACUS 2007a).
Nitrit und seine Verbindungen vermindern zudem die Fettoxidation in Fleischerzeugnissen (PEGG u. SHAHIDI 2000). Das gebildete NO bindet an das Eisen im Myoglobin, das seinerseits Oxidationen begünstigt (LÜCKE 2003). Auch freies Eisen wird durch NO gebunden und trägt somit zur verminderten Wirkung von Eisen zur Oxidation von Fett bei (SEBRANEK u. BACUS 2007a). Zudem kann NO als freies Radikal die Autooxidation von Fett verhindern (PEGG u. SHAHIDI 2000). In ihren Untersuchungen zeigten AL-SHUIBI u. AL-ABDULLAH (2002), dass mit eingehenden Mengen von 40 ppm Nitrit in der Produktion von Mortadella antioxidative Wirkungen während einer Lagerzeit von 14 Wochen erzielt werden können.
2.2.5 Gesetzliche Regelungen
In den Gemeinschaftslisten in Anhang II der Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 über Lebensmittelzusatzstoffe werden Kaliumnitrit (E 249), Natriumnitrit (E 250), Natriumnitrat (E 251) und Kaliumnitrat (E 252) mit ihren Verwendungshinweisen als Zusatzstoffe aufgeführt. Laut dieser Verordnung (VO), sind Lebensmittelzusatzstoffe Stoffe, die Lebensmitteln aus technologischen Gründen
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zugesetzt werden und nicht selbst als Lebensmittel verzehrt werden können (ANONYM 2008e). Zusatzstoffe werden in die Gemeinschaftslisten aufgenommen, wenn sie in der vorgeschlagenen Dosis für den Verbraucher gesundheitlich unbedenklich sind, eine technologische Notwendigkeit für diese Stoffe nachgewiesen werden kann und die jeweilige Anwendung nicht zur Täuschung der Verbraucher führt (ANONYM 2008e). Die Zulassung von Zusatzstoffen wird in der VO (EG) Nr. 1331/2008 geregelt, Spezifikationen und Reinheitskriterien für Zusatzstoffe werden in der VO (EG) Nr. 231/2012 festgelegt (ANONYM 2008d, 2012b).
Nitrite und Nitrate werden den Konservierungsstoffen zugeordnet und verlängern die Haltbarkeit von Lebensmitteln, indem sie sie vor schädlichen Auswirkungen von Mikroorganismen und/oder vor dem Wachstum pathogener Mikroorganismen schützen (ANONYM 2008e). Der Verkauf von Nitrit ist nur in einer Mischung mit Kochsalz oder Kochsalzersatz erlaubt, wenn diese mit „für Lebensmittel“
gekennzeichnet ist (ANONYM 2008a). Der Einsatz von Nitrit ist somit durch den Kochsalzgehalt begrenzt. Für Fleischerzeugnisse gilt laut VO (EG) Nr. 1333/2008 eine Einsatzhöchstmenge von 150 mg/kg Natrium- bzw. Kaliumnitrit oder Natrium- bzw. Kaliumnitrat bei der Herstellung nicht sterilisierter Fleischerzeugnisse. Für nassgepökelte Rohschinken und ähnliche Produkte bestehen laut VO (EG) Nr.
1333/2008 Höchstmengen von 50 mg/kg Natrium- bzw. Kaliumnitrit und 250 mg/kg Natrium- bzw. Kaliumnitrat, die im Produkt am Ende der Produktionsvorganges vorhanden sein dürfen (ANONYM 2008e).
Bei der Produktion von ökologischen bzw. biologischen Produkten soll die Verwendung von Lebensmittelzusatzstoffen beschränkt werden (ANONYM 2007).
Gemäß VO (EG) Nr. 889/2008, gelten für ökologisch erzeugte Fleischerzeugnisse Richtwerte von 80 mg/kg Natriumnitrit bzw. Natriumnitrat für den Einsatz bei der Herstellung und eine Rückstandshöchstmenge von 50 mg/kg Natriumnitrit bzw.
Natriumnitrat (ANONYM 2014b).
In den USA gelten nach den Regeln des Food Safety and Inspection Services (FSIS) des United States Department of Agriculture (USDA) für Fleischerzeugnisse eine Rückstandshöchstmenge von 200 ppm Natriumnitrit (ANONYM 2016d). Die
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Höchstmenge für den Einsatz von Nitrit in der Produktion von nassgepökeltem Speck liegt hingegen bei 120 mg/kg Natriumnitrit, für Kaliumnitrit bei 148 mg/kg (ANONYM 2016e).
2.2.6 Gesundheitliche Bedenken
Obwohl Nitrit die Farbe, das Aroma, die mikrobielle Sicherheit und die Haltbarkeit von Fleischerzeugnissen positiv beeinflusst, wird der Einsatz von Nitrit seit Jahren kontrovers diskutiert. Unter bestimmten Bedingungen können in Fleischerzeugnissen aus Nitrit und sekundären Aminen Nitrosamine entstehen (PEGG u. SHAHIDI 2000). Die Bildung kann während der Produktion, der Verarbeitung beim Verbraucher oder nach der Nahrungsaufnahme im sauren Milieu des Magens erfolgen (BAUER 2014). Aufgrund einer möglichen Umwandlung von Nitrat in Nitrit durch Bakterien im Mundbereich, kann auch die Nitratzufuhr ein entscheidender Faktor für die endogene Entstehung von Nitrosaminen sein (PARTHASARATHY u. BRYAN 2014). In Zusammenhang mit Fleisch sind Nitrosopiperidin und Nitrosopyrrolidin bedeutsam, bei deren Bildung die Amine Cadaverin und Putrescin, die im Fleisch vorhanden sind oder während der Fermentation entstehen, mitwirken (Bauer 2014). Bei pH-Werten < 5,5 entsteht aus Nitrit HNO2, das auf Amine als nitrosierendes Agens wirkt (PEGG u. SHAHIDI 2000; HONIKEL 2014). Da das pH-Optimum für die Bildung heterocyclischer Amine bei 3,8 liegt (BAUER 2014), ist die Gefahr der Nitrosaminbildung in Produkten wie Schinken oder Schinkenspeck besonders hoch, da diese Produkte einen niedrigen pH-Wert aufweisen und häufig länger gelagert werden. Ebenso begünstigen hohe Temperaturen während des Bratens von gepökelten Fleischerzeugnissen (> 130 °C) die Bildung von Nitrosaminen (PARTHASARATHY u. BRYAN 2012; HONIKEL 2014). Die Gefahr der Nitrosaminbildung kann in vielen Wurstwaren als eher gering eingestuft werden (BAUER 2014; HONIKEL 2014).
