Rekonstitution von Fleisch unter Beibehaltung des ... · Rekonstitution von Fleisch unter...

Rekonstitution von Fleisch

unter Beibehaltung

des Rohfleischcharakters

vorgelegt von Diplom-Ingenieurin

Tsedendamba Ulambayar

aus Suunmod (Mongolei)

Von der Fakultät III – Prozesswissenschaften

der Technischen Universität Berlin

zur Erlangung des akademischen Grades

Doktor der Ingenieurwissenschaften

-Dr.-Ing.-

genehmigte Dissertation

Promotionsausschuss:

Vorsitzender: Prof. Dr. sc. Dr. h. c. B. Handreck

Berichter: Prof. Dr. sc. techn. F. Thiemig

Berichter: Prof. Dr. rer. nat. habil. G. Westphal

Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 15. September 2006

Berlin 2006

D 83

1

INHALTSVERZEICHNIS Seite

Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................... 4

1. Einleitung .................................................................................................................. 6

A. LITERATURÜBERSICHT.......................................................................................... 7

2. Definition „Fleisch-Rekonstitution“ und bisherige Verfahren ............................. 7 2.1. Mechanische Rekonstitution ................................................................................... 9 2.2. Rekonstitution mit Gelier- oder Verdickungsmitteln................................................. 9 2.3. Enzymatische Rekonstitution ................................................................................ 10 2.4. Rekonstitution durch Wärmeeinwirkung................................................................ 10

3. Bedeutende Erkenntnisse zur fermentativen Fleisch-Rekonstitution............... 11 3.1. Säureeinwirkung.................................................................................................... 11

3.1.1. Chemische Säuerung................................................................................ 11 3.1.2. Mikrobielle Säuerung ................................................................................ 11 3.1.3. pH-Wert und isoelektrischer Punkt............................................................ 13

3.2. Funktion des Zuckers ............................................................................................ 14 3.3. Funktion des Kochsalzes ...................................................................................... 16 3.4. Muskelfleischaufbau als entscheidende Bedingung zur Rekonstitution ................ 18

3.4.1. Muskelgewebe .......................................................................................... 18 3.4.2. Bindegewebe ............................................................................................ 20 3.4.3. Fettgewebe ............................................................................................... 20

3.5. Technologische Vergleiche der fermentativen Fleisch-Rekonstitution mit

ausgewählten fleischverarbeitenden Technologien............................................... 21 3.5.1. Fermentation der schnittfesten Rohwurst ................................................. 21 3.5.2. Bindungsfähige Eiweißaktivierung in Formfleisch-Kochschinken ............. 23 3.5.3. Ausbildung eines stabilen Eiweißnetzwerkes ........................................... 24 3.5.4. Lagerfähigkeit der „Frischen Mettwurst“.................................................... 26

3.6. Technologische Anforderungen an das Rohmaterial ............................................ 27

4. Starterkulturen........................................................................................................ 29 4.1. Anforderungen an Starterkulturen ......................................................................... 29 4.2. Starterkulturen in Rohwurst ................................................................................... 30 4.3. Ausgewählte Stämme von Lactobacillus und Pediococcus................................... 32

2

4.4. Allgemeine Wachstumsbedingungen .................................................................... 35 4.5. Wachstumsphasen der Starterkultur ..................................................................... 36 4.6. Mikrobielle Anforderungen für Verkehrsfähigkeit und Haltbarkeit.......................... 37

5. Anreicherung mit Ballaststoffen........................................................................... 41

6. Farbbildung und -stabilisierung durch Umrötung .............................................. 43

7. Präzisierte Aufgaben- und Problemstellung........................................................ 45

B. EXPERIMENTELLER TEIL..................................................................................... 48

8. Untersuchungsmethoden...................................................................................... 48 8.1. Messung des pH-Wertes....................................................................................... 48 8.2. Messung der Zugfestigkeit der entstandenen Bindung ......................................... 48 8.3. Aufschnittstabilität der rohen Formfleischblöcke ................................................... 49 8.4. Sensorische Untersuchungen ............................................................................... 49 8.5. Untersuchungen des Saftverlustes bei thermischer Nachbehandlung.................. 49 8.6. Mikrobiologische Untersuchungen ........................................................................ 49

9. VERSUCHSTEIL I – Komplettierung der Verfahrensstufen, Anlagen und technologischen Medien...................................................... 50 9.1. Konstituierung der einzelnen Verfahrensstufen..................................................... 50

9.1.1. Rohmaterialauswahl.................................................................................. 50 9.1.2. Vorstrukturierung des Rohmaterials.......................................................... 51 9.1.3. Knet-Mengen............................................................................................. 51 9.1.4. Formgebung und Vakuumierung............................................................... 53 9.1.5. Fermentation ............................................................................................. 53

9.2. Zusammenstellung der Versuchsanlagen im Technikum-Maßstab....................... 54 9.3. Zusammenstellung der Rezeptur .......................................................................... 54

9.3.1. Vorversuche zur Bestimmung der Keim- und Zuckermenge .................... 55 9.3.2. Auswahl der geeigneten Starterkulturen ................................................... 56 9.3.3. Voraktivierung der tief gefrorenen Starterkultur ........................................ 59 9.3.4. Zucker ....................................................................................................... 61 9.3.5. Kochsalz.................................................................................................... 64 9.3.6. Wasser ...................................................................................................... 64

9.4. Zusammenstellung des Verfahrensschemas ........................................................ 65 9.5. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils I ................................................... 65

3

10. VERSUCHSTEIL II – Optimierung der Steuerparameter und Umwandlung des Rohstoffes zu Zwischen- und Endprodukten..........71 10.1. Keim- und Zuckermenge ..................................................................................... 71 10.2. Temperatur und Dauer der Fermentation............................................................ 74 10.3. Erstellung von Grundrezepturen.......................................................................... 77 10.4. Endproduktspezialisierung .................................................................................. 78

10.4.1. Grill- und Bratenfleisch............................................................................ 79 10.4.2. Gulaschkonserven .................................................................................. 81 10.4.3. Roh- und Kochkasseler........................................................................... 83

10.5. Mikrobiologische Untersuchungen zur Bestimmung der Verkehrsfähigkeit ........ 87 10.5.1. Rohmaterial............................................................................................. 87 10.5.2. Fermentativ rekonstituierte Fleischproben .............................................. 89

10.6. Feststellung der Lagerfähigkeit und Lagerbedingungen ..................................... 90 10.6.1. Veränderungen des pH-Wertes und der sensorischen Qualitäten.......... 90 10.6.2. Veränderungen der Keimdynamik während der Lagerung ..................... 92

10.7. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils II ................................................ 94

11. VERSUCHSTEIL III - Praxisnahe Versuche im Erprobungsbetrieb.................. 98 11.1. Anlagen für Betriebsversuche ............................................................................. 98 11.2. Rezeptur und technologischer Ablauf ................................................................. 98 11.3. Messergebnisse während der Fermentation ..................................................... 100 11.4. Schweinegulasch in Dosen ............................................................................... 103 11.5. Grillsteak ........................................................................................................... 105 11.6. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils III ............................................. 106

12. VERSUCHSTEIL IV - Einsatzmöglichkeiten von Ballaststoffen ..................... 107 12.1. Ballaststoffhaltige Lebensmittelzutaten ............................................................. 109 12.2. Ballaststoffkonzentrate in Form von Pflanzenfasern ......................................... 110 12.3. Ballaststoffe in unterschiedlichen Konzentrationen........................................... 111 12.4. Kombinationen von Ballaststoffen ..................................................................... 112 12.5. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils IV............................................. 113

13. Zusammenfassung............................................................................................. 114

14. Schlussfolgerung ............................................................................................... 119

C. QUELLENVERZEICHNIS...................................................................................... 120

D. ANHANG ............................................................................................................... 132

4

Abkürzungsverzeichnis Abb. Abbildung

ADP Adenosindiphosphat

AS Ascorbinsäure (C6H8O6)

ATP Adenosintriphosphat

aw Wasseraktivität

BEFFE Bindegewebseiweißfreies Fleischeiweiß

C3H6O3 α–Hydroxypropansäure = Milchsäure

Cl- Chlorid-Ion

-COO- Säure-Anion aus Karboxylgruppe

COOH Karboxylgruppe

D(-) linksdrehendes Milchsäure-Isomer

dest. destilliert

DFD Dark (dunkel), Firm (fest), Dry (trocken)

DGE Deutsche Gesellschaft für Ernährung

Eh Redoxpotential

FlHV Fleischhygieneverordnung

GdL Glucono-delta-Lacton

Glu. Glucose (C6H12O6)

H2O2 Wasserstoffperoxid

H3PO4 Phosphorsäure

HNO2 salpetrige Säure

I.P. isoelektrischer Punkt

KbE Koloniebildende Einheit

L(+) rechtsdrehendes Milchsäure-Isomer

lag-Phase Latenzphase

Lb. Lactobacillus

LDH Laktatdehydrogenase

LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenstände-Gesetz

log-Phase Logarithmische Vermehrungsphase

max. maximal

Mb Myoglobin

MetMb Metmyoglobin

min. minimal

MO Mikroorganismen

N Anzahl

5

n.n. nicht nachweisbar

Na+ Natrium-Ion

NaCl Natriumchlorid = Kochsalz

NADH2 Nikotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid, reduziert

NaNO2 Natriumnitrit

-NH3+ Base-Kation aus Amidogruppe

NO Stickstoffmonoxid

NOMb Nitrosomyoglobin

NPS Nitritpökelsalz

OH Hydroxylgruppe

p.m. post mortem

Ped. Pediococcus

pH negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen

PPLX Bezeichnung der Mischkultur von Fa.WISBY

ppm parts per million = Milligramm pro Kilogramm

µm Mikrometer = 10-6 m PSE Pale (blass), Soft (weich), Exsudative (wässrig)

S Schweinefleisch

S. Seite

Tab. Tabelle

TG Transglutaminase

WBV Wasserbindevermögen

WP Wirtschaftspatent

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1. Einleitung

Die globale Aufgabe der vorgelegten Dissertation ist es, ein Verfahren zur fermen-

tativen Rekonstitution von kleinstückigen Fleischabschnitten unter Beibehaltung des

Rohfleischcharakters zu entwickeln, das die Vorteile des bisherigen thermodenatu-

rierten Fleisch–Rekonstitutionsverfahrens mit denen der Rohwurstherstellung unter

Verwendung von Starterkulturen vereint.

Aus dieser Zielstellung ergibt sich die Forderung, ein völlig neues Fleischerzeugnis mit

vordefinierten sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften herzustel-

len und eine neue Technologie zu ihrer Herstellung zu entwickeln.

Die Eigenschaften des fermentativ rekonstituierten Fleisches mit Rohfleischcharakter

werden folgendermaßen vordefiniert:

- Es soll eine anschnittstabile Kompaktfleisch-Textur aus beliebig großen Fleischab-

schnitten hergestellt werden.

- Die Muskelzellen und die Fibrillenstruktur im Fleisch sollen zum größten Teil nativ

bleiben, so dass das neue Erzeugnis in seinen technologischen, biochemischen

und sensorischen Eigenschaften einer Rohware sehr nahe kommt.

- Im Vergleich zu bislang bekannten Verfahren der Fleisch-Rekonstitution soll das

neuartige fermentative Rekonstitutionsverfahren bei optimalen Wachstumstempera-

turen ausgewählter moderner Starterkulturen aus der Rohwurstproduktion erfolgen

können, wobei ein Endprodukt frei von Quellmitteln entstehen soll.

- Die entstandene Bindung der Fleischteile soll so anschnittstabil sein, dass es sich

nicht nur in Scheiben beliebiger Dicke, sondern auch in Würfeln ohne Anschnitts-

verluste schneiden lässt, um diese z.B. zu Gulaschkonserven weiter verarbeiten zu

können.

- Darüber hinaus soll es eine akzeptable Haltbarkeitsfrist besitzen und gefrierbestän-

dig sein. Vor oder nach einer Kühl- bzw. Gefrierlagerung soll es mit allen bekannten

thermischen Verfahren weiter behandelt werden können.

- Es soll einen weiteren Beitrag zur Erweiterung der Convenience-Erzeugnispalette

liefern. Der Begriff Convenience umfasst die Produkteigenschaften wie praktische

Handhabung und Nährwert – bzw. Frischehaltung bei langen Lagerzeiten.

- Es soll die technologische Möglichkeit offen gehalten werden, Stoffe mit ernährung-

sphysiologischem Zusatznutzen und funktionellem Charakter wie Ballaststoffe ein-

arbeiten zu können.

Der erste Verfahrensentwurf zur fermentativen Fleisch-Rekonstitution wurde durch die

Wirtschaftspatentschrift (WP) 123158 von SCHIFFNER und OPPEL (1976) bekannt.

Dieses Verfahren konnte bis heute nicht in der Praxis umgesetzt werden, weil:

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- die Starterkulturen innerhalb einer Bakterienkultur–Lake–Mischung zugesetzt wer-

den müssen und Polyphosphate von 0,2% als Quellmittel notwendig sind, um die

Spritzmenge der Lake von 5 bis 15 Masse- % zu immobilisieren

- Fleischkantenlängen von 10 bis 30 mm vorgeschrieben sind

- eine großtechnische und komplexe Anlage notwendig ist und vor allem

- eine Wärmebehandlung des Fleischbrätes über 50°C erforderlich ist, um zu einer

zusammenhaltenden Kompaktfleisch-Textur zu kommen.

In der Dokumentation über das Herstellungsverfahren von „Formfleisch, roh“ gemäß

der DDR-Neuervereinbarung 13/2/1/77 wird sogar eine 6 stündige Wärmebehandlung

bei 53 °C ± 2 °C vorgeschrieben.

In Anbetracht der bekannten Wissenslage, dass eine wärmebedingte Koagulation der

myofibrillären und sarkoplasmatischen Proteine im Bereich um 50 °C stattfindet, dürfte

die Herstellbarkeit von Formfleisch mit Rohfleischcharakter nach einer solchen Wärme-

behandlung angezweifelt werden.

Die vorliegende Dissertation verfolgt das Ziel, die Technologie zur fermentativen

Fleisch-Rekonstitution unter Beibehaltung des Rohfleischcharakters durch eine

mikrobielle Säuerung im Temperaturbereich deutlich unterhalb von 50 °C zu steuern,

so dass die aufrechtzuhaltende Faserstruktur des originären Fleisches auf keinen Fall

wärmebedingt denaturiert.

Der Begriff „Technologie“ wurde erstmals von BECKMANN in seinem Buch im Jahre

1780 folgendermaßen definiert: „Die Technologie gibt in systematischer Ordnung

gründliche Anleitungen, wie man, auf wahren Grundsätzen und zuverlässigen

Erfahrungen, die Mittel finden und die bei der Verarbeitung vorkommenden Erschei-

nungen erklären und nutzen soll.“

Im Sinne dieser immer noch gültigen Definition soll in dieser Forschung aufbauend auf

den theoretischen und praktischen Erkenntnissen aus technologisch verwandten

Fleischerzeugnissen die Machbarkeit der neuen Verfahrensidee zur fermentativen

Fleisch-Rekonstitution im Technikum-Maßstab geprüft und bei Gelingen ein in der

Praxis anwendbares Verfahren entwickelt werden.

A. LITERATURÜBERSICHT

2. Definition „Fleisch-Rekonstitution“ und bisherige Verfahren

NITZSCHE und RAEUBER (1969) haben unter dem Begriff „Fleisch-Rekonstitution“

alle jene Verfahren zusammengefasst, welche das Wiederherstellen eines den ur-

sprünglichen Eigenschaften möglichst nahe kommenden Kompaktfleischzustandes

ermöglichen, der durch das Wirken bestimmter Faktoren zeitweilig aufgehoben war.

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Als Rekonstitution kann dementsprechend der Wiederaufbau eines tranchierfähigen

Fleischkörpers aus zahlreichen kleinen Fleischabschnitten beliebiger „Kantenlänge“ mit

fleischartiger Textur bezeichnet werden.

Ein aus kleinen Fleischabschnitten hergestelltes Fleischerzeugnis wird gemäß der

Leitsätze des Deutschen Lebensmittelbuches (1994) als Formfleisch bezeichnet und

folgendermaßen definiert: „Formfleischerzeugnisse werden aus Fleischstücken nach

mechanischer Vorbehandlung zur Freisetzung von Muskeleiweiß an den Oberflächen

unter gleichzeitiger Auflockerung der Struktur und Verwendung von Kochsalz her-

gestellt. Sie werden zu einer größeren Einheit (Stückware) zusammengefügt, sie

behalten durch Hitze- oder Gefrierbehandlung ihre neue Form".

