Nachweis und Bewertung von freien Aminosäuren in Geflügelfleisch während der Reifung

Nachweis und Bewertung von freien Aminosäuren in Geflügelfleisch während der Reifung -

Auswirkungen auf die Qualität daraus hergestellter Produkte

INAUGURAL-DISSERTATION Zur Erlangung des Grades einer

DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN (Dr. med. vet.)

durch die Tierärztliche Hochschule Hannover

Vorgelegt von Helga Nagengast

aus Tettnang

Hannover 2006

1. Gutachter: Priv.-Doz Dr. M. Kühne 2. Gutachter: Apl. Prof. Dr. C. Gissel

Tag der mündlichen Prüfung: 24.05.2006

Die Arbeit wurde aus Mitteln der Fritz-Ahrberg-Stiftung gefördert.

Für Heiko und

unseren Sohn Luke

2 Literaturübersicht ... 4

2.1 Fleisch... 4

2.1.1 Morphologie des Skelettmuskels ... 4

2.1.2 Biochemische Funktion des Skelettmuskels... 4

2.1.3 Chemische Zusammensetzung des Fleisches... 4

2.1.4 Fleischbeschaffenheitsmerkmale... 4

2.1.4.1 pH-Wert ... 4

2.1.4.2 Wasserbindungsvermögen ... 4

2.1.4.3 Wasser-Eiweiß-Verhältnis ... 4

2.1.4.4 Proteinhydrolysate... 4

2.2 Fleischreifung... 4

2.2.1 Glykogenolyse ... 4

2.2.2 Enzymatische Vorgänge... 4

2.2.3 Mikrobielle Faktoren ... 4

2.2.3.1 Verderbniskeime... 4

2.2.3.2 Einfluss der Verpackung... 4

2.3 Aminosäuren ... 4

2.3.1 Aufbau und Einteilung... 4

2.3.2 Stoffwechsel der Aminosäuren ... 4

2.3.3 Bestimmung der Aminosäuren... 4

2.3.3.1 Methoden der Probenaufarbeitung ... 4

2.3.3.2 Ionenaustauschchromatographie ... 4

2.3.4 Einzelne Aminosäuren... 4

2.3.4.1 Alanin ... 4

2.3.4.2 Arginin ... 4

2.3.4.3 Asparaginsäure ... 4

2.3.4.4 Glutaminsäure ... 4

2.3.4.8 Lysin ... 4

2.3.4.9 Serin ... 4

2.3.4.10 Threonin ... 4

2.3.4.11 Tyrosin... 4

2.3.4.12 Valin ... 4

2.3.5 Anteil der Aminosäuren an der Aromabildung von Fleisch ... 4

2.3.5.1 Glutamat ... 4

2.3.6 Freie Aminosäuren ... 4

2.3.6.1 Freie Aminosäuren in Geflügelfleisch ... 4

2.3.6.1.1 Einfluss der Lagerung... 4

2.3.6.1.2 Einfluss der Herkunft ... 4

2.3.6.1.3 Einfluss der Fütterung, der Rasse und des Alters ... 4

2.3.6.2 Freie Aminosäuren in Schweinefleisch... 4

2.3.6.3 Freie Aminosäuren in Rindfleisch ... 4

2.3.6.4 Einfluss der Mikroorganismen ... 4

2.3.6.5 Untersuchungen von Dripwasser... 4

2.4 Zusammenfassende Auswertung des wissenschaftlichen Schrifttums ... 4

3 Eigene Untersuchungen ... 4

3.1 Versuchsaufbau ... 4

3.1.1 Erster Untersuchungsabschnitt - Reifung ... 4

3.1.2 Zweiter Untersuchungsabschnitt - Lagerung der Zubereitungen ... 4

3.2 Material und Methoden ... 4

3.2.1 Masthähnchen ... 4

3.2.2 Schlachtung der Masthähnchen ... 4

3.2.3 Reifung der Schlachtierkörper ... 4

3.2.4 Zerlegung der Schlachtierkörper... 4

3.2.5 Transport der Brustfilets ... 4

3.3 Untersuchungsmethoden ... 4

3.3.1 Biochemische Untersuchungen ... 4

3.3.1.1 Bestimmung der Gesamtaminosäuren ... 4

3.3.1.2 Bestimmung der freien Aminosäuren ... 4

3.3.2 Physikalisch-chemische Untersuchungen ... 4

3.3.2.1 Bestimmung des Rohprotein-Gehaltes... 4

3.3.2.2 Bestimmung des Nicht Protein-Stickstoff-Gehaltes ... 4

3.3.2.3 Bestimmung des Trockensubstanz-Gehaltes ... 4

3.3.2.4 Bestimmung der auspressbaren Gewebeflüssigkeit... 4

3.3.2.5 Bestimmung des Wasser-Eiweiß-Verhältnisses ... 4

3.3.2.6 Messung des pH-Wertes der Brustmuskulatur ... 4

3.3.3 Mikrobiologische Untersuchungen... 4

3.3.3.1 Aerobe Gesamtkeimzahl ... 4

3.3.3.2 Enterobacteriaceen ... 4

3.3.3.3 Pseudomonaden ... 4

3.3.3.4 Laktobazillen... 4

3.3.3.5 Anaerobe Gesamtkeimzahl ... 4

3.3.3.6 Brochothrix thermosphacta... 4

3.3.4 Statistische Auswertung ... 4

3.3.5 Laborgeräte und Chemikalien... 4

4 Ergebnisse... 4

4.1 Ergebnisse des ersten Untersuchungsabschnittes - Reifung ... 4

4.1.1 Ergebnisse der biochemischen Untersuchungen ... 4

4.1.1.1 Gesamtaminosäuren ... 4

4.1.1.2 Freie Aminosäuren ... 4

4.1.2 Ergebnisse der physikalisch-chemischen Untersuchungen... 4

4.1.2.1 Rohprotein ... 4

4.1.2.2 Nicht Protein-Stickstoff ... 4

4.1.2.6 pH-Wert ... 4

4.1.3 Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen... 4

4.1.3.1 Aerobe Gesamtkeimzahl ... 4

4.1.3.2 Enterobacteriaceen ... 4

4.1.3.3 Pseudomonaden ... 4

4.1.3.4 Laktobazillen... 4

4.2 Ergebnisse des zweiten Untersuchungsabschnittes - Lagerung der Zubereitungen ... 4

4.2.1 Ergebnisse der Untersuchungen der Geflügelfleisch-Zubereitungen... 4

4.2.1.1 Biochemische Untersuchungen ... 4

4.2.1.1.1 Threonin ... 4

4.2.1.1.2 Glutaminsäure ... 4

4.2.1.1.3 Glycin ... 4

4.2.1.1.4 Alanin ... 4

4.2.1.1.5 Valin ... 4

4.2.1.1.6 Leucin... 4

4.2.1.1.7 Isoleucin ... 4

4.2.1.1.8 Tyrosin... 4

4.2.1.1.9 Lysin ... 4

4.2.1.1.10 Serin ... 4

4.2.1.1.11 Asparaginsäure ... 4

4.2.1.1.12 Harnstoff... 4

4.2.1.2 Ergebnisse der physikalisch-chemischen Untersuchungen... 4

4.2.1.2.1 Rohprotein... 4

4.2.1.2.2 Nicht Protein-Stickstoff ... 4

4.2.1.2.3 Trockensubstanz ... 4

4.2.1.2.4 Bestimmung des auspressbaren Gewebewassers... 4

4.2.1.2.5 Wasser-Eiweiß-Verhältnis ... 4

4.2.1.3.2 Anaerobe Gesamtkeimzahl ... 4

4.2.1.3.3 Enterobacteriaceen ... 4

4.2.1.3.4 Pseudomonaden ... 4

4.2.1.3.5 Laktobazillen ... 4

4.2.1.3.6 Brochothrix thermosphacta... 4

4.2.2 Ergebnisse der Untersuchungen des Dripwassers ... 4

4.2.2.1 Biochemische Untersuchungen ... 4

4.2.2.2 Ergebnisse der chemischen Untersuchungen ... 4

4.2.3 Ergebnisse der Untersuchungen der Gewürzmischung... 4

4.2.3.1 Ergebnisse der biochemische Untersuchungen ... 4

4.2.3.2 Ergebnisse der chemischen Untersuchungen ... 4

5 Diskussion ... 4

5.1 Diskussion von Material und Methode ... 4

5.2 Diskussion der Ergebnisse... 4

5.2.1 Erster Untersuchungsabschnitt - Reifung ... 4

5.2.1.1 Gesamtaminosäuren ... 4

5.2.1.2 Freie Aminosäuren ... 4

5.2.1.3 Physikalisch-chemische Untersuchungen ... 4

5.2.1.4 Mikrobiologische Untersuchungen... 4

5.2.2 Zweiter Untersuchungsabschnitt - Lagerung der Zubereitungen ... 4

5.2.2.1 Freie Aminosäuren ... 4

5.2.2.2 Physikalisch-chemische Untersuchungen ... 4

5.2.2.3 Mikrobiologische Untersuchungen... 4

5.2.2.4 Dripwasser-Untersuchungen ... 4

6 Zusammenfassung ... 4

7 Summary... 4

9.1 p-Werte der Untersuchungen auf freie Aminosäuren ... 4

9.2 p-Werte der mikrobiologischen Untersuchungsergebnisse ... 4

9.3 p-Werte der physikalisch-chemischen Untersuchungsergebnisse ... 4

10 Danksagung... 4

Abbildung 2-2: Strukturformel Alanin ... 4

Abbildung 2-3: Strukturformel Arginin... 4

Abbildung 2-4: Strukturformel Asparaginsäure ... 4

Abbildung 2-5: Strukturformel Glutaminsäure... 4

Abbildung 2-6: Strukturformel Glycin ... 4

Abbildung 2-7: Strukturformel Isoleucin... 4

Abbildung 2-8: Strukturformel Leucin ... 4

Abbildung 2-9: Strukturformel Lysin... 4

Abbildung 2-10: Strukturformel Serin... 4

Abbildung 2-11: Strukturformel Threonin... 4

Abbildung 2-12: Strukturformel Tyrosin ... 4

Abbildung 2-13: Strukturformel Valin ... 4

Abbildung 3-1: Untersuchungsaufbau: Erster Untersuchungsabschnitt - Reifung ... 4

Abbildung 3-2: Untersuchungsaufbau: Zweiter Untersuchungsabschnitt - Lager- ... ung der Zubereitungen ... 4

Abbildung 3-3: Chromatogramm des Standards... 4

Abbildung 4-1: Summe der Gesamtaminosäuren im Verlauf der Reifung ... 4

Abbildung 4-2: Konzentrationen einzelner Gesamtaminosäuren im Verlauf der... Reifung (THR, SER, GLY, VAL, ILEU, TYR, ARG) ... 4

Abbildung 4-3: Konzentrationen einzelner Gesamtaminosäuren im Verlauf der... Reifung (ASP, GLU, ALA, LEU, LYS, HS)... 4

Abbildung 4-4: Summe der freien Aminosäuren im Verlauf der Reifung ... 4

Abbildung 4-5: Konzentrationen einzelner freier Aminosäuren im Verlauf der... Reifung (GLU, GLY, VAL, ARG, HS)... 4

Abbildung 4-6: Konzentrationen einzelner freier Aminosäuren im Verlauf der... Reifung (THR, SER, LEU, TYR, ASP)... 4

Abbildung 4-9: Verlauf der aeroben Gesamtkeimzahl während der Reifung ... 4

Abbildung 4-10: Verlauf der Enterobacteriaceen-Keimzahl während der Reifung ... 4

Abbildung 4-11: Verlauf der Pseudomonaden-Keimzahl während der Reifung ... 4

Abbildung 4-12: Verlauf der Laktobazillen-Keimzahl während der Reifung ... 4

Abbildung 4-13: Summe der freien Aminosäuren, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-14: Summe der freien Aminosäuren, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-15: Summe der freien Aminosäuren, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-16: Summe der freien Aminosäuren, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-17: Summe der freien Aminosäuren, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-18: Threonin, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-19: Threonin, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-20: Threonin, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-21: Threonin, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-22: Threonin, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-23: Glutaminsäure, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-24: Glutaminsäure, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-25: Glutaminsäure, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-26: Glutaminsäure, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-27: Glutaminsäure, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-28: Glycin, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-29: Glycin, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-30: Glycin, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-31: Glycin, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-32: Glycin, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-33: Alanin, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-36: Alanin, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-37: Alanin, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-38: Valin, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-39: Valin, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-40: Valin, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-41: Valin, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-42: Valin, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-43: Leucin, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-44: Leucin, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-45: Leucin, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-46: Leucin, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-47: Leucin, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-48: Isoleucin, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-49: Isoleucin, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-50: Isoleucin, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-51: Isoleucin, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-52: Isoleucin, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-53: Tyrosin, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-54: Tyrosin, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-55: Tyrosin, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-56: Tyrosin, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-57: Tyrosin, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-58: Lysin, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-59: Lysin, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-60: Lysin, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-63: Serin, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-64: Serin, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-65: Serin, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-66: Serin, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-67: Serin, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-68: Asparaginsäure, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-69: Asparaginsäure, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-70: Asparaginsäure, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-71: Asparaginsäure, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-72: Asparaginsäure, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-73: Harnstoff, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-74: Harnstoff, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-75: Harnstoff, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-76: Harnstoff, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-77: Harnstoff, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-78: Aerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-79: Aerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-80: Aerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-81: Aerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-82: Aerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-83: Anaerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-84: Anaerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-85: Anaerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-86: Anaerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-87: Anaerobe Gesamtkeimzahl, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-90: Enterobacteriaceen, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-91: Enterobacteriaceen, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-92: Enterobacteriaceen, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-93: Pseudomonaden, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-94: Pseudomonaden, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-95: Pseudomonaden, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-96: Pseudomonaden, Reifungsgruppe IV... 4

Abbildung 4-97: Pseudomonaden, Reifungsgruppe V... 4

Abbildung 4-98: Laktobazillen, Reifungsgruppe I ... 4

Abbildung 4-99: Laktobazillen, Reifungsgruppe II ... 4

Abbildung 4-100: Laktobazillen, Reifungsgruppe III ... 4

Abbildung 4-101: Laktobazillen, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-102: Laktobazillen, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-103: Brochothrix thermosphacta, Reifungsgruppe I... 4

Abbildung 4-104: Brochothrix thermosphacta, Reifungsgruppe II... 4

Abbildung 4-105: Brochothrix thermosphacta, Reifungsgruppe III... 4

Abbildung 4-106: Brochothrix thermosphacta, Reifungsgruppe IV ... 4

Abbildung 4-107: Brochothrix thermosphacta, Reifungsgruppe V ... 4

Abbildung 4-108: Summe der freien Aminosäuren des Dripwassers... 4

Abbildung 4-109: Konzentrationen einzelner freier Aminosäuren des Dripwassers ... (ASP, THR, SER, VAL, ILEU, LEU)... 4

Abbildung 4-110: Konzentrationen einzelner freier Aminosäuren des Dripwassers ... (GLU, TYR, GLY, LYS, ALA, HS, ARG) ... 4

Tabelle 2-2: Freie Aminosäuren in Brustfleisch von Masthähnchen bei ...

unterschiedlichen Lagerungsbedingungen in mg/100g (nach MILLER ...

1965, TANABE et al. 1990) ... 4

Tabelle 2-3 : Freie Aminosäuren in Brustmuskulatur von Hähnchen ... unterschiedlicher Herkunft in mg/100g (nach TIMMERMANN 1995) ... 4

Tabelle 2-4 : Freie Aminosäuren in Schweinefleisch unterschiedlicher ... Reifungsdauer in mg/100 g (nach PFUHL 1999)... 4

Tabelle 3-1: Nachweisgrenzen einzelner Aminosäuren in µg/100g ... 4

Tabelle 4-1: Verlauf des Rohprotein-Gehaltes während der Reifung ... 4

Tabelle 4-2: Verlauf des Trockensubstanz-Anteils während der Reifung ... 4

Tabelle 4-3: Verlauf des Wasser-Eiweiß-Verhältnisses während der Reifung... 4

Tabelle 4-4: Verlauf des auspressbaren Gewebewassers während der Reifung ... 4

Tabelle 4-5: Rohprotein-Gehalte der Geflügelfleisch-Zubereitungen... 4

Tabelle 4-6: Nicht Protein-Stickstoff-Gehalte der Geflügelfleisch-Zubereitungen ... 4

Tabelle 4-7: Trockensubstanz-Gehalte der Geflügelfleisch-Zubereitungen... 4

Tabelle 4-8: Auspressbares Gewebewasser der Geflügelfleisch-Zubereitungen ... 4

Tabelle 4-9: Federzahlen der Geflügelfleisch-Zubereitungen ... 4

Tabelle 4-10: pH-Werte der Zubereitungen ... 4

Tabelle 4-11: Konzentrationen freier Aminosäuren der Gewürzmischung ... in mg/100g... 4

Tabelle 9-1: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freie Asparaginsäure ... 4

Tabelle 9-2: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Threonin ... 4

Tabelle 9-3: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Serin ... 4

Tabelle 9-4: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freie Glutaminsäure ... 4

Tabelle 9-5: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Glycin... 4

Tabelle 9-6: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Alanin... 4

Tabelle 9-9: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Leucin ... 4

Tabelle 9-10: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Tyrosin... 4

Tabelle 9-11: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: freies Lysin ... 4

Tabelle 9-12: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Harnstoff... 4

Tabelle 9-13: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Aerobe Gesamtkeimzahl ... 4

Tabelle 9-14: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Anaerobe Gesamtkeimzahl ... 4

Tabelle 9-15: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Pseudomonaden ... 4

Tabelle 9-16: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Laktobazillen ... 4

Tabelle 9-17: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Enterobacteriaceen ... 4

Tabelle 9-18: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Brochothrix thermosphacta.... 4

Tabelle 9-19: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: ... Nicht Protein-Stickstoff-Gehalt ... 4

Tabelle 9-20: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: pH-Wert ... 4

Tabelle 9-21: p-Werte der Untersuchungsergebnisse: Rohprotein-Gehalt ... 4

°C Grad Celsius ADP Adenosindiphosphat ALA Alanin

AMP Adenosinmonophosphat ARG Arginin

ASP Asparaginsäure ATP Adenosintriphosphat ATPase Adenosintriphosphatase DFD dark, firm, dry (dunkel, fest, trocken) et al. et alii (und andere)

g Gramm GKZ Gesamtkeimzahl GLU Glutaminsäure GLY Glycin

Gruppe A Geflügelfleischzubereitungen ohne Gewürzzugabe Gruppe B Geflügelfleischzubereitungen mit Gewürzzugabe h Stunden

HPLC High Pressure Liquid Chromatography Hrsg. Herausgeber

HS Harnstoff I. E. Internationale Einheiten ILEU Isoleucin

KbE/g Koloniebildende Einheiten pro Gramm kg Kilogramm

l Liter LEU Leucin

LFGB Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch lg Logarithmus zur Basis 10

LT Lagerungstag LYS Lysin

Nm Nanometer

NPN Nicht Protein-Stickstoff-Verbindung p Signifikanzniveau

p. m. post mortem

PSE pale, soft, exudative (blass, weich, wässrig) RG Reifungsgruppe

SAS Statistics Analysis System

SDSPAG Sodium-Dodecyl-Sulfat-Polyacrylamid-Gradient SER Serin

spp. Spezies Tab. Tabelle THR Threonin TNC Troponin-C TNI Troponin-I TNT Troponin-T TYR Tyrosin VAL Valin

1 Einleitung

Der Geflügelfleischverbrauch hat in den vergangenen Jahren in Deutschland stetig zugenommen. Der Pro-Kopf-Verbrauch lag im Jahr 2005 bei ca. 10,8 kg, wobei fri- sche Geflügelfleischteile und Geflügelfleisch-Zubereitungen immer beliebter werden.

Zubereitungen sind küchenfertige Lebensmittel, die unter Verwendung verschiedener Zusatzstoffe industriell hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch ihre einfache Handhabung und geschmackliche Vielfalt aus (ZMP 2005, FEHLHABER 2001 c).

Zur Deckung des Inlandkonsums ist Deutschland auf Importe angewiesen. Im Jahr 2003 importierte Deutschland insgesamt 484.000 Tonnen Geflügelfleisch aus Dritt- ländern. Es wird sowohl frisches als auch gefrorenes Geflügelfleisch importiert. Ge- frorenes Fleisch wird häufig aufgetaut und für die Herstellung von Zubereitungen oder Erzeugnisse verwendet (ZMP 2004).

Geflügelfleisch weist im Gegensatz zu Fleisch anderer Tierarten ein wenig ausge- prägtes Fleischaroma auf. Freie Aminosäuren sind maßgeblich an der Aromabildung beteiligt. Für die Herstellung von Geflügelfleisch-Erzeugnissen sind die Gehalte der freien Aminosäuren daher von Interesse.

Ziel der vorliegenden Studie war es, diese immer mehr an Bedeutung gewinnenden Lebensmittel während ihrer Reifung bzw. Lagerung auf verschiedene Parameter zu untersuchen und die postmortalen Prozesse weiter zu charakterisieren. Ein besonde- res Augenmerk galt der Entwicklung von freien Aminosäuren.

2 Literaturübersicht 2.1 Fleisch

Der Begriff „Fleisch“ wird im allgemeinen Sprachgebrauch als Synonym für Teile der Skelettmuskulatur warmblütiger Schlacht- oder Wildtiere verwendet (BEUTLING 1992).

2.1.1 Morphologie des Skelettmuskels

Ein Skelettmuskel, außen von einem festen Bindegewebe, dem Epimysium, umge- ben, setzt sich aus Muskelfaserbündeln zusammen. Die einzelnen Bündel werden vom Perimysium umgeben und bestehen aus Muskelzellen (SZENTKUTI 2000). Die Skelettmuskelzelle ist eine Faser von rund 10 µm - 100 µm Durchmesser und bis zu 20 cm Länge. Die Zellmembran der Muskelfaser(-zelle) heißt Sarkolemm und um- schließt außer den Myofibrillen das Sarkoplasma (Zytoplasma), mehrere Zellkerne, Mitochondrien (Sarkosomen), Lysosomen, Fetttröpfchen, Glykogenkörnchen u. a.

Einschlüsse. Im Sarkoplasma sind Glykogen, Myoglobin, glykolytische Enzyme, Kreatinphosphat, Aminosäuren u. v. a. Substanzen gelöst. Eine Muskelfaser enthält einige hundert Myofibrillen, von denen jede durch sog. Z-Scheiben in ca. 2 µm lange Fächer, Sarkomere, unterteilt ist. Die Sarkomere einer Myofibrille lassen bei mikro- skopischer Betrachtung abwechselnd helle und dunkle Bänder und Linien erkennen, die durch die Anordnung der dicken Myosin- und dünnen Aktinfilamente verursacht werden (SILBERNAGEL 1991).

Jedes Sarkomer besteht aus der Hälfte zweier I-Banden und einem zentralen A-Band. Das A-Band enthält eine weniger dichte zentrale H-Zone, in der sich Myo- sin- und Aktinfilamente nicht überlappen. Die H-Zone ist unterteilt durch eine dunkle M-Linie, die Myomesin enthält (RÜEGG 1987).

Das Myosinmolekül besitzt einen zweigeteilten Kopf, der die ATPase enthält. Der Kopf ist gelenkartig mit einem Halsstück verbunden, an das sich wiederum gelenkar- tig verbunden, das Schwanzstück anschließt. Die gelenkartige Beweglichkeit des Kopf-Hals-Stückes ermöglicht die reversible Bindung des Myosins an das Aktin und

das Ineinandergleiten der Aktin- und Myosinfilamente. Aktin ist ein globuläres Prote- inmolekül, von dem jeweils 400 eine perlschnurartige Kette bilden. Jeweils zwei sol- cher Ketten bilden das Aktinfilament. Das ebenfalls fadenförmige Tropomyosin win- det sich um das Aktinfilament, wobei etwa alle 40 nm ein Troponinmolekül angeheftet ist. Troponin besteht aus drei Untereinheiten. Die erste ist das Troponin-C (TnC), welches Calcium bindet, die zweite das Troponin-T (TnT), das das Troponin mit dem Tropomyosin verbindet und die dritte das Troponin-I (TnI), das die Bindung zwischen Aktin und Myosin hemmt (SILBERNAGEL 1991).

Der Muskel wird durch einen elektrischen Impuls, der über die Nerven transportiert wird, stimuliert. Die elektrische Reizung breitet sich über die Transversaltubuli aus, die in Höhe der Z-Scheibe einer Myofibrille in die Muskelzelle hineinreichen. Von die- sen Transversal-Tubuli wird das elektrische Signal auf das sarkoplasmatische Reti- kulum übertragen. Die Folge ist eine Calcium-Ausschüttung aus dem Lumen des sarkoplasmatischen Retikulums. Die Calcium-Ausschüttung leitet dann die Kontrakti- on der benachbarten Myofibrillen ein. Die rasche Reizausbreitung führt dazu, dass alle Myofibrillen der Zelle gleichzeitig kontrahieren. Die freien Calciumionen verän- dern die räumliche Struktur des Troponinkomplexes und aktivieren den kontraktilen Apparat (TERNES 1994).

2.1.2 Biochemische Funktion des Skelettmuskels

Der Muskel verbraucht für seine Tätigkeit Energie, die im Muskel aus Glykogen ge- wonnen wird. Es wird im Sarkoplasma zu Glukose gespalten und auf anaerobem Weg zu Brenztraubensäure (Pyruvat) abgebaut. Dieser Schritt erzeugt 2 Mol Adeno- sintriphosphat (ATP), den Energieüberträger des Stoffwechsels. Im Zitratzyklus und in der Atmungskette wird die Brenztraubensäure zu Kohlendioxid und Wasser abge- baut. Dabei werden pro Mol Glukose 38 Mol ATP erzeugt. Der aerobe Reaktionsme- chanismus liefert viel Energie, läuft im Gegensatz zum anaeroben Weg jedoch lang- sam ab.

Bei erhöhtem Energiebedarf in vivo und im postmortalen Skelettmuskel wird die Energie anaerob gebildet. Auf diesem Weg wird das Glykogen nach der Glykogeno- lyse zu Milchsäure abgebaut. Die ATP-Ausbeute liegt bei 3 ATP pro Molekül Gluko-

se. Ein kurzfristiger Energiespeicher ist das Kreatinphosphat. Es bindet Phosphat- gruppen, die im Bedarfsfall auf Adenosindiphosphat (ADP) übertragen werden und ATP liefern. Der Sauerstoffspeicher im Muskel ist das Myoglobin (LEHNINGER 1994, LOEFFLER 1970).

2.1.3 Chemische Zusammensetzung des Fleisches

Die Zusammensetzung des Fleisches variiert bei verschiedenen Tierarten, aber auch zwischen einzelnen Teilstücken. Durchschnittlich gelten folgende Richtwerte für fett- armes Fleisch: 76 % Wasser, 22 % Stickstoffsubstanzen (Peptide, Aminosäuren, Amine, Amide, Nukleoside, Nukleotide, Purinderivate, Kreatin, Kreatinin, Harnstoff, Ammoniak), 1 % Mineralstoffe und max. 0,5 % Kohlenhydrate (Glykogen). Fett vari- iert in weiten Grenzen und kann beim Geflügel 1 % - 15 % ausmachen (RÖMPP 1995, LOEFFLER 1970).

Nach SOUCI (2000) liegt der Proteingehalt beim Hähnchenbrustfilet mit Haut im Mit- tel bei 22,8 %. Der Wasser-Anteil liegt bei 70,4 %, Fett bei 6,2 % und Asche bei 1,25 %.

Proteine kann man aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften in drei Gruppen eintei- len:

1. Skleroproteine

Sie sind wasserunlöslich, besitzen Faserstruktur und dienen als Stütz- und Ge- rüstsubstanzen. In Faserrichtung weisen sie eine hohe molekulare Ordnung auf.

Ihre wichtigsten Vertreter sind Kollagen, Kreatin und Myosin.

2. Globuläre Proteine oder Sphäroproteine

Sie sind in Wasser oder verdünnten Salzlösungen löslich, ihre Moleküle sind sphärisch, wenn auch unregelmäßig gestaltet. Hierzu gehören Albumine und Globuline.

3. Protein-Komplexe

Sie setzen sich aus einem Proteinanteil und anderen Bausteinen zusammen.

Man unterscheidet Glykoproteine, Lipoproteine, Phospoproteine und Metallopro- teine (KARLSON 1988).

Die Eiweißbestimmung erfolgt in der Lebensmittelanalytik anhand des in allen Ami- nosäuren enthaltenen Stickstoffs. Der Stickstoffanteil von Proteinen liegt im Mittel bei 16 % (OHLROGGE 2001). Multipliziert man den Stickstoffgehalt mit 6,25, so ergibt sich daraus der Gehalt des Lebensmittels an Rohprotein. Bei dieser Vorgehensweise werden neben den fleischeigenen Proteinen auch Fremdeiweiße, (z. B. Milcheiweiß) und Nicht Protein-Stickstoff-Verbindungen (NPN) mit erfasst (OHLROGGE 2001, HAUSER 1999). Zu den NPN-Substanzen im Fleisch zählen u. a. freie Aminosäuren, Peptide, Kreatinin, Ammoniak und Harnstoff. Sie täuschen in Fleischerzeugnissen einen höheren Proteingehalt vor (OHLROGGE 2001). KIJOWSKI (1984) bestimmte den NPN-Gehalt in Broilerbrustfleisch. Er fand heraus, dass nach 24 h post mortem der NPN-Gehalt von 2,65 % auf 3,06 % anstieg.

Nach SCHOLTYSSEK (1987) besteht beim Huhn etwa 71 % - 73 % der fettfreien Körpersubstanz aus Wasser. Das entspricht je nach Fettanteil einem Wassergehalt von ca. 60 %. Im Muskelfleisch liegt das Wasser zum überwiegenden Teil als „freies Wasser“ vor. Ungefähr 5 % des Wassers liegt als an Eiweiß gebundenes Wasser vor (PRÄNDL 1988).

2.1.4 Fleischbeschaffenheitsmerkmale

Zu den Fleischbeschaffenheitsmerkmalen zählen unter anderem der pH-Wert und das Wasserbindungsvermögen. Außerdem ist das Wasser-Eiweiß-Verhältnis in der Geflügelfleischverarbeitung ein wichtiger Parameter.

2.1.4.1 pH-Wert

Der pH-Wert, der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen- Konzentration, ist eine der zentralen Parameter bei der Bestimmung der Fleischquali- tät. Durch die Bildung von Milchsäure im Muskel während der Fleischreifung zeigt der pH-Wert einen charakteristischen Verlauf post mortem (KALLWEIT 1988).

NIEWIAROWICZ et al. (1978, 1979) ermittelten bei Broilern in der Brustmuskulatur 15 min. post mortem drei pH-Bereiche, die Ausdruck für die unterschiedliche Fleischbeschaffenheit sind. Ein pH1-Wert ≤ 5,7 (pH1 = 15 bzw. 50 min. p. m.) charak- terisiert eine überstürzte postmortale Glykolyse und damit verbunden häufig eine

abweichende Fleischbeschaffenheit (PSE = pale, soft, exudativ), ein pH1-Wert von 5,8 bis 6,3 eine normale Fleischbeschaffenheit und ein pH1-Wert ≥ 6,4 eine DFD- Kondition (dark, firm, dry). RISTIC et al. (1977, 1978) sowie SCHÖN und RISTIC (1977) charakterisierten Anfangs pH-Werte in der Brustmuskulatur, die unter 5,8 lie- gen, eine beschleunigte, über 6,0 eine normale und über 6,2 eine verlangsamte Gly- kolyse. Im bekannten Schrifttum wurde der End-pH-Wert von reifendem Geflügel- fleisch in der Regel 24 h post mortem gemessen und lag zwischen 5,51 und 5,86 (LEE et al. 1979, STEWART et al. 1981, SAMS et al. 1990).

2.1.4.2 Wasserbindungsvermögen

Unter dem Wasserbindungsvermögen wird die Fähigkeit des Fleisches verstanden, eigenes und zugesetztes Wasser festzuhalten (HAMM 1972, PRÄNDL et al. 1988).

DODGE und STADELMAN (1960) sowie SCHOLTYSSEK et al. (1967, 1968) be- zweifeln einen Zusammenhang zwischen Wasserbindungsvermögen und Fleisch- qualität von Geflügelfleisch. HAMM (1972) hingegen sieht das ungebundene Gewe- bewasser als ein wichtiges Merkmal der Fleischqualität an. Er bezieht sich auf die Annahme von HANSON und HUXLEY (1955), dass die Zartheit des gekochten Flei- sches mit zunehmender Sarkomerenlänge der Myofibrillen, das ist die Strecke von Z-Linie zu Z-Linie im Feinbau der quergestreiften Muskelfasern, zunimmt. Da laut HAMM (1972) mit zunehmender Sarkomerenlänge das Muskelgewebe gleichzeitig in die Lage versetzt wird, Wasser im immobilisierten Zustand aufzunehmen, besteht für ihn eine positive Korrelation zwischen Fleischqualität und Wasserbindungsvermögen.

RISTIC (1977) beobachtete, dass das Safthaltevermögen der Brustmuskulatur vor- wiegend von der Lagerdauer abhängig ist.

2.1.4.3 Wasser-Eiweiß-Verhältnis

Bei der industriellen Geflügelschlachtung kommt es prozessbedingt zu einer Was- seraufnahme der Geflügelschlachttierkörper während des Brühens, der Eviszeration und den nachfolgenden Reinigungsschritten. Außerdem können unterschiedliche Kühlverfahren zu einer weiteren Wasseraufnahme führen. Dieses so genannte Fremdwasser wird in der Haut und zu einem geringen Anteil in der Muskulatur ge-

bunden oder in der Leibeshöhle eingelagert. Eine Folge der Wassereinlagerungen ist ein flüssigkeitsbedingter Gewichtsanstieg der Geflügelschlachttierkörper. Um Wett- bewerbsverzerrungen zu vermeiden und den Verbraucher vor möglicher Irreführung zu schützen, muss die Wasseraufnahme im Rahmen betrieblicher Eigenkontrollen geprüft werden und sich im Rahmen gesetzlich vorgegebener Werte bewegen (DILDEI u. KÜHNE 2005, VO 1538/91 EWG). Zur Prüfung dieser Wasseraufnahme wird die Federzahl verwendet. Diese beruht auf der Tatsache, dass rohes Fleisch ein relativ konstantes Verhältnis zwischen Rohprotein und dem fleischeigenen Wasser- gehalt aufweist. Dieses Verhältnis zwischen Wasser und Rohprotein beträgt bei luft- gekühlten Hähnchenbrustfilets ohne Haut im Mittel 3,2 (2,9 - 3,4) (OHLROGGE 2001).

2.1.4.4 Proteinhydrolysate

Proteinhydrolysate werden durch Spaltung von tierischen oder pflanzlichen Eiweißen gewonnen. Dabei entstehen kürzere Eiweißketten und Aminosäuren. Von der Le- bensmittelindustrie werden Proteinhydrolysate hauptsächlich verwendet zur Beein- flussung von Geschmack und Aromen, aber auch zur Verbesserung von Lebensmit- tel-Oberflächen, des Wasserbindungsvermögens und zur Optimierung der ernäh- rungsphysiologischen Eigenschaften. Proteinhydrolysate kommen beispielsweise in Gewürzen, Süßwaren, Molkereiprodukten und in Sportlernahrung zum Einsatz. Nach deutschem Recht (§ 4 (1) Nr. 5 der Fleisch-Verordnung) dürfen Fleischerzeugnisse gewerbsmäßig nicht in den Verkehr gebracht werden, wenn bei ihrer Herstellung Proteinhydrolysate verwendet wurden. Ausgenommen sind Würzen, die zum unmit- telbaren Verzehr bestimmt sind und deren Gehalt an Gesamtstickstoff nicht über 4,5

% liegt. In der Praxis bereitet diese Regelung häufig Probleme bei der lebensmittel- rechtlichen Beurteilung, da mit der Kenntlichmachung als Würze der Einsatz von Pro- teinhydrolysaten verschleiert werden kann. Bei frischem Geflügelfleisch wurden im Rahmen der amtlichen Überwachung wiederholt überhöhte Wassergehalte bedingt durch den Einsatz von Proteinhydrolysate festgestellt. Derartig behandelte Produkte verstoßen gegen geltendes Recht der Europäischen Union (Artikel 5 der Richtlinie 71/118/EWG zur Regelung gesundheitlicher Fragen beim Handelsverkehr mit fri-

schem Geflügelfleisch). Danach ist die Zugabe von Wasserbindern auf allen Stufen der Nahrungskette verboten.

Analytischer Nachweis von Proteinhydrolysaten in Fleisch und Fleischerzeugnissen zum spezifischen Nachweis von Proteinhydrolysaten werden biochemische und mo- lekularbiologische Untersuchungsverfahren (Polymerase-Kettenreaktion, Elektropho- rese und ELISA) herangezogen. Außerdem müssen bei der Analytik der Einfluss der genetischen Variabilität, der Fleischreifung und der Verarbeitungstechnologie be- rücksichtigt werden. Diese routinemäßig angewandten Methoden führten allerdings bisher nicht immer zum Nachweis unrechtmäßig zugesetzter Fremdproteine. Dies ist unter anderem auf den gestiegenen Reinheitsgrad der eingesetzten Proteinhydroly- sate und die Komplexität der Fleischuntersuchungen zurückzuführen. Ein neuer An- satz zur Bestimmung von Fremdprotein-Zusätzen in frischem Fleisch könnte sich mit der Bestimmung des Musters der freien Aminosäuren abzeichnen. Dazu müssen im Rahmen von Vorversuchen mit Proben definierter Zusammensetzung weitere Ergeb- nisse gesammelt werden und ausgewertet werden, um daraus eine Datenbank von Vergleichsmustern zu erstellen.

Die derzeit angewandten Methoden sind grundsätzlich ausreichend zum Nachweis von unregelmäßig zugesetzten Fremdproteinen. Jedoch werden die Fremdproteine den natürlichen immer besser angepasst. Daher arbeitet derzeit eine Projektgruppe unter Beteiligung von Experten aus den Bundesländern, der Bundesforschungsan- stalt für Ernährung und Lebensmittelsicherheit (BVL) an der Weiterentwicklung der Analysenmethoden. Als einen viel versprechenden Ansatz zum Nachweis von Was- serbindern bezeichnete die Projektgruppe die Bestimmung der Konzentration eines bestimmten Aminosäurenderivats. Aminosäurederivate sind Aminosäuren, die zu- sätzlich chemische Gruppen enthalten. Diese Derivate kommen ausschließlich im Muskelfleisch der Lebensmittel liefernden Tieren vor. Werden frischem Fleisch, Wurst oder Schinken Wasserbinder zugesetzt, nimmt die Konzentration dieses Ami- nosäurenderivats ab. Der Kern der Bestimmung von muskeleiweiß-spezifischen A- minosäurenderivaten ist die SDSPAG-Elektrophorese (BVL 2005).

2.2 Fleischreifung

Mit dem Eintritt des Todes beginnt in der Muskulatur des geschlachteten Tieres ein Ablauf chemischer, biochemischer, physikalischer und morphologischer Veränderun- gen, durch die sich die Wandlung des Muskelgewebes zu Fleisch beschreiben lässt.

Dieser je nach Art des Schlachttierkörpers wenige Tage bis mehrere Wochen dau- ernde Prozess wird auch als Fleischreifung bezeichnet (KÜHNE 2004). KIJOWSKI (1984) wies darauf hin, dass die postmortalen Veränderungen in der Muskulatur von Geflügel deutlich rascher ablaufen, als bei Fleisch anderer schlachtbarer Tiere. Ge- flügel wird zwanzigmal schneller zart als Rindfleisch (TERNES 1994). Nach THIELKE (2002) reicht eine ca. 10 bis 12 stündige Fleischreifung beim Masthähn- chen aus, um eine Verbesserung der Zartheit der Muskulatur zu erzielen.

Die postmortalen Prozesse in der Muskulatur werden folgerichtig in eine früh- postmortale und eine spät-postmortale Phase, die eigentliche Fleischreifung, unter- teilt. Während die früh-postmortale Phase vor allem durch den Ablauf und die Folgen der Glykogenolyse gekennzeichnet ist, spielen im weiteren Verlauf enzymatisch- autolytische Vorgänge eine dominierende Rolle (KÜHNE 2004).

2.2.1 Glykogenolyse

Nach Stillstand des Kreislaufes folgt die schnelle Entwicklung eines anaeroben Milie- us, weil kein Sauerstoff mehr zugeführt wird. Die ATP-Reserven aus Kreatin- Phosphat und die enzymatisch katalysierte Umwandlung von zwei ATP in je ein ATP und AMP sind schnell erschöpft. Eine weitere Quelle ATP zu bilden, ist die Glykoly- se. Dabei wird Glykogen oder Glykose über mehrere phosphorylierte Zuckerderivate zu Laktat (Milchsäure) abgebaut (TERNES 1994).

Im Verlauf der postmortalen anaeroben Glykolyse reichert sich im Fleisch zuneh- mend Milchsäure an. Dadurch sinkt der Muskel-pH-Wert aus dem Neutralbereich innerhalb einiger Stunden bis auf muskeltypische End-pH-Werte ab. Spätestens 24 h post mortem ist der Endpunkt der Glykolyse und damit auch ein stabiler pH-Wert er- reicht, der das Fleisch vor rascher mikrobieller Besiedelung schützt. Gleichzeitig hat die säuerliche Geschmacksnote entscheidenden Anteil an der Ausbildung des Fleischaromas (FEHLHABER 1992).

Wird kein ATP mehr gebildet, so sinkt der ATP-Gehalt, da enzymatische Prozesse weiterlaufen. So kann auch die Verbindung von Aktin- und Myosinfilamenten nicht mehr gelöst werden, da hierfür ATP benötigt wird. In der Folge kommt es zum Eintritt des Rigor mortis (TERNES 1994).

2.2.2 Enzymatische Vorgänge

Die fleischeigenen glykolytischen Enzyme und verschiedenen Proteasen führen zur Ausbildung erwünschter Eigenschaften in Bezug auf Genussfähigkeit und Haltbar- keit:

• Säuerung

• Aromabildung

• Zartheit

• Saftigkeit

• Fleischfarbe (FEHLHABER 1992)

Durch fleischeigene Kathepsine erfolgt in der Nähe der Z-Bande eine Spaltung, durch Papain jedoch auch an den Actin- und Myosinmolekülen (TERNES 1994).

Zum vollständigen Abbau von Proteinen zu freien Aminosäuren sind mehrere Enzy- me mit unterschiedlicher Spezifität notwendig. Proteinasen und Peptidasen gibt es nicht nur im Magen-Darm-Trakt sondern auch innerhalb der Zellen. Nach ihrem An- griffspunkt im Substratmolekül unterteilt man die proteolytischen Enzyme in Endo- peptidasen und Exopeptidasen. Die Endopeptidasen oder Proteinasen spalten Pep- tidbindungen im Inneren von Peptidketten. Sie „erkennen“ und binden kurze Teilse- quenzen des Substrats und hydrolysieren dann relativ spezifisch Bindungen zwi- schen bestimmten Aminosäuren-Resten (KOOLMANN 1998). Exopeptidasen greifen, wie der Name sagt, nur am Ende einer Peptidkette an: Die Carboxypeptidasen vom Carboxy-Rest, die Aminopeptidasen von der Aminogruppe her (KARLSON 1988).

2.2.3 Mikrobielle Faktoren 2.2.3.1 Verderbniskeime

Mikroorganismen sind ein normaler Bestandteil der meisten Lebensmittel. Dies trifft gleichermaßen auf das geschlachtete Geflügel zu. Im Allgemeinen besitzen die ver- schiedenen Lebensmittel eine nach Keimmenge und Keimart typische, in bestimmten Grenzen variierende Mikroflora (FEHLHABER 2001 a).

Geflügel gilt als vergleichsweise leicht verderbliches Lebensmittel, weil im Zuge der Schlachtung eine intensive Kontamination, auch in modernen Schlachtanlagen, un- vermeidlich ist und das Produkt selbst günstige Bedingungen für die Keimvermeh- rung bietet (FEHLHABER 2001 a).

Nach der Schlachtung gehören Pseudomonaden, Acinetobacter und Enterobacteria- ceen zur dominierenden Keimflora von Geflügelfleisch (KRÖCKEL u. HECHELMANN 1998, BARNES 1966). Nach WEISE (1996) überwiegen bei kühlgelagertem Geflü- gelfleisch neben Bakterien der Gattung Pseudomonas und Acinetobacter auch Bro- chothrix thermosphacta und Shewanella putrefaciens, Moraxella und Psychrobacter die Keimflora.

Innerhalb der ersten 24 h der Lagerung bei 0 °C - 2 °C kommt es kaum zu einem Wachstum der Mikroorganismen, da der pH-Wert des Fleisches auf 5,7 bis 6,0 ab- sinkt. Trotz des niedrigen pH-Wertes entwickelt sich eine so genannte „Keimhaus- Flora“, die vor allem aus Pseudomonaden und Enterobacteriaceen besteht (KRÖCKEL u. HECHELMANN 1998).

Bei Keimzahlen > 10⁷/g treten sensorische Defekte wie Geruch- und Schleimbildung hervor. Der Abbau von Fleischproteinen wird vor allem auf extrazelluläre Proteasen mancher Vertreter der Gattung Proteus, Bacillus und Clostridium zurückgeführt, ob- wohl sie in der Regel einen kleineren Anteil der Population darstellen. Die entstehen- den Peptide und Aminosäuren werden von anderen Mikroorganismen zu typischen Fäulnisprodukten wie Ammoniak, Schwefelwasserstoffverbindungen, Aminen usw.

abgebaut. Die Entstehung von biogenen Aminen steht eng im Zusammenhang mit der Stoffwechselaktivität der Enterobacteriaceen, bei denen die Aminosäurendecar- boxylaseaktivität recht ausgeprägt ist.

Manche Mikroorganismen, so z. B. die Enterobacteriaceen sind zunächst, solange leicht abzubauende Kohlenhydrate verfügbar sind, überwiegend saccharolytisch, um anschließend den proteolytischen Stoffwechselweg zu beschreiten. Andere Gruppen, wie die Milchsäurebakterien, sind dominant saccharolytische, vermögen aber auch vorgespaltenes Eiweiß weiter zu Aminosäuren abzubauen. Den Variationsmöglich- keiten des mikrobiellen Fleischabbaus durch eine komplexe Mikroflora sind prinzipiell keine Grenzen gesetzt. Nur die technologischen Faktoren der Fleischbehandlung, wie Kühlung, Abtrocknung oder Verpackungen, geben bestimmte Gesetzmäßigkeiten vor (WEISE 1996).

2.2.3.2 Einfluss der Verpackung

Für längere Haltbarkeiten von gekühltem (0 °C - 4 °C) Frischfleisch sind Verbundpa- ckungen mit niedriger Gasdurchlässigkeit erforderlich. Dadurch kann sowohl bei Va- kuum- als auch Schutzgasverpackungen die Einhaltung eines niedrigen Redoxpoten- tials während der gesamten Lagerzeit gewährleistet werden. Dabei müssen aber nachteilige Wirkungen auf die Fleischfarbe und Gewichtsverluste durch Abscheidun- gen von Muskelflüssigkeit in Kauf genommen werden. Für vakuumverpacktes Fleisch von guter hygienischer Qualität und einen pH-Wert von 5,7 lässt sich bei 0 °C - 1 °C Kühllagerung eine Haltbarkeit von 8 - 10 Wochen erwarten, wobei zum Ende der Haltbarkeit säuerliche und (bedingt durch kurzkettige Fettsäuren) käseartige Ge- ruchsabweichungen bei Gesamtkeimzahlen um 10⁷ bis 10⁸/cm² wahrnehmbar wer- den (WEISE 1996).

Bei Verpackungen mit modifizierter Atmosphäre und auch bei Vakuumverpackungen besteht die dominierende Keimflora aus milchsäurebildenden Bakterien, wie Lakto- bazillen und Streptokokken. Diese Keimarten werden von dem vorhandenen bzw.

gebildeten CO2 und von dem verminderten bzw. fehlenden Sauerstoffangebot nicht vollständig im Wachstum gehemmt.

Nach BORCH (1996), VARNAM und SUTHERLAND (1995) und HOLZAPFEL (1996) sind Milchsäurebakterien und Brochothrix thermosphacta die dominierenden Mikro- organismen in vakuumverpacktem Fleisch. In Abhängigkeit vom Vakuum bzw. der

Sauerstoffdurchlässigkeit der Folie kommen außerdem Enterobactericeae, Shewa- nella putrefaciens, Pseudomonas und Carnobacterium vor.

Die organoleptischen Veränderungen, die mit dem hohen Keimzahlen von Milchsäu- rebakterien verbunden sind, sind weniger ausgeprägt als die Abweichungen, die durch die überwiegend aerobe Bakterienflora verursacht werden (ZEITOUN u.

DEBEVERE 1992).

KAKOURI und NYCHAS (1994) lagerten Hühnerkeulen und –brustfilets 13 Tage lang bei 3 °C und 10 °C in verschiedenen Verpackungen (Vakuumverpackung und Verpa- ckung in unterschiedlichen modifizierten Atmosphären) um Unterschiede im Wachs- tum der Mikroflora festzustellen. Bei Vakuumverpackungen und Verpackung mit 100%iger CO2-Atmosphäre stellten Laktobazillen die dominierende Flora dar. Bei den Vakuumverpackungen kam es bis zum Ende der Lagerzeit zu einem 100fachen Anstieg der Pseudomonadenzahlen, wobei jeweils bei 10 °C das Wachstum der Pseudomonaden am größten war.

2.3 Aminosäuren

Im Organismus erfüllen Aminosäuren unterschiedliche Funktionen:

• Sie sind die Bausteine für die Biosynthese der Proteine.

• Auch in Gallensalzen, Antibiotika und weiteren Naturstoffen finden sich Aminosäu- ren oder ihre Derivate als Bausteine.

• Einige Aminosäuren wirken selbst als Neurotransmitter, andere sind Vorstufen für Neurotransmitter, Mediatoren oder Hormone.

• Aminosäuren sind wichtige Bestandteile der Nahrung. Bestimmte Aminosäuren sind als Zwischenprodukte im Stoffwechsel von Bedeutung, z. B. als Stickstoff- Donoren bei Biosynthesen (LÖFFLER u. PETRIDES 1988, KOOLMAN 1998).

2.3.1 Aufbau und Einteilung

Von den zahlreichen bekannten Aminosäuren werden nur 20 in Proteinen gefunden.

Entsprechend bezeichnet man diese 20 Aminosäuren als proteinogene Aminosäu-

ren. Die übrigen Aminosäuren werden als nicht proteinogene Aminosäuren bezeich- net (KREUTZIG 1994).

Alle Aminosäuren besitzen zwei charakteristische funktionelle Gruppen: die Ami- nogruppe (–NH2) und die Carboxylgruppe (–COOH). Mit Ausnahme des Glycins, der einfachsten Aminosäure, besitzen alle Aminosäuren mindestens ein asymmetrisches C-Atom und haben somit optische Aktivität. Aufgrund der Aminogruppe am C2-Atom unterscheidet man zwei sterische Reihen: L- und D-Reihe. Die in den Proteinen vor- kommenden Aminosäuren gehören der L-Reihe an. Aminosäuren haben amphoteren Charakter, d. h. sie können als Base und als Säure reagieren. Am isoelektrischen Punkt liegt überwiegend die zwitterionische Form vor, so dass die Aminosäurelösung nach außen hin ungeladen erscheint (TERNES 1994).

Abbildung 2-1: Allgemeine Strukturformel

Eine Einteilung der Aminosäuren ist nach verschiedenen Gesichtspunkten möglich.

Da die Seitenketten der Aminosäuren für die intra- und intermolekularen Wechselwir- kungen bei Proteinen und damit für deren Eigenschaften entscheidend sind, kann man einteilen in:

• Aminosäuren mit ungeladenen, unpolaren Seitenketten: Glycin, Alanin, Valin, Leu- cin, Isoleucin, Prolin, Phenylalanin, Tryptophan, Methionin

• Aminosäuren mit ungeladenen, polaren Seitenketten: Serin, Threonin, Cystein, Tyrosin, Asparagin, Glutamin

• Aminosäuren mit geladenen Seitenketten: Asparaginsäure, Glutaminsäure, Histi- din, Lysin, Arginin

Eine Einteilung nach ernährungsphysiologischen Gesichtspunkten unterscheidet:

• Essentielle Aminosäuren: Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Trytophan, Methionin, Threonin, Histidin (für den Säugling essentiell), Lysin, Arginin (semies- sentiell)

• Nichtessentielle Aminosäuren: Glycin, Alanin, Prolin, Serin, Cystein, Tyrosin, Asparagin, Glutamin, Asparaginsäure, Glutaminsäure (BELITZ u. GROSCH 1992).

2.3.2 Stoffwechsel der Aminosäuren

Der Stoffwechsel der Aminosäuren beginnt mit der hydrolytischen Zerlegung von Proteinen (Proteinasen, Peptidasen) zunächst zu größeren Bruchstücken und schließlich zu Aminosäuren. Die auf diesem Wege aus der Nahrung freigesetzten Aminosäuren werden vom Darm resorbiert und zur Leber geleitet. Dort werden sie entweder zum Aufbau körpereigener Proteine verwendet oder weiter abgebaut.

Die wichtigste Reaktion zum Abbau der Aminosäuren ist die Transaminierung, bei der Pyridoxalphosphat als Coenzym fungiert. Die Transaminierung ist die reversible Verschiebung einer α-Aminogruppe auf eine α-Ketosäure, wobei eine neue Amino- säure und eine andere α-Ketosäure entstehen. Der Organismus kann auf diesem Wege neue Aminosäuren aufbauen. Aus α-Ketosäuren können so nicht essentielle Aminosäuren gebildet werden (KREUTZIG 1995).

Die oxidative Desaminierung ist neben der Transaminierung der zweite Weg, auf dem aus einer Aminosäure eine α-Ketosäure entstehen kann. Da dieser Weg ein oxidativer ist, entstehen dabei Wasserstoff (Oxidation = Dehydrierung), der auf ein Coenzym (meist NAD⁺ oder NADP⁺) übertragen wird (KREUTZIG 1995).

Bei der oxidativen Desaminierung von Aminosäuren zu α-Ketosäuren wird Ammoniak freigesetzt, das als Zellgift wirkt und deshalb in besonderer Weise ausgeschieden werden muss. Die „Entgiftung“ des Ammoniaks geschieht im Harnstoffzyklus, der in der Leber abläuft.

Die dritte Möglichkeit des Abbaus der Aminosäuren ist die Decarboxylierung (Abspal- tung der COOH-Gruppe); sie führt zu den biogenen Aminen. An der Decarboxylie- rung von Aminosäuren ist meistens Pyridoxalphosphat als Cofaktor beteiligt (ASKAR 1986).

Einige der Aminosäuren liefern beim Abbau Ketonkörper und werden daher ke- toplastische Aminosäuren genannt (Leucin, Lysin). Hingegen werden Aminosäuren, die beim Abbau z. B. Pyruvat, Succinyl-CoA oder Zwischenprodukte der Glukoneo- genese oder des Zitronensäurezyklus liefern, als glukoplastische Aminosäuren be- zeichnet. Die Glukosebildung (Gluconeogenese) aus Aminosäuren spielt dann eine Rolle, wenn die Ernährung glucosearm aber eiweißreich ist oder der Körper wegen Hungers Proteinreserven mobilisieren muss (KREUTZIG 1995).

2.3.3 Bestimmung der Aminosäuren

Die Aminosäurenanalyse kann mit verschiedenen Verfahren durchgeführt werden. In den 40er Jahren des letzten Jahrhunderts wurden Aminosäuren mit Hilfe von Mikro- organismen identifiziert. Hierfür machte man sich zu nutze, dass gewisse Mikroorga- nismen nur dann wachsen, wenn unter anderen lebenswichtigen Stoffen auch Ami- nosäuren zugeführt werden. Man ermittelte das Minimum der gesuchten Aminosäu- ren, welches zum Wachsen benötigt wurde. Dies war eine langwierige und ungenaue Analysemethode (KERGL et al. 1954). MONTOC und BANU (1968) untersuchten freie Aminosäuren in Rind- und Schweinefleisch mit Hilfe der Papierchroma- tographie. Bei dieser Methode dauerte die Erstellung eines Aminosäurenprofils eini- ge Tage. Anfang der 60er Jahre des vergangenen Jahrhunderts entwickelten MOORE und STEIN (1963) eine Ionenaustauschchromatographische Methode mit einer Nachsäulenderivatisierung der getrennten Aminosäuren. Diese Analysemetho- de war bahnbrechend und wird in leicht modifizierter Form noch heute angewendet.

In den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts erlangte die Hochdruck- Flüssigkeitschromographie (HPLC) immer größere Bedeutung. Mit ihr wird heute der größte Teil der Aminosäurenanalysen durchgeführt (BAXTER 1994, TAUBERT 1996). Ein weiteres chromatographisches Verfahren, das für die Aminosäurenanaly- se eingesetzt wird, ist die Gaschromatographie (GÜNTHER 1971).

2.3.3.1 Methoden der Probenaufarbeitung

Um im Muskelgewebe eine Bestimmung von freien Aminosäuren vornehmen zu kön- nen, muss das Eiweiß, des zu untersuchenden Probenmaterials, ausgefällt werden.

Dies kann durch Ultrafiltration, Ultrazentrifugation oder Säurefällung erfolgen. Die Eiweißfällung mit Sulfosalicylsäure ist die am häufigsten verwendete Methode.

Für die Bestimmung von Gesamtaminosäuren muss das Probenmaterial in freie Aminosäuren zerlegt (hydrolisiert) werden. Man unterscheidet mehrere Hydrolysever- fahren: die sauere Hydrolyse, die alkalische Hydrolyse und die enzymatische Hydro- lyse (EPPENDORF 1994).

2.3.3.2 Ionenaustauschchromatographie

Die Ionenaustauschchromatographie ist ein flüssigkeitschromtographisches Verfah- ren zur Trennung und Quantifizierung von Ionen. Prinzipiell ähnelt sie in den metho- dischen Abläufen der Hochleistungsfüssigkeitschromatographie (MATTER 1994).

Der für jede Aminosäure spezifische isoelektrische Punkt ist bei der Ione- naustauschchromatographie die Grundlage für die Trennbarkeit (EPPENDORF 1993). Die stationäre Phase besteht aus einem Kunstharzpulver, das negativ gela- dene (Benzosulfonsäure-)Gruppen enthält. Die zugehörigen positiven Ionen (Na⁺) befinden sich zusammen mit Aminosäuren in der mobilen Phase. In dieser Phase liegt ein pH-Wert vor, bei dem alle Aminosäuren als Kationen (+) vorliegen. Diese Aminosäuren-Kationen binden sich an die negativen Gruppen des Austauschharzes (Adsorption). Erhöht man den pH-Wert der mobilen Phase, so verlieren die Amino- säuren ihren Kationen-Charakter, indem sie ein H⁺ abgeben, und gehen in die Zwit- terform über, in der sie zwar geladen, aber nach außen elektrisch neutral sind. Aus diesem Grund können sie jetzt nicht mehr gebunden werden. Sie werden abgelöst (eluiert). Die Aminosäuren, die besonders leicht ein H⁺ abgeben können, also einen niedrigen isoelektrischen Punkt haben, werden zuerst abgelöst. Erhöht man langsam den pH-Wert der mobilen Phase, so erscheinen die Aminosäuren nacheinander im Eluat (KREUTZIG 1994). Nach der Trennung in der Säule werden die einzelnen Aminosäurenfraktionen quantitativ photometrisch bestimmt. Dies geschieht in einem UV-Photometer, in dem die Transmissionslichtmenge beim Durchfluss der Fraktion

gemessen wird. Aus diesem Grund werden alle Aminosäuren nach Verlassen der Trennsäule in einem Reaktor mit dem Farbstoff Ninhydrin gemischt und gehen bei einem Druck von 10 bar und einer Temperatur von 100 °C einen purpurnen Farb- komplex mit dem Ninhydrinreagenz ein. Dieser Farbkomplex lässt im nachgeschalte- ten Photometer eine genaue, quantitative Bestimmung zu (PFUHL 1999).

2.3.4 Einzelne Aminosäuren

Da viele Aminosäuren schon lange bekannt sind, tragen sie häufig Trivialnamen, die sich eher auf das tierische oder pflanzliche Gewebe beziehen, aus dem sie erstmals isoliert werden konnten (LÖFFLER u. PETRIDES 1988).

2.3.4.1 Alanin

Alanin (2-Aminopropionsäure) wurde 1888 von Th. Weyl aus Seidenfibroin isoliert.

Es findet sich in den meisten Proteinen, besonders reichlich in Seidenfibroin (35 %).

Gelatine und Zein enthalten etwa 9 %, während der Alaningehalt der übrigen Protei- ne zwischen 2 % - 7 % liegt (BELITZ u. GROSCH 1992).

Alanin kann formal als Muttersubstanz aller anderen Aminosäuren aufgefasst wer- den, weil durch Ersatz eines oder zweier Wasserstoffe der Methyl-Gruppe durch an- dere Reste die Strukturformeln der anderen Aminosäuren entstehen (KARLSON 1988).

Alanin steht über eine Transaminierungsreaktion mit Brenztraubensäure in Bezie- hung. Es kann weiterhin durch β-Descarboxylierung aus Asparaginsäure entstehen (SCHORMÜLLER 1965).

Abbildung 2-2: Strukturformel Alanin

2.3.4.2 Arginin

Arginin (2-Amino-5-guanidinovaleriansäure) wurde von E. Schulze und E. Steiger 1886 erstmals aus Lupinenkeimlingen isoliert. Es findet sich in allen Proteinen zu durchschnittlich 3 % - 6 %, reichlich in den Protaminen. Der Arginingehalt des Erd- nussproteins ist mit 11 % besonders hoch. In freier Form kommt Arginin in vielen Pflanzen, z. B. Rotalgen, Buchweizen, Kürbisgewächsen und Nadelhölzern vor und dient dort, besonders in Keimlingen und Speicherzellen, als Stickstoffreserve (RÖMPP 1995).

Arginin wird aus Citrullin und Asparaginsäure über Succinoarginin synthetisiert.

Durch Arginase wird es in Harnstoff und Ornithin gespalten. Ornithin geht durch Re- aktion mit Carbamylphosphat wieder in Citrullin über (Ornithincyklus) (SCHORMÜLLER 1965).

Abbildung 2-3: Strukturformel Arginin

2.3.4.3 Asparaginsäure

Asparaginsäure (α-Aminobernsteinsäure) wurde 1868 von H. Ritthausen aus Legu- minosen isoliert. Sie findet sich in allen tierischen Proteinen, vor allem in Albuminen in Mengen von 6 % - 10 %. Reich an Asparaginsäure sind Proteine aus Alfalfa (14,9 %) und Mais (12,3 %), während Weizen abfällt (3,8 %) (BELITZ u. GROSCH 1992).

Asparaginsäure entsteht aus Oxalacetat durch Transaminierung bzw. aus Asparagin durch das Enzym Asparaginase. Der Abbau erfolgt in Umkehrung der Transaminie- rungsreaktion über den Zitronensäurezyklus. Asparaginsäure ist Bestandteil des Süßstoffes Aspartam® (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-4: Strukturformel Asparaginsäure

2.3.4.4 Glutaminsäure

Glutaminsäure (2-Aminoglutarsäure) hat H. Ritthausen 1866 aus Weizengluten iso- liert. Sie kommt in den meisten Proteinen in großen Mengen vor, besonders reichlich aber in Milch- (21,7 %), Weizen- (31,4 %), Mais- (18,4 %) und Sojaprotein (18,5 %).

Auch in der Melasse sind größere Mengen Glutaminsäure enthalten. Die Salze und Ester heißen Glutamate. In Form von Mononatriumglutamat wird sie in großem Um- fang zahlreichen Lebensmitteln zur Geschmacksverbesserung zugesetzt (BELITZ u.

GROSCH 1992).

Glutaminsäure steht über α-Ketoglutarsäure ebenfalls mit dem Zitronensäurezyklus in Verbindung. Decarboxylierung führt zu Aminobuttersäure, die in Lebensmitteln (Käse, Getreide) und in größeren Mengen im Gehirn vorkommt (SCHORMÜLLER 1965).

Glutaminsäure wird durch reduktive Aminierung aus 2-Oxoglutarsäure und Ammoni- um-Salzen gebildet. Glutaminsäure ist bei der Transaminierung ein wichtiger Donator von NH2-Gruppen, wobei letztere auf Ketosäuren übertragen und auch neue Amino- säuren gebildet werden. Glutaminsäure entgiftet, unter Bildung von Glutamin, das nervenschädigende Ammoniak. Im zentralen Nervensystem wird Glutaminsäure zu der als inhibitorischer Neurotransmitter wirkenden 4-Aminobuttersäure (GABA) de- carboxyliert, während Glutaminsäure selbst im Gehirn als ein wichtiger exzitorischen Neurotransmitter fungiert. Von Bedeutung für die Unterscheidung zwischen Frisch- fleisch und tiefgefrorenem Fleisch ist der Nachweis von Isoenzymen der Glutamat- Oxalacetat-Aminotransferase. Während der Presssaft von frischem Fleisch nur das

Sarkoplasma-Isoenzym enthält, wird durch den Gefrier/Tau-Prozess das an die Mito- chondrienmembran gebundene Enzym teilweise freigesetzt und tritt dann ebenfalls im Presssaft auf (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-5: Strukturformel Glutaminsäure

2.3.4.5 Glycin

Glycin (Aminoessigsäure, Glykokoll) (Griech.: glykys = süß, kolla = Leim) wurde von H. Braconnot 1820 aus Gelatine isoliert und findet sich in großen Mengen in den Strukturproteinen (Kollagen enthält 25 % bis 30 %) (BELITZ u. GROSCH 1992, RÖMPP 1995).

Glycin und Serin sind reversibel ineinander umwandelbar. Serin geht unter Beteili- gung von Pyridoxalphosphat und Tetrahydrofolsäure in Glycin über. Glycin kann wei- terhin entstehen durch Spaltung von Threonin unter gleichzeitiger Bildung von Ace- taldehyd und durch Aminierung von Glyoxylsäure, die bei Mikroorganismen über die Spaltung von Isozitronensäure zur Verfügung stehen kann. Glycin ist an der Synthe- se verschiedener physiologisch wichtiger Stoffe beteiligt. So bildet es z. B. durch eine Transaminierungsreaktion mit Arginin über Guanidylessigsäure Kreatin (SCHORMÜLLER 1965).

Abbildung 2-6: Strukturformel Glycin

2.3.4.6 Isoleucin

Isoleucin (2-Amino-3-methylvaleriansäure) wurde 1904 von P. Ehrlich aus Fibrin er- halten. Fleisch- und Getreideproteine enthalten 4 % - 5 %, Ei- und Milchproteine et- wa 6 % - 7 %. Der Abbau verläuft gleichartig wie bei Valin und Leucin. Zunächst tritt eine Transaminierung zur entsprechenden Ketosäure ein, die oxydativ zur Coenzym A-Verbindung der um ein C-Atom ärmeren Carbonsäure decarboxyliert wird. Durch Dehydrierung und anschließender Wasseranlagerung entsteht daraus die jeweilige β-Hydroxycarbonsäure. Aus Isoleucin entsteht nach der oben genannten Reaktions- folge über Hydroxy-Α-methyl-buttersäure β-Keto-α-methyl-buttersäure, die thi- oklastisch in Acetyl- und Propionyl-Coenzym A gespalten wird (SCHORMÜLLER 1965).

Abbildung 2-7: Strukturformel Isoleucin

2.3.4.7 Leucin

Leucin (2-Amino-4-methylpentansäure) wurde von H. Braconnot 1820 aus Wolle und Muskel isoliert. Es findet sich als essentielle Aminosäure in den meisten Proteinen zu 7 % - 10 %. Getreideproteine enthalten unterschiedliche Mengen (Maisprotein 12,7 %, Weizenprotein 6,9 %). Aus Leucin und Isoleucin entstehen bei der alkoholi- schen Gärung Fuselalkohole (BELITZ u. GROSCH 1992).

Leucin liefert β-Hydroxy-β-methyl-buttersäure, die zu β-Hydroxy-β-methylglutarsäure carboxyliert wird. Diese wird dann in Acetessigsäure und Acetyl-Coenzym A gespal- ten (SCHORMÜLLER 1965).

Abbildung 2-8: Strukturformel Leucin

2.3.4.8 Lysin

Lysin (2-6-Diaminohexansäure) wurde von E. Drechsel 1889 aus Casein isoliert und findet sich zu 7 % - 9 % in Fleisch-, Ei- und Milchproteinen. Cerealienproteine, vor allem die Prolamine sind mit 2 % - 4 % ärmer an dieser essentiellen Aminosäure.

Krebs- und Fischproteine liegen mit 10 % - 11 % am höchsten. Lysin ist neben Thre- onin und Methionin der limitierende Faktor für die biologische Wertigkeit vieler Prote- ine, vor allem pflanzlicher Herkunft. Lysin-Verluste treten bei vielen technischen Pro- zessen auf, da die Aminosäuren durch ihre ε-Aminogruppe besonders reaktionsfähig sind (Maillard-Reaktion) (BELITZ u. GROSCH 1992).

Lysin entsteht in Pflanzen und Mikroorganismen durch Decarboxylierung meso-2-6- Diaminohexansäure oder aus 2-Oxoadipinsäure in mehrstufiger Reaktion. Der Abbau in der Leber erfolgt auf umgekehrtem Weg. Bakteriell kann aus Lysin durch Carboxy- lierung Cadaverin, ein biogenes Amin, gebildet werden (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-9: Strukturformel Lysin

2.3.4.9 Serin

Serin (2-Amino-3-hydroxypropionsäure) (griech: serikos = seiden) wurde 1865 von E.

Cramer aus Sericin isoliert. Die meisten Proteine enthalten 4 % - 8 % der Aminosäu- ren (BELITZ u. GROSCH 1992).

Glycin und Serin sind reversibel ineinander umwandelbar. Serin geht unter Beteili- gung von Pyridoxalphosphat und Tetrahydrofolsäure in Glycin über. Serin ist Be- standteil des aktiven Zentrums einer Gruppe von Proteasen, die deshalb als Serin- Proteasen bezeichnet werden. Im Organismus kann Serin in Acetylcholin umgewan- delt werden und an der Biosynthese von Purinen, Pyrimidinen, Porphyrinen teilneh- men (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-10: Strukturformel Serin

2.3.4.10 Threonin

Threonin (2-Amino-3-hydroxybuttersäure) wurde 1935 von W. C. Rose entdeckt und gehört zu den essentiellen Aminosäuren. Der Threoningehalt von Fleisch, Milch und Eiern liegt zwischen 4,5 % und 5 %, der von Cerealien zwischen 2,7 % und 4,7 %.

Der Bouillongeruch von Proteinhydrolisaten geht zum Teil auf ein Lacton zurück, das über α–Oxobuttersäure aus Threonin gebildet wird (BELITZ u. GROSCH 1992).

Threonin entsteht in Mikroorganismen aus Asparaginsäure, der Abbau erfolgt zu Py- ruvat. Threonin ist die Ausgangs-Verbindung für die Biosynthese von Isoleucin (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-11: Strukturformel Threonin

2.3.4.11 Tyrosin

Tyrosin (L-2-Amino-3-propionsäure) wurde 1846 von J. Liebig aus Casein erhalten.

Es findet sich in fast allen Proteinen zu 2 % - 6 %, im Seidenfibroin zu 10 %. Durch enzymatische Oxidation wird es über Dihydroxyphenylalanin in die braunschwarzen Melanine überführt (BELITZ u. GROSCH 1992).

In Pflanzen und Mikroorganismen entsteht Tyrosin auf dem biosynthetischen Weg:

Shikimisäure > Prephensäure > Arogensäure > Tyrosin. Im tierischen Organismus kann Phenylalanin enzymatisch zu Tyrosin hydroxyliert werden (RÖMPP 1995).

Abbildung 2-12: Strukturformel Tyrosin

2.3.4.12 Valin

Valin (α-Aminoisovaleriansäure) wurde 1879 von P. Schutzenberger isoliert. Es ist eine essentielle Aminosäure und kommt in Fleischproteinen und Cerealienproteinen zu 5 % - 7 %, in Ei- und Milchproteinen zu 7 % - 8 % vor. Bemerkenswert ist der ho- he Valingehalt des Elastins (15,6 %) (BELITZ u. GROSCH 1992).

Der Abbau geht nach oxidativer Decarboxylierung über Isobutyryl-CoA und β- Hydroxyisobutyl-CoA zu Succinyl-CoA vor sich (WIESNER 2000).

Abbildung 2-13: Strukturformel Valin

2.3.5 Anteil der Aminosäuren an der Aromabildung von Fleisch

Das Aroma eines Lebensmittels ist ein Empfindungskomplex, bei welchem die flüch- tigen Aromastoffe das Riechepithel stimulieren, die löslichen Aromastoffe auf die Ge- schmacksknospen der Zunge wirken und der Tastsinn der Zunge und Mundhöhle Eindrücke über die Konsistenz des Lebensmittels vermittelt. Aromastoffe wirken in- nerhalb eines sehr weiten Konzentrationsbereiches, wobei jeweils ein sensorischer Schwellenwert bestimmt werden kann. Nur für vier oder möglicherweise fünf diskrete Geschmacksqualitäten gibt es spezifische Sensoren: süß, sauer, salzig, bitter, even- tuell auch „fleischartig“ (DUNKELBERG 1989).

Die während der Fleischreifung freiwerdenden Aminosäuren und Peptide sind we- sentliche geschmacksbestimmende Komponenten des reifenden Fleisches (BODRERO et al. 1991).

Proteine, die zu Peptiden und Aminosäuren abgebaut werden, besitzen eine bittere Geschmacksnote, die jedoch durch eine Süßkomponente abgerundet wird, die aus

Glykoproteinen des Kollagens stammt. Weiterhin sind sauere Komponenten, z. B.

Milchsäure und andere Genusssäuren, enthalten, die beim Abbau von Glykogen ent- stehen. Die organischen Genusssäuren sowie die Glutaminsäure aus den abgebau- ten Proteinen wirken geschmacksfördernd (WEISE 1996).

Wie aus der Tabelle 2-1 hervorgeht, gibt es unter den Aminosäuren solche, die die Geschmacksempfindung süß hervorrufen, andere schmecken bitter. Einige wenige haben beide dieser Grundgeschmacksqualitäten. Die Geschmacksqualitäten der ein- zelnen Vertreter lassen sich nicht ihrer Kettenlänge zuordnen. Fast alle aromatischen Aminosäuren schmecken bitter. Unter den aliphatischen Aminosäuren sind die süß, bitter und neutral schmeckenden etwa gleich verteilt (ZIEGLER 1981). Der Ge- schmack von Aminosäuren wird durch die Struktur ihrer Seitenketten bestimmt. All- gemein schmeckt die D-Konformation überwiegend süß, die L-Konformation über- wiegend bitter (BELITZ u. GROSCH 1987).

Auch die niedermolekularen Peptide können süß, bitter, geschmacksverstärkend und wohlschmeckend sein. Gemessen an Saccharose kann die Süßkraft einiger Amino- säuren die der Saccharose um ein Vielfaches übersteigen (TERNES 1994).

Aminosäure Geschmack

L-Konformation D-Konformation

Alanin süß süß

Arginin bitter neutral

Asparaginsäure neutral neutral

Glutaminsäure nach Fleischbrühe neutral

Histidin bitter süß

Isoleucin bitter süß

Leucin bitter süß

Lysin bitter süß

Methionin schwefelartig schwefelartig

Phenylalanin bitter süß

Serin süß süß

Threonin süß süß

Tryptophan bitter süß

Tyrosin bitter süß

Tabelle 2-1: Geschmack einiger Aminosäuren (nach BELITZ u. GROSCH 1987)

Nach der Aromenverordnung (Anlage 5, Nr. 2) ist die Zugabe von Aminosäuren als geschmacksbeeinflussende Stoffe in einer Menge von bis 500 mg pro kg verzehrsfä- higes Lebensmittel und nicht mehr als 300 mg pro kg Einzelsubstanz zulässig.

2.3.5.1 Glutamat

Als Glutamate werden im allgemeinen Sprachgebrauch die Salze der Aminosäure Glutaminsäure bezeichnet. Aufgrund seiner sensorischen Wirkung wird Glutamat weltweit als bedeutendster Geschmacksverstärker eingesetzt. Jährlich werden über 900.000 Tonnen Glutamat weltweit produziert.

Für die Verwendung in Lebensmitteln sind nach der Zusatzstoff-Zulassungs- Verordnung (ZZulV) sechs Glutaminsäureverbindungen in der Bundesrepublik als Zusatzstoffe zugelassen:

• E 620 Glutaminsäure,

• E 621 Mononatriumglutamat,

• E 622 Monokaliumglutamat,

• E 623 Calciumdiglutamat,

• E 624 Monoammoniumglutamat und

• E 625 Magnesiumdiglutamat.

Sie sind in Lebensmitteln bis zu 10 g pro kg und in Würzmitteln bis zum quantum sa- tis zugelassen. Gemäß Lebensmittelkennzeichnungsverordnung (LMKV) § 6 ist der Klassenname (Geschmacksverstärker) gefolgt von der Verkehrsbezeichnung (Name der betreffenden Glutaminverbindung oder entsprechender E-Nummer) anzugeben.

Es ist auf jeden Fall eine Einzelkennzeichnung erforderlich. Bei Lebensmitteln ohne Zutatenliste müssen die Glutamate durch die Angaben „mit Geschmacksverstärker“

an oder bei der Ware als Aushang gekennzeichnet sein. Ist Glutaminsäure natürli- cher Bestanteil eines proteinhaltigen Gewürzes, muss diese nicht im Einzelnen ge- nannt werden.

Bei Glutamatkonzentrationen von 0,2 % bis 0,8 % entwickelt sich ein angenehmer, leicht salziger Geschmack. Zudem wird der Eigengeschmack der Lebensmittel ver- stärkt. Der Geschmack von Glutamat ist auch unter dem Namen „umami“ (japanisch

= Köstlichkeit) bekannt. Diese so genannte UMAMI-Geschmacksrichtung ist neben salzig, süß, sauer und bitter als fünfte Geschmackskomponente akzeptiert (DGE 2003). Glutamat bewirkt eine Intensivierung des sensorischen Eindrucks insbesonde- re bei fleischähnlichen Aromen und wird in großem Umfang bei Gefrierprodukten, Trockenprodukten und Konserven auf Fisch- und Fleischbasis eingesetzt. Als Ge- schmacksverstärker mit ähnlicher Wirkung wie Glutaminsäure sind Homocysteinsäu- re, Cystein-S-Sulfosäure, Tricholomasäure und Ibotensäure bekannt (BELITZ u.

GROSCH 1992).

Der Einsatz von Glutamat wirft immer wieder Fragen nach der Verträglichkeit auf. So gab es in den USA zahlreiche Fallberichte, bei denen Unverträglichkeitsreaktionen mit Symptomen wie Prickeln im Gesicht, Nacken, Schultern und Oberarmen, Kopf- schmerzen, Übelkeit, Schwächegefühl und Herzklopfen nach Verzehr von Speisen in chinesischen Restaurants aufgetreten sind. Dadurch manifestierte sich schnell der Begriff „Chinarestaurant-Syndrom“.

1991 wurde vom wissenschaftlichen Ausschuss für Lebensmittel (SCF) der Europäi- schen Union festgelegt, dass der ADI-Wert (Acceptable Daily Intake) für Glutamat mengenmäßig nicht begrenzt ist und als „not specified“ definiert wird (DGE 2003).

Gleichwohl gibt es eine individuelle Sensibilität, wenn Glutamat als Geschmacksver- stärker eingesetzt wird. Hierbei ist allerdings unklar, in welchem Umfang physiologi- sche oder psychologische Effekte eine Rolle spielen (DGE 1997).

2.3.6 Freie Aminosäuren

Durch enzymatische oder chemische Hydrolyse von Proteinen können Aminosäuren in eine freie, nicht proteingebunde Form überführt werden. In lebenden Organismen sind mehr als 90 % der Aminosäuren in Proteinen gebunden, doch man findet auch freie Aminosäuren in allen Geweben und Körpersäften (BUDDEKE 1989).

Verschiedene Studien befassten sich mit den Gehalten freier Aminosäuren in Fleisch unterschiedlicher Tierarten, um den Einfluss einer Lagerung des Fleisches sowie von Herkunft, Rasse, Fütterung und Alter der Schlachttiere auf die Gehalte freier Amino- säuren zu untersuchen.