Dennoch können in gepökelten Brühwurstprodukten, wie beispielsweise gebratenem Leberkäse, bei der Zubereitung Nitrosamine entstehen (BAUER 2014).
N-Nitrosopyrrolidin und N-Nitrosodimethylamin, erwiesen sich im Tierversuch als krebserregend (PEGG u. SHAHIDI 2000; BFR 2013a; HONIKEL 2014). Da in
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Fleischerzeugnissen meist geringe Mengen potenziell krebserregender Nitrosamine nachgewiesen werden, wird die Gesundheitsgefahr für den Menschen von einigen Autoren als gering eingestuft (BAUER 2014; HONIKEL 2014).
Dennoch zeigen die gesetzlichen Beschränkungen des Nitriteinsatzes, dass Bemühungen zur Reduktion der Nitrosaminbildung bestehen. Die Zugabe von Ascorbat kann in gepökelten Fleischerzeugnissen die Nitrosaminbildung vermindern (SEBRANEK u. BACUS 2007b). Durch die Verwendung von Ascorbat wird die Entstehung von NO bei der Umrötung beschleunigt und die Bildung großer Mengen HNO2 und gleichzeitig auch die Gefahr der Nitrosaminbildung reduziert (BAUER 2014).
Ob Nitrosamine auch für den Menschen krebserregend sind, ist bisher nicht vollständig geklärt (BFR 2013a). Aus der verfügbaren Literatur geht allerdings hervor, dass es Hinweise auf den Zusammenhang zwischen dem Verzehr von Fleischerzeugnissen und der Entstehung von Dickdarmkrebs gibt (BOADA et al.
2016). Auch eine Entstehung von Magenkrebs wird mit der Aufnahme von Nitrat und Nitrit in Verbindung gebracht (BRYAN et al. 2012), obwohl neuere Kohortenstudien darauf schließen lassen, dass kein Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Nitrat und Nitrit in Lebensmitteln und einer Erkrankung an Magenkrebs herstellbar ist (BRYAN et al. 2012).
Das Internationale Krebsforschungszentrum (IARC), eine Tochterorganisation der WHO, stufte Fleischerzeugnisse im Jahr 2015 in die Gruppe 1 (krebserregend für den Menschen) ein, da der IARC überzeugende Beweise für die Entstehung von Dickdarmkrebs und Hinweise auf die Begünstigung der Magenkrebsentstehung durch den Verzehr dieser Produkte vorlägen. Durch den Verzehr von je 50 g Fleischerzeugnissen steige das Risiko für Darmkrebs um 18 %. Daher empfiehlt das Forschungszentrum eine Reduzierung des Konsums von Fleischerzeugnissen auf ein geringstmögliches Maß (IARC 2015).
Um die Kausalität des Verzehrs von Fleischerzeugnissen und Krebs zu beweisen, reichen jedoch laut KLURFELD (2015) bisherige Studien nicht aus und eine Kombination von medizinischen und demographischen Studien in Verbindung mit der langfristigen Aufzeichnung von Nahrungsaufnahmen der Erkrankten sei nötig.
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Neben Fleischerzeugnissen können allerdings auch andere Lebensmittel wie Bier und Gemüse zur einer erhöhten Aufnahme von Nitrat, Nitrit oder Nitrosaminen führen (ANONYM 2008c; BRYAN et al. 2012). Die Gehalte von Nitrat und Nitrit in diesen Lebensmitteln sollten daher laut Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) so weit wie möglich reduziert werden (BFR 2013a). Für Nitrat hat das gemeinsame Expertenkomitee für Lebensmittelzusatzstoffe (JECFA) der WHO und Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) eine duldbare tägliche Aufnahmemenge (ADI) von 3,7 mg/kg für Erwachsene und Kinder über drei Monate festgelegt. Der ADI für Nitrit liegt laut WHO bei 0,07 mg/kg Körpergewicht (ANONYM 2002). Die Aufnahme von Nitrat und Nitrit bis zum Erreichen dieser Werte wird als unbedenklich angesehen. Zusätzlich zur bestehenden Gefahr durch Nitrosaminbildung, können Nitrate und Nitrite für den Menschen toxisch sein. Die toxischen Dosen von Nitrit liegen in Bereichen von 33- 250 mg/kg Körpergewicht (KG), die letalen Dosen bei 80-800 mg/kg KG, wobei für ältere Menschen und Säuglinge geringeren Werte gelten und auch eine individuelle Empfindlichkeit gegenüber Nitrit eine Rolle spielen kann (BFR 2009;
HONIKEL 2014). Diese Mengen werden jedoch durch einen üblichen Verzehr von Fleischerzeugnissen nicht erreicht (HONIKEL 2014). Bei Säuglingen können allerdings bereits geringere zugeführte Mengen zum Tod durch Methämoglobinbildung führen, da Hämoglobin nicht mehr zum Transport von Sauerstoff zur Verfügung steht. Zudem fehlen Kleinkindern die nötigen Enzyme für die Reduktion von Methämoglobin in Hämoglobin (BFR 2009).
2.3 Fleischerzeugnisse ohne Nitrit- oder Nitratzusatz
Bisher wurde kein einzelner Ersatzstoff für Nitrit gefunden, der alle Eigenschaften, die Nitrit in Fleischerzeugnissen erzeugt, erzielen kann (SINDELAR u.
MILKOWSKI 2011). Nitrit beeinflusst in Fleischerzeugnissen die Farbe, die mikrobielle Stabilität, den Geschmack und vermindert die Lipidperoxidation. Bei der Herstellung ungepökelter Produkte wird auf den Einsatz von Nitritpökelsalz, sowie anderer Nitrat- oder Nitritquellen verzichtet. Die sensorischen und mikrobiellen Eigenschaften dieser Produkte können von denen gepökelter Fleischerzeugnisse
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abweichen und die Vermarktung erschweren (LÜCKE 2003). Neben Gelb- und Weißwurst, die auch üblicherweise ohne Nitritpökelsalz hergestellt werden, sind in deutschen Biomärkten auch Produkte ohne Zusatz von Nitritpökelsalz erhältlich, die üblicherweise mit Nitritpökelsalz hergestellt werden.
Unter den ökologischen Verbänden verbieten Bioland und Demeter die Verwendung von Nitritpökelsalz oder Kaliumnitrat (ANONYM 2015c, f). Gäa e.V.
hingegen begrenzt den Einsatz von Nitritpökelsalz (0,4 % Natriumnitrit) auf 2 % bei Rohwurst und 1 % bei erhitzter Wurst (ANONYM 2014a). Biologisch produzierte Brühwürste, die unter dem Label der genannten Verbände vermarktet werden, weisen deshalb kein ausgeprägtes Pökelaroma und häufig eine blassgraue Farbe auf (FRIEDRICH 2005). Der Verzicht auf Nitrit kann zu veränderten sensorischen Eigenschaften führen (SEBRANEK u. BACUS 2007a) und die Verbraucherakzeptanz dieser Produkte kann vermindert sein (LÜCKE 2003). In Verbrauchertests zeigte HAMM (2007) jedoch, dass die Akzeptanz für Fleischerzeugnisse ohne Nitritpökelsalz durchaus gegeben ist, wenn die Verbraucher diesbezüglich informiert werden. Bezüglich der mikrobiologischen Sicherheit ungepökelter Produkte untersuchte SCHRADER (2010) Brühwürstchen, die mit L. monocytogenes inokuliert und bei 10 °C für 35 Tage gelagert wurden.
Die konventionell gepökelten Produkte mit Zusatz von Natriumnitrit wiesen hierbei ein Keimwachstum von max. 1,5 log10-Stufen auf, während die Keimzahlen bei den Würsten ohne Nitrit bis zu 5,5 log10-Stufen anstiegen. Bei Brühwurstaufschnitt ohne Nitritpökelsalz treten im Verlauf der Lagerzeit rascher pH-Wert-Absenkungen und Geschmacksveränderungen wie saurer Geschmack und Ranzigkeit auf (LÜCKE et al. 2007).
2.4 Einsatz nitratreicher Gemüseextrakte in Fleischerzeugnissen
2.4.1 Überblick
In Deutschland, der EU und den USA lässt sich in den letzten Jahren ein steigender Absatz ökologischer Produkte verzeichnen (WINTER u. DAVIS 2006;
ANONYM 2013b). Der Verbraucher fordert zunehmend sichere Lebensmittel gänzlich ohne oder mit reduzierten Gehalten an Zusatzstoffen (JAYASENA u. JO
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2013; ALAHAKOON et al. 2015). In einigen europäischen Ländern und den USA werden bereits Produkte vermarktet, die ohne Nitritpökelsalz, jedoch unter Zusatz nitratreicher Gemüseextrakte hergestellt werden. Mangold, Spinat und Sellerie enthalten hohe Konzentrationen Nitrat (SEBRANEK u. BACUS 2007b; SEBRANEK et al. 2012; BFR 2013a). Die Nitratgehalte von Sellerie und Spinatextrakte betragen etwa 3 % (SINDELAR 2006; SINDELAR et al. 2007a; SINDELAR et al.
2007b).
Für die Produktion von Fleischerzeugnissen haben sich bisher vor allem Sellerieextrakte in Form von Pulver oder Säften als gut geeignet erwiesen, da von ihnen bei der Anwendung in geeigneten Konzentrationen kaum Farb- oder Geschmackseinflüsse zu erwarten sind (SEBRANEK u. BACUS 2007a;
SINDELAR et al. 2007b; SEBRANEK et al. 2012; SINDELAR 2014).
Gemüseextrakte werden zur Produktion von Fleischerzeugnissen in Verbindung mit einer nitratreduzierenden Starterkultur wie Staphylococcus carnosus oder Staphylococcus xylosus verwendet (SEBRANEK u. BACUS 2007a; SEBRANEK u.
BACUS 2007b; SINDELAR 2014). Um eine möglichst hohe Aktivität der Bakterien und eine möglichst vollständige Umsetzung des Nitrats in Nitrit zu erreichen ist die Einhaltung einer sogenannten Haltezeit bei Temperaturen von optimaler Weise 38- 42 °C nötig (CASABURI et al. 2005). Laut SINDELAR (2006) ist die Haltezeit ein entscheidender Faktor, um eine gute Umwandlungsrate von Nitrat zu Nitrit zu erzielen. Zusätzlich ist die Menge der Starterkultur entscheidend (SINDELAR 2014). Bei der Produktion von Frankfurter Brühwürstchen mit Sellerieextrakt stellten SINDELAR et al. (2007c) beispielsweise geringere Rotwerte bei der Anwendung einer verkürzten Haltezeit fest. Um die längeren Produktionszeiten zu verhindern, werden inzwischen auch Gemüseextrakte angeboten, in denen die Nitratreduktion schon vor der eigentlichen Verwendung zur Produktion von Fleischerzeugnissen stattgefunden hat. Durch den Verzicht auf die sonst nötige Haltezeit, können die Produktionszeiten für derart hergestellte Fleischerzeugnisse verringert werden (SEBRANEK u. BACUS 2007a; SEBRANEK et al. 2012;
SINDELAR 2014).
LITERATURÜBERSICHT
Mit Gemüseextrakten hergestellte Produkte zeigen oft ähnliche äußere Merkmale wie traditionell gepökelte Produkte (SEBRANEK u. BACUS 2007a; SEBRANEK u.
BACUS 2007b). Nachteilig ist allerdings, dass die durch die Nitratreduktion entstehende Nitritmenge aufgrund der Reaktionsbereitschaft des Nitrits schwer messbar (PEGG u. SHAHIDI 2000; SINDELAR 2014) und der Reduktionsprozess schwer zu kontrollieren ist (SINDELAR 2006; SEBRANEK u. BACUS 2007a;
SINDELAR 2014). Bei der Verwendung der üblichen Menge von 40-60 ppm Nitrat (SEBRANEK u. BACUS 2007a) werden, selbst bei 100 %iger Umwandlung des Nitrates in Nitrit, geringere Mengen Nitrit gebildet, als in der traditionellen Pökelung zum Einsatz kommen (SEBRANEK u. BACUS 2007a; SEBRANEK et al. 2012).
Zudem ist eine vollständige Reduktion der gesamten Nitratmenge zu Nitrit laut SEBRANEK et al. (2012) aufgrund der hohen Reaktivität des Nitrits nicht zu erwarten. Dies hat zur Folge, dass auch die Restnitritgehalte der mit Gemüseextrakten hergestellten Produkte niedriger sind, als die Restnitritgehalte konventionell produzierter Fleischerzeugnisse (SINDELAR et al. 2007b; JACKSON et al. 2011b). Einerseits kann durch auf diese Art hergestellte Fleischerzeugnisse eine geringere Aufnahme von Nitrit beim Verzehr und eine geringere Gefahr der Nitrosaminbildung erzielt werden, andererseits bestehen aufgrund der geringeren eingesetzten und residualen Nitritmengen Bedenken bezüglich der mikrobiologischen Sicherheit dieser Produkte und deren Haltbarkeit (SINDELAR et al. 2007b; LÜCKE 2008; SCHRADER 2010; JACKSON et al. 2011b; SINDELAR 2014).
Nach der Inokulation von „naturally cured“ Frankfurtern und Schinken, konnten durch JACKSON et al. (2011b) in diesen Produkten höhere Keimzahlen von Clostridium perfringens als in vergleichbaren, traditionell gepökelten Produkten festgestellt werden. Andere Studien zeigen jedoch, dass sich das Wachstum von L. monocytogenes in mit Sellerie produzierten Fleischerzeugnissen nicht von dem in konventionell gepökelten unterscheidet (A. Horsch, 2013; Sullivan et al., 2012).
In vor dem Erhitzungsvorgang mit Listeria (L.) innocua inokuliertem Brät konnten FISCHER et al. (2005b) keine Unterschiede im Wachstum von L. innocua zwischen einer herkömmlichen Brühwurst mit Nitritpökelsalz sowie einer Variante,
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die unter Zusatz einer nitratreichen Gewürzmischung (25 und 50 ppm Nitrat) hergestellt wurde, feststellen. Zudem fanden die Autoren in diesen Brühwurstvarianten gleiche Keimzahlen bei der Untersuchung auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl und die Enterobacteriaceae.
Zusätzlich zu den Einflüssen auf die mikrobiologische Stabilität, können durch die niedrigeren eingesetzten und residualen Nitritmengen die Farbe und Farbhaltung der mit Gemüseextrakten produzierten Fleischerzeugnisse vermindert sein. Zwar wird bei Einsatzmengen von < 20 ppm Pökelfarbe gebildet, um diese allerdings über die Lagerzeit zu erhalten, sind Nitritmengen von ~> 50-60 ppm nötig (SINDELAR 2014). Werden höhere residuale Nitritmengen erreicht, so trägt dieses zur Neubildung des Pökelrots während der Lagerung bei. Niedrigere Nitritmengen können weiterhin Auswirkungen auf die oxidative Stabilität der in den Fleischerzeugnissen enthaltenen Fettsäuren haben (SINDELAR 2014). Bei der Untersuchung von Schinken, produziert mit 0,2 % Sellerieextrakt, konnten SINDELAR et al. (2007b) weder Abweichungen in der Farbe, noch sensorische Abweichungen im Vergleich zu traditionell gepökeltem Schinken feststellen.
Konzentrationen von 0,35 % führten allerdings in diesen Produkten zu einem Gemüsegeschmack. Im Vergleich zum konventionell gepökelten Schinken, wiesen mit Sellerie produzierte Schinken unter Anwendung einer Haltezeit von 120 Minuten zudem höhere TBARS Werte auf.
2.4.2 Kennzeichnung und gesetzliche Grundlagen
Fleischerzeugnisse, die mit nitratreichen Gemüseextrakten hergestellt werden, werden in den USA als alternativ gepökelte (alternatively cured) oder natürlich gepökelte (naturally cured) Produkte beschrieben. Alternatives Pökeln beschreibt dabei Produkte, die Prozesse einschließen, bei denen Merkmale gepökelter Fleischerzeugnisse erlangt werden. Bei diesen Bezeichnungen handelt es sich jedoch nicht um Bezeichnungen mit gesetzlicher Grundlage.
Laut dem Food Standard and Labeling Policy Book der USDA (United States Department of Agriculture) ist der Einsatz von chemischen Zusatzstoffen und somit auch von Nitrat und Nitrit zur Herstellung von als „natürlich (natural)“
gekennzeichneten Fleischerzeugnissen nicht erlaubt (ANONYM 2016a).
LITERATURÜBERSICHT
Die Bezeichnung „uncured“ ist für ungepökelte Fleischerzeugnisse vorgesehen, die üblicherweise mit Nitritpökelsalz hergestellt werden (ANONYM 2016c).
Aufgrund dessen ist gemäß des Code of Federal Regulations für alternativ gepökelte Produkte eine genauere Kennzeichnung mit „kein Nitrat oder Nitrit enthalten, außer das natürlich in [Nitratquelle] vorkommende (No Nitrates or Nitrites Added, except those naturally occurring in…)“ eingeführt worden (ANONYM 2016b).
In Teilen der EU (z.B. in Frankreich und auch in Deutschland) setzen einige Hersteller bereits Gemüseextrakte zur Produktion von Fleischerzeugnissen ein.
Diese werden in den Produkten neben der Wirkung als Konservierungsmittel auch zur Farbstabilisierung und als Antioxidationsmittel verwendet. Mit Hinblick darauf urteilte das Bundesverwaltungsgericht Leipzig am 10.12.2015, dass nitratreiche Gemüseextrakte als zulassungspflichtige Lebensmittelzusatzstoffe einzustufen sind, für die eine Kennzeichnungspflicht besteht (Az.: BVerwG 3 C 7.14). Die nitrat- oder nitrithaltigen Gemüseextrakte wurden aufgrund ihres Einsatzes bei Fleischerzeugnissen aus technologischen Gründen von der Arbeitsgruppe Lebensmittelzusatzstoffe der EU-Kommission sowie dem ständigen Ausschuss für die Lebensmittelkette und Tiergesundheit der EU in die Gruppe der Zusatzstoffe eingestuft (ANONYM [o. Jahr]). Lebensmittelzusatzstoffe können nicht selbst als Lebensmittel verzehrt werden. Bei der Herstellung von Lebensmitteln dürfen nur zugelassene Zusatzstoffe verwendet werden. Diese Zulassung erfolgt nur, wenn der Stoff für die Herstellung technologisch erforderlich ist und in den üblicherweise verwendeten Mengen nicht gesundheitsschädlich ist (ANONYM 2008e).
Eine Zulassung entsprechend der VO (EG) Nr. 1333/2008 besteht derzeit allerdings nicht. Bezüglich der Bewertung von Fleisch- und Wurstwaren, die mit Gemüseextrakten hergestellt werden, sind sich die Lebensmittelüberwachungs- behörden der Bundesländer nicht einig. Für die Kennzeichnung von Fleischerzeugnissen, die unter Verwendung von Gemüseextrakten hergestellt wurden, bestehen bisher keine gesetzlichen Regelungen.
MATERIAL UND METHODEN
3 MATERIAL UND METHODEN 3.1 Übersicht
Brühwurste nach Art einer Mortadella der Spitzenqualität wurden mit Petersilienstängelextrakt produziert (V3-V5; Tab. 1). Zudem wurde eine konventionell erzeugte Variante mit Nitritpökelsalz (V1) sowie ein ungepökeltes Produkt unter Verwendung von Kochsalz (V2) hergestellt. Insgesamt wurden drei verschiedene Konzentrationen des Petersilienstängelextraktes getestet: V3 mit 1,07 g/kg Brät (30 ppm Nitrat), V4 mit 2,14 g/kg Brät (60 ppm Nitrat) sowie V5 mit 4,29 g/kg Brät (120 ppm Nitrat). Bei diesen Varianten wurde zusätzlich eine nitratreduzierende Starterkultur (Staphylococcus (S.) carnosus) zugegeben. Diese gewährleistet während der Herstellung der Produkte eine Umwandlung des im Petersilienstängelextrakt enthaltenen Nitrats in Nitrit.
Die Produktion der Brühwürste erfolgte in drei voneinander unabhängigen Versuchsdurchgängen (n=3), es wurden jeweils ca. 16 Würste pro Variante hergestellt. Am Tag nach der Produktion wurden die Würste in Scheiben geschnitten, unter Schutzatmosphäre verpackt und für 28 Tage bei 7 °C gelagert.
Während der Lagerzeit wurden mikrobiologische Untersuchungen auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl (GKZ) sowie den Gehalt an Enterobakterien, Pseudomonaden, Laktobazillen und Listeria (L.) monocytogenes durchgeführt.
Die Produkte wurden physikalisch-chemisch auf L*a*b*-Farbwerte, freies Wasser (aw-Wert), pH, Textur sowie auf den Nitrit- und Nitratgehalt untersucht. Zudem erfolgte eine Kontrolle des Gasgehaltes in den Verpackungen. Die Produkte wurden durch ein semiprofessionelles Panel (Mitarbeiter des Instituts für Lebensmittelqualität und -sicherheit) sensorisch bewertet, um Aufschluss über die Akzeptanz der produzierten Brühwurstvarianten zu erhalten. Um den Einfluss des Petersilienstängelextraktes auf das Wachstum von L. monocytogenes zu untersuchen, erfolgte ein Inokulationsexperiment. Dazu wurden bei exakt gleicher Versuchsdurchführung zusätzlich aufgeschnittene Wurstscheiben vor dem Verpacken mit L. monocytogenes beimpft. Alle Proben wurden über 28 Tage bei
MATERIAL UND METHODEN
7 °C gelagert. Die Untersuchung der Proben erfolgte an den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28.
Tabelle 1: Zusammensetzung der produzierten Brühwurstvarianten Brühwurst-
variante NPS NaCl Petersilien- extrakt / kg Brät
(Nitrat1)
Starter- kultur
Zusatz- stoffe und
Gewürze V1: Traditionell
gepökelt X X X
V2: Ungepökelt X X X
V3: Petersilie X 1,07 g (30 mg)
V4: Petersilie X 2,14 g (60 mg)
V5: Petersilie X 4,29 g (120 mg)
1 enthalten in der verwendeten Menge Petersilienstängelextrakt; : zugesetzt x: nicht zugesetzt
3.2 Materialien
3.2.1 Rohmaterial
Das Rind- und Schweinefleisch für die Herstellung der Brühwürste wurde 24 Stunden nach der Schlachtung von der Fa. Vasterling Viehhandels GmbH, Hannover bezogen und bei -18 °C tiefgefroren. Drei Tage vor der Produktion wurde das Fleisch bis zum Tag der Verwendung bei 2 °C schonend aufgetaut.
3.2.2 Gewürze und Zutaten
Die für die Brühwurstherstellung verwendeten Gewürze (weißer Pfeffer, Ingwer, Koriander, Mazis, Muskat und Knoblauchpaste, sowie Nitritpökelsalz, Kochsalz, Phosphat, Ascorbat, Zucker und Eis wurden von der Fa. Hannoversche Gewürzmühle, Hannover bezogen. Bis zur Verwendung am Produktionstag wurden die Gewürze, das Nitritpökelsalz, das Kochsalz, das Phosphat, das Ascorbat sowie der Zucker bei Zimmertemperatur gelagert.
3.2.3 Petersilienstängelextrakt und Starterkultur
Die Herstellung des Petersilienextraktes aus Petersilienstängeln erfolgte gemäß Abbildung 2 durch ein Unternehmen, das Gemüseextrakte und Gewürze herstellt.
MATERIAL UND METHODEN
Der Nitratgehalt des bräunlichen, süßlich-aromatisch riechenden Petersilienstängelextraktpulvers betrug 2,8 %. Das Extrakt wurde vakuumverpackt bei Zimmertemperatur gelagert. Die Starterkultur (S. carnosus) wurde bis zur Verwendung bei -20 ± 2 °C im Institut für Lebensmittelqualität und -sicherheit der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover gelagert.
MATERIAL UND METHODEN
Abbildung 2: Herstellung des Petersilienextraktes aus Petersilienstängeln
MATERIAL UND METHODEN
3.3 Brühwurstherstellung
Die Herstellung der Brühwürste nach Art einer Mortadella der Spitzenqualität erfolgte im institutseigenen Technikum. Je Variante wurden ca. 16 Brühwürste mit einem Gewicht von je 1 kg und einem Durchmesser von 60 mm hergestellt.
Die Rezeptur der Brühwurste beinhaltete 29 % mageres, sehnenarmes Schweinefleisch (S II), 17 % mageres, grob entsehntes Rindfleisch (R II), 24 % Rückenspeck (Schwein, S VIII) und 9 % Backe (Schwein, S IV). Außerdem wurden 21 % Eis, 0,3 % Phosphat, 0,1 % Ascorbat, 0,05 % Zucker, 0,3 % weißer Pfeffer, 0,04 % Ingwer, 0,03 % Koriander, 0,07 % Mazis, 0,03 % Muskat und 0,01 % Knoblauchpaste hinzugefügt. Der Variante V1 wurde 1,8 % Nitritpökelsalz (NaNO2
0,4-0,5 %) und den Varianten V2, V3, V4 und V5 jeweils 1,8 % Kochsalz (NaCl) zugesetzt.
Vor dem Kuttern wurde das Rind- und Schweinefleisch (R II und S II) mit einem Fleischwolf (Typ WD 114, Maschinenfabrik Seydelmann KG, Aalen, Germany) zerkleinert. Das gewolfte Fleisch, Teile der Schüttung (Eis), Kochsalz (V2, V3, V4, V5) bzw. Nitritpökelsalz (V1), Zucker, Phosphat und Ascorbat wurden in einem Kutter (Typ K 64 DC8 Q-VAK, Maschinenfabrik Seydelmann KG, Aalen, Germany) zerkleinert und vermischt. Nachfolgend wurden der Rückenspeck, die Backe, der Rest der Schüttung sowie die Gewürze hinzugegeben. Vor der Einmischung ins Brät wurde für die Herstellung der Varianten V3, V4 und V5 die entsprechende Menge Petersilienstängelextrakt in 200 ml destilliertem Wasser (Aqua dest.), sowie 25 g der nitratreduzierenden Starterkultur in 100 ml Aqua dest. gelöst (Abb. 2). Die Dosierung der Starterkultur erfolgte nach Herstellerangaben (25 g/100 kg Brät).
Das Petersilienstängelextrakt und die Starterkultur wurden dem Brät während des Mischungsvorganges beigefügt. Anschließend wurde das Brät bis zu einer Temperatur von etwa 14 °C gekuttert. Das Brät wurde nach dem Kuttern mit einem Vakuum-Wurstfüller (VF 608, Albert Handtmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Bieberach) in je nach Wurstvariante verschieden farblich gekennzeichnete Cellulose-Faserhüllen (®NaloTop, Ø 60 mm, Fa. Kalle GmbH, Wiesbaden) abgefüllt. In einem Kochschrank (Turbomat 1900/ FPC 100, FESSMANN GmbH und Co KG, Winnenden) wurden die Würste einer Haltezeit von 90 Minuten bei
MATERIAL UND METHODEN
40 °C zur bakteriellen Umwandlung von Nitrat in Nitrit unterzogen. Anschließend erfolgte die Erhitzung auf 72 °C Kerntemperatur. Die Kühlung der Würste erfolgte durch eine Kaltwasserdusche und die anschließende Lagerung über Nacht bei 2 °C.
Abbildung 3: Petersilienstängelextrakt (links) und Starterkultur (rechts), gelöst in Aqua dest.
3.4 Verpackung und Lagerung
Am Tag nach der Herstellung wurden die Brühwurste mit einer Aufschnittmaschine (Vertikalschneidemaschine VS 6; Bizerba GmbH & Co. KG, Balingen) in Scheiben von etwa 25 g (1 ± 0,2 cm Dicke) geschnitten. Jeweils drei Scheiben einer Wurstvariante wurden in eine geriffelte Tiefziehschale (Abb. 3; Maße:
227 mm x 178 mm x 30 mm; Volumen: 992 ml; ES-Plastic GmbH, Hutthurm) platziert und unter Schutzatmosphäre (30 % CO2, 70 % N2, ®Biogon C30, Linde AG, Pullach) mit einer Verpackungsmaschine (MULTIVAC T100; Sepp Haggenmueller GmbH & Co. KG, Wolfertschwerden) verpackt. Die Versiegelung der Tiefziehschalen erfolgte mit einer Oberfolie (Top Tray M/O a 47; Südpack, Ochsenhausen). Für jede Brühwurstvariante wurden insgesamt zehn Schalen, mit jeweils drei Scheiben (nachfolgend auch als Probe bezeichnet), hergestellt. Für jeden der Untersuchungstage (1, 7, 14, 21 und 28) wurden somit zwei Verpackungen einer Brühwurstvariante hergestellt und für die weiteren Untersuchungen bei 7 ± 0,2 °C dunkel gelagert.
MATERIAL UND METHODEN
Abbildung 4: Brühwurstscheiben in Tiefziehschalen
3.5 Untersuchungsmethoden
3.5.1 Physikalische Untersuchungen
An den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28 erfolgte die Bestimmung des CO2 Gehaltes in den Verpackungen sowie die Bestimmung von Farbe, aw-Wert und pH-Wert der Proben. An Tag 1 erfolgte zudem die Messung der Texturparameter. Die Bestimmung des CO2 Gehaltes wurde vor dem Öffnen der MAP-Verpackung bestimmt. Farbmessung, pH-Wert und aw-Wert-Messung erfolgten nach Ablösung der Oberfolie der Verpackungen. Für die Texturanalyse wurden Würste verwendet, die am Tag zuvor produziert und über Nacht bei 2 °C gelagert wurden. Alle physikalischen Untersuchungen wurden an unbeimpften Proben durchgeführt.
CO2-Messung
Über den Lagerzeitraum wurden die MAP-Verpackungen der Brühwurstproben überprüft. Unter Verwendung eines Gasanalysators (CheckMate 9900 O2/CO2; PBI-Dansensor A/S, Ringsted, Dänemark) wurde der CO2-Gehalt der Packungen an den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28 bestimmt. Auf die Oberfolie wurde vor dem Durchstechen mit der Messnadel ein selbstklebendes Kunststoffseptum (PBI- Dansensor A/S, Ringsted, Dänemark) aufgeklebt, um einen Gasverlust oder ein Einströmen von Luft während der Messung zu verhindern. Es erfolgte eine zweifache Bestimmung der Messwerte und Bildung des arithmetischen Mittels für jede Brühwurstvariante an allen Untersuchungstagen.
MATERIAL UND METHODEN
Farbmessung
Die Farbmessungen wurden mithilfe eines Colorimeters (Chroma-Meter CR- 400, KONICA MINOLTA, INC.; Osaka, Japan) nach dem CIELab Modell, eine Methode der Commission Internationale de l`Èclairage, durchgeführt (ANONYM 2012a). Jede Farbe wird in einem Farbraum mit den Koordinaten L* a* und b*
beschrieben, wobei L* die Helligkeitsachse (0 = Schwarz, 100 = Weiß), a* die Rot- Grün-Achse (positiv = Rot, negativ = Grün) und b* die Gelb-Blau-Achse (positiv = Gelb, negativ = Blau) beschreibt. An den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28 erfolgte die Farbmessung auf der Oberfläche der Wurstscheiben. Es wurden insgesamt zwei Messwerte pro Wurstscheibe, also insgesamt sechs Messwerte je Packung erhoben. Aus diesen sechs Messwerten wurde der arithmetische Mittelwert für die jeweilige Verpackung berechnet.
aw-Wert-Messung
Der aw-Wert gibt die Menge an frei verfügbarem Wasser in Lebensmitteln an. An den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28 der Lagerung wurde der aw-Wert aller Brühwurstvarianten mittels eines aw-Kryometers (AWK-10, Nagy Instruments GmbH, Gäuefelden), das den aw-Wert über den Gefrierpunkt einer Probe ermittelt, bestimmt. Für jede Probe erfolgte eine doppelte Bestimmung der Messwerte.
Diese Werte wurden zur Errechnung des arithmetischen Mittelwertes verwendet.
Mit einer 5 %igen Kochsalzlösung wurde die Messgenauigkeit des Gerätes vor der Verwendung überprüft.
pH-Wert-Messung
Nach dem Öffnen der Verpackungen wurden an den Untersuchungstagen 1, 7, 14, 21 und 28 jeweils zwei Scheiben beider Packungen einer Brühwurstvariante (zwei Proben einer Variante wurden gepoolt) entnommen und mit einer Messermühle (Grindomix GM 200, Retsch GmbH, Haan) bei 9000 U/min 3 Sekunden zerkleinert und homogenisiert. Mit einem tragbaren pH-Meter (Portamess®, Knick GmbH, Berlin), ausgestattet mit einer Einstichelektrode (Typ SE 104 N, Fa. Knick, Berlin) und einem Temperaturfühler, wurden die pH-Werte in der zerkleinerten Wurstmasse erhoben. Es erfolgte eine Zweifachmessung und Bildung der arithmetischen Mittelwerte für jede Brühwurstvariante. Das pH-Meter wurde vor der
MATERIAL UND METHODEN
Verwendung mithilfe von Pufferlösungen (pH-Werte 4 und 7) kalibriert. Zwischen den Messungen wurden der Temperaturfühler und die Glaselektrode mit Alkohol und destilliertem Wasser gereinigt.
Texturmessung
Für die Texturmessungen wurden zylindrische Teilstücke der Brühwürste mit einer Länge von 2,5 cm und einem Durchmesser von etwa 2,2 cm verwendet, die mithilfe einer Stanze gewonnen wurden. Mittels eines Texture Analyzers (TA.XT.plus, Stable Micro Systems, Surrey, England) wurden die Probenstücke mit einer Geschwindigkeit von 48 mm/min zweifach komprimiert. Der Zielparameter Verformbarkeit betrug 60 %, der Auslösewert betrug 10 g. Unter Verwendung eines Stempels mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Kraftmessdose mit 50 N (FA. SMS, StableMicro Systems, GB) wurden Härte, Kaufähigkeit, und Elastizität bestimmt. Härte bezeichnet dabei die Kraft, die benötigt wird, um die Probe zusammenzudrücken, die Kaufähigkeit beschreibt die Zeit, die benötigt wird, um eine Probe mit einer gleichmäßigen Kraft durch Kauen bis zu einer schluckbaren Größe zu zerkleinern (SALDAÑA et al. 2015a). Die Analyse erfolgte bei Raumtemperatur (22 ± 2 °C). Aus sechs Messwerten jeder Probe wurde der arithmetische Mittelwert für jeden Analyseparameter gebildet.
3.5.2 Mikrobiologische Untersuchungen
Alle Proben wurden während der Lagerung auf die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl (GKZ, ISO 4833-1:2013), Enterobacteriaceae (ISO 4832:2006), Laktobazillen (ISO 15214:1998), Pseudomonas spp. (ISO 13720:2010) und qualitativ auf L. monocytogenes (ISO 11290-1:2005) untersucht (ANONYM 1998, 2005b, 2006, 2010, 2013a). Die Untersuchung der beimpften Proben auf L. monocytogenes wurde in Anlehnung an die ISO 11290-2:2005 durchgeführt (ANONYM 2005c). Für die Bestimmung der GKZ, Enterobakterien, Laktobazillen und Pseudomonaden wurde aus jeder Packung 10 g Probenmaterial in einen Stomacherbeutel (SEPARATOR 400 CURVED BLENDER BAG, Fa. GRADE PRODUCTS, Leicestershire, England) eingewogen und mit Natriumchlorid-Pepton- Lösung (NaCl, 8,5 g/l: Merck KGaA, Darmstadt; Pepton aus Casein, 1 g/l: Carl
MATERIAL UND METHODEN
Roth GmbH, Karlsruhe Merck KGaA, Darmstadt) auf 100 g aufgefüllt. Im Rahmen des Inokulationsversuches mit L. monocytogenes wurde eine beimpfte Scheibe (~25 g; 1 ± 0,2 cm) einer Packung (Probe) eingewogen und auf 250 g mit ½ Fraser Bouillon (Oxoid GmbH, Wesel) aufgefüllt. Nach der Homogenisierung (2 Minuten bei 200 Umdrehungen pro Minute) mit einem Stomacher (Stomacher® 400 Circulator, Seward Ltd, Wothing, England) wurden für die quantitativen Bestimmungen, dezimale Verdünnungsreihen angefertigt. Die Probenlösungen wurden auf die jeweiligen Selektivagarböden (s.u.) im Doppelansatz aufgetragen.
Nach der Bebrütung (s.u.) wurden die Petrischalen ausgezählt. Es erfolgte die Errechnung koloniebildender Einheiten/g Probe (log10 KbE/g). Die Hälfte der Nachweisgrenze (Pseudomonaden, Laktobazillen: 1,7 log10 KbE/g;
Gesamtkeimzahl, Enterobakterien: 0,7 log10 KbE/g) wurde für die Quantifizierung jener Proben verwendet, deren Ergebnisse sich unterhalb der Nachweisgrenze befanden.
Gesamtkeimzahl (ISO 4833-1:2013)
Die Bestimmung der Gesamtkeimzahl erfolgte an den Untersuchungstagen 1, 7, 14, 21 und 28. Mithilfe des Plattengussverfahrens wurden die Keimzahlen auf Standard-I-Agar (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) bestimmt. Die Bebrütung erfolgte für 72 Stunden bei 30 °C.
Enterobakterien (ISO 4832:2006)
Die Untersuchung auf Enterobakterien wurde an den Tagen 1, 7, 14, 21 und 28 auf VRBG (Violet Red Bile Glucose, Oxoid GmbH, Wesel) Agar unter Verwendung des Plattengussverfahrens mit Overlayer durchgeführt. Die Nähragarplatten wurden für 48 Stunden bei 37° C bebrütet.
Laktobazillen (ISO 15214:1998)
Die Bestimmung der Laktobazillen mittels Oberflächenspatelverfahrens erfolgte an den Tagen 1 und 28. Die Bebrütung der verwendeten MRS Agarplatten (Lactobacillus-Agar nach de MAN, ROGOSA und SHARPE, Carl Roth GmbH, Karlsruhe, Deutschland) erfolgte mithilfe von Anaerobiertöpfen (OxoidTM AnaeroJarTM 2.5 L, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, USA) und einem