Eine wichtige Voraussetzung für Formfleisch ist es, dass im Endprodukt ganze Fleisch-

teile erkennbar sind. Aus freigesetztem Muskeleiweiß entstehende brätartige Eiweiß-

masse soll nicht den Wert von 5 Vol-% im verzehrsfertigen zusammengefügten

Fleischstück übersteigen.

In der Definition der Leitsätze wurden nur die bisher angewandten Verfahren zur

Fleisch-Rekonstitution, wie bei einer Temperatur oberhalb von 70 °C oder bei einer

Gefriertemperatur, berücksichtigt.

Deshalb soll die Definition von SCHIFFNER (1976) zur fermentativen Fleisch-

Rekonstitution den Ausgangspunkt für die Entwicklung des neuen Verfahrens bilden.

Nach SCHIFFNER ist das fermentierte Formfleisch, roh „ein aus Fleischabschnitten

durch mechanisch destrukturierende Bearbeitung sowie nachfolgende bakterielle Steu-

erung mit bestimmten Bakterienreinkulturen und Wiederverfestigung der Fleischteile

nach Formgebung durch Thermostabilisierung bestimmter wassergelösten Eiweißfrak-

tionen des Muskelfleisches hergestelltes Zwischenerzeugnis mit Rohfleischcharakter“.

Sein Verfahren zur fermentativen Fleisch-Rekonstitution (WP 123158), dessen

schwache Punkte in der Einführung aufgezählt wurden, erfolgt nach folgendem Ver-

fahrensschema:

Das Rohmaterial wird mit einer Bakterienkultur–Lake-Mischung mit Hilfe einer Lake-

pumpe gespritzt, die sich pro 100 kg Charge aus 200 ml Flüssigkultur von Ped.

acidilactici (damals Ped. cerevisiae Pc 30 genannt), 1,5% Kochsalz, 0,1% Saccharose

und 10% Leitungswasser zusammensetzt. Die Spritzmenge der Lake soll zwischen 5 -

15 Masse-% liegen.

Danach werden die so vorbehandelten Fleischteile im Wolf mit der Kombination

Vorschneider–Messer–Vorschneider zerkleinert und anschließend mit 0,2% Phosphat

versetzt. Nach Füllen und unter Drucksetzen in mit Folien ausgelegten Formkästen

erfolgt die Wärmebehandlung im ständig durchlaufenden Heißwasserbad bei einer

Verfahrenstemperatur von 52 °C ± 2 °C.

9

Die Dauer der Wärmebehandlung richtet sich nach der Größe der Formkästen und

beträgt bei Schinkenkästen 6 h.

Es gibt andere traditionelle Verfahren für die Fleisch-Rekonstitution zum Zusammen-

fügen von zerkleinertem oder geschnetzeltem Rohmaterial, allerdings ohne dabei eine

Wiederherstellung der Muskelstruktur zu erreichen. Typische Beispiele dafür sind im

folgenden zusammengestellt. Daraus sollen technologische Erkenntnisse zur eigenen

Verfahrensentwicklung abgeleitet werden.

2.1. Mechanische Rekonstitution

Pressen: Eine Mischung von annährend gleich großen Blättchen oder Scheibchen

wird, gegebenenfalls zusammen mit 5 bis 10% emulgiertem Fleisch, unter hohem

Druck, z.B. zum Steak, geformt. Um ein Produkt der richtigen Konsistenz zu erreichen,

sind mehrere Zwischenphasen wie Mischen, Kneten und Kühlen erforderlich (GIDDEY

und G.A. van SCHOUWENBURG, 1982).

Einfache oder doppelte Extrudierung: Das Prinzip vom Zusammenhalt der Teile basiert

darauf, dass die Fleischteilchen, sowie in einem gewissen Ausmaß sogar auch die

Myofibrillen, durch Schubkräfte ausgerichtet werden (WEISENFELS, B. und M., 1991;

NEHUES, 1996).

Gefrieren: Durch Gefrieren rekonstituierte Fleischerzeugnisse sind „Döner Kebap“ aus

Kalb-, Geflügel- oder Lammfleisch und „Gyros“ aus Schweinefleisch. Der Zusammen-

halt der übereinander gestapelten, dünnen Muskelfleischscheiben wird durch ein sehr

festes Wickeln in Folien und anschließendes Gefrieren bei -40 °C erreicht. Nach der

Berliner Verkehrsauffassung für „Döner Kebap“ vom 1. Juni 1989 darf dabei der Anteil

an gewolftem Material höchstens 60% betragen. Der Zusatz von Kutterhilfsmittel und

stärkehaltigem Bindemittel ist unzulässig (BARTHOLOMÄ, EROL, HILDEBRANDT und

STENZEL, 1997).

2.2. Rekonstitution mit Gelier- oder Verdickungsmitteln

Pflanzliche und tierische Eiweiße in Gel- oder Pulverform werden als Bindemittel

eingesetzt. Sie haben den Nachteil, dass die mit ihnen hergestellten Produkte erst

nach dem Erhitzen einen Zusammenhalt erlangen (STIEBING, 1998).

Die Festigkeit der Fleischbindung kann auch mit einer Reihe von Hydrokolloiden aus

unterschiedlicher Herkunft, wie Methylcellulose und natives Alginat, unerhitzt erreicht

werden (NIEDERAUER, 1998; HAMMER, 1990). Die Fleischmischung muss dabei

nach dem Füllen in Formen über 36 h bei -30 °C gelagert werden und zur Gelbildung

muss dem Alginat Calcium zugegeben werden.

10

2.3. Enzymatische Rekonstitution

Eine starke Verknüpfung von Fleisch- und Fischteilen untereinander erlaubt die

Anwendung des Enzyms Transglutaminase (TG). Es ist ein feines Pulver, das

entweder mit Wasser zu Brei vermischt oder direkt auf das Fleisch aufgetragen wird.

TG katalysiert die Acyltransferasereaktion zwischen einer γ-Carboxyamid-Gruppe des

peptid- oder proteingebundenen Glutaminylrestes und einem Primäramin. Auf diesem

Weg werden Eiweißmoleküle vernetzt.

Die Besonderheiten dieses Verfahrens sind eine kurze Tumbelzeit von ca. 2 min zum

Zweck des Eiweißaufschlusses und die Bindung der Fleischteile schon nach 2 h bei

einer niedrigen Temperatur unter 0 °C. Die möglichst innerhalb von 30 min zu erfolgen-

de Füllung des bereits beim Entleeren des Kutters zu verfestigenden Brätes erfordert

eine geschickte Handhabung.

TG reicht nicht allein aus, um ein rohes und rekonstituiertes Fleisch herzustellen

(KURAISHI et al., 1998). Um eine ausreichende Bindung zu erreichen, werden andere

Lebensmittelproteine in Kombination eingesetzt. Das Präparat Activa-TG der Fa.

AJINOMOTO enthält höchstens 1% reines TG als den aktiven Bestandteil, den Rest

bilden Dextrin und Kaseinat.

2.4. Rekonstitution durch Wärmeeinwirkung

Die Technologie der Rekonstitution durch Wärmeeinwirkung wird seit etwa 1970

insbesondere bei der Herstellung vom Formfleisch-Kochschinken angewendet. Das

Grundverfahren zur Herstellung des Formschinkens erfolgt folgendermaßen:

Als Rohmaterial werden hauptsächlich Muskelteile aus Schinken verwendet. Sie

werden in kleinere Stücke geschnitten und die Bindegewebsmembranen werden ent-

fernt. Zur Verbesserung der Bindung kann 1 bis 3% des Rohmaterials durch eine 3 mm

-Scheibe gewolft zugeben werden (GROLL und KLEIN, 1998).

Mit einer Pökellake, welche Pökelsalz, Zucker, Polyphosphate, Gewürze, Natrium-

ascorbat und z.T. Starterkulturen enthält, wird eine starke Quellung des Fleisches und

ein nötiger Eiweißaufschluss während des Tumbelns von 12 - 14 h in Kombination aus

Arbeits- und Ruhezeiten erzeugt. Anschließend wird die Schinkenmasse stramm in

Därme hoher mechanischen Festigkeit oder in Formen gefüllt. Je höher der Pressdruck

ist, um so geringer ist die Bildung von Hohlstellen und Lufteinschlüsse und um so

besser ist die Bindung der einzelnen Fleischteile (EFFENBERGER, 1999).

Die Bindungsentstehung zwischen den Fleischteilen erfolgt durch die Wärmeeinwir-

kung bei ca. 78 °C bis zu einer Kerntemperatur von 72 °C des Fleisches. Während der

späteren Abkühlung von 6 - 8 h werden die neuen Bindungen stabilisiert.

11

Das Gelingen einer Bindungsentstehung zwischen den Fleischteilchen wurde von

OELKER, (1982) wie folgt beschrieben: „Die in Wasser löslichen Proteine können unter

den Bedingungen eines Knet-Meng-Prozesses und bei Vorhandensein von ausrei-

chendem Wasser und Kochsalz als Sole aus dem Muskelgewebe herausgelöst oder

als Gele ausgequetscht auf die Oberfläche gebracht werden und dort eine Hülle um die

Fleischteile bilden. Bei einer Temperaturerhöhung bzw. bakterienenzymatisch beding-

ten pH-Wert-Senkung koagulieren die Proteine und verbinden dabei Fleisch- und

Fettgewebepartikel zu einer neuen Kompaktfleischtextur“.

In Folge der Wärmeeinwirkung gehen die physikalischen und chemischen Eigenschaf-

ten des frischen Fleisches verloren, so dass ein Garfleischerzeugnis entsteht.

Durch eine Strukturverdichtung der Proteine setzt sich das freie Wasser als Saft ab

und erhöht die Zähigkeit der Muskelproteine (ROMMINGER, 1980).

Der Erhitzungsvorgang bedingt zusätzlich die längere Haltbarkeit durch Inaktivierung

von Enzymen und Mikroorganismen (ab 60 - 75 °C) sowie die Ausbildung der Pökel-

farbe und des Pökelaromas.

3. Bedeutende Erkenntnisse zur fermentativen Fleisch-Rekonstitution

3.1. Säureeinwirkung

3.1.1. Chemische Säuerung

Eine Säuerung kann auf rein chemischem Wege durch die Zugabe von Genusssäuren

bzw. Glucono-Delta-Lakton (GdL) erreicht werden. GdL zerfällt in D-Gluconsäure und

Wasser. Da die Geschwindigkeit dieser Reaktion sehr groß ist, kann man sehr schnell

einen niedrigen pH-Wert erreichen. Nach Angabe der Fa. WISBY (1999) ergeben 1 bis

1,1% GdL einen pH-Wert von etwa 4,8 innerhalb von 2 h, wobei die Temperatur relativ

unwichtig ist.

Daher wird GdL bevorzugt eingesetzt, wenn man schnell ein saures Milieu schaffen

will. Eine sehr schnelle Säuerung durch GdL vermag die mikrobielle Haltbarkeit des

Erzeugnisses verlängern, aber die dabei entstehenden Mängel wie Farbfehler und

Aromaabweichungen sind erheblich.

Ähnlich ist die Wirkung von direkter Zugabe der Genusssäuren wie Milchsäure

(CORETTI, 1958). Außerdem wird das Fleisch sofort denaturiert, bevor die Form-

gebung erfolgen kann.

3.1.2. Mikrobielle Säuerung

Die mikrobielle Säuerung erfolgt während einer sogenannten Fleischfermentation. Die

Fermentation ist ein gesteuerter Gärprozess, bei dem durch spezielle Bakterienarten

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(„Starterkulturen“) eine Spaltung von vorhandenem Zucker in organische Säuren

bewirkt wird.

Die Art der gebildeten Säure bestimmt wesentlich, ob ein bestimmter tiefer pH-Wert als

beißig, kratzig, mild oder rein säuerlich empfunden wird (KNAUF, 1998).

Bei homofermentativen Mikroorganismen wird mehr als 90% Milchsäure aus Glucose

gebildet. Darüber hinaus können aber auch andere Stoffwechselprodukte wie z.B.

Essigsäure, Ethanol, Acetoin und Diacetyl in geringen Mengen entstehen (KNAUF,

1997).

Die Milchsäure (α–Hydroxypropansäure) liegt in der Muskulatur der Schlachttiere in

Form des L-Laktats nach dem postmortalen enzymatischen Abbau des Glykogens je

nach Funktionszustand des betreffenden Muskels in unterschiedlicher Konzentration

vor (BERGANN, ABEL und GIFFEY, 1999).

Die D-Form der Milchsäure ist hingegen ausschließlich mikrobieller Herkunft. Es ist vor

allem die D-Form, die den Abfall des pH-Wertes hervorruft, während sich die L-Form

während der Reifung geringfügig ändert (ROSCHE, 1992).

Manche Bakterien erzeugen die optisch rechtsdrehende L(+)-Milchsäure, andere

dagegen nur die linksdrehende D(-)-Milchsäure. In der Regel erhält man mit üblichen

Starterkulturen in Roh- und Dauerwurst jedoch ein Gemisch beider Milchsäuren, das

als Racemat bezeichnet wird.

Die Milchsäurevergärung der Mikroorganismen verläuft durch eine Glycolyse. Dabei

wird Glucose anaerob über mehrere Teilschritte in 2 Moleküle Brenztraubensäure

umgebaut, wobei 2 NADH2 entstehen.

Im zweiten Teil wird die Brenztraubensäure zu Milchsäure durch Aufnahme von H2, wie

im Folgenden dargestellt, umgewandelt, welche von dem eben erzeugten NADH2

stammt.

CH3 Laktat-Dehydrogenase CH3 | (LDH) | C=O + NADH + H+ ——————————> HC-OH + NAD+ | <—————————— | COOH unter alkalischen COOH (Brenztraubensäure) Bedingungen (pH 9,0) (Milchsäure)

Von 1 Mol Glucose werden 2 Mol Milchsäure gebildet. Dabei werden 197 kJ Energie

frei und 67 - 84 kJ davon werden in ATP–Molekülen gespeichert. Nur diese Energie ist

biologisch verwertbar, während der Rest als Wärmeenergie abgegeben wird (MÜLLER,

1979).

13

3.1.3. pH-Wert und isoelektrischer Punkt

Die Säuerung lässt sich durch Messungen des pH-Wertes verfolgen. Der pH-Wert gibt

die Konzentration von freien Wasserstoff-Ionen (H+) im Medium an und wird durch

folgende Beziehung mathematisch definiert:

pH = -log10[H3O+] oder umgekehrt [H3O+] = 10-pH

Das Absenken des pH-Wertes um eine Einheit bedeutet daher eine Verzehnfachung

der Säurekonzentration.

Das Fleisch weist wegen seines Eiweißgehaltes eine hohe Pufferkapazität auf und ist

in der Lage, geringe Säuremengen zu neutralisieren, ohne dass sich der pH-Wert ver-

ändert. Erst relativ hohe Mengen gebildeter Säure können diese Pufferschranke durch-

brechen und führen dann zur Senkung des pH-Wertes (HOFMANN, 1986).

Steigt der pH-Wert an, so verschwinden positive H+-Ionen. Es dominieren negative

Ladungen und die Fleischstruktur lockert sich auf.

-NH3+ + OH- → -NH2 + H2O

Sinkt der pH-Wert ab, kommt es zu einem Überschuss von positiven Ionen. In einem

sauren Milieu verlieren negativ geladene Aminosäuren durch Aufnahme von Protonen

ihre Ladung (HONIKEL, 1986).

Bild 1: Einfluss des pH-Wertes auf das Quellungsvermögen des Fleisches

(FISCHER,1981) o-----o Volumenzunahme x ____ x Gewichtszunahme

Wenn sich der pH-Wert durch sein Absinken allmählich dem isoelektrischen Punkt

(I.P.) des Fleisches nähert, so nimmt das Quellungsvermögen ab und steigt beim Ab-

sinken des pH-Wertes unter 5,0 wieder an (FISCHER, 1981), (Bild 1).

Der isoelektrische Punkt ist ein bestimmter pH-Wert, bei dem die Anzahl der positiv

und negativ geladenen Gruppen nahezu gleich groß ist, so dass benachbarte Protein-

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zellen durch die stärkst mögliche Anziehung der entgegengesetzt geladenen Gruppen

zu einem Proteinnetzwerk zusammengezogen werden und dabei ihre Löslichkeit

verlieren.

Der I.P. des Fleisches liegt nach HONIKEL (1986) bei ca. 5,5.

NINIVAARA und PONJA (1954), zitiert bei KLETTNER et al. (1999) nahmen an, dass

der I.P. der Fleischproteine ohne Kochsalz bei pH-Werten von 5,1 bis 5,5 liegt.

PETÄJÄ et al. (1985) stellten bei Salzzugabe in Rohwurst einen I.P. von 4,3 fest. Nach

PFEIL & LIEPE (1974) und BRAUER (2003) liegt der I.P. in schnittfester Rohwurst bei

ca. 5,3.

Es ist zu erkennen, dass der genaue Wert dieses technologisch bedeutungsvollen

Punktes in Abhängigkeit von Wechselwirkungen zwischen Rohmaterialien, Zutaten und

Herstellungsverfahren von den zitierten Autoren unterschiedlich angegeben wird.

Die Autoren sind sich einig, dass das Wasserbindevermögen des Fleisches beim I.P.

sein Minimum erreicht und der I.P. die bestmöglichen Bedingungen für die Verbindun-

gen zwischen den Eiweißmolekülen bietet.

Nach TEN CATE (1960), zitiert bei KLETTNER et al. (1999) dürfte eine Senkung des

pH-Wertes bis zum Bereich zwischen 4,7 und 5,3 bei den NaCl-Konzentrationen von

1 - 3% für das untersuchte Verfahren eine technologische Bedeutung haben.

3.2. Funktion des Zuckers

Die Mikroorganismen nutzen als Nährstoffquelle für ihre Vermehrung und Erhaltung

des Stoffwechsels zuerst die Kohlenhydrate. Wenn die Kohlenhydratreserve aufge-

braucht ist, fangen sie an Proteine zu Aminosäuren bzw. kurzkettigen Peptiden abzu-

bauen, was zur unerwünschten Aromabildung führt (MÜLLER, 1979).

Das Fleisch hat einen geringen Gehalt an vergärbaren Kohlenhydraten von ca. 0,3%.

In der Praxis werden deshalb Kohlenhydrate in Form von Zucker in fermentierten

Fleischerzeugnissen zugesetzt.

Es ist allgemein bekannt, dass die Zuckermenge verantwortlich für die Menge der

gebildeten Säure ist. Eine Überdosierung von fermentierbarem Zucker verursacht aber

eine zu starke Säureproduktion sowie Gas- und Lochbildungen. Eine zu geringe

Menge von weniger als 0,3% birgt das Risiko der Instabilität und einen Mangel an

Konsistenz und Zusammenhalt (FLORES und BERMELL, 1996). Gemäß den Leit-

sätzen für Fleisch und Fleischerzeugnisse (Leitsatz-Ziffer 2.21) stellt ein Zuckerzusatz

von 2% bereits ein technologisches Maximum dar.

Außer der anteilmäßigen Menge hat die Art der Zucker eine große Wirkung auf die

Säuerung. Aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften, ihrer Verfügbarkeit sowie ihres

Preises kommen in der Fleischverarbeitung vornehmlich die Zuckerarten Glucose,

15

Glucosesirup, Isoglucose und Maltodextrine, Saccharose sowie Lactose zum Einsatz

(BUCKENHÜSKES, 1998).

Der Einfachzucker Glucose wird direkt zu Milchsäure umgesetzt. Disaccharide sowie

Oligo- oder Polysaccharide müssen in resorbierbare Formen überführt werden. Dazu

werden von Bakterienzellen extrazelluläre Enzyme in das Substrat abgegeben (LIEPE

et al. 1989).

Nach ANDERSEN und TEN CATE, (1965) werden 100% von Glucose, 80% von

Saccharose und nur 29% von Maltose von allen Laktobazillen verwertet.

Wie das Bild 2 (BUCKENHÜSKES, 1998) zeigt, erzielt man den tiefsten pH-Wert in

Rohwurst, wenn man Glucose zusetzt. Mit Lactose sinkt der pH-Wert am wenigsten.

Viele Milchsäurebakterien besitzen keine β-Galactosidase, so dass Lactose trotz ihres

gleichen Molekulargewichtes wie Saccharose nicht oder nur ganz langsam verstoff-

wechselt wird.

Bild 2: Verlauf des pH-Wertes in Abhängigkeit von der zugesetzten Zuckerart

Als nächster geschwindigkeitsbestimmender Faktor einer Fermentation zeigt sich die

Verteilung und Diffusion von Zucker im Brät (LIEPE et al. 1989). Die Mikroorganismen

können sich im Brät selbst nicht aktiv bewegen. Die einzige Möglichkeit, den Zucker an

die Mikroorganismen heranzubringen, besteht also in der Diffusion der Zuckermoleküle

zu den Bakterien hin. Die Diffusion funktioniert in dem Maße, wenn die Mikroorganis-

men den Zucker in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft verbrauchen, entsteht um sie

herum ein Raum abgesenkter Konzentration. Je schneller dieser Zuckerverbrauch ist,

desto größer ist das Konzentrationsgefälle und um so schneller wird der Nährstoff

nachgeliefert, indem die Zuckermoleküle aus Gebieten höherer Konzentration hinein-

wandern.

16

Unterschiede in den Stoffwechselleistungen und in der Befähigung zur Nutzung von

verschiedenen Zuckerarten treten nicht nur zwischen verschiedenen Spezies sondern

sogar innerhalb einer Spezies auf. In Untersuchungen von LIEPE et al. (1989) wird

nachgewiesen, dass Laktobazillen bei der Verarbeitung von Glucose Restzuckergehal-

te von 8-15% hinterließen, während mit Staphylococcus ein Restzuckergehalt von über

85% verblieb. ROSCHE (1992) stellte in Rohwurst fest, dass aus 100% eingesetzten

Kohlenhydraten 76% Milchsäure gebildet wurde, wobei der D-Anteil überwog.

Hier wird erwähnt, dass das Fleisch selbst ein endogenes kohlenhydratabbauendes

Enzym besitzt, die Laktatdehydrogenase (LDH), welche eine Thermostabilität bis 69 °C

aufweist.

Daraus muss für das untersuchte Verfahren gefolgert werden, dass das Ausmaß und

die Geschwindigkeit der Säuerung durch die Art und Menge des zugesetzten Zuckers

gesteuert werden können. Für eine schnelle Fermentation muss der Zucker von den

Starterkulturen direkt verwertet und möglichst homogen im Fleischbrät verteilt werden.

3.3. Funktion des Kochsalzes

Das freigesetzte Eiweiß im Fleischbrät besitzt vor der Zugabe von Kochsalz noch seine

native filamentäre Struktur und folglich keine bindenden Kräfte (KATSARAS, BÜSCH

und LINKE, 1990). Nach INCZE (2002) lässt sich die wichtige Rolle des Kochsalzes

dadurch hervorheben, dass sich die Menge des extrahierbaren Fleischeiweißes um 40

bis 80% durch das Kuttern mit Kochsalz erhöht.

Im Folgenden wird geklärt, wie das Kochsalz die Proteinfreisetzung und –bewegung

aus den eröffneten Muskelfasern ermöglicht.

Nach der Zugabe zerfallen Kochsalzmoleküle im bereits freigesetzten fleisch- bzw.

zelleigenen Wasser in positiv geladenen Na+-Ionen und in negativ geladenen Cl--Ionen.

Die Na+-Ionen als sogenannte strukturbildende Ionen beteiligen sich stark an der

Wasserbindung, in dem sich Wasserdipole zu Hydrathüllen um sie anordnen.

Die Cl--Ionen diffundieren zwischen die Eiweißmoleküle der Filamente und lagern sich

an den transversalen stabilisierenden Elementen in den Z- und M-Linien an (Bild 5).

Sobald die Salz-Ionen die Sarkomeren erreichen, wird die Nettoladung der Proteine

durch Bindung der Anionen und Kationen des Salzes verändert.

Im saueren Bereich nimmt durch die Bindung von Cl--Ionen das Abstoßen zwischen

positiv geladenen Proteingruppen ab und als Folge verdichtet sich die Proteinstruktur.

Auf der basischen Seite des I.P. verstärkt sich das Abstoßen der Proteingruppen durch

Bindung von Cl--Ionen, weil hier mehr Proteingruppen negativ geladen sind.

17

Im Fleischrohmaterial, dessen Anfangs-pH-Wert noch auf der basischen Seite liegt,

führt die verstärkte Abstoßung der Proteine zur Schwächung des Zusammenhaltes

zwischen den Filamenten sowie zur Erweiterung der Proteinstruktur (SIELAFF, 1980).

Die erweiterten Filamentgitterräume können dann wegen des osmotischen Drucks den

benachbarten Muskelzellen Wasser entziehen und quellen. Werden so angeschwolle-

ne Fibrillen mechanisch belastet, zerfallen die aufgelockerten Filamente in Fragmente

(KATSARAS, BÜSCH und LINKE, 1990).

Das Kochsalz bringt in geeigneter Konzentration die Eiweißmoleküle nicht nur zur

starken Quellung und Ausweitung der Proteinstruktur, sondern löst sie auch aus ihren

Eiweißfilamenten heraus.

Bild 3: Wirkung von NaCl-Konzentration auf Quellung und Löslichkeit

(WIRTH, 1974, zitiert bei BUCKENHÜSKES, 1998)

Das Myosin, das 30% des gesamten Muskeleiweißes bildet, ist in Wasser und in

physiologischen Salzlösungen von 0,9% unlöslich (HAMM, 1981). Aber in höher

konzentrierten Salzlösungen von 1,5 bis 5% lösen sich die Polypeptidketten des

Myosins zunehmend auf (Bild 3), so dass die Filamente und teilweise ihre Protein-

moleküle die Filamentenverbände verlassen und sich lösliche Proteine bilden.

Über ca. 6% Salz sinkt das Quellvermögen des Fleisches wieder ab und Myosin fällt

denaturiert aus (SCHWÄGELE, 1999; HONIKEL, 1986).

Die Kochsalzkonzentration hat auch Wirkungen auf den I.P. Bei bis ca. 6% Kochsalz

wird der I.P. durch eine überwiegende Bindung von Cl--Ionen der Fleischproteine zu

niedrigeren Werten hin verschoben und bei weiteren Zugaben findet wieder eine Er-

höhung statt (HAMM, 1972).

Auf Grund folgender Einflüsse wird dem Kochsalz weiterhin eine konservierende

Eigenschaft zugeschrieben:

- Wasserentzug sowohl aus dem Lebensmittel als auch aus den Mikroorganismen

- Erhöhung des osmotischen Druckes

18

- toxische Wirkung der Na+- und insbesondere der Cl--Ionen

- Herabsetzung der Löslichkeit von Sauerstoff in flüssigen Medien sowie Störung der

Enzymaktivität (MÜLLER, 1979).

In vielen wissenschaftlichen Ergebnissen wurde bestätigt, dass eine Herabsetzung der

Kochsalzdosierung zu einer rascheren Vermehrung von Salmonellen führte (SCHILL-

INGER und LÜCKE, 1988).

Die Wirkung des Kochsalzes kann durch Phosphatzugabe verstärkt werden (WEBER,

2004). Phosphate begünstigen aufgrund ihrer hohen negativen Oberflächenladung die

Spaltung des Actomyosinkomplexes in Actin und Myosin, wodurch die Anlagerung von

Wassermolekülen sowie die Gelier- und Koagulationsfähigkeit positiv beeinflusst wird.

Bei der thermischen Nachbehandlung des Produktes wirken sie positiv auf das Saft-

haltevermögen (Autorenkollektiv, 1971). Im Allgemeinen sind Phosphate in allen

Fleischerzeugnissen in einer Höchstmenge von 5 g/kg zugelassen.

3.4. Muskelfleischaufbau als entscheidende Bedingung zur Rekonstitution

3.4.1. Muskelgewebe

Die Rekonstitutionsverfahren ohne bindungsvermittelnde Zusatzstoffe sind grundsätz-

lich auf die zur Verfügung stehende bindungswillige Muskelproteinmenge angewiesen.

Der durchschnittliche Gesamteiweißgehalt des Muskelgewebes besteht aus 48%

myofibrillärem, 34% sarkoplasmatischem Eiweiß und 18% Bindegewebseiweiß

(KINSELLA, 1982 zitiert bei KRETZSCHMAR, 1992). Im Folgenden soll daher auf die

Feinstruktur der mengenmäßig dominierenden myofibrillären Proteine eingegangen

werden.

Das funktionelle Grundelement des Muskelgewebes sind die Muskelfasern (Bild 4), die

eine Länge von ca. 15 cm und einen Durchmesser von 50 – 100 µm aufweisen

(SCHWÄGELE, 1999).

Bild 4: Muskelfaser im Quer- und Längsschnitt (PERA, 2004)

Sie sind jeweils von einer dünnen Membran dem Sarkolemm umschlossen. Jede

Muskelfaser wird von einer Basallamina umgeben, die sich einerseits dem Sarkolemm

19

anlegt und andererseits die Verbindung zum Endomysium herstellt. Das Endomysium

verbindet benachbarte Muskelfasern miteinander, so dass sich Muskelfaserbündel mit

einem Durchmesser von ca. 2 mm bilden.

Innerhalb einer Muskelfaser befinden sich die Unterstrukturen, wie Zellkerne, Mito-

chondrien, Lysosomen, Ribosomen und endoplasmatisches Retikulum, eingebettet in

die Zellflüssigkeit Sarkoplasma (SCHWARZ et al., 2002).

Der Hauptraum des Muskelfaserinnern ist mit Myofibrillen, etwa tausend im Faser-

querschnitt, ausgefüllt. Sie sind in der Faserrichtung wie dünne Drähte eines Kabels

angeordnet und haben einen Durchmesser von etwa 1 bis 2 µm (HAMM, 1981).

Im Lichtmikroskop (Bild 4) erkennt man die sich abwechselnd wiederholenden dunklen

A-Banden und hellen I-Banden längs der Faser. Jede I-Bande ist von der sogenannten

Z-Scheibe durchzogen. Den Abstand zwischen zwei Z-Scheiben bezeichnet man als

ein Sarkomer, was die Struktureinheit der Muskelfaser darstellt (Bild 5).

Die dunkle A-Bande besteht aus dicken Myosin-Filamenten von 10 bis 12 nm Durch-

messer und ca. 1,5 µm Länge, die senkrecht zur Faserachse in Sechseck-Form an-

geordnet sind. Die I-Bande besteht aus dünnen Actin-Filamenten von etwa 8 nm

Durchmesser und 0,7 bis 1,2 µm Länge.

Bild 5: Feinbau des Sarkomers (HAMM, 1981)

Eine weitere M-Linie ist auf dem Bild 5 zu erkennen. Sie hält die Myosinfilamente in

ihrer räumlichen Position.

Das Myosinfilament wird im Gegensatz zum Actinfilament nur aus einem Protein auf-

gebaut, dem Myosin. An Seitengruppen des Myosin-Moleküls sind saure und basische

Aminosäuren in großen Mengen vorhanden, die positive (Base-Kation: -NH3+) und

negative Ladungen (Säure-Anion: -COO-) bilden können. Auf der hohen Zahl an

Ladungsgruppen des Myosins beruht die starke Quellbarkeit und Anziehung des Acto-

myosins.

Hauptbestandteil der dünnen Filamente ist das Actin. Die Grundeinheit von Actin ist

kugelförmiges G-Actin. 300 bis 400 dieser G-Actin-Teilchen werden zum F-Actin

20

aneinandergereiht. Sie sehen wie zwei umeinandergewundene Perlenschnüre aus. Um

die F-Actin-Helix windet sich das fadenförmige Tropomyosinmolekül und an diesen

findet sich das sogenannte Troponin (ein Komplex aus globulären Proteinen). Tropo-

myosin verhindert eine Anlagerung der Myosinköpfe an das Actin (HAMMER, 1993).

Etwa 70 bis 75% des myofibrillären Eiweißes machen Myosin und Actin aus. Nach

einheitlicher Ansicht von Wissenschaftlern (HAMMER, 1993) ist hauptsächlich das

Myosin für eine Gelbildung verantwortlich. Der isoelektrische Punkt des Myosins liegt

bei ca. pH = 5,0.

Eine Veränderung der räumlichen Struktur und Denaturierung des myofibrillären

Eiweißes erfolgt nach HAMM (1986) durch eine Hitze bei 55 - 60°C.

3.4.2. Bindegewebe

Das Bindegewebe kommt in der Skelettmuskulatur als Halt- und Stützgewebe vor. Das

feinverteilte Bindegewebe bildet im Magerfleisch das Epi-, Peri- oder Endomysium.

Bei einer Temperatur von ca. 65 °C erfolgt eine Schrumpfung der Bindegewebsprotei-

ne, die zum größten Teil aus Kollagen bestehen. Sie bewirkt ein Ansteigen der Zähig-

keit des Fleisches (HONIKEL, 1986). Oberhalb von ca. 75 °C wird das Kollagen

gespalten und in wasserlösliche Untereinheiten zerlegt (HECHT, 1986). So gesehen

werden die Bindegewebsproteine bei einer fermentativen Fleisch-Rekonstitution unter

50 °C kaum destrukturiert.

Bei der Fleisch-Rekonstitution kann ein hoher Anteil an festen Bindegewebsteilen

sowie Sehnen technologisch einen negativen Einfluss haben, weil sie die Kontaktfläche

der Fleischteile verhindern können. Zusätzlich werden das Schnittbild, die Zähigkeit

und Kaubarkeit des Produktes beeinträchtigt.

Die Muskelfasern sind von einem Blatt aus dem endomysialen Bindegewebe umgeben,

welches das Quellen physikalisch behindert und als Barriere gegen die Diffusion von

kleinen Ionen wirksam ist. Nach HAMMER (1990) kann der freiliegende Teil der

Muskelfaser deutlich stärker quellen als der, der mit dem Endomysium umhüllt ist.

Eine wichtige Vorraussetzung zur Fleisch-Rekonstitution ist damit die Zerstörung des

Endomysiums, um eine Eiweißfreisetzung aus den Muskelfasern vor und nach einer

Salzzugabe zu ermöglichen.

3.4.3. Fettgewebe

Der Fettanteil im Rohmaterial Fleisch besteht aus unterschiedlich hohen Anteilen aus

subkutanem Fettgewebe (unter der Haut liegendes Oberflächen- sowie Auflagenfett),

intermuskulärem und intramuskulärem Fett. Beim Schwein bestehen etwa zwei Drittel

21

des Fettgewebes aus subkutanem und ein Drittel aus inter- und intramuskulärem Fett

(SCHWÖRER und HOFER, 2002).

• Subkutanes Fettgewebe ist sichtbar und kann vor der Zubereitung entfernt werden.

• Intermuskuläres Fett befindet sich zwischen den Muskelfasern, man kann es im

Querschnitt teilweise als Marmorierung erkennen.

• Intramuskuläres Fett ist in den Muskelfasern eingelagert. Es findet sich in allen

Fleischstücken, auch in optisch ganz mageren Fleischteilen.

Das Fettgewebe wird aus Fettzellen aufgebaut. Da die einzelnen Zellen aufgrund des

geringen Zytoplasmagehaltes sehr instabil sind, ordnet sich um die Fettzellen herum

retikuläres Bindegewebe zur Stabilisation an.

Tritt das Fett aus den gebrochenen Fettzellen aus, wird es in Form von Fettteilchen

oder Fettkügelchen in der gelösten bzw. gelockerten Proteinmasse im Wurstbrät

problemlos festgehalten.

Beim Einsatz von Rohmaterial mit einem zu hohen subkutanen und intermuskulären

Fettanteil bleibt die Wahrscheinlichkeit bei der Fleisch-Rekonstitution mit einer groben

Zerkleinerung groß, dass das Fettgewebe die Freisetzung des Fleischeiweißes auf der

Oberfläche verhindert und überdies an den Kontaktstellen der Fleischteile dazwischen

liegt.

Das Fettgewebe spielt im neuen Produkt im Wesentlichen als Aromaträger eine

wichtige Rolle und bedingt auch das natürliche Aussehen des gewachsenen Fleisches

mit einer nicht zerstörten Marmorierung.

3.5. Technologische Vergleiche der fermentativen Fleisch-Rekonstitution mit ausgewählten fleischverarbeitenden Technologien

3.5.1. Fermentation der schnittfesten Rohwurst

Die Fermentation mit Starterkulturen und Erzielung eines Endproduktes mit dem

Rohfleischcharakter der Rohwurstherstellung bilden die technologische Grundlage für

die fermentative Fleisch-Rekonstitution.

Der Fermentationsprozess bei der Rohwurst wird als „Reifung“ bezeichnet. Während

der Reifung von Rohwurst werden durch Stoffwechseltätigkeiten zugesetzter Starter-

kulturen vier entscheidende Qualitätsmerkmale, nämlich Schnittfestigkeit, Umrötung,

Aromaausbildung und Haltbarkeit als Ziel angestrebt.

Das Brät für schnittfeste Rohwurst ist ein Gemenge bestehend aus gut gekühltem

Schweinefleisch allein oder mit Rindfleisch gemischt und aus gefrorenem Schweine-

speck, der bis auf 3 mm zerkleinert ist.

Neben Nitritpökelsalz, Zucker und Starterkulturen können folgende Zusatzstoffe ver-

wendet werden: Gewürze, Ascorbinsäure und Natriumascorbat als Pökelhilfsmittel,

22

Glutaminsäure und Natriumglutamat als Geschmacksverstärker sowie GdL als Säure-

regulator.

Die Einsatzmenge des Nitritpökelsalzes beträgt in der Rohwurst zwischen 2,3 - 3,0%.

Für schnell reifende Rohwurst werden vorzugsweise 0,5 - 1,0% Saccharose z.T. mit

Anteilen von Glucose zugegeben.

Hochmolekulare Kohlenhydrate wie Trockenstärkesirup mit einem Glucoseanteil von

16 - 20% stellen Zuckerreserven dar, die erst im späteren Stadium der Reifung abge-

baut werden. Je länger die Reifung erfolgt, desto größer soll der langsam vergärbare

Zuckeranteil sein und umgekehrt (KLETTNER und LIST, 1980).

Bei der Herstellung schnittfester Rohwurst werden hauptsächlich Lactobacillus und

Pediococcus als Säurebilder und Micrococcus und Staphylococcus als Nitritreduzierer

eingesetzt.

Durch die Produktion der aus Zuckern umgesetzten Milchsäure findet eine Senkung

des pH-Wertes statt. Diese wichtigste Veränderung beteiligt sich an allen Reifungszie-

len: Schnittfestwerden durch Säuredenaturierung, Verlängerung der Haltbarkeit durch

Säure und Unterstützung der aw-Wert-Senkung, Aromanote durch Ansäuerung und

Unterstützung der Pökelung.

Die Festigkeitszunahme der entstandenen Bindungen erfolgt nach dem Verdichten

bzw. Einpressen in Wursthüllen während der Reifung bis zu einem pH-Wert von 4,8

und wird gleichzeitig durch die Abtrocknung unterstützt.

Der Wasseraustritt aus einem Rohwurstbrät wird durch Einhaltung einer guten Kor-

relation zwischen der Außentemperatur und dem aw-Wert des Brätes gesteuert, die

durch die relative Luftfeuchtigkeit und –geschwindigkeit im Trockenraum reguliert wird

(STIEBING und RÖDEL, 1987; KLETTNER und RÖDEL, 1978).

Die Rohwurst braucht ihre Zeit um schnittfest zu werden. In Rohwürsten mit niedrigem

pH-Wert spielen sich die strukturellen Veränderungen im wesentlichen in den ersten

48 h ab. Abhängig vom Darmkaliber läuft das schnelle Verfahren bei Temperaturen

zwischen 22 und 25 °C für 3 bis max. 10 Tage. In der Praxis lässt man die Rohwurst

häufig bei mittleren Temperaturen von 15 - 20 °C für 3 bis 5 Wochen ausreifen.

Ein wichtiger Reifungsparameter stellt die Temperatur dar. Nach BACUS (1984) ist

eine pH-Wert-Senkung bis 5,3 bei 43 °C nach 18 h möglich, während sie bei 23,9 °C

nach 80 h erreicht werden kann.

Eine Rohwurst mit einem relativ hohen pH-Wert, z.B. traditionelle Salami ungarischer

Art mit einem pH-Wert von 5,6 bis 5,8 braucht sogar mehrere Monate, um ihre

Schnittfestigkeit zu erreichen. Dabei muss aber der Abtrocknungsgrad höher sein, da

hier die aw-Wert-Senkung der Hauptfaktor für die Herausbildung der Schnittfestigkeit

23

ist. Dementsprechend ist die Härte höher und die Elastizität geringer, als bei kurz

gereiften Rohwürsten.

BACUS (1986) stellte in Fleischgemischen für Rohwurst, denen Wasser zugegeben

wurde, eine höhere Fermentationsgeschwindigkeit fest. RAMIHONE et al. (1991),

zitiert bei FLORES und BERMELL (1996) empfehlen für die Rohwurstherstellung,

zuerst das Magerfleisch unter Kühlung einige Tage zu trocknen, um eine zu schnelle

Fermentation zu vermeiden. Hingegen könnte eine Wasserzugabe im neuen Verfahren

eine Beschleunigung der Fermentation darstellen. Auch KLETTNER et al. (1999) nahm

an, dass höhere aw–Werte zu einer schnelleren Fermentation führen.

Die relevanten Fermentationsfaktoren insbesondere für die Bildung der Schnittfestig-

keit in Rohwurst sind für die untersuchte Verfahrensentwicklung zu entnehmen:

Die Schnittfestigkeit der Teilchenbindung soll ebenfalls durch eine mikrobielle

Säuredenaturierung der interpartikulären und oberflächennahen Eiweiße erfolgen,

jedoch ohne einen geregelten partiellen Wasserentzug, sondern mit einem geringen

Wasserzusatz.

Die Herausbildung von typischen Rohwurstaromastoffen soll nicht stattfinden, daher

dürfen nur die homofermentativen Mikroorganismen eingesetzt werden. Je länger eine

Reifung erfolgt, um so mehr Rohwurstaroma wird gebildet. Eine sehr schnelle

Säuerung, die bei der Rohwurstherstellung sogar einen Produktfehler durch zusam-

mengeklebtes Brät ohne Farbe und Aroma verursacht, kann im untersuchten Verfahren

gezielt eingesetzt werden. Der pH-Wert soll dabei nur bis Nahe an den I.P. abgesenkt

werden, um eine unerwünschte Übersäuerung im Endprodukt zu vermeiden.

Dabei muss man die wesentlichen Unterschiede der beiden Fleischerzeugnisse im

Hinblick auf ihre Homogenität und Partikelgröße aufgrund ihrer unterschiedlichen Zer-

kleinerung berücksichtigen. Beim fermentativ rekonstituierten Fleisch mit Rohfleisch-

charakter soll ein weitgehend homogenes Stück wie Formfleisch-Kochschinken

entstehen.

3.5.2. Bindungsfähige Eiweißaktivierung in Formfleisch-Kochschinken

Für Formfleisch-Kochschinken werden Fleischteile aus verschiedenen Schinken-

stücken in unterschiedlicher Partikelgröße eingesetzt.

Deshalb beginnt das Herstellungsverfahren mit einer einheitlichen Größenreduzierung

der Fleischteile und sie erfolgt meistens in einem Wolf.

Die weitere Oberflächenzerstörung, von SCHEID (1985) als mechanische Protein-

Aktivierung bezeichnet, erfolgt entweder durch das Tumbeln oder durch das

Massieren. Beim Tumbeln wird das Fleisch in einer Trommel durch vertikale Bewe-

gungen nach oben befördert. Die beim Herabfallen entstehende kinetische Energie

24

führt zu einer Verformung und zu strukturellen Veränderungen des Muskels. Das

Massieren erfolgt in stehenden Behältern mit einem Rührarm, der das Fleisch in

reibende und knetende Bewegungen versetzt (HÖGG und KOTTER, 1995).

Dabei erfahren die Bindegewebsstruktur des Endomysiums und die Fettschichtstruktur

des Sarkolemms begünstigt durch Kochsalzzugabe gewisse Verletzungen, wodurch

der Zellinhalt, insbesondere die Myofibrillen freigelegt wird, um soviel bindefähige

Proteine wie möglich zur Bindung nutzen zu können (HAMMER, 1990; BRAUER,

2003).

Die Partikelgröße und das Ausmaß der Oberflächenzerstörung wird aber durch die

Tatsache beschränkt, dass die Mehrheit der unzerstörten Faserstruktur den Charakter

des Kompaktfleisches weiter vermitteln soll, ohne einen Hackfleischeffekt zu bewirken.

Das Ausmaß der Strukturzerstörung lässt sich durch einen klebrigen Oberflächen-

belag der Fleischstücke erkennen (JUL, 1982), der eine konzentrierte Lösung von

gelösten Eiweißen und gequollenen Muskelfaserfragmenten darstellt.

Nach gegenwärtiger Vorstellung ist dieser Proteinbelag für die Rekonstitutionsbereit-

schaft von Fleischstücken hauptverantwortlich.

Im untersuchten Verfahren soll die Partikelgröße und die Art bzw. das Maß der

Oberflächenzerstörung des gewachsenen Fleischgewebes die Grundbedingung für die

Bildung einer neuen Struktur darstellen, wobei die aktivierten Eiweiße durch die

Wirkung der gebildeten Milchsäure zu einem stabilen Proteinnetzwerk umstrukturiert

werden sollen.

3.5.3. Ausbildung eines stabilen Eiweißnetzwerkes

3.5.3.1. Schnittfeste Rohwurst

Im Rohwurstbrät liegen zerkleinerte, gequollene Eiweiß- und Fettpartikel anfangs noch

lose nebeneinander vor. In den zwischenpartikulären Räumen befindet sich eine

eiweißreiche Lösung aus salz- und wasserlöslichen Proteinen und gequollenen Eiweiß-

fragmenten bereit, bei passender Gelegenheit neue und auch stabile Bindungen

einzugehen.

Nach KIESSLING (1982) laufen im Brät die Auflösung der nativen Struktur und die

Bildung einer neuen Struktur parallel ab.

Die fortlaufend freigesetzte Milchsäure führt den pH-Wert in Richtung des I.P. Durch

die Knüpfung neuer Bindungen innerhalb des Eiweißnetzwerkes rücken die zwischen-

partikulären Proteine zusammen (Abb. 1). Dabei wird ein feinmaschig netzartiges und

dichtes Eiweißnetzwerk gebildet (KATSARAS und LEISTNER, 1988). Die Eiweiß- und

Fettpartikel werden dauerhaft miteinander verbunden und damit die Schnittfestigkeit

25

der Rohwurst gewährleistet. Diese neuen Bindungen bedeuten nach INCZE (2003) die

Kohäsion innerhalb und die Adhäsion zwischen den Eiweiß- und Fettpartikeln.

Von vielen Autoren wurde der I.P. als ein Punkt angenommen, bei dem das Fleisch-

eiweiß in diesen sogenannten Gelzustand übergeht.

Rohmaterial

Zerkleinern Salzzugabe

----------------> Quellung Auflösung

labile Brätstruktur

durch Säureeinwirkung------------------>

partielle Denaturierung

Verdichtung der labilen Brätstruktur zum feinmaschigen

und stabilen Eiweißnetzwerk

(schnittfest)

Abb. 1: Mechanismus des Zusammenhaltes in Rohwurst

Nach dem fortschreitenden Entfernen des zwischen den Proteinen liegenden Wassers

(Synärese) erfolgt eine weitere Verdichtung und somit endgültige Verfestigung der

labilen Brätstruktur. Während der Reifung hat sich ein Gewichtsverlust von >30% und

ein aw-Wert zwischen 0,8 und 0,9 eingestellt (SIELAFF, 1996).

3.5.3.2. Formfleisch-Kochschinken

Nachdem sich die Fleischabschnitte entsprechend dem Erzeugnisprofil in gewünschte

Formhüllen einbringen und so aneinander auf den erforderlichen Wirkungsabstand

verdichten lassen, ist das zusammenhängend verflochtene Eiweißnetzwerk in der

konzentrierten Eiweißmasse, welche die Oberflächen der Fleischabschnitte wie ein

Film bedeckt, zunächst noch instabil und fließfähig.

Durch das Erwärmen steigt die innere Energie und damit die mechanische Beanspru-

chung an. Im Kerntemperaturbereich von 50 bis 60 °C denaturieren die myofibrillären

Proteine (Abb. 2). Dabei findet eine Bildung von Mikroflöckchen durch die Koagulation

der Eiweiße wie in der Brühwurst statt. Nach OELKER (1988) scheinen in der

Brühwurst diese Mikroflöckchen mit unregelmäßiger Größe und Form untereinander in

Brückenkontakten zu stehen. Sie sollen durch nur kleine Zwischenräume voneinander

getrennt sein und engere Elektronendichte besitzen als im noch nicht thermisch

behandelten Brühwurstbrät.

Rohmaterial

Salz- und Wasserzugabe

Tumbeln ------------------>

Quellung Auflösung

fließfähige Eiweißmasse

auf Oberflächen der Fleischteile

Wärmeeinwirkung

----------------> Koagulierung

verdichtete Mikroflockenbildung

(schnittfest)

Abb. 2: Mechanismus des Zusammenhaltes im Formfleisch-Kochschinken

26

3.5.4. Lagerfähigkeit der „Frischen Mettwurst“

Die „Frische Mettwurst“ ist ein kurz gereiftes und streichfähiges Rohwursterzeugnis,

das infolge seines relativ hohen aw-Wertes hygienisch äußerst sensibel ist. Für die

Herstellung von rohem fermentiertem Fleisch ist die „Frische Mettwurst“ insbesondere

in Hinsicht der hygienischen Stabilität aufgrund der kurzen Reifung interessant.

Für die Abgrenzung von „Frischer Mettwurst“ gegenüber Hackfleischerzeugnissen

werden folgende Kriterien herangezogen. Die „Frische Mettwurst“ weist:

- einen pH-Wert nicht über 5,6 und einen D(-) -Milchsäuregehalt von > 0,2 g/100 g

- eine deutlich ausgeprägte, stabile Umrötung und einen deutlichen Nitritgehalt

- sowie eine dominierende Fermentationsflora auf (JÖCKEL und KLARE, 2002;

STANISLAWSKI, 2002; HILDEBRAND, 2003).

Für die Herstellung der „Frischen Mettwurst“ kommt grob gekörntes Schweinefleisch

und Schweinefettgewebe zur Verwendung. Nach der Zugabe von Starterkulturen, NPS

und Gewürzmischungen, bestehend aus Zucker, Natriumascorbat sowie Gewürzex-

trakt wird das gefüllte Brät zur Umrötung, Säuerung und Aromatisierung für 3 bis 4

Tage gereift, nach CORETTI (1958) sogar für nur ca. 8 h bei 20 °C.

Zur Stärkung der haltbarkeitsverlängernden Säurebildung wird GdL zugesetzt. Trotz

der Säuerung soll die Streichfähigkeit erhalten bleiben und deshalb werden in der

Praxis Hydrokolloide eingesetzt.

Bei „Frischer Mettwurst“ sind die zugesetzten Mikroorganismen hauptsächlich Schutz-

kulturen, deren vorrangige Aufgabe in der Hemmung pathogener Keime besteht. Für

die „Frische Mettwurst“ werden besondere hygienische Anforderungen an Rohmaterial,

Herstellung und Kühllagerung (strikte Kühlung unter 5 °C) während der maximal 3

Wochen dauernden Lagerzeit gestellt.

Es wird eine Menge von Nitritpökelsalz von 2,4 bis 3,0% zugesetzt, da das Nitrit eine

wichtige Hürde für die Haltbarkeit darstellt. SCHILLINGER und LÜCKE (1988) zeigten,

dass in den Mettwürsten, deren anfänglichen Natriumnitritkonzentration bei gleichblei-

bender Salzdosierung von 125 auf 40 mg/kg verringert wurde, ein deutlicher Anstieg

der Salmonellenzahl zu beobachten war.

Für die untersuchte Verfahrensentwicklung lässt sich ableiten:

Für eine schnelle Säuerung sollen schnell säuernde Starterkulturen mit einem hohen

Durchsetzungsvermögen gegen die fleischeigene Flora eingesetzt werden.

Hydrokolloiden dürfen nicht zugesetzt werden, weil sie in „kurzgereiften“ Mettwürsten

die Teilchenbindung verhindern sollen. Die Anwendung von GdL soll wegen der

Abneigung gegen chemische Zusatzstoffe nicht weiter verfolgt werden.

Die Lagerbedingungen sowie die Kühllagerregime für „Frische Mettwurst“ soll im neuen

Verfahren weitgehend übernommen werden.

27

3.6. Technologische Anforderungen an das Rohmaterial

Bei der Herstellung von Fleischerzeugnissen mit vordefinierten Eigenschaften ist es

erforderlich, dass nur standardisiertes Rohmaterial zum Einsatz kommt, weil die

Fleischzusammensetzung aufgrund seiner natürlichen Herkunft großen Schwankungen

unterliegt.

Das GEHA-Materialsystem von der Fa. GEWÜRZEMÜLLER (HACK, STAFFE und

GERHARDT, 1976) kann hierfür angewendet werden, weil es sich dabei nach der

Herkunft, technologischer Wertigkeit und wertbestimmenden chemisch-analytischen

Parametern richtet (Tab. 1).

Durch die systematisch angeordneten Farbbilder verschiedener Sortierungen und

Handelsklassen ist ein schneller Vergleich von Rohstoffmaterialien und eine visuelle

Feststellung der Abweichungen möglich.

Tab. 1: Schweinefleisch-Sortierungen nach GEHA–Materialsystem

Sorte Rohmaterial Wasser Fett Fleischeiweiß

S I

Einlagematerial ohne

sichtbare Sehnen z.B. von

Schinken, dicker Schulter

75%

5%, frei von

sichtbarem Fett

20%

davon

19% BEFFE

S II

Einlagematerial, magere,

sehnenfreie Fleisch-

abschnitte

73%

8%, sichtbarer

Fettanteil:

maximal 5%

19%

davon

17,5% BEFFE

S III

Feinbrätmaterial, mageres

Kutterfleisch mit höherem

Sehnenanteil

70%

11%, sichtbarer

Fettanteil:

maximal 5%

19%

davon

16,1% BEFFE

S IV

Abschnitte aus Brustspitze

und Schinkenspeck,

mageres Bauch- und

Wammenfleisch, ohne

Sehnen und Schwarten

53%

33%, sichtbarer

Fettanteil:

maximal 30%

14%

davon

11,9% BEFFE

Die Mindestwerte der Eiweißmenge in verschiedenen Fleischerzeugnissen sind als An-

gaben zum Anteil an bindegewebseiweißfreiem Fleischeiweiß (BEFFE) in Leitsätzen

vorgeschrieben.

Mit einem erhöhten BEFFE-Gehalt im Rohmaterial steigt die Menge der extrahierbaren

Proteine und auf diese Weise auch die Bindungsfähigkeit der Fleischteilchen.

28

Gemäß den überlieferten Praxiserkenntnissen bilden S I und S II nach dem GEHA–

Materialsystem ideales Rohmaterial für die Fleisch-Rekonstitution, weil sie aus fast

sehnenfreien Fleischabschnitten mit niedrigem Fettanteil bestehen.

Ab S IV könnte der sichtbare Fettanteil mehr als 30% zu einem Problem werden, weil

die Fettschicht die Kochsalzdiffusion erschwert und eine Trennschicht zwischen den

bindungsfähigen Eiweißteilchen bildet.

Weiterhin lässt sich das Rohmaterial durch seinen pH-Wert nach seiner technologi-

schen Eignung selektieren, welcher im Normalfleisch zwischen 5,8 und 5,9 liegt.

Der Einsatz von Fleisch mit Qualitätsabweichungen ist generell für die Herstellung von

Fleischerzeugnissen zu vermeiden. Schweinefleisch mit pH-Werten über 6,2 nach 24

bis 48 h p.m. wird als DFD-Fleisch eingestuft (FISCHER, 1981). DFD steht für

Dark/dunkel, Firm/fest und Dry/trocken. Es hat zwar ein gutes Safthaltevermögen

durch den hohen pH-Wert (SIELAFF, 1980), schmeckt aber fade und ist besonders

anfällig für bakteriellen Verderb. Die Anfangskeimzahl ist in solchem Fleisch größer als

im Normalfleisch und die Fäulnis beginnt wesentlich früher.

Das DFD-Fleisch hat eine große Pufferkapazität und säuert zu schwach an. Dies kann

das Erreichen des gezielten End-pH-Wertes im Produkt verzögern oder ganz

verhindern, weil die von Mikroorganismen erzeugte Säuerungsspanne den Ziel-pH-

Wert nicht erreicht.

Ein niedriger Anfangs-pH-Wert des Rohmaterials kann für dieses Verfahren als günstig

angesehen werden. Die Gefahr einer bakteriellen Kontamination ist geringer, denn

viele unerwünschte Bakterien wachsen bei höheren pH-Werten.

Das PSE-Fleisch (Pale/blass, Soft/weich und Exsudative/wässrig) besitzt innerhalb von

45 min p.m. einen pH-Wert von ca. 5,8 und darunter (FISCHER, 1981). Es eignet sich

dennoch aufgrund des verminderten Wasserbindevermögens, blass und wässrig

erscheinenden Aussehens, wenigen Fleischaromas, der weicher Konsistenz,

verminderten Zartheit und Saftigkeit nicht zur Herstellung von fermentierten

Fleischerzeugnissen mit Rohfleischcharakter.

Weiterhin hängen die mikrobiologische Stabilität und Sicherheit eines fermentierten

Produktes wesentlich von der bakteriellen Kontamination des Rohmaterials ab.

Für die untersuchte Verfahrensentwicklung wird abgeleitet:

Für die fermentative Fleisch-Rekonstitution sind ebenfalls standardisierte Rohstoffe

einzusetzen. Fleischsorten mit genügend hohen BEFFE-Werten sollen verarbeitet

werden. Der Bindegewebsgehalt soll möglichst niedrig gehalten und der Anteil des

Fettgewebes begrenzt sein. Der pH-Wert des Rohmaterials soll zwischen 5,8 und 6,0

liegen.

29

4. Starterkulturen

4.1. Anforderungen an Starterkulturen

Die Starterkulturen sollen in Rohwurst und Rohpökelwaren:

- eine ausreichende pH-Wert-Senkung bewirken, in deren Folge eine Schnittfestig-

keit des Fleischerzeugnisses erreicht wird

- direkt über starke Säurebildung bzw. indirekt über Verdrängung der pathogenen

oder verderbniserregenden Spontanflora konservierend wirken

- den Umrötungsprozess durch Nitrat- und Nitritreduzierung unterstützen und dabei

gewisse Salz- und Nitrittoleranz im Bereich der Einsatzkonzentrationen besitzen

- möglichst kein Wasserstoffperoxid (H2O2) bilden, weil es vorzeitige Ranzigkeit und

Farbfehler wie Vergrünung bedingen kann

- Katalaseaktivität aufweisen, die eventuell gebildetes H2O2 abbaut

Katalase 2H2O2 ----------> 2H2O + O2 (KNAUF, 1997)

- möglichst keine Essigsäure und Gase bilden

- weder pathogen sein noch Toxin bilden.

Speziell selektierte Mikroorganismen liefern nicht nur als Starterkulturen den

technologischen Beitrag, sondern sie können auch als ”Schutzkulturen” gleichzeitig die

Vermehrung von unerwünschten Mikroorganismen verhindern und so eine natürliche

Konservierung bewirken.

Zu den von Starterkulturen produzierten antagonistischen Substanzen gehören Milch-

und Essigsäure, Kohlendioxid, Wasserstoffperoxid und Diacetyl (KRÖCKEL, 1998).

Für fermentierte Fleischerzeugnisse ist die Milchsäure in dieser Beziehung am bedeu-

tendsten, da sie mengenmäßig dominiert. Organische Säuren hemmen Bakterien

unterschiedlich stark, weil sie bei den gegebenen pH-Werten unterschiedlich stark

dissoziieren. Die undissoziierten Säuren können die Bakterienzellmembran durchdrin-

gen und so ihren Stoffwechsel hemmen. Die Essigsäure besitzt eine höhere

antibakterielle Aktivität als die Milchsäure.

Andere bakterienhemmende Substanzen, die von Schutzkulturen gebildet werden

können, sind Bacteriocine (KRÖCKEL, 1999). Dabei handelt es sich um eiweißartige

Substanzen, die von Bakterien ribosomal synthetisiert und über Transportproteine aus

der Bakterienzelle hinausgetragen werden.

POZZI (2002) stellte in seinen Versuchen mit unterschiedlichen Stämmen von

bacteriocinbildenden Milchsäurebakterien große Unterschiede im Wachstum von

Enterobacteriaceae fest. Man nahm an, dass sie die Zellmembran der empfindlichen

Bakterien durchlässig machen (KRÖKEL, 1999). Sie sind auch gegen ihre engver-

wandten Mikroorganismen aktiv.

30

Die gram-negativen Krankheitserreger wie E. coli und Salmonellen werden jedoch

dadurch nicht gehemmt (HUMMERJOHANN, 2004). Nach INCZE (2002) werden

Bakteriocin-Moleküle oft an Lebensmittelbestandteile gebunden und können dann

keine Hemmung auf den Zielorganismus ausüben.

Gemäß der Aufgabenstellung werden an Starterkulturen für die fermentative Fleisch-

Rekonstitution spezielle Anforderungen gestellt. Sie sollen:

- durch eine schnelle Säurebildung gekennzeichnet sein.

- ein hohes Durchsetzungsvermögen gegenüber der Spontanflora besitzen.

- gängige Zuckerarten verwerten, die auch bei der Rohwurstreifung verwendet werden.

- möglichst homofermentativ verstoffwechseln.

- als Schutzkulturen eine natürliche Konservierung bewirken.

- sich durch möglichst geringe proteolytische und lipolytische Aktivitäten auszeichnen,

damit der Fleischeigengeschmack erhalten bleibt und die Ausprägung des typischen

Fermentationsaromas vermieden wird. Bei den Endprodukten, die in Richtung der

Pökelwaren zielen, kann eine Aromabildung erwünscht sein.

Diese Erwartungen erfüllen jedoch nur bestimmte Bakterienstämme der einsetzbaren

Artenvielfalt.

4.2. Starterkulturen in Rohwurst

Kommerziell verfügbare Starterkulturpräparate für die Herstellung von Rohwurst

enthalten entweder Mikrokokken, Staphylokokken, Laktobazillen, Pediokokken und

Hefen jeweils allein oder in Kombinationen miteinander (CORETTI, 1958; REUTER,

1968; HAMMES et al. 1995). Die übliche Keimmenge von Starterkulturen beträgt in

Rohwurst 106 KbE/g. Eine niedrigere Anfangskeimzahl der Starterkulturen hat eine

langsamere Abnahme des pH-Wertes zur Folge (KRÖCKEL, 1998). Im Zuge der

Reifung wachsen sie bis zu ca. 5 x 108 KbE/g.

Die Mikrokokken und Staphylokokken dienen hauptsächlich zur Aroma- und

Pökelfarbebildung. Sie besitzen ausgeprägte Nitratreduktase- und Katalaseaktivitäten.

Beide Gattungen verfügen über ein breites Spektrum an enzymatischen Aktivitäten wie

Lipasen und Proteasen.

Mikrokokken können weniger temperaturabhängig Nitrat reduzieren als Staphylokok-

ken. Sie wachsen langsamer, ihre Vermehrung hält aber länger an. Sie kommen,

ausreichende Sauerstoffversorgung vorausgesetzt, auch ohne Kohlenhydrate als

Energiequelle aus. Als Folge bilden Mikrokokken kaum Säure. Niedrige pH-Werte

vertragen sie schlechter. Auch den Staphylokokken wird kaum Säurebildung

zugeschrieben.

31

Die Streptokokken können zwar im Fleischmilieu auf einem heterofermentativen Weg

wenige Säure bilden, jedoch steht ihre potentielle Pathogenität einer Verwendung als

Starterkulturen entgegen.

Die Bestrebungen, die Reifezeiten von fermentierten Fleischerzeugnissen zu verkürz-

en, erfolgten mit dem Einsatz von Milchsäurebakterien. Danach ließ sich die Reifezeit

im Vergleich zu traditioneller Reifung um das ca. 3 bis 5-fache verkürzen (INCZE,

2002).

Die Laktobazillen und Pediokokken werden als Milchsäurebakterien maßgeblich an

der Säurebildung beteiligt. Sie sind kokkenförmige, unbewegliche, nicht sporenbilden-

de und säuretolerierende Bakterien. Die Gattungen Lactobacillus und Pediococcus

werden bevorzugt angewandt. Beide besitzen ein ausgeprägtes Durchsetzungsvermö-

gen gegenüber der Spontanflora und bleiben während der Reifung persistent auf

hohem Keimzahlniveau.

Diese Gruppen gram-positiver Bakterien verbindet die Eigenschaft, sich nur in

kohlenhydrathaltigen Medien zu entwickeln und dabei ihre Energie durch eine Gärung

von Kohlenhydraten zu Milchsäure zu gewinnen. Sie wachsen vorzugsweise nicht an

der Oberfläche, sondern im Innern der Nährmedien.

Die Gattung Lactobacillus, mit inzwischen 55 bekannten Spezies, gilt als die

artenreichste unter den Milchsäurebakterien (OBST, 1993).

Laktobazillen sind sehr anspruchsvoll an Nährböden und benötigen verschiedene

Spurenelemente, Vitamine sowie Aminosäuren als Stickstoffquelle. Auf Fleischwasser

sowie alkalischen Medien kommen sie kaum zur Entwicklung, der pH-Wert für ihr

Wachstum liegt zwischen 3,0 und 6,5.

Ihre Dominanz an der Wettbewerbsfähigkeit konnte in vielen ökologischen und

molekularbiologischen Studien übereinstimmend nachgewiesen werden. Sie zeichnen

sich durch ein hohes Anpassungsvermögen, sehr schnelles Zellwachstum auch bei

niedriger Zuckerkonzentration und einen starken Verdrängungseffekt aus, denn sie

entziehen den pathogenen Keimen den Nährstoff schneller (KNAUF, 1997).

Sie vermehren sich in der Regel durch Zellteilung. Nach der Teilung bleiben die Mutter-

und Tochterzellen für eine bestimmte Zeit verbunden. So bilden sie Paare, häufig auch

Viererketten (KATSARAS et al., 1996). Mit fortschreitender Reifezeit bilden sie in der

Rohwurst kleine Bakteriennester vorzugsweise in den zwischenzellulären Bindege-

websräumen des Endo- und Perimysiums und füllen die kleinen Hohlräume.

Die Pediokokken (Ped. acidilactici) werden für die Herstellung von „summer sausage“

in den USA eingesetzt, welche nach der Säuerung thermisch behandelt wird. Dabei

erfährt die Wurst bei den hohen Temperaturen zwischen 35 und 40 °C innerhalb von

10 bis 14 h einen schnellen pH-Abfall auf 4,8 – 5,0 (HUMMERJOHANN, 2004).

32

4.3. Ausgewählte Stämme von Lactobacillus und Pediococcus

Der folgende Überblick von physiologisch-biochemischen Leistungen der ausgewähl-

ten Stämme von Lactobacillus und Pediococcus in Tab. 2 zeigt, dass Unterschiede in

den Stoffwechselleistungen auch innerhalb einer Gattung auftreten können.

Gemäß der Empfehlung und Produktinformation von der Fa. WISBY GmbH & Co KG,

Niebull (1999) können die Monokulturen Ped. acidilactici, Lb. plantarum ALCO1, Lb.

curvatus 432 und Lb. sake 982 für eine fermentative Fleisch-Rekonstitution relevant

sein.

33

Tab. 2: Übersicht der physiologisch-biochemischen Leistungen der ausgewählten

Milchsäurebakterien (Auszug aus der Produktinformation von der Fa. WISBY)

(+ = ja, - = nein)

Merkmal Lb. plantarum Lb. sake Lb. curvatus Ped. acidilactici

Keimzahl KbE /Tüte 1,0-2,0*1011 3*1011 3*1011 3*1011

Kohlenhydratabbau

Glucose + + + + Galactose + + + + Fructose + (+) + + Maltose + + + + Saccharose + + selten + Lactose + + - - Stärkehydrolysat + + (+) - Raffinose - - - - andere Stoffwechselleistungen CO2 aus Glucose - - - -

Milchsäure-Isomer +(DL) +(DL) +(DL) +(DL)

Konkurrenzfähigkeit in

Rohwurst bei 20-25 °C mäßig gut gut sehr schwach

Reduktion von Nitrat + - - -

H2O2 - Bildung - + + -

Katalaseaktivität + pseudo + - -

Abbau von Arginin - meist - +

Acetoinbildung + meist selten +

Proteolyse ++ + ++ -

Lipolyse - - - -

Wachstumsbedingungen

Temperatur: Optimum 30 °C 30 °C 25-30 °C 25 °C

Maximum 40 °C 40 °C 40 °C 45 °C

Minimum 15 °C 10–15 °C 5 °C ≤ 15 °C

pH-Stabilität +++ +++ +++ +++

Sauerstoffbedarf mikroaerophil mikroaerophil mikroaerophil

fakultativ

anaerob

mikroaerophil

fakultativ

anaerob

Salztoleranz 5% 4% 6,5% 10%

34

Alle dargestellten Mikroorganismen in Tab. 2 können Glucose, Galactose und Maltose

zu Säure vergären, einige davon auch die Saccharose und Fructose. Bei den anderen

Zuckerarten wie Lactose und Stärkehydrolysat zeigen die Keime Unterschiede in der

Fähigkeit, diese zu verstoffwechseln. Raffinose kann von keiner der Mikroorganismen

vergärt werden.

Das entstehende Milchsäure-Isomer ist bei allen aufgeführten Mikroorganismen +(DL),

es wird rechts- und linksdrehende Milchsäure gleichzeitig gebildet. Keine von den

Mikroorganismen produziert CO2.

Die Lactobacillus-Stämme verfügen über Proteasen, aber nicht über Lipasen.

Die lipolytische Aktivität von Milchsäurebakterien ist bekanntlich ziemlich schwach im

Vergleich zu anderen Mikroorganismen (FLORES und BERMELL, 1996).

Die Bildung von Acetoin und der Abbau von Arginin stehen im Zusammenhang mit

dem Rohwurstaroma und es wird von Lb.sake am meisten hervorgerufen.

Das Nitrit wird von keinem der aufgeführten Mikroorganismen reduziert, Milchsäure-

bakterien sind dazu prinzipiell nicht in der Lage.

Die Ped. acidilactici und auch Lb. plantarum sind H2O2- negativ. Lb. curvatus und Lb.

sake sind dagegen dazu befähigt, Lactat in Anwesenheit von O2 unter Bildung von

H2O2 zu oxidieren. Wird H2O2 gebildet, kann Lb. curvatus es jedoch aufgrund fehlender

Katalaseaktivität nicht abbauen (LÜCKE und HECHELMANN, 1981).

Eine technologisch notwendige Menge des Kochsalzes von 1,5 bis 2,5% stellt für alle

Keime aus Tab. 2 keinen Hemmfaktor dar, weil sie NaCl-Konzentrationen von 4 - 10%

vertragen.

Lb. sake und Lb. curvatus besitzen eine gute Konkurrenzfähigkeit gegen die Eigenflora

des Rohmaterials, Lb. plantarum mäßig und Ped. acidilactici sehr schwach.

Zur Bacteriocinbildung sind Lb. curvatus (Bildung von Curvacin) und Lb. sake (Bildung

von Sakacin) am meisten in der Lage (KRÖCKEL, 1998). Beide Stämme sind auch am

besten an das Substrat Fleisch angepasst, weil sie aus Fleisch isoliert werden.

In den schnell und mild säuernden Mischkulturen kombiniert man meistens Lb. curva-

tus. Es wurde erstmals 1984 als Milchsäurebildner von der Fa. GEWÜRZEMÜLLER,

Stuttgart als kommerzielle Starterkulturen angeboten. Morphologisch wurde es zum

ersten Mal von TROLLI-PETERSSON beschrieben, zwar als gekrümmtes, bohnen-

förmiges Stäbchen mit gerundeten Enden. Die Abmessungen liegen bei ca. 0,7 - 0,9 x

1 - 2 µm.

Lb. sake ist literaturgemäß auch ein starker Kandidat für eine schnelle Säuerung

(LIEPE et al. 1989). Nach der Produktinformation der Fa. WISBY ist Lb. sake 982 eine

patentierte Anti-Listerien-Kultur, die heute meist in Käse- und Lachsprodukten einge-

setzt wird und bei der Fermentation in Rohwurst dies auch tun soll. Außerdem hat Lb.

35

sake eine katalasepositive Eigenschaft und die Erfahrungen in der Praxis zeigen, dass

hervorragende Ergebnisse in Bezug sowohl auf die Farbausbildung und -stabilität als

auch auf die Aromastabilität erzielt werden können.

Ped. acidilactici ist für seine schnell säuernde Fähigkeit bekannt und wurde auch im

WP 123158 von SCHIFFNER und OPPEL (1976) eingesetzt. Es besitzt noch weitere

Vorteile wie keine Bildung von H2O2 und keine proteolytischen oder lipolytischen

Eigenschaften.

4.4. Allgemeine Wachstumsbedingungen

Die Vermehrung der Starterkulturen in Rohwurst ist nicht allein von der Verfügbarkeit

der Nährstoffe abhängig, sondern es spielen eine Reihe von äußeren Züchtungspara-

metern eine Rolle. Dazu gehören:

- pH-Wert des Produktes: Während säurebildende Bakterien und Hefen im

Allgemeinen saure Medien bevorzugen, liegen die optimalen pH-Werte für die

meisten Bakterien im Neutralbereich. Ein pH-Wert unter 5,3 stellt die Wachstums-

grenze für säureempfindliche Bakterien dar. Weniger säureempfindliche eiweißab-

bauende Bakterien werden in ihrem Stoffwechsel stark eingeschränkt.

- Umgebungstemperatur: Die Temperatur ist ein energetischer Faktor, welcher eine

beschleunigte Glycolyse durch Mikroorganismen stimuliert. Eine zügige Milchsäure-

bildung aus den zugesetzten Kohlenhydraten ist nur zu erwarten, wenn eine

optimale Prozesstemperatur für das Bakterienwachstum vorhanden ist. Darüber

hinaus erfolgt auch eine beschleunigte Wiederüberlagerung von frei ausgelösten

Proteinen zum Eiweißnetzwerk. Wissenschaftler (Autorenkollektiv, 1971) stellten

fest, dass höhere Temperaturen die Entstehung des Actomyosinkomplexes fördern.

Nach den Temperaturansprüchen teilt man die Bakterien in Psychrophile mit einem

Temperaturoptimum von ca. 15 °C, Mesophile mit einem Temperaturoptimum von

ca. 30 °C und Thermophile mit einem Temperaturoptimum von ca. 50 °C ein

(MÜLLER, 1979).

Milchsäurebakterien sind mesophile Bakterien. Der Wachstumstemperaturbereich

liegt zwischen 5 und 53 °C, die optimale Temperatur liegt zwischen 25 und 30 °C.

Die ausgesuchten Keime in Tab. 2 können sich zwischen 15 °C und 45 °C vermeh-

ren, nur bei Lb. curvatus findet das Wachstum bei einer Temperatur von 5 °C statt.

- aw-Wert des Produktes: Die Wasseraktivität (aw–Wert) ist eine Maßeinheit des für

Mikroorganismen frei verfügbaren Wassers und wird als eine Kennzahl für die

Verderblichkeit von Lebensmitteln verwendet. Durch eine Senkung des aw-Wertes

wird die mikrobielle Stabilität auch bei einem hohen pH-Wert gewährleistet. Der aw-

Wert wird im Bereich zwischen 0 (kein Wasser verfügbar) und 1 (Kondenswasser-

36

bildung) angegeben (WIRTH et al. 1977). Die Bakterien benötigen zu ihrem

Wachstum in der Regel eine Wasseraktivität von über aw = 0,98. Grampositive

Bakterien, so auch Milchsäurebakterien können unter aw = 0,94 nicht wachsen

(DEBEVERE,1989). Extrem beständige Bakterien können bis zu aw = 0,6 tolerieren.

- Sauerstoffgehalt im Produkt: Aufgrund ihres unterschiedlichen Bedarfes an

molekularen Sauerstoff werden die Mikroorganismen in aerobe, anaerobe und

fakultativ anaerobe Mikroorganismen eingeteilt. Aerobe Mikroorganismen wie

Mikrokokken können nur in Anwesenheit des Sauerstoffes fermentativ sein und

daher sind sie im Inneren des Produktes nicht wirksam, während sich die Milchsäu-

rebakterien als fakultativ anaerob mit und ohne Sauerstoff leben können. Die

Bakterienstämme aus Tab. 2 sind mikroaerophil, d.h., sie vermehren sich bei er-

niedrigtem Sauerstoffpartialdruck besser als bei normalem.

4.5. Wachstumsphasen der Starterkultur

Das Wachstum und die Vermehrung von Mikroorganismen verlaufen in verschiedenen

Entwicklungsphasen. Die Kurve d im Bild 6 zeigt eine typische Wachstumskurve von

Bakterien.

Dabei stellt die erste Latenzphase (lag-Phase) einen Adaptionsprozess dar, wobei sich

die Keime sowohl selbst als auch ihre neue Umgebung im Brät zu ihrem eigenen

Vorteil verändern. Die lag-Phase endet mit der ersten Zellteilung.

Bild 6: Auswirkung der Ausgangskontamination und der Länge der lag-Phase

auf die Wachstumskurve von Bakterien (MARRIOTT, 1992) a – hohe Ausgangskomtamination, schlechte Temperaturkontrolle (kurze lag-Phase)

b - geringe Ausgangskomtamination, schlechte Temperaturkontrolle (kurze lag-Phase)

c - geringe Ausgangskomtamination, strikte Temperaturkontrolle (lange lag-Phase)

d - typische Wachstumskurve

37

In der nächsten logarithmischen Wachstumsphase (log-Phase) ist die Geschwindigkeit

der Vermehrung konstant und maximal. In der stationären Phase erreicht die

Wachstumsrate einen Gleichgewichtspunkt, weil die Umgebungsfaktoren wie die Nähr-

stoffverfügbarkeit und das Wettbewerb von anderen mikrobiellen Populationen zu

einem begrenzenden Faktor werden. Die Absterbephase ist dadurch gekennzeichnet,

dass durch Autolyse mehr Zellen absterben, als durch Vermehrung neu gebildet

werden (MARRIOTT, 1992).

Technologisch bedeutend sind die lag- und log-Phasen. Die lag-Phase soll durch

verbesserte Hygienemaßnahmen und Technologie möglichst gekürzt werden, so dass

der Übergang in die nächste Wachstumsphase beschleunigt wird. GEORGE und LIND

(1992) haben bewiesen, dass auch die Vorgeschichte der Keime die lag-Phase stark

beeinflusst. Die Mikroorganismen benötigen eine geringere Adaptionszeit, wenn sie

aus der log-Phase, die z.B. durch eine Voraktivierung erreicht wird, ins Brät beimpft

werden. Dagegen wird eine längere lag-Phase unter gleichen Bedingungen erreicht,

wenn sich die Keime beim Einsatz schon in der stationären Phase befinden.

Außerdem können eine geringe Einsaatmenge der Starterkulturen und eine hohe An-

fangskontamination zu einer verlängerten lag-Phase führen. Die Kurven a-c im Bild 6

zeigen Veränderungen der lag-Phase durch die Einflussfaktoren wie Temperatur und

Ausgangskontamination.

Die lag-Phase verlängert sich mit abnehmender Temperatur. LANDVOGT und

FISCHER (1990) stellten fest, dass die Zeitspanne bis zum Erreichen des pH-Wertes

von 5,2 bei einer Absenkung der Fermentationstemperatur von 30 °C auf 10 °C (bei

konstanter Wasseraktivität) von 17 auf 210 h zunahm.

4.6. Mikrobielle Anforderungen für Verkehrsfähigkeit und Haltbarkeit

Neben der geweblichen Beschaffenheit zeichnet der allgemeine Hygienestandard die

Verkehrsfähigkeit eines fertigen Erzeugnisses aus. Hierfür muss das Endprodukt den

produktspezifischen mikrobiologischen Richtwerten entsprechen, die bis zum Erreichen

der Mindesthaltbarkeitsfrist eingehalten werden müssen (REUTER, 1984).

Gemäß der Begriffsbestimmungen nach §11c Abs. 5 der Fleischhygieneverordnung

(FlHV) werden die Fleischerzeugnisse als „Fleischzubereitung“ bezeichnet, wenn

Würzstoffe oder Zusatzstoffe zugefügt worden sind bzw. ein Verfahren zur Haltbarma-

chung eingesetzt worden ist. Für Hackfleisch und Fleischzubereitungen gelten die in

Tab. 3 dargestellten mikrobiologischen Richtwerte.

38

Tab. 3: Mikrobiologische Richtwerte für Hackfleisch und Fleischzubereitungen

nach FlHV

Hackfleisch Fleischzubereitung

Keimart m M m M

Aerober mesophiler Keimgehalt 5 x 105/g 5 x 106/g keine Angaben

Kolibakterien 50/g 5 x 102g 5 x 102/g 5 x 103/g

Salmonellen nicht feststellbar in 1 g

Koagulase-positive Staphylokokken 102/g 5 x 103/g 5 x 102/g 5 x 103/g

m = Richtwert, bis zu dem alle Ergebnisse als zufriedenstellend anzusehen sind M = Grenzwert, der von keiner Probe überschritten werden darf

Eine Fleischzubereitung wird als gesundheitlich bedenklich oder verdorben bewertet,

wenn eine der in Tab. 3 genannten Keimarten die Keimzahl von 5 x 103/g überschreitet.

Salmonellen dürfen nicht vorkommen.

Bei einer Fleischfermentation kommt es in Abhängigkeit von den zugesetzten

Starterkulturen jedoch in Fleischzubereitungen zur Ausbildung einer produktspezifi-

schen Mikroflora mit hoher Endkeimzahl.

Laktobazillen setzen sich unter günstigen Bedingungen gegenüber pathogenen

Keimen nur dann durch, wenn sie bereits im Füllgut in einer Mindestkeimzahl von 104

pro Gramm vorhanden sind (REUTER, 1970).

Für die Verkehrsfähigkeit des fermentierten Fleisches mit Rohfleischcharakter sollen

deshalb die mikrobiologischen Richtwerte für Fleischzubereitungen mit den Beurtei-

lungswerten für die Rohwurst oder „Frische Mettwurst“ ergänzt werden.

Die Beurteilungswerte werden auf den in der Literatur existierenden Erfahrungswerten

gebildet, da keine rechtsverbindlichen mikrobiologischen Richtwerte speziell für die

fermentierten Fleischerzeugnisse im deutschen Lebensmittelrecht vorgeschrieben sind.

Nach dem Schema der Qualitätssicherungsmaßnahmen bei der Rohwurstherstellung

von der Fa. GEWÜRZEMÜLLER darf die Gesamtkeimzahl max. 5 x 106 KbE/g und die

Anzahl von Enterobakterien max. 1 x 105 KbE/g betragen.

EL ALAMI (1997) ermittelte in den „Frischen Mettwürsten“ des Berliner Handels aerobe

Gesamtkeimzahlen von 3,5 x 104 bis 1,1 x 109 KbE/g und Milchsäurebakterien 4,4 x 103

bis 1,6 x 109 KbE/g, wobei der überwiegende Teil der Proben Milchsäurebakterien

zwischen 106 und 108 KbE/g aufwies. Mikrokokken konnten sie meist in einer Menge

von 102 bis 103KbE/g nachweisen. Die Spannweite der gramnegativen Keime, zu

denen die genannte Autorin Pseudomonaden und Enterobakterien zusammenfasste,

reichte von 2,0 x 102 bis 6,9 x 106 KbE/g, wobei die meisten Proben zwischen 4,0 x 103

und 4,0 x 104 gramnegative KbE/g aufwiesen. Die Pseudomonaden kamen dabei i.d.R.

39

in höheren Zahlen vor als die Enterobakterien, deren Maximalwert bei 1,6 x 106 KbE/g

lag.

Gewährleistung der Lagerfähigkeit

Im Gegensatz zu den gekochten Erzeugnissen, wo die Enzyme durch die Erhitzung

denaturiert und inaktiviert werden, finden in den Fleischerzeugnissen mit Rohfleisch-

charakter sowohl mikrobielle als auch enzymatische Reife- und Alterungsvorgänge

während der Lagerung statt, deren Geschwindigkeit stark von den Lagerbedingungen

abhängt (FLORES und BERMELL, 1996). Dadurch kann sich die Zusammensetzung

des Produktes soweit ändern, dass die ernährungsphysiologische Wirkung, der

Genusswert oder die Brauchbarkeit erheblich gemindert wird (BLASS, 1995).

Die meisten Verderbserscheinungen und Qualitätsminderungen, wie Geruchs-,

Geschmacks- und Konsistenzveränderungen sind mikrobiell bedingt. Neben Salmonel-

len sind in diesem Zusammenhang vor allem Enterobacteriaceae, Escherichia coli und

Staphylokokken zu nennen.

Unter ungünstigen Bedingungen können auch Milchsäurebakterien selbst in ver-

packten, gekühlten Lebensmitteln zu einem schleimigen, sauren und oft mit Verfärbung

verbundenen Verderb führen. Insbesondere gehört Lb. curvatus zu den schleimbilden-

den Mikroorganismen, die Polysaccharid synthetisieren (MÜLLER, 1979).

Für die Lagerung des rohen fermentierten Fleisches ist es aus den im Schwerpunkt

3.5.4. dargestellten Gründen relevanter, die Lagerbedingungen für „Frische Mettwurst“

anzuwenden. Der niedrige pH-Wert soll beim rohen ungepökelten Formfleisch als eine

zusätzliche Hürde hinzukommen, die die Lagerdauer verlängert. Dagegen fehlt die

antibakterielle Wirkung von Nitrit.

Eine Absenkung der Lagertemperatur unterhalb von 7 °C hemmt die meisten

pathogenen mesophilen Mikroorganismen. Pathogene Lebensmittelverderber wie

Salmonellen können sich in kaltgelagertem Fleisch nicht vermehren, können jedoch bei

Erwärmung wieder weiterwachsen (TACKER, 1997).

Die Lagerdauer hängt von der Portionierung in Ganz- oder in Anschnittsstücken ab.

Durch das Aufschneiden werden große Reaktionsflächen geschaffen, wodurch das

Produkt besonders anfällig für eine mikrobielle Kontamination wird.

Ein weiterer Faktor zur Qualitätserhaltung und dem Hygieneschutz während der

Lagerung und des Transportes stellt eine Vakuumverpackung dar. Die aeroben

Mikrokokken, Pseudomonaden und auch Schimmelpilze können sich unter Sauerstoff-

abschluss nicht vermehren.

Das Wachstum von toxinbildenden Staphylococcus aureus lässt sich zwar durch

Abwesenheit vom Sauerstoff nicht verhindern, allerdings die Ausbildung des Toxins

40

erfolgt nur bei Vorhandensein von Sauerstoff. Eine Vakuumverpackung tragt weiterhin

zur Verhinderung die Oxidation empfindlicher Lebensmittelbestandteile wie ungesättig-

te Fettsäuren, Aromen und Vitamine bei.

Ändern sich die Lagerbedingungen, müssen die Untersuchungen zur Lagerfähigkeit

wiederholt werden. Die Lebensmittelüberwachung gemäß § 17 von LMBG prüft die

Deklarationen unrealistischer Haltbarkeitsvorgaben oder unangemessener Aufbe-

wahrungsbedingungen (SCHULZE, 1985).

In der Praxis finden Laktate, Acetate und Ascorbate eine starke Anwendung, vor allem

wenn es um Geschmack, Haltbarkeit und mikrobielle Sicherheit geht.

MACA (1997) stellte in seinen Versuchen mit Rinderhackfleisch fest, dass Natrium-

acetat oder -citrat Fehlgerüche vermindern kann.

BRINKMANN (2001) wies in ihrer Veröffentlichung auf die positiven Einflüsse von

Laktaten (Salze von L-Milchsäure) bei vakuumverpackten Aufschnitten in Punkten wie

verlängerte Haltbarkeit, geringe Fettoxidation, bessere sensorische Eigenschaften und

höhere Ausbeute hin. Wenn man eine Gesamtkeimzahl von 107 KbE als Maßstab für

den Verderb in Brühwurst betrachtet, wurde dieser Punkt bei der Nullprobe nach 14

Tagen erreicht, während bei Zugabe von 3% Laktat eine solche Keimzahl erst nach

etwa 31 Tagen erreicht wurde. Nach Teil A von ZzulV, Anlage 4 sind sie als Zusatzstoffe

für die Lebensmittel nach dem Quantum-satis-Prinzip zugelassen. Auf Grund der

geschmacklichen Beeinflussung des Endproduktes sind die einsetzbaren Mengen

jedoch begrenzt.

Nach DEBEVERE (1989) kann Na-Laktat auch das Wachstum von Milchsäurebakteri-

en hemmen. Deshalb soll es nicht im untersuchten Verfahren eingesetzt werden.

Natrium-L-Ascorbat mit 88% Ascorbinsäureanteil wird in Fleischerzeugnissen dort

eingesetzt, wo eine starke antioxidative bzw. reduzierende Aktivität erforderlich ist.

Dabei steht deren Vitaminaktivität nicht im Vordergrund. In Rohwurst setzt man 0,05%

Ascorbat zu. Es dient als Kutterhilfsmittel wie Ascorbinsäure zur besseren Umrötung

und wird im Laufe der längeren Reifung langsam zu Ascorbinsäure abgebaut.

Bei der Surimiherstellung wird das Ascorbat eingesetzt, weil dieser Zusatzstoff die

Kohäsion des bildenden Eiweißgels und dessen Festigkeit positiv beeinflusst. Darüber

hinaus trägt das Ascorbat zur Minderung des Redoxpotentials (Eh-Wert) bei. Durch

einen niedrigen Eh-Wert werden unerwünschte Pseudomonaden gehemmt und die

erwünschten Milchsäurebakterien können sich aufgrund des Selektionsvorteils stark

vermehren.

41

5. Anreicherung mit Ballaststoffen

Seit der Zusammenhang zwischen ballaststoffarmer Ernährung und zahlreichen

Zivilisationskrankheiten aufgeklärt wurde, konnten die den Stoffwechsel fördernden

Wirkungen von Ballaststoffen von vielen internationalen Studien wissenschaftlich

nachgewiesen werden. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), (1985)

empfiehlt, täglich mindestens 30 g Ballaststoffe mit der Nahrung aufzunehmen. Der

derzeitige Konsum von Ballaststoffen liegt bei Westeuropäer bei weniger als 20 g pro

Tag (BACKERS und NOLL, 1998).

Günstige Einflüsse der Ballaststoffe werden begründet, mit ihren Eigenschaften wie:

- Quellung des Speisebreis, langsamere Entleerung und Verlängerung des

Sättigungsgefühls

- Regulation des Wasserhaushaltes, erhöhtes Stuhlvolumen und verminderter Druck

auf die Darmwand

- Regulation des Fettstoffwechsels, die transportaktiven löslichen Ballaststoffe

können Cholesterin, Gallensäure und Schadstoffe sowie Schwermetalle an sich

binden und die Ausscheidung fördern.

- reduzierter Kaloriengehalt

- reduzierte Spaltung und folglich reduzierte Resorption von Nährstoffen, langsame-

rer Anstieg des Insulinspiegels und Reduktion des Blutzuckerspiegels.

Neben den ernährungsphysiologischen Eigenschaften bieten die Ballaststoffe auch

technologische Vorteile in ihrer Anwendung. So werden verbesserte Frischhaltung,

erhöhte Wasserbindung durch hohe Quellfähigkeit und dadurch reduzierter Garverlust,

Ausbeuteerhöhung, Geschmacksabrundung, Füllen der Hohlräume sowie Strukturver-

besserung erzielt.

Ballaststoffe umfassen Bestandteile der Pflanzenzelle bzw. isolierte natürliche oder

durch technologische Verfahren gewonnene Kohlenhydrate, die durch das körpereige-

ne Enzymsystem des Menschen nicht zu resorbierbaren Komponenten abgebaut

werden (ERBERSDOBLER und MEYER, 2000). Sie werden in 3 Kategorien eingeteilt

(ENDREß, 1998):

- Pflanzenfasern (Cellulose, Pektin, Lignin)

- Pflanzengummis und Schleimstoffe (Hemicellulosen)

- unverdauliche Speicherkohlenhydrate (unverdauliche Oligosaccaride, resistente

Stärken, Galaktomannane, β-Glucane)

Sie werden in löslichen und unlöslichen Ballaststoffen unterschieden. Bei der An-

reicherung von Lebensmitteln soll eine ausgewogene Zuführung von löslichen und

unlöslichen Ballaststoffen erfolgen.

42

Die unlöslichen Ballaststoffe haben starke hygroskopische Eigenschaften und sind vor

allem dickdarmwirksam. Eine Verschiebung in Richtung unlöslicher Ballaststoffe, die

hauptsächlich als Abführmittel wirken, ist nicht wünschenswert.

In pflanzlichen Lebensmitteln sind die Ballaststoffe unterschiedlich zusammengesetzt.

Gemüse und Obst enthalten wesentlich weniger Hemicellulose und dafür mehr

Cellulose und Pektin. Im Getreide herrschen mengenmäßig die Hemicellulosen vor.

Ballaststoffkonzentrate aus Getreide-, Gemüse- oder Fruchtfasern enthalten 60 - 94%

Ballaststoffe. Dabei beträgt der lösliche Ballaststoffanteil in Getreidefasern 5 - 9% und

in Obstfasern 10 - 25%. Durch sie kann eine Ballaststoffanreicherung ohne sensori-

sche Beeinträchtigung erzielt werden. Je nach Faserlänge und Partikelgröße werden

bis zu 700 Prozent Wasser oder 400 Prozent Öl gebunden (ENDTEß,1998).

Ballaststoff-Kennzeichnung nach den bestehenden Lebensmittelverordnungen

Als Zutat sind die Ballaststoffe Lebensmittel eigener Art und ohne Mengenbegrenzung

allgemein verwendbar. Es gibt noch keine Zusatzstoffgruppe “Ballaststoff” in der

Zusatzstoffverordnung für Fleischprodukte. Die meisten ballaststoffreichen Zusatzstoffe

haben ambivalente Eigenschaften und sind als Füllstoff oder als Verdickungsmittel

zugelassen, z.B. Pektin als Geliermittel, Gummi arabicum und Johannesbrotkernmehl

als Verdickungsmittel.

Wenn eine gesonderte Aussage zum erhöhten Ballaststoffgehalt getroffen wird, soll

das betreffende Lebensmittel nach der Nährwertkennzeichnungsverordnung eine er-

nährungsphysiologisch relevante Menge liefern.

Entsprechend der Vorschläge im Codex Alimentarius soll ein Lebensmittel mindestens

10% der täglich empfohlenen Ballaststoffmenge von 30 g in der angegebenen

Tagesportion (Backwaren auf 100 g) enthalten, wenn es als “ballaststoffhaltig” oder

“mit Ballaststoffen” gekennzeichnet werden soll. Im “ballaststoffreichen” Lebensmittel

muss 20% der empfohlenen Menge vorhanden sein.

Es gibt noch keine konkreten Ansätze für Fleisch und Fleischprodukte. Die Richtwerte

des Codex Alimentarius gelten für alle Lebensmittel.

Nach §18 Abs.1 LMBG sind krankheitsbezogene Aussagen für die Lebensmittel-

vermarktung untersagt. Sind jedoch bestimmte ernährungsphysiologische Wirkungen

wissenschaftlich hinreichend belegt, so sind Aussagen wie „fördert die Verdauung“ und

„reguliert den Stuhlgang“ erlaubt (§17 Abs. 1 Nr. 5a LMBG). Allerdings soll wieder auf

die ausreichende Verzehrsmenge hingewiesen werden.

Eine weitere Hinweismöglichkeit auf einen Ballaststoffgehalt ist die Erwähnung in der

Produktbezeichnung wie zum Beispiel „6-Korn- Grillfleisch“ oder die Benennung in der

Nährstoffliste mit einer Mengenangabe.

43

Die lebensmittelrechtliche Einordnung von Ballaststoffkonzentraten wurde bislang

durch abstrakte Betrachtungsweise nach der amtlichen Begründung zu §2 LMBG

geregelt, wobei die Weizen- und Haferfasern als Lebensmittel bzw. Nicht-Zusatzstoff

eingestuft wurden.

Für das untersuchte Verfahren war zu entnehmen:

Für eine ausgewogene Anreicherung durch Ballaststoffe sollen sowohl ballaststoffrei-

che Lebensmittel wie Getreide, Gemüse und Obst als auch Ballaststoffkonzentrate

einbezogen werden.

Technologische Effekte von Ballaststoffen zur Wasser- und Fettbindung, Frischhaltung

und Strukturverbesserung können zum Vorteil genutzt werden.

6. Farbbildung und -stabilisierung durch Umrötung

Parallel zur Gelbildung und damit zum Schnittfestwerden erfolgt während einer Reifung

die Umrötung des Fleisches, wenn das Nitritpökelsalz (NPS) zugesetzt wird.

Diese als „Pökeln“ bezeichnete Technologie diente traditionell zur Konservierung eines

Fleischerzeugnisses. Heute wird als Ziel in erster Linie die Farb- und Aromabildung

gesehen. Nitrit übt keinen direkten Einfluss auf die Bindung der Fleischteile aus

(FLORES und BERMELL, 1996).

Bei einem Pökelprozess wird Natriumnitrit (NaNO2) aus dem zugesetzten Nitritpökel-

salz chemisch in Stickstoffoxid (NO) überführt und reagiert dann mit dem Muskelfarb-

stoff Myoglobin (Mb) zum Pökelfarbstoff Nitrosomyoglobin (NOMb). Nach der

gleichmäßigen Verteilung des Pökelsalzes wird schon in wenigen Stunden eine

Umrötung erreicht.

Das Moyglobin wird bei ca. 60 - 65 °C wärmedenaturiert. Aus wärmedenaturiertem

Nitrosomyoglobin entsteht das stabile, rosafarbene Nitrosomyochromogen (BUCKEN-

HÜSKES, 1995).

Die Reduktion vom zugeführten NaNO2 über salpetrige Säure (HNO2) zu NO ist ein

komplexer Prozess, der bis heute noch nicht in allen Einzelheiten bekannt ist.

Im Allgemeinen kann er im sauren Milieu durch folgende Formel beschrieben werden:

H+ 3HNO2 ⎯→ 2 NO + HNO3 + H2O

Das zugeführte NaNO2 zerfällt im leicht sauren Milieu des Fleisches durch das

fleischeigene Reduktionssystem bereits in der Kälte zu HNO2 (TOTH, 1982). Aus 3

Molekülen HNO2 entstehen 2 Moleküle NO. Nun kann sich NO an das Fe++ anlagern

und das NOMb bilden.

44

Die Umlagerung verläuft niemals quantitativ. MetMb und NOMb liegen gemischt vor.

Nach ROMMINGER (1980) ist eine ausreichende Umrötung erreicht, wenn mindestens

50% des Myoglobins ins NOMb umgewandelt sind.

Ein Teil vom gebildeten NO wird sofort von Sauerstoff zu Nitrat oxidiert. Die als Starter-

kulturen zugesetzten Staphylokokken und Mikrokokken sorgen dafür, dass Nitrat

wieder zu Nitrit abgebaut wird. Bei Milchsäurebakterien sind wenige Spezies bekannt,

die über die aktiven Nitratreduktasen verfügen (MÜLLER, 1979).

SIELAFF (1980) hat auf die geschmacklichen Probleme bei der Anwendung von

Monokulturen hingewiesen.

Die Umrötungsreaktionen sind pH-Wert-, temperatur- und zeitabhängig. Bei einer

schnellen Säuerung bei hoher Temperatur kann die Umrötung besser ablaufen (GRAU,

1969; BUCKENHÜSKES, 1998). Bei zu schneller Säuerung kann die Umrötung nicht

ordnungsgemäß ablaufen, weil die nitratreduzierenden Bakterien durch hohe

Säurebildung beeinträchtigt werden.

In Gegenwart von reduzierendem Zucker wie Ascorbinsäure (C6H8O6) beschleunigt

sich der Umrötungsprozess.

2 HNO2 + C6H8O6 ------→ 2 NO + 2 H2O + C6H6O6 (Ascorbinsäure) (Dehydroascorbinsäure)

Durch ihre stark reduzierende Eigenschaft ermöglicht sie die schnelle Umwandlung

von Nitrit zu NO und in einem weiteren Schritt die Umwandlung des braunen MetMb in

das rote NOMb (BUCKENHÜSKES, 1998).

Der nicht verbrauchte Rest von Ascorbinsäure schützt das Endprodukt gegen

Oxidation und Verfärbung. Als ein Antioxidant bindet die Ascorbinsäure den Sauerstoff,

der sonst mit NO oder Mb reagiert hätte. Durch eine Bindung vom Sauerstoff oxidiert

weniger Nitrit zu Nitrat. Mehr NO stehen dann für die Bildung vom NOMb zur

Verfügung.

Ein zusätzliches Ziel der Untersuchung ist die Herstellung eines gepökelten Produktes

mit einem verminderten Restnitritgehalt.

In den Fleischerzeugnissen wird in Deutschland gewöhnlich 1,5 bis 3% Nitritpökelsalz

zugesetzt. Das entspricht 90 bis 180 ppm Nitrit. Die notwendige Menge von Nitrit zur

Bildung einer ausreichenden Pökelfarbe wird bei 30 - 50 ppm festgestellt. Auf Grund

der mikrobiologischen Stabilität wird mehr Nitrit zugesetzt. Die Bakterienhemmung von

Nitrit ist in den zulässigen Zusatzmengen in Deutschland insbesondere auf die

Freisetzung von HNO2 zurückzuführen (SIELAFF, 1982).

45

7. Präzisierte Aufgaben- und Problemstellung

Basierend auf den vom Literaturteil entnommenen Erkenntnissen wird die präzisierte

Aufgabenstellung zur fermentativen Fleisch-Rekonstitution mit Rohfleischcharakter in

folgenden Schwerpunkten festgesetzt:

- Gestaltung der einzelnen Verfahrensstufen und Aufstellung des Verfahrens-schemas

Das Wirkprinzip des Verfahrens soll auf den natürlichen Bindeeigenschaften der

löslichen sowie teilweise auch gequollenen Muskeleiweiße beruhen, die nach einer

begrenzten Zerstörung von Bindegewebshüllen der Muskelfaser und Muskelfaserbün-

del durch eine Massage des Fleisches mit Kochsalz an die Fleischoberfläche gebracht

werden. Es ist festzustellen, unter welchen Bedingungen sich die löslichen Muskelpro-

teine auf der Oberfläche in optimaler Menge herauslösen lassen. Die Größe der

Fleischteilchen soll eine Kompaktfleischstruktur garantieren.

Die Bildung eines stabilen Proteinnetzwerkes der so oberflächenaktivierten Proteine

soll durch eine partielle Säuredenaturierung erfolgen. Dabei soll die Säuerung durch

eine Stoffwechseltätigkeit von homofermentativen Milchsäurebakterien herbeigeführt

werden, die sowohl fleischeigene als auch zugesetzte Kohlenhydrate zu Milchsäure

umsetzen.

Sie soll während einer abgekürzten Fermentation stattfinden, weil keine aromabilden-

den Reifungsprozesse stattfinden sollen.

Eine optimale Säuerung der ausgewählten Starterkulturen setzt eine perfekte Ab-

stimmung der Reifeparameter, insbesondere der Temperatur und Dauer voraus.

Zum Aufgabenbereich zählen auch Anforderungen an Bauten, Ausrüstungen und

Bedarf an technologischen Medien. Die Zusammenstellung der benötigten Anlagen im

Technikum-Maßstab soll möglichst so durchgeführt werden, dass das neue Verfahren

in eine bereits vorhandene Produktionsanlage ohne zusätzliche Investitionen integriert

werden kann.

- Rezepturzusammenstellung

Bei der Entwicklung des Verfahrens ist eine Zutatenliste mit technologisch notwendi-

gen Inhaltstoffen für die Entstehung einer stabilen Bindung der Fleischteile zusammen-

zustellen.

Als Rohmaterial soll Schweinefleisch mit standardisiertem Anteil an Eiweiß, Fett und

Bindegewebe im einwandfreien mikrobiologischen Zustand und ohne Qualitätsabwei-

chungen ausgewählt werden. Die Rekontaminationsquellen während der Produktion

müssen sicher vermieden werden, um eine Fehlfermentation und einen frühzeitigen

46

Verderb der Waren zu verhindern. In diesem Zusammenhang sollen die Haltbarkeitsfä-

higkeit und die Lagerbedingungen des neuen Fleischerzeugnisses festgestellt werden.

Für die Forschung steht im ersten Ansatz die Suche nach kommerziell erhältlichen,

leistungsfähigen Starterkulturen im Mittelpunkt. Dabei sollen die in Tab. 2 übersichtlich

gemachten Stoffwechselleistungen und technologisch erforderlichen Eigenschaften der

Starterkulturen experimentell verglichen werden. Die Art und Menge des zugesetzten

Zuckers ist auf die Bedürfnisse der eingesetzten Starterkulturen abzustimmen. Die

Kochsalz- und Zusatzwassermenge muss festgestellt werden.

- Darstellung der inneren Veränderungen und Umwandlungen des Rohmaterials bis hin zum fertigen Erzeugnis mit vordefinierten Eigenschaften Dazu sollen alle erforderlichen physikalischen und chemischen Einflussparameter auf

die Rohstoffe und Zwischenprodukte sowie deren Wechselwirkungen eingeschlossen

werden. Es ist eine wissenschaftliche Methodik für die Verfahrensentwicklung zu

erarbeiten, die die biochemischen und fermentativen Einflüsse definiert und sie

kontrollierbar macht. Während der Verfahrensentwicklung sind folgende Messkontrol-

len durchzuführen:

- Kontrolle der Temperatur bzw. Dauer der Fermentation

- Kontrolle der Entwicklung des pH-Wertes und Vermeidung einer Übersäuerung

- Steuerung der reaktionsfähigen Proteine und Schnittfestigkeit der Bindungen

- Erhalt der dem Rohfleisch nahkommenden Eigenschaften

- Kontrolle der Lebensfähigkeit der ausgewählten Starterkulturen

- Endproduktspezialisierung Als ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit sollen die Einsatzmöglichkeiten von Ballast-

stoffen zur Senkung des Energiegehaltes des Endproduktes geprüft werden.

Ferner sollen die Möglichkeiten zur Nutzung ihrer technologischen Vorteile untersucht

werden. Vom Angebot der potentiellen Ballaststoffe für Fleischerzeugnisse sollen

unverdauliche Verbindungen natürlichen Ursprungs ausgesucht und auf künstlich

hergestellte Zusätze weitestgehend verzichtet werden. Der einsetzbare Anteil von

Ballaststoffen und mögliche Veränderungen der Rekonstitutionseigenschaften und der

Qualität des Endproduktes durch Ballaststoffe sind zu untersuchen.

Weiterhin soll das Umrötungsverhalten und die Farbstabilität des rekonstituierten

Fleisches durch einen Zusatz von Nitritpökelsalz geprüft werden, wenn gemäß der

Zielstellung eine starke oder schnelle Säuerung stattfindet. Die eingesetzten

Starterkulturen soll eine stabile Pökelfarbe und ein angenehmes Pökelaroma

unterstützen.

47

- Erprobung des Verfahrens unter praxisnahen Bedingungen Im fortgeschrittenen Arbeitstadium besteht das Ziel darin, gewonnene Erkenntnisse in

ein funktionierendes Verfahren umzusetzen und im Technikum-Maßstab optimierte

Produktmuster fertig zu stellen.

Das Verfahren soll anschließend durch kleintechnische Versuche schrittweise in einem

Erprobungsbetrieb eingesetzt werden. Hierfür sollen Beispielerzeugnisse im Rahmen

der Möglichkeiten industrieller Anwendbarkeit unter Berücksichtigung der regionalen

Verzehrsgewohnheiten in der Neuen Pommerschen Fleisch- und Wurstwaren GmbH

Pasewalk hergestellt werden.

48

B. EXPERIMENTELLER TEIL

8. Untersuchungsmethoden 8.1. Messung des pH-Wertes

Die Messungen des pH-Wertes wurden mit dem Mikroprozessor-pH-Meter CG 840

durchgeführt. Vor jeder Messung wurde die Elektrode in Lösungen mit pH-Werten von

4,01 und 7,00 kalibriert. Die Prüfmethode wurde in § 35 von LMBG L. 06.00 - 2 (1980)

beschrieben.

Nach dem Einstich der Elektrode wurde eine Temperierzeit eingehalten, bis der

Messwert auf der Digital-Anzeige temperaturkompensiert angezeigt wurde. Die Mess-

genauigkeit lag bei ∆pH ≤ 0,01 ± 1 Digit. Das Messergebnis bildete sich aus einem

Durchschnitt von 5 bis 7 Messungen.

8.2. Messung der Zugfestigkeit der entstandenen Bindung

Die Ermittlung der objektiven Zerreißfestigkeit der entstandenen Bindung wurde mit

dem computergesteuerten INSTRON-Universal-Prüfgerät Serie IX (Modell 4301)

durchgeführt. Die Proben wurden dabei auf Abmessungen von 7 x 4 x 0,5 cm zu-

geschnitten und auf Zimmertemperatur gebracht. Nach einer Befestigung auf dem

Mehrnadel-Probenhalter wurde die Probe mit einer Geschwindigkeit von 300 mm/min

im Kraftbereich bis 1 kN gezogen.

Je Probe wurden drei Messungen durchgeführt. Dabei wurden folgende Messgrößen

registriert und in einem Kraft-Dehnung-Diagramm dargestellt:

• Die Maximalkraft F [kN], bei der die Probe aufreißt

• Die maximale Dehnung der Probe bei Maximalkraft [%]

• Die Dehnung bis zum vollständigen Abriss [mm]

Bei der Maximalkraft wurde der Widerstand der Probe erfasst, den die entstandene

Bindung zwischen Fleischstücken seiner Zerreißung entgegensetzte. Dies korreliert

nicht mit der Aussage zur Zartheit des Fleisches.

Der Dehnungsweg bis zu diesem Zeitpunkt wurde durch die maximale Dehnung bei

Maximalkraft angegeben. Der Weg, bei dem die Probe vollständig getrennt wurde und

die Testperson den laufenden Versuch abbrach, wurde als eine Dehnung bis zum voll-

ständigen Abriss definiert.

49

8.3. Aufschnittstabilität der rohen Formfleischblöcke

Die Aufschnittstabilität der Formfleischblöcke wurde mit einer haushaltsüblichen

Aufschnittmaschine im warmen und abgekühlten Zustand geprüft. Dabei wurde der

Fleischblock in Scheiben von 13 mm Dicke geschnitten.

8.4. Sensorische Untersuchungen

Die Grundlage der sensorischen Untersuchungen der Proben war ein hauseigener

Beurteilungsbogen, basierend auf dem Prüfschema der deutschen Landwirtschafts-

Gesellschaft e. V. (DLG), (1992) für entsprechende Endprodukte. Die leichte Modifizie-

rung des Prüfschemas auf die wichtigsten Qualitätsmerkmale diente unter den

Bedingungen des Technikum-Maßstabs dem Zweck, die Entwicklung der Zielgrößen in

einzelnen Versuchsvariationen auszuprägen.

Nach jedem Versuch wurden Proben von mit diesem Lebensmittel vertrauten Mitarb-

eitern in rohem und thermisch behandeltem Zustand begutachtet. Die Faktoren, die die

Gesamtqualität des Endproduktes bestimmten, ließen sich in folgende Prüfmerkmale

einteilen: Zusammenhalt der Fleischteile, Aussehen - insbesondere Rohfleischfarbe,

Geruch, Geschmack und Konsistenz.

Die Prüfmerkmale wurden mit Punkten von 0 bis 5 bewertet.

5 – Erfüllung der Qualitätserwartung 2 – deutlicher Fehler

4 – geringfügige Abweichung 1 – starker Fehler

3 – merkliche Abweichung 0 – nicht bewertbar

8.5. Untersuchungen des Saftverlustes bei thermischer Nachbehandlung

Die Ermittlung des Saftverlustes erfolgte durch Einwaage der Proben vor und nach

thermischer Nachbehandlung. Die erhitzten Proben wurden vor dem Einwiegen stets

auf Raumtemperatur abgekühlt.

8.6. Mikrobiologische Untersuchungen

Die mikrobiologischen Untersuchungen wurden durch folgende voneinander unab-

hängige akkreditierte Prüflabors ausgeführt.

1. Institut für Lebensmittelhygiene der Universität Leipzig

2. Lebensmittellabor des Biologisch-Chemischen Institutes Hoppegarten GmbH

Die Untersuchungen erfolgten in aus verschiedenen Stellen steril entnommenen

Probenmaterialien nach Methoden der Amtlichen Sammlungen von Untersuchungsver-

fahren nach §35 LMBG. Dabei wurden aerobe mesophile Keimzahl, Enterobacteria-

ceae, Lactobacteriaceae, Staphylococcus, Escherichia coli und Salmonellen erfasst.

50

9. VERSUCHSTEIL I – Komplettierung der Verfahrensstufen, Anlagen und technologischen Medien

9.1. Konstituierung der einzelnen Verfahrensstufen

9.1.1. Rohmaterialauswahl

Als Rohmaterial wurde grundsätzlich Schweinefleisch S III nach der GEHA-Sortierung

eingesetzt. Die analytischen Werte von S III waren: Wasser 70%, Fett 11%, Fleisch-

eiweiß 19%, davon 16,1% BEFFE.

Als mageres Kutterfleisch enthielt S III eine geringe Menge an Sehnen und Knorpel

aus dem Schulter- und Keulenbereich. Die grob zerstückelten Bindegewebsteile im

Rohmaterial beeinträchtigten die Bindungsentstehung und die sensorischen Wahr-

nehmungen wie Kaubarkeit und Zartheit (Bild 7). Deshalb wurden grobe Sehnen sowie

Knochenputz und Knorpelpartikel vor dem Einsatz entfernt.

Bild 7: Fleischstück aus S III mit Knorpel- und Bindegewebeteilen

Übrig gebliebene Fett- und Bindegewebeteile sollten flächenmäßig nicht so ausge-

dehnt sein, dass sie die Fleischstücke isolierten.

Ein zu hoher Fettgehalt verursacht allgemeines Weichfühlen des ganzen Formlings

und vermittelt den falschen Eindruck, dass keine ausreichende Bindung entstanden

sei.

Das Rohmaterial wurde mit Temperaturen zwischen 4 und 7 °C geliefert. Tiefgefroren

gelagertes Fleisch wurde vor dem Versuchstag über eine Nacht bei 7 °C aufgetaut.

Das Rohmaterial sollte eine Kerntemperatur von niedriger als 7 °C aufweisen, um die

Vermehrung der Kontaminationsflora zu vermeiden. Sie sollte andererseits nicht

51

unterhalb von 4 °C liegen, weil Schwierigkeiten bei der Startentwicklung von Milch-

säurebakterien auftreten und sich die Säuerung dadurch verzögern könnte.

Der durchschnittliche pH-Wert des Rohmaterials lag mit pH = 5,9 im pH-Wert-Bereich

des Normalfleisches.

9.1.2. Vorstrukturierung des Rohmaterials

Die mechanische Oberflächenzerstörung und die Vorstrukturierung des Rohmