Untersuchungen zu typischen Aromastoffen von Heidschnuckenfleisch im Vergleich zum Fleisch anderer Schafrassen und zur Wirkung von
natürlich vorkommenden antioxidativen oder komplexierenden Substanzen auf den Warmed-over Flavor
INAUGURAL – DISSERTATION
zur Erlangung des Grades eines
Doktors der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von
Klaas Dietze
aus Hannover
Hannover 2006
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Waldemar Ternes
1. Gutachter: Prof. Dr. Waldemar Ternes 2. Gutachter: Prof. Dr. Martin Ganter
Tag der mündlichen Prüfung: 07.06.2006
Die Arbeit wurde finanziell von der Fritz-Ahrberg-Stiftung, Hannover gefördert
Meiner Familie
Inhaltsverzeichnis
1 Allgemeine Einleitung und Fragestellung... - 1 -
2 Schrifttum ... - 3 -
2.1 Definitionen zur Aromaforschung... - 3 -
2.2 Physiologische Grundlagen zur organoleptischen Wahrnehmung des Flavors... - 4 -
2.3 Mechanismen der Bildung flüchtiger Aromastoffe beim Fleisch ... - 5 -
2.3.1 Fettabbauprodukte ... - 5 -
2.3.2 Thermische Zersetzungsprodukte aus Zuckern und Aminosäuren ... - 6 -
2.3.2.1 Maillard-Reaktion ... - 6 -
2.3.2.2 Strecker-Abbau ... - 7 -
2.4 Die Rolle von Lammfleisch für den Verbraucher... - 9 -
2.5 Untersuchungen zum Aromaprofil von Lammfleisch... - 10 -
2.5.1 Lammaroma, allgemein ... - 10 -
2.5.2 Einfluss von Rasse und Alter... - 14 -
2.5.3 Einfluss der Fütterung ... - 15 -
2.6 Aroma von gebratenem Putenfleisch ... - 18 -
2.7 Warmed-over Flavor ... - 20 -
2.7.1 Definition... - 20 -
2.7.2 Mechanismus der WOF Entstehung... - 20 -
2.7.3 Objektivierbare Größen und deren Erfassung ... - 25 -
2.7.4 Beeinflussung der Entstehung des WOFs... - 27 -
2.7.4.1 Fütterung... - 27 -
2.7.4.2 Technologie... - 28 -
2.7.4.3 Allgemeines zum Einsatz von Zusätzen... - 29 -
2.7.4.4 Zusätze aus der vorliegenden Studie... - 31 -
2.8 Aspekte der Probenaufarbeitung und Analyse in der Aromaforschung beim Fleisch ... - 34 -
2.8.1 Angewendete Probenaufarbeitungen ... - 34 -
2.8.2 Probenanalyse über GC / MS... - 35 -
3 Material und Methoden ... - 36 -
3.1 Versuchsziel ... - 36 -
3.1.1 Brataroma und Fettsäuremuster... - 36 -
3.1.2 Warmed-over Flavor... - 36 -
3.2 Fleischproben ... - 36 -
3.3 Chemikalien ... - 37 -
3.4 Zusatzstoffe ... - 37 -
3.4.1 gekaufte Zusatzstoffe und Zutaten ... - 37 -
3.4.2 Zusätze aus eigener Herstellung ... - 38 -
3.4.2.1 Zwiebelextrakt (hergestellt aus gefriergetrockneten Zwiebeln) ... - 38 -
3.4.2.2 Eigelbgranula ... - 38 -
3.5 Apparaturen zur Probenaufarbeitung... - 38 -
3.5.1 Brataroma... - 38 -
3.5.2 Bestimmung des Fettsäuremusters ... - 41 -
3.5.3 Warmed-over Flavor... - 41 -
3.6 Probenaufarbeitung ... - 43 -
3.6.1 Vorbereitung der Tenax-Sorptionsstrecke ... - 43 -
3.6.2 Brataroma... - 43 -
3.6.3 Bestimmung des Fettsäuremusters (nach TiHo-CA Methodenanweisung M-010-00.CA) ... - 44 -
3.6.4 Warmed-over Flavor... - 45 -
3.6.5 Elution und Einengung ... - 47 -
3.7 Analysetechnik... - 47 -
3.7.1 GC/MS Brataroma und WOF... - 47 -
3.7.2 Gaschromatographische Messung der Fettsäuremuster (nach TiHo-CA Methodenanweisung M-010-00.CA) ... - 51 -
3.8 Sensorische Untersuchung... - 52 -
3.8.1 Sensorikpanel... - 52 -
3.8.2 Versuchsaufbau... - 52 -
3.9 Auswertung... - 54 -
3.9.1 Software ... - 54 -
3.9.2 Identifizierung und Quantifizierung der Substanzen ... - 54 -
3.9.3 Statistik... - 55 -
4 Ergebnisse ... - 56 -
4.1 Aromaprofil der gebratenen Fleischproben... - 56 -
4.1.1 Allgemeine Betrachtung der Ergebnisse aus den Bratversuchen ... - 56 -
4.1.2 Verbindungsklassen ... - 65 -
4.2 Fettsäuremuster... - 68 -
4.3 Aromaprofil von gekochtem Lamm- und Putenfleisch... - 70 -
4.4 WOF Lamm ... - 71 -
4.5 WOF Pute ... - 75 -
4.6 WOF Sensorik... - 80 -
4.6.1 Sensorische Untersuchungen zum WOF beim Putenfleisch ... - 80 -
4.6.2 Sensorische Untersuchungen zum WOF beim Lammfleisch... - 82 -
5 Diskussion ... - 84 -
5.1 Vergleich der Aromaprofile von herkömmlichem gebratenem Lamm- fleisch und gebratenem Fleisch der Heidschnucke... - 84 -
5.1.1 Anmerkung zur Methode ... - 84 -
5.1.2 Einordnung der Ergebnisse ... - 85 -
5.1.3 Aromaprofil der Schaffleischproben... - 86 -
5.1.3.1 Aldehyde ... - 86 -
5.1.3.2 Ketone und Alkohole ... - 87 -
5.1.3.3 Säuren ... - 88 -
5.1.3.4 Furanone... - 89 -
5.1.4 Vergleich der Fettsäuremuster ... - 89 -
5.1.5 Zusammenfassung der Ergebnisse zu den Aromaprofilen ... - 91 -
5.2 Untersuchungen zum WOF ... - 91 -
5.2.1 WOF Entstehung ... - 92 -
5.2.1.1 Lammfleisch ... - 92 -
5.2.1.2 Fleisch der Putenoberkeule... - 93 -
5.2.2 Die Zusätze im Vergleich... - 95 -
5.2.2.1 Rosmarinextrakt ... - 95 -
5.2.2.2 Weinsäure... - 96 -
5.2.2.3 Quercetindihydrat... - 97 -
5.2.2.4 Glykosidisch gebundene Quercetine... - 98 -
5.2.2.5 Schlussfolgernde Bewertung ... - 98 -
5.2.3 Sensorische Untersuchungen zum WOF... - 99 -
5.2.3.1 Anmerkung zur Methode... - 99 -
5.2.3.2 Einordnung der Ergebnisse... - 99 -
6 Zusammenfassung ... - 101 -
6.1 Aromaprofil der gebratenen Fleischproben... - 101 -
6.2 Untersuchungen zum WOF ... - 102 -
7 Summery ... - 104 -
7.1 Volatile aroma of pan-fried meat samples... - 104 -
7.2 Warmed-over flavor ... - 105 -
8 Anhang ... - 106 -
8.1 Tabellen ... - 106 -
8.2 Abbildungen... - 111 -
9 Verzeichnisse ... - 113 -
9.1 Literaturverzeichnis... - 113 -
9.2 Abbildungsverzeichnis ... - 125 -
9.3 Tabellenverzeichnis ... - 127 -
9.4 Abkürzungsverzeichnis ... - 128 -
10 Glossar ... - 131 -
1 Allgemeine Einleitung und Fragestellung
Fleisch der unterschiedlichsten Tierarten ist in der heutigen Zeit in Deutschland als Lebensmittel kaum noch von der alltäglichen Speisekarte wegzudenken. Die moder- ne, effiziente Nutztierhaltung hat es zu einem erschwinglichen Produkt gemacht und die hohe Akzeptanz beim Verbraucher konnte auch durch die jüngsten Verunsiche- rungen in Bezug auf die Lebensmittelsicherheit nicht entscheidend gemindert wer- den. Folglich besteht von Seiten der Nahrungsmittelindustrie ein gesteigertes Interesse daran, Fleisch mit all seiner Vielfalt berechenbarer zu machen, um dem Kunden und Endverbraucher ein Produkt nach seinen Wünschen anzubieten.
Das Aromaprofil von Fleischprodukten spielt neben deren Farbe eine zentrale Rolle bei der Akzeptanz seitens des Konsumenten und stellt somit einen wertgebenden Ansatzpunkt für eine Beeinflussung dar (PEARSON et al. 1994). Das Fleischaroma von unterschiedlichen Tierarten im rohen sowie zubereiteten Zustand zu erfassen und jeweilige Besonderheiten darzulegen, ist eine der aktuellen Herausforderungen in der Aromaforschung. Als ein Beispiel dafür, dass auch innerhalb einer Tierart Unterschiede im Aroma auftreten, kann das Schaf genannt werden. Herkömmliches Lammfleisch spielt auf dem deutschen Fleischmarkt, verglichen mit Geflügel-, Schweine- und Rindfleisch, eine untergeordnete Rolle (GRUMBACH et al. 2001), wird doch das typische Lammaroma eher als unangenehm wahrgenommen. Dage- gen ist das Fleisch der grauen gehörnten Heidschnucke nach Erfahrungsberichten wesentlich milder im Geschmack. Laut den Angaben der lokalen Händler und Gast- stätten wird das Fleisch auch von Kunden angenommen, die dem herkömmlichen Lammfleisch nicht zugeneigt sind.
Anhand der erzielten Erkenntnisse zu den Aromen einzelner Tierarten oder auch Rassen, erlangen die Versuche zur positiven Beeinflussung eines natürlichen Pro- duktes eine neue Qualität. Die Genetik und Fütterung der lebensmittelliefernden Tiere, die Technologien der fleischverarbeitenden Industrie sowie die verwendeten Lebensmittelzusatzstoffe stellen die wesentlichen Ansatzpunkte für eine Beeinflus-
sung des Aromaprofils dar. Definierte Aromafehler können, bei ausreichendem Wis- sen um ihre Genese, wirkungsvoll vermieden werden.
Bereits vor ca. 50 Jahren haben TIMS u. WATTS (1958) einen Aromafehler be- schrieben, der schon wenige Stunden nach einer Hitzebehandlung, besonders bei erneuter Erwärmung der Fleischproben, eintritt und mit den Begriffen metallisch, grün, muffig und stechend charakterisiert wird. Seit der ersten Beschreibung des so genannten „Warmed-over flavors“ (WOF), für den im deutschen Sprachraum auch die Bezeichnung „Aufwärmgeschmack“ Einzug gehalten hat, haben sich diverse Autoren mit der genauen Erfassung sowie mit den Möglichkeiten zu dessen Unter- drückung auseinandergesetzt. Die Möglichkeit, aufgewärmtes Fleisch wie „frisch zubereitet“ schmecken zu lassen, stellt sich besonders für die Hersteller von Fertig- mahlzeiten als sinnvoll dar.
Die vorliegende Arbeit soll zum einen prüfen, ob zwischen den Aromaprofilen von gebratenem herkömmlichen Lammfleisch und dem der grauen gehörnten Heid- schnucke Unterschiede definierbar sind, und ob zum anderen eine Reihe von natür- lich vorkommenden, antioxidativ und / oder komplexierend wirkenden Substanzen in der Lage ist, den WOF bei Lamm- und Putenfleisch zu unterbinden oder zu reduzie- ren.
2 Schrifttum
2.1 Definitionen zur Aromaforschung
Geschmacksstoffe: sind bei Zimmertemperatur im Allgemeinen nicht flüchtige Ver- bindungen und werden deshalb nur mit den Geschmacksrezeptoren wahrgenom- men.
Aromastoffe: auch Geruchsstoffe, flüchtige Verbindungen, die mit den Geruchsrezep- toren des Riechepithels wahrgenommen werden.
Der Begriff „Aromastoff“ wird ebenso wie der Begriff „Geschmacksstoff“ wertfrei ver- wendet, dieselbe Verbindung kann in einem Produkt an der Ausbildung der typischen Geruchs- und Geschmacksnote sowie in einem anderen an einem Aromafehler be- teiligt sein.
Flavor: umfassender Begriff für den Gesamtsinneseindruck beim Verzehr von Le- bensmitteln. Flavor beinhaltet das Aroma, den Geschmack, aber auch die Wahrneh- mung von physikalischen Eindrücken.
Character impact compounds (CIC): als CIC werden Aromastoffe bezeichnet, denen bei der Definierung von charakteristischem Aroma eines Lebensmittels eine zentrale Rolle zugesprochen wird. Man spricht auch von Schlüsselaromastoffen.
Aromafehler: durch artfremde, in den betreffenden Lebensmitteln normalerweise nicht vorkommende Aromastoffe, durch Verlust von Schlüsselaromastoffen oder durch Veränderungen der Konzentrationsverhältnisse kann es zu Aromafehlern (engl.: off flavor) kommen. Der warmed-over flavor (siehe 2.7) ist eine solche Ver- schiebung im Aromaprofil, die zu einer Qualitätsminderung des Lebensmittels führt.
2.2 Physiologische Grundlagen zur organoleptischen Wahrneh- mung des Flavors
Der Verzehr von Lebensmitteln geht beim Menschen mit der so genannten „flavor sensation“ einher, ein Begriff, der das Zusammenwirken von Geschmacks- und Ge- ruchsrezeptoren sowie der in der oralen und pharyngealen Schleimhaut lokalisierten Temperatur- und Schmerzrezeptoren beschreibt.
Bei der Geschmacksempfindung unterteilt man mit sauer, salzig, süß und bitter in vier Grundqualitäten, welche über Sinneszellen in den Geschmacksknospen der Zunge aber auch des Gaumens, der Epiglottis und des Pharynx wahrgenommen werden. Die Geschmacksrezeptoren, die den Chemorezeptoren zugerechnet wer- den, unterrichten den Organismus über bestimmte nichtflüchtige Verbindungen der wasserlöslichen Fraktion, die über die Nahrung aufgenommen werden (PIERAU 2000).
Die geruchliche Wahrnehmung stellt den entscheidenden Faktor bei der sensori- schen Beurteilung von aufgenommener Nahrung dar (MATSUISHI et al. 2004). Die volatilen Aromastoffe gelangen über den Atemstrom durch die Nase (orthonasale Wahrnehmung) oder, nachdem sie beim Kauprozess freigesetzt wurden, über den Rachen (retronasale Wahrnehmung) an die Sinneszellen im Neuroepithel der Regio olfactoria. Grundlage für die Wahrnehmung ist die Bindung der Aromastoffe über die Geruchsrezeptoren. Hierbei gilt, dass ein Rezeptor verschiedene Aromastoffe binden kann, bestimmte Aromastoffe aber nur von bestimmten Rezeptoren erkannt werden (MALNIC et al. 2003). Daraus ergibt sich bei der hohen Zahl von Rezeptoren (mehre- re hundert sind bekannt) eine große Kombinationsvielfalt, die es dem Menschen erlaubt, etwa 10.000 verschiedene Gerüche zu unterscheiden.
Die Erkennungsschwellen liegen für den Geschmackssinn wesentlich höher als beim Geruchssinn. Beispiel: Chinin (bitter) wird bei 4 mg / L Wasser wahrgenommen, Aromastoffe mit geringen Wahrnehmungsschwellen wie Methylmercaptan, das unter anderem im Knoblauch vorkommt, schon bei einer Konzentration von 4·10-12 mg / L Luft (SILBERNAGEL u. DESPOPOULOS 1991).
2.3 Mechanismen der Bildung flüchtiger Aromastoffe beim Fleisch
Aromaprofile von Fleischprodukten lassen sich auf die biologische Matrix in ihrer individuellen Zusammensetzung sowie die unterschiedlichen Produktionstechnolo- gien zurückführen. Rohes Fleisch besitzt ein nur schwaches Aroma, welches mit den sensorischen Eigenschaften wie „blutig“, „metallisch“ beschrieben wird. Bei Zimmer- temperatur treten Aromaveränderungen durch nichtenzymatische Reaktionen erst nach längeren Reaktionszeiten in Erscheinung. Beim Erhitzen entwickelt sich je nach Tierart, Temperatur und Technologie eine Vielzahl flüchtiger aromaaktiver Substan- zen. Durch das Kochen oder Braten werden entscheidende Reaktionen, wie die Lipidoxidation, die Maillard-Reaktion und der zu ihr gehörende Strecker-Abbau von Aminosäuren, beschleunigt. Eine Erhöhung der Temperatur hat dabei eine steigende Anzahl an gebildeten aromarelevanten Verbindungen zur Folge.
Unter den nicht-flüchtigen Substanzen im Fleisch lässt sich eine Reihe von Aro- maprecursoren nachweisen, Verbindungen, die als Ausgangspunkte oder Reakti- onspartner von Aromastoffen angesehen werden. Zu den wichtigsten Aromaprecursoren im Fleisch zählen höhermolekulare Bestandteile wie Proteine, Glycogen, Nucleinsäuren und Lipide sowie als niedermolekulare Vertreter unter an- derem Peptide, einzelne Aminosäuren, Zucker und Vitamine. Der Gehalt an Aro- maprecursoren steigt durch die enzymatischen Prozesse der Fleischreifung wie der Proteolyse und Glykolyse an (BELITZ u. GROSCH 2001).
2.3.1 Fettabbauprodukte
Sekundärprodukte aus den vielschichtigen Reaktionswegen der Lipidoxidation stellen einen entscheidenden Anteil der aromaaktiven Substanzen, welche bei der Erhitzung von Fleisch entstehen. Grundlagen der Reaktionswege sind unter 2.7.2 näher erläu- tert.
Bei neueren Untersuchungen zum Aromaprofil von gebratenem oder gekochtem Lammfleisch stellen Verbindungen aus der Lipidoxidation die größere Gruppe im Vergleich zu den Produkten der Maillard-Reaktion (ELMORE et al. 2000; ELMORE et al. 2005; SUTHERLAND u. AMES 1995).
2.3.2 Thermische Zersetzungsprodukte aus Zuckern und Aminosäuren
2.3.2.1 Maillard-Reaktion
Die Bräunungsreaktion zwischen Zuckern und Aminosäuren, benannt nach Maillard, findet bei allen thermischen Behandlungen von Lebensmitteln statt und trägt einer- seits zum gewünschten Aroma (gebratenes Fleisch), andererseits auch zu Aromafeh- lern (z.B. gelagertes Milchpulver) bei. Nach Kondensation und Polymerisation handelt es sich bei den Produkten der Maillard-Reaktion um stickstoffhaltige, braun- gefärbte Melanoidine.
Der erste Schritt der Reaktion ist die Ausbildung eines N-Glykosides zwischen einem Zucker und einer Aminosäure, welches durch eine protonenkatalysierte Umlagerung in das so genannte Amadori Produkt, eine Verbindung von geringer Stabilität, über- führt wird. Durch Enolisierung und Abspaltung des Aminosäurerestes entstehen Desoxyosone. Das 3-Desoxyoson wird über Wasserabspaltung und Ringschluss zu den primären Zuckerabbauprodukten Furfural (Pentosen) bzw. Hydroxymethylfurfural und 5-Methylfurfural (Hexosen). Das 1-Desoxyoson wird durch weitere Wasserab- spaltung in 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon oder das 5-Methyl-Homologon, abhängig vom ausgehenden Zucker, überführt. Alternativ können durch die Frag- mentierung der Kohlenstoffkette α-Dicarbonylverbindungen entstehen, welche einen entscheidenden Beitrag am Strecker-Abbau leisten (siehe Abbildung 1).
A
2 5
5 2 3
A
1,2-Enolisation C C
N H R OH CHOH CHOH H
- H2O C C
N R OH C H CHOH H
+ H2O - RNH2
C C O C H CHOH
H O
H
- H2O C C O C H C H
H O
3-Desoxyoson
Pentosen: R = H Hexosen: R = CH2OH
O C
R H
O
C C C H
OH N
OH R H H
CHOH 2,3-Enolisation madori-Produkt
C C CHOH CHOH H
O N R H H
- RNH2
C C C
OH H
CHOH H
O
C C C
O
CHOH H
O H H
1-Desoxyoson
O
HO O
R
Fragmentation Pentosen: R = H Hexosen: R = CH3
α-Dicarbonyl- verbindungen B
C C C
O
R H
O H H
B
A Furfural aus Pentosen; Hydroxymethylfurfural aus Hexosen
5-Methyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Pentosen 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Hexosen A
2 5
5 2 3
A
1,2-Enolisation C C
N H R OH CHOH CHOH H
- H2O C C
N R OH C H CHOH H
+ H2O - RNH2
C C O C H CHOH
H O
H
- H2O C C O C H C H
H O
3-Desoxyoson
Pentosen: R = H Hexosen: R = CH2OH
O C
R H
O
C C C H
OH N
OH R H H
CHOH 2,3-Enolisation madori-Produkt
C C CHOH CHOH H
O N R H H
- RNH2
C C C
OH H
CHOH H
O
C C C
O
CHOH H
O H H
1-Desoxyoson
O
HO O
R
Fragmentation Pentosen: R = H Hexosen: R = CH3
α-Dicarbonyl- verbindungen B
C C C
O
R H
O H H
B
A Furfural aus Pentosen; Hydroxymethylfurfural aus Hexosen
5-Methyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Pentosen 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Hexosen
2 5
5 2 3
A A
1,2-Enolisation C C
N H R OH CHOH CHOH H
- H2O C C
N R OH C H CHOH H
+ H2O - RNH2
C C O C H CHOH
H O
H
- H2O C C O C H C H
H O
3-Desoxyoson
Pentosen: R = H Hexosen: R = CH2OH
O C
R H
O
C C C H
OH N
OH R H H
CHOH 2,3-Enolisation madori-Produkt
C C CHOH CHOH H
O N R H H
- RNH2
C C C
OH H
CHOH H
O
C C C
O
CHOH H
O H H
1-Desoxyoson
O
HO O
R
Fragmentation Pentosen: R = H Hexosen: R = CH3
α-Dicarbonyl- verbindungen B
B
C C C
O
R H
O H H
B B
A Furfural aus Pentosen; Hydroxymethylfurfural aus Hexosen A
A Furfural aus Pentosen; Hydroxymethylfurfural aus Hexosen
5-Methyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Pentosen 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Hexosen
Abbildung 1: Amadori-Produkt und dessen Reaktion zu wichtigen Zwischenprodukten der Maillard-Reaktion (BELITZ u. GROSCH 2001)
Die beschriebenen Maillard-Produkte sind zu weiteren Reaktionen fähig, so dass es zu Interaktionen von Furfural, Furanonen und den Dicarbonylen mit anderen reakti- ven Verbindungen wie den Aminen, Aminosäuren, Schwefelwasserstoff, Thiolen, Acetaldehyd und anderen Aldehyden kommt.
2.3.2.2 Strecker-Abbau
Eine Fortführung der Maillard-Reaktion, der so genannte Strecker-Abbau, stellt eine weitere wichtige Reaktion dar, bei der Aromastoffe entstehen. Bei der oxidativen Desaminierung und Decarboxylierung von α-Aminosäuren in Anwesenheit von, aus der Maillard-Reaktion hervorgegangenen, Dicarbonylverbindungen entstehen ausge-
hend von den Aminosäuren um ein Kohlenstoff-Atom verkürzte Aldehyde und aus den ursprünglichen α-Dicarbonylen die α-Aminoketone. Sowohl die Strecker- Aldehyde, die zum Teil ausgesprochen aromaintensiv sind, sowie die α-Aminoketone (sie dimerisieren zu den an der röstigen Note beteiligten Pyrazinen) spielen eine wichtige Rolle beim Aroma von gebratenem Fleisch. Ein Überblick zu den Reaktio- nen des Strecker-Abbaus ist in Abbildung 2 dargestellt.
R1
C C NH2
O O H
H
+ C
C O
O R2
R3
α-Aminosäure Dicarbonyl - H2O
- CO2
C C N
HO R2
R3
R1 CH
C C N
O R2
R3
CH2
R1
+ H2O
CH C H2N
O
R2
R3
+
R C H O
α-Aminoketon Aldehyd
C C O
R2
R3
R C C
N
O O
H
H
z. B. Methional:
S CH3
R =
z. B. Phenylacetaldehyd:
R =
+
- 2 H2O CH C
NH2
O
R5
R4
CH C
N R2
R3
CH C R5 N
R4
[O]
N N R4
R5
R2
R3
Pyrazin - H2O
A
B
C
A
B
C
Decarboxylierung
Abspaltung des Aldehyds von der Aminogruppe
Dimerisierung
R1
C C NH2
O O H
H
+ C
C O
O R2
R3
α-Aminosäure Dicarbonyl - H2O - H2O
- CO2
C C N
HO R2
R3
R1 CH
C C N
O R2
R3
CH2
R1
+ H2O
CH C H2N
O
R2
R3
+
R C H O
α-Aminoketon Aldehyd
C C O
R2
R3
R C C
N
O O
H
H
z. B. Methional:
z. B. Methional:
S CH3
R =
z. B. Phenylacetaldehyd:
R =
S CH3
R =
z. B. Phenylacetaldehyd:
R =
+
- 2 H2O CH C
NH2
O
R5
R4
CH C
N R2
R3
CH C R5 N
R4
[O]
N N R4
R5
R2
R3
Pyrazin - H2O
- H2O A
A
B B
C C
A A
B B
C C
Decarboxylierung
Abspaltung des Aldehyds von der Aminogruppe
Dimerisierung
Abbildung 2: Reaktionsschemata zum Strecker-Abbau
2.4 Die Rolle von Lammfleisch für den Verbraucher
In den relativ stabilen Ernährungsgewohnheiten der Bevölkerung der westlichen Welt spielt Lammfleisch nur eine untergeordnete Rolle (GRUMBACH et al. 2001). Die Mehrheit der Konsumenten nennt vor allem das Aroma von Lammfleisch als Grund für die Zurückhaltung beim Kaufverhalten (WARD et al. 1995). Neben dem Aroma bietet Lammfleisch jedoch eine Vielzahl von Qualitäten, die in den letzten Jahren verstärktes Interesse der Konsumenten geweckt haben. Beim Lammfleisch handelt es sich um eine fettarme Fleischsorte mit einem ernährungsphysiologisch günstigen Verhältnis zwischen ω-6- und ω-3-Fettsäuren (DEMISE et al. 1998), es wird häufig regional vermarktet und stammt in der Regel aus extensiver Tierhaltung. Die Akzep- tanz dieses Produktes kann also möglicherweise durch eine bessere Aufklärung der Verbraucher erhöht werden (GRUMBACH et al. 2001).
Das Fleisch der grauen gehörnten Heidschnucke wird als sehr zart und mild im Geschmack eingestuft und wird nach Angaben von lokalen Händlern auch von Kon- sumenten angenommen, die dem herkömmlichen Lammfleisch reserviert gegenü- berstehen.
Heidschnucken sind eine zu den Landschafen zählende Schafrassengruppe von mindestens 7 Einzelrassen mit regionaler Bedeutung. Die graue gehörnte Heid- schnucke (auch Lüneburger Heidschnucke, Ovis aries brachyura campestris) stellt die größte Population dieser Gruppe und darf das Siegel einer „geschützten Ur- sprungsbezeichnung“ tragen. Sie wird vornehmlich in Wanderherden in der Lünebur- ger Heide zur Landschaftspflege eingesetzt, wo sie durch selektives Fressverhalten eine Verwaldung der zum Nationalpark erklärten Heidelandschaft verhindert. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit steht die Bezeichnung Heidschnucke stellvertretend für die graue gehörnte Heidschnucke.
2.5 Untersuchungen zum Aromaprofil von Lammfleisch
2.5.1 Lammaroma, allgemein
Über Substanzen, die für das Aroma von Lammfleisch verantwortlich gemacht wer- den, existieren diverse Veröffentlichungen. Der Ansatz für die Identifizierung der Aromastoffe fällt dabei sehr unterschiedlich aus, zum einen gibt es den Versuch, bestimmte geruchs- / geschmacksintensive Verbindungen aus Geweben zu gewin- nen und zu identifizieren bzw. sich gezielt einer Stoffgruppe mit gemeinsamen che- mischen Eigenschaften zu widmen, zum anderen kann versucht werden, über einen gut reproduzierbaren Zubereitungsschritt ein möglichst umfangreiches oder wenigs- tens charakteristisches Aromaprofil zu erstellen.
Eine Reihe von Verbindungen (verzweigte Fettsäuren, Carbonylverbindungen, schwefelhaltige Substanzen, Produkte aus der Lipidoxidation und Phenole) sollen einen wesentlichen Einfluss auf das Lammaroma haben, eine zufrieden stellende Nennung der Schlüsselaromastoffe steht jedoch noch aus (DUCKETT u. KUBER 2001).
Vor allem das Fettgewebe, als Ausgangsmatrix für eine Vielzahl flüchtiger Verbin- dungen (siehe 2.3.1), wurde in den Studien zum Lammaroma untersucht. WONG et al. (1975c) haben methyl- und ethylverzweigte Fettsäuren, insbesondere 4- Methyloctansäure, 4-Methylnonansäure und 4-Ethyloctansäure (siehe Abbildung 3), als charakteristische Aromakomponenten von Schafprodukten ausgemacht. Diese These konnte unter anderem von YOUNG et al. (1997) bestätigt werden. Vertreter der flüchtigen verzweigten Fettsäuren konnten von KIM et al. (1993) aus der lipophi- len Fraktion von Schaf-, Ziegen-, Rind- und Schweinefleisch isoliert werden. Das Schaffleisch, sowie mit Abstrichen das Ziegenfleisch, wiesen dabei Konzentrationen der oben erwähnten Fettsäuren auf, die einen Beitrag zum Gesamtaroma vermuten lassen (siehe Tabelle 1).
Tabelle 1: Konzentrationen bestimmter methyl- und ethylverzweigter Fettsäuren im Muskel- fleisch verschiedener Spezies
Konzentrationen der FS in µg / g verzweigte FS
Rind Schwein Ziege1 Ziege2 Schaf
Geruchs- schwelle (ppm) 4-Methyl-
octansäure n d3 n d 1,21 0,29 3,21 0,02
4-Ethyl- octansäure
n d n d 0,57 0,97 0,18 0,0018
4-Methyl-
nonansäure 0,07 n d n d n d 0,74 0,65
1American white goat; 2Korean black goat; 3kein Nachweis der Verbindung Quelle: KIM et al. (1993)
Die Synthese von verzweigten Fettsäuren mit Substituenten an geradzahligen C- Atomen bei Wiederkäuern basiert laut GARTON (1977) auf der Bevorzugung des Einbaus von Methylmalonyl-CoA bei der Fettsäuresynthese gegenüber dem Einbau von Malonyl-CoA, was zu geradkettigen Fettsäuren führt. Da Methylmalonyl-CoA über Propoinsäure synthetisiert wird, ist dieser Syntheseweg auf ein erhöhtes Ange- bot an letzterer zurückzuführen, was über bestimmte Futtermittel (Bsp.: Gerste) er- reicht wird (DUNCAN et al. 1974; DUNCAN u. GARTON 1978; GARTON 1977). Das verstärkte Vorkommen dieser Fettsäuren bei Schafen und Ziegen, im Vergleich zu anderen Wiederkäuern, wird mit unterschiedlich spezifisch wirkenden Fettsäure- synthasen begründet.
H3C
C O H O H3C
4-Methylnonansäure H3C
C O H H3C O
4-Methyloctansäure H3C C
O H O
H3C
4-Ethyloctansäure
H3C
C O H O H3C
4-Methylnonansäure H3C
C O H O H3C
4-Methylnonansäure H3C
C O H H3C O
4-Methyloctansäure H3C C
O H O
H3C
4-Ethyloctansäure
Abbildung 3: Strukturformeln der drei aromarelevanten verzweigten Fettsäuren
Untersuchungen zur Verteilung der flüchtigen verzweigten Fettsäuren in unterschied- lichen Fettgeweben vom Lamm ergaben, dass diese verstärkt im subcutanan Fett- gewebe (Werte um Faktor 10 erhöht) verglichen zum Muskelfett zu finden sind (BRENNAND u. LINDSAY 1992). Eine Auswahl der weit über 20 im Schafsfett / - fleisch beschriebenen flüchtigen verzweigten Fettsäuren (WONG et al. 1975c) ist in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2: Konzentration flüchtiger verzweigter Fettsäuren in Abhängigkeit von der Proben- nahmestelle am Schlachtkörper nach BRENNAND u. LINDSAY ( 1992)
Subcutanes Fett Muskulatur verzweigte
Fettsäure Brust1 Schulter1 Schulter1 Keule1
2-Methylbutansäure 63,02 100,4 13,5 nd3
3-Methylbutansäure 4,3 8,4 nd 0,9
2-Methylpentansäure 28,3 8,5 nd 1,3
2-Methylhexansäure 29,4 8,5 1,6 2,2
2-Ethylhexansäure 9,2 12,5 nd nd
4-Methylhexansäure 1,7 11,8 2,5 0,1
6-Methylheptansäure 2,7 6,8 1,3 0,2
4-Ethylheptansäure 20,5 24,6 3,8 1,8
4-Methyloctansäure 37,5 51,0 7,7 0,6
6-Methyloctansäure 18,4 nd 3 nd
4-Ethyloctansäure 9,8 15,3 nd 1,7
4-Methylnonansäure 10,3 7,7 0,8 0,9
8-Methylnonansäure 14,1 6,9 1,2 1,1
2-Ethyldecansäure 3,8 nd nd nd
1Entnahmestelle der Probe
2Angabe der Konzentration in ppm
3nd = kein Nachweis der Verbindung
Die Überprüfung der Freisetzung von flüchtigen Fettsäuren bei verschiedenen For- men der thermischen Behandlungen hat gezeigt, dass sowohl die Temperatur (ge- ring bei Kochtemperaturen, stärker bei Brat- oder Backtemperaturen) als auch die Dauer (stärker bei langer Backzeit im Vergleich zu kurzer Bratzeit) der Hitzebehand- lung von Bedeutung ist (BRENNAND 1989).
Neben den verzweigten Fettsäuren wird auch bei den geradkettigen Fettsäuren mit 6 bis 9 C-Atomen eine tragende Rolle bei der Bildung eines lammtypischen Aromas diskutiert. Untersuchungen von BAILEY et al. (1994) machen bei den angesproche- nen Fettsäuren eine deutliche Korrelation (p<0,001; Ausnahme Nonansäure) zum Lammaroma deutlich. Bei dieser Studie konnte die von WONG et al. (1975b) her- ausgestellte 4-Methyloctansäure nicht bestimmt werden, es wird aber auf die Ähn- lichkeit des Molekulargewichtes der beschriebenen Säuren hingewiesen.
Aus erhitztem Schafsfett wurden eine Reihe weiterer aromaaktiver Substanzen iso- liert. Darunter wurden von HA u. LINDSAY (1991) auch p- und o-Kresol, Thiophenol, 2-Isopropylphenol, Thymol, Carvacrol und 2-Ethylphenol als Beitrag zum Schafaro- ma verantwortlich gemacht. SCHIEBERLE u. ROTA (2003) beschrieben weitere Substanzen aus dem Aromaprofil von rohem und gekochtem Schaffleisch, die ihren Ursprung vor allem im Fettgewebe haben. Hierzu gehörten Methanthiol, 1,5(Z)- Octadien-3-on und auch Nonanal als Verbindungen mit hoher Aromaaktivität bei gekochten Proben. Nach der Erhitzung stiegen auch der Gehalt an 2-Furfurylthiol, 2- Methyl-3-furanthiol und 2-Mercapto-2-pentanon an, während mit Hexanal, 2,4-(E,E)- Decadienal und 1-Octen-3-on Vertreter aus dem Lipidabbau durch die Hitzebehand- lung keinen Anstieg erfuhren. Sie waren schon im rohen Zustand deutlich über der Nachweisgrenze vorhanden. In einer weiteren Veröffentlichung von SCHIEBERLE u.
ROTA (2001) werden zusätzlich das metallisch riechende (E)-4,5-Epoxy-(E)-2- decenal und Acetaldehyd als potente Geruchsstoffe des Schaffleisches genannt.
Obwohl Hexanal von vielen Autoren als Bestandteil des Aromaprofils genannt wird, stellte YOUNG et. al. (1997) als einer der wenigen diese Substanz als bedeutend heraus.
Als Gegenpol zu den Thesen, die das Fett mit seinen Oxidationsprodukten als Quelle für das lammtypische Aroma sehen, zeigen REID et al. (1993) und HORNSTEIN u.
CROWE (1963), dass sich die Unterbindung von Oxidationsprozessen bei der ther- mischen Behandlung nicht in einem in der Intensität verminderten Lammaroma wi- derspiegelt und die Lipidoxidation mit ihren Produkten somit nicht zur Abgrenzung des tierartspezifischen Aromas beiträgt.
2.5.2 Einfluss von Rasse und Alter
Die Einflüsse von Rasse und Alter auf das Aroma von Lammfleisch werden in der Literatur sehr kontrovers diskutiert. Laut einiger Studien besteht ein Einfluss der Rassen und des Alters auf die organoleptische Wahrnehmung (JEREMIAH et al.
1998; MARTINEZ-CEREZO et al. 2005; SANUDO et al. 1997), andere Studien kom- men zum gegenteiligen Schluss (SOLOMON et al. 1980; SUAREZ et al. 2000).
Hauptgründe für die unterschiedlichen Erkenntnisse dürften zum einen die Tatsache sein, dass Fleisch immer anderer Schafrassen oft auch von Tieren unterschiedlichen Alters für einzelne Studien genommen werden, und zum anderen, dass sich ein deutlicher Effekt der Fütterung (siehe 2.5.3) auf die Ergebnisse auswirkt. ELMORE et al. (2000) haben das Aroma einer verbreiteten Schafrasse (Suffolk) mit einer ur- sprünglichen Schafrasse von lokaler Bedeutung (Soay), die für ihren individuellen Geschmack bekannt ist, vergleichend untersucht. Unter zusätzlicher Berücksichti- gung der Fütterung stellen sie fest, dass der rassebedingte Unterschied zwar wahr- nehmbar ist, dem Einfluss der Fütterung aber untergeordnet werden muss. Die wahrnehmbaren rassebedingten Unterschiede werden vor allem auf die schwefelhal- tigen Verbindungen unter den mehr als 40 Substanzen, die in höheren Konzentratio- nen bei den Soay-Schafen gemessen wurden, zurückgeführt. Den Produkten aus der Lipidoxidation, speziell den gesättigten und einfach ungesättigten Aldehyden, wird eine lediglich unterstützende Funktion eingeräumt.
Eine Studie zum Effekt der Kastration auf die im Headspace erfassbaren flüchtigen Verbindungen von Lammfleisch hat keine signifikanten Unterschiede aufzeigen kön- nen, allerdings wurden alle Tiere vor dem Erreichen der Geschlechtsreife geschlach- tet (SUTHERLAND u. AMES 1995). Auf die erkennbare Tendenz aus dieser Studie, dass der Nachweis der methylverzweigten Fettsäuren mit zunehmendem Alter bzw.
dem Erreichen der Geschlechtsreife korreliert, konnten auch von YOUNG et al.
(1997) hinweisen.
Unter Berücksichtigung der komplexen Verstrickung von Rasse, Haltungsform und der damit eng verbundenen Fütterungsstrategie kann auch für das Alter ein Einfluß auf die Fettsäurezusammensetzung, und damit schlussendlich auch auf das Aroma- profil, ausgemacht werden (DIAZ et al. 2005).
Bei Untersuchungen zum Lammaroma sind in der zugänglichen Literatur keine de- skriptiven oder ursächlichen Hinweise auf die Besonderheiten des Heidschnucken- aromas auszumachen.
2.5.3 Einfluss der Fütterung
Ein weitaus größerer Effekt als durch Rasse oder Alter auf das Aroma von Lamm- fleischprodukten ist durch die Fütterung belegt. Die Untersuchungen zu dieser The- matik lassen sich nach den unterschiedlichen verfolgten Zielen einteilen. Zum einen weisen Studien nach, dass die Vegetation des Weidelandes sowie eine Verfütterung von Kraftfuttern in den letzten Monaten vor der Schlachtung einen Einfluss auf das Aroma haben, zum anderen wird die Möglichkeit aufgearbeitet, mittels gezielter Supplementierung dem Endprodukt eine erwünschte Eigenschaft zu geben.
In mehreren Studien konnte belegt werden, dass der Weidetyp einen Einfluss auf die Intensität des wahrgenommenen Lammaromas hat (DUCKETT u. KUBER 2001).
Übereinstimmend kommen dabei CRAMER et al. (1967) und BAILEY et al. (1994) zu der Erkenntnis, dass die Fütterung auf Weißkleebasis (Trifolium repens) in den letz- ten Wochen vor der Schlachtung zu einem intensiveren Lammaroma führt als bei Weidelgrasfütterung (Lolium perenne). In Tabelle 3 ist die wahrgenommene Ge- schmacksintensität bei verschiedenen Weidefütterungen der Maisfütterung gegen- übergestellt. Eine ausschließliche Weidehaltung korreliert mit einem deutlicher ausgeprägten Lammaroma (BAILEY et al. 1994); die Zufütterung von Kraftfutter hatte bei sensorischen Untersuchungen der Fleischproben immer eine positivere Bewer- tung als die ausschließliche Weidehaltung zur Folge.
Tabelle 3: Durchschnittliche Bewertung des Aromas von Lammfleisch bei Tieren unterschiedli- cher Fütterung
Geschmacksintensität1;2 Rationen
Versuch 1 Versuch2
Mais 33,6a 27,3a
Schwingel +
Mais 42,4a nicht
bestimmt
Rettich nicht be-
stimmt
45,1b
Hornklee 68,6b 56,7b,c
Luzerne 77,7b,c 56,5b,c
Geschmacksintensität1;2 Rationen
Versuch 1 Versuch2
Weidelgras 86,0c 65,6c
Weißklee 87,1c 63,8c
1Mittelwerte, N = 60
2Bewertungsskala: 0 = mildes Aroma, 100 = sehr intensives Aroma
a,b,cMittelwerte mit dem selben Buchstaben unterscheiden sich nicht signifikant (P < 0,05);
Quelle: BAILEY et al. (1994)
Die Ursachen für die unterschiedliche Bewertung lassen sich nicht eindeutig durch Verschiebungen im Aromaprofil belegen, sind doch die Einflüsse einzelner Verbin- dungen auf das Lammaroma nicht abschließend geklärt. Nach BAILEY et al. (1994) korrelieren die Gehalte bestimmter Terpenoide (Neophytadien, Phyt-2-en, Phytadien, Phytol) und kurzkettiger Fettsäuren mit einem „grünen“ oder „grasigen“ Aroma und die Gesamtheit von Aldehyden, Ketonen und Säuren mit dem „lammartigen“ Aroma.
PRIOLO et al. (2004) stellen in ihren Untersuchungen zur Eignung volatiler Substan- zen als Biomarker für die Weidehaltung heraus, dass besonders das Diketon 2,3- Octandion mit der Weidehaltung, speziell der Haltung auf kleereichen Weiden, korre- liert. Diese Erkenntnis deckt sich mit Feststellungen von MELTON (1990) und YOUNG et al. (1997). 3-Methylindole (Skatol), eine Verbindung, die als unangeneh- me Aromakomponente beim Schweinefleisch bekannt ist (CLAUS et al. 1994) und aus dem Tryptophan-Abbau, der bei Wiederkäuern besonders im Pansen stattfindet, generiert, wird in seiner Rolle als Indikator für eine Weidehaltung kontrovers disku- tiert. YOUNG et al. (1997) stehen hier mit der Erkenntnis, dass diese Substanz ver- stärkt bei einer Weidehaltung nachgewiesen werden kann, im Gegensatz zu PRIOLO et al. (2004), die hier keine alimentär bedingte Beeinflussung feststellen konnten.
Über eine gezielte diätetische Supplementierung kann versucht werden, Einfluss auf die Qualität des Endproduktes zu nehmen. Der Ansatz, über die Verfütterung von Antioxidantien ein Fleischprodukt mit verbesserter oxidativer Stabilität zu erlangen, wird unter 2.7.4.1 näher besprochen.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Fettsäurezusammensetzung des Fleisch- produktes über die Fütterung zu beeinflussen und somit dem Verbraucher ein ernäh- rungsphysiologisch höherwertiges Produkt bieten zu können.
Neben dem absoluten Fettgehalt spielt die Zusammensetzung der Fettsäuren eine bedeutende Rolle für die Beurteilung der Fleischqualität, da einzelne Fettsäuren ernährungsphysiologisch unterschiedlich bewertet werden müssen. Das Verhältnis der mehrfach ungesättigten ω-6- zu ω-3-Fettsäuren (mehrfach ungesättigte Fettsäu- re = MUFS) gilt als allgemein anerkannter Parameter zur Beurteilung der diätetischen Wertigkeit von Fetten. Die Aufnahme von ω-3-MUFS ist in den Industrieländern rela- tiv gering und weist ω-6 / ω-3 Verhältnisse von 10-20 auf. Eine schützende Wirkung bei Kreislauf- und Gefäßerkrankungen sowie einer Reihe chronischer Entzündungen und Autoimmunerkrankungen (SIMOPOULOS 2002) kann durch Senkung dieses Quotienten auf Werte von < 5 über die gesteigerte Einnahme von ω-3-MUFS erreicht werden, die von der „Deutschen Gesellschaft für Ernährung“ bereits im Jahr 2000 empfohlen wurde.
Ein erhöhter Anteil an MUFS, speziell der ω-3-MUFS, konnte beim Lammfleisch bei Weidehaltung bzw. Grünfutter-dominierter Fütterung im Vergleich zur Kraftfutterfütte- rung nachgewiesen werden (NUERNBERG et al. 2005). Dieser Effekt konnte durch eine zusätzliche Verfütterung an Fettsäuren verstärkt werden (ELMORE et al. 2000;
ELMORE et al. 2005). Eine Supplementierung von geschützten ungesättigten Fett- säuren, die eine Pansenfermentation umgehen, lässt den Anteil dieser Fettsäuren im Muskelfleisch zu einem günstigeren Verhältnis zu den gesättigten Fettsäuren anstei- gen, eine Erkenntnis, die auch von COOPER et al. (2004) und WACHIRA et al.
(2002) bestätigt werden konnte. Tabelle 4 gibt eine Übersicht zu prozentualen Antei- le einiger Fettsäuren in Abhängigkeit von der Fütterung wider.
Tabelle 4: Anteile einiger Fettsäuren am Gesamtfettsäuremuster in % von subcutanem Fettge- webe von Schafen in Abhängigkeit von der Fütterung
Fettsäure Weide- fütterung1
Kraft- futter1
Leinsa- menöl2
Fischöl2 geschützte FS2
Fischöl + Algen2
gesch.FS + Algen2 14:0 Myristin-
säure 7,20 4,30 3,26 4,39 3,38 4,59 3,55
16:0 Palmitin- säure
21,90 23,00 19,10 23,70 18,80 24,10 22,00 16:1 Palmitolein-
säure 1,90 2,20 1,83 2,77 1,90 2,78 2,01
Fettsäure Weide- fütterung1
Kraft- futter1
Leinsa- menöl2
Fischöl2 geschützte FS2
Fischöl + Algen2
gesch.FS + Algen2 18:0 Stearinsäure 18,20 17,10 20,30 14,90 18,20 15,70 15,60 18:1 (E)-Öl-
säure 7,40 4,70 9,38 7,41 4,80 6,73 8,12
18:1 Ölsäure 31,30 37,10 24,10 21,80 27,70 24,70 25,00
18:2 Linolsäure 1,40 2,70 2,59 1,78 11,20 2,11 7,31
18:3 Linolensäure 1,30 0,70 2,23 0,63 4,10 0,64 2,68
20:4 Arachidon-
säure 0,09 0,15 0,03 0,04 0,09 0,04 0,06
20:5 Eicosa- pentaensäure
n.d3. n.d. 0,04 0,29 0,05 0,54 0,27
22:5 Docosa-
pentaensäure 0,20 0,15 0,11 0,44 0,13 0,72 0,39
22:6 Docosa-
hexaensäure 0,08 0,02 0,01 0,32 0,01 1,46 1,57
Σ ω-6 FS 1,60 2,90 2,63 1,85 11,32 2,16 7,37 Σ ω-3 FS 1,70 0,90 2,39 1,68 4,30 3,36 4,91 Σ ω-6 / Σ ω-3 0,94 3,22 1,10 1,10 2,63 0,64 1,50
1Werte nach NUERNBERG et al. (2005)
2Werte nach COOPER et al. (2004), Angaben zum Futtermittel stellen hier die alleinige Fettsäurequel- le der Ration dar
3n.d. = Verbindung wurde nicht bestimmt
Die Auswirkung der hier im Vordergrund stehenden diätetischen Fragestellungen auf die sensorischen Eigenschaften des Produktes wird nicht in allen Veröffentlichungen berücksichtigt. ELMORE et al. (2000; 2005) merken an, dass eine Steigerung der MUFS im Muskelfleisch mit einer steigenden Anzahl volatiler Verbindungen, die aus der Lipidoxidation generieren, einhergeht und die Akzeptanz des Lebensmittels ne- gativ beeinflussen kann. FISHER et al. (2000) differenzieren dabei, dass die Aroma- intensität positiv mit der Linolensäure (C18:3) und negativ mit der Linolsäure (C18:2) korreliert ist.
2.6 Aroma von gebratenem Putenfleisch
Das Aromaprofil von gebratenem Putenfleisch zählt nicht zu der eigentlichen Frage- stellung dieser Studie, soll an dieser Stelle aber kurz angesprochen werden, um die Ergebnisse aus den Versuchen zu den gebratenen Fleischproben besser einordnen zu können und um zusätzlich die Relevanz einiger Aromastoffe für den unter 2.7 beschriebenen Aufwärmgeschmack in der Diskussion der Ergebnisse besser zuord- nen zu können.
Ähnlich wie zum Fleisch der fleischliefernden Säugetierarten liegen auch für das Geflügelfleisch Veröffentlichungen vor, die unter anderem versuchen, das spezifi- sche Geflügelaroma mit Hilfe von detaillierten Aromaprofilen zu beschreiben. Er- kenntnisse zum Aroma von erhitztem Geflügelfleisch sind nicht so umfangreich, wie sie für die anderen gängigen Fleischarten (Rind, Schwein, Lamm) vorliegen, und Studien hierzu werden von PEARSON et al. (1994) als zukunftsträchtiges For- schungsgebiet genannt.
Aus thermisch behandeltem Geflügelfleisch konnten mehrere hundert Verbindungen isoliert werden, von denen ca. 40 eine Rolle als wichtige Aromakomponente zuge- schrieben wird. Wie allgemein beim Fleischaroma stehen dabei die Gruppen der Aldehyde und Ketone im Vordergrund (FARMER et al. 2000). Im Gegensatz zum Lammfleisch werden beim Fleisch des Geflügels auch schwefelhaltige Verbindungen als CIC genannt.
Eine Studie von KERSCHER u. GROSCH (1998) nennt 2-(Z)-Nonenal und Methional als aromaaktive Komponenten des Geflügelfleischs und deutet eine wichtige Rolle von Schwefelwasserstoff beim Aroma von Geflügelprodukten an. Schwefelwasser- stoff dient dabei als Schwefelquelle bei der Bildung von schwefelhaltigen Aromastof- fen und ist aufgrund einer niedrigen Wahrnehmungsschwelle (10 ppb im Wasser) auch direkt an der Aromabildung beteiligt.
FARMER et al. (2000) konnten neben Hexanal und Octanal auch 1-Octen-3-on / ol und 1-Nonen-3-on als wichtige Aromakomponenten aus der Gruppe der Aldehyde und Ketone ausmachen. Die Bedeutung von 2,4-(E,E)-Decadienal wird in dieser Studie kontrovers diskutiert; die eigenen Ergebnisse stehen dabei in Widerspruch zu vorangegangenen Studien, in denen immer wieder auf eine tragende Rolle hingewie- sen wurde (FARKAS et al. 1997; KERLER u. GROSCH 1997). Zu den angesproche- nen schwefelhaltigen Verbindungen, die wichtige Aromakomponenten darstellen, zählen neben dem bereits erwähnten Methional Verbindungen, wie 2-Furfurylthiol, 2- Methyl-3-furanthiol, 3-Methylthiopropanal und Dimethyltrisulfid (FARKAS et al. 1997;
FARMER et al. 2000; KERSCHER u. GROSCH 1998).
2.7 Warmed-over Flavor
2.7.1 Definition
Warmed-over Flavor (WOF), erstmals von TIMS u. WATTS (1958) beschrieben, ist ein abweichendes Aromaprofil von hitzebehandeltem Fleisch, das beim Wiederauf- wärmen nach einer nur kurzen Lagerungszeit von einigen Stunden bis wenigen Ta- gen wahrnehmbar ist. Im Wesentlichen ist der Aromafehler auf die katalytische Oxidation von ungesättigten Fettsäuren zurückzuführen. Diesem „schnell auftreten- den“ Phänomen steht die sich langsam entwickelnde Ranzigkeit gegenüber, die aus Oxidationsprozessen bei langen Lagerungszeiten von eingefrorenem rohem Fleisch oder der Lagerung von pflanzlichen Ölen bei Raumtemperatur resultiert.
Sensorisch wird der Aufwärmgeschmack mit wertmindernden Attributen versehen;
Bezeichnungen wie grün, metallisch, stechend, kartonartig oder muffig fallen regel- mäßig in diesem Zusammenhang.
2.7.2 Mechanismus der WOF Entstehung
Die Wahrnehmung des WOFs geht mit 2 Phänomenen einher, die es zu erklären gilt.
Zum einen wird die Zunahme diverser flüchtiger Verbindungen mit zum Teil außeror- dentlicher Geruchsintensität festgestellt. Die zweite, vergleichsweise junge Erkennt- nis besteht darin, dass das tierartspezifische Aroma mit der Entstehung des WOFs an Intensität verliert. Die chemischen Reaktionswege, mit Hilfe derer Erklärungen für den Aufwärmgeschmack geliefert werden können, sind äußerst komplex und bis in die heutige Zeit Gegenstand von Forschungsvorhaben.
Eine zentrale Rolle bei der WOF-Entstehung stellt die Autoxidation von Fettsäuren im Laufe der Lagerung dar. Durch eine Vielzahl ineinander greifender Reaktionen ver- läuft die Autoxidation sehr kompliziert, so dass die Untersuchungen am Lebensmittel oft durch Modellversuche ergänzt werden müssen.
Die Geschwindigkeit, mit der die Autoxidation voranschreitet, ist abhängig von der Fettsäurezusammensetzung, der Konzentration und Wirksamkeit von Pro- und Anti- oxidantien sowie dem Sauerstoff-Partialdruck und weiteren Lagerungsbedingungen
(Temperatur, Wassergehalt, Licht). Besonders anfällig für die oxidativen Prozesse sind die, verstärkt in den Phospholipiden der zellulären Membranstrukturen nachge- wiesenen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren (KILIC u. RICHARDS 2003).
Die Elementarschritte der Autoxidation, die als Radikalkettenreaktion gedeutet wird, bestehen aus dem Start über Radikale von zunächst unklarer Genese, dem Wachs- tum, der Verzweigung sowie dem Kettenabbruch. Schematisch sind diese Schritte in Abbildung 4 dargestellt.
Start: Bildung von Peroxy- (RO2•), Alkoxy- (RO•) oder Alkyl (R•) - Radikalen
Kettenwachstum:
1) R• + O2 RO2•
2) RO2• + RH ROOH + R•
3) RO• + RH ROH + R•
Kettenverzweigung:
4) ROOH 5) 2ROOH
RO• + •OH
RO2• + RO• + H2O Kettenabbruch:
6) 2R•
7) R• + RO2• 8) 2RO2•
stabile Produkte Start: Bildung von Peroxy- (RO2•), Alkoxy- (RO•)
oder Alkyl (R•) - Radikalen
Kettenwachstum:
1) R• + O2 RO2•
2) RO2• + RH ROOH + R•
3) RO• + RH ROH + R•
Kettenverzweigung:
4) ROOH 5) 2ROOH
RO• + •OH
RO2• + RO• + H2O Kettenverzweigung:
4) ROOH 5) 2ROOH
RO• + •OH
RO2• + RO• + H2O Kettenabbruch:
6) 2R•
7) R• + RO2• 8) 2RO2•
stabile Produkte Kettenabbruch:
6) 2R•
7) R• + RO2• 8) 2RO2•
stabile Produkte
Abbildung 4: Elementarschritte der Autoxidation von Olefinen
Von besonderer Bedeutung ist die Peroxidation (Reaktion 2 aus Abbildung 4) der ungesättigten Fettsäuren, die sich autokatalytisch beschleunigt, da Radikale durch einen unimolekularen Zerfall (Reaktion 4 aus Abbildung 4) der Hydroperoxide ent- stehen. Dieser Schritt wird durch Schwermetallionen (hier sind vor allem Eisen-Ionen von Interesse) und Häm-Verbindungen begünstigt (siehe auch Abbildung 5) und
erklärt eine Abhängigkeit der WOF Entstehung vom Eisengehalt der Ausgangsmatrix (HALLIWELL u. GUTTERIDGE 1984; TIEN et al. 1982).
Fe2++ ROOH Fe3++ ROOH
Fe3++ RO· + OH- Fe2++ ROO· + H+ Fe2++ ROOH
Fe3++ ROOH
Fe3++ RO· + OH- Fe2++ ROO· + H+
Abbildung 5: Möglicher Mechanismus für den Eisen-vermittelten Zerfall von Hydroperoxiden
Des Weiteren stellen die geruchs- und geschmacklosen Hydroperoxide den Aus- gangspunkt für die Bildung der flüchtigen Sekundärprodukte dar, welche eine Quali- tätsänderung des Lebensmittels bewirken. Flüchtige Substanzen, die durch eine Autoxidation der Linolsäure, einem Bestandteil aller autoxidationsanfälligen Lipide, entstehen, sind in Tabelle 5 aufgeführt. Die schnelle Entwicklung des WOFs bei linolsäurehaltigen Lebensmitteln beruht nicht ausschließlich auf der bevorzugten Reaktionsfähigkeit dieser Säure, sondern auch auf den niedrigen Schwellenkonzent- rationen der entstehenden Aldehyde wie Hexanal, 2-(Z)-Octenal und 2,4-(E,E)- Decadienal.
Tabelle 5: Flüchtige Verbindungen aus der Autoxidation der Linolsäure
Verbindung Konzentration in µg / ga
Geruchsschwelle im Wasser (in ppb)
Pentanal 55 10,0
Hexanal 5100 4,5
Heptanal 50 30,0
2-(E)-Heptenal 450 50,0
Octanal 45 40,0
2-(Z)-Octenal 990 -
2-(E)-Octenal 420 4,0
3-(Z)-Nonenal 30 -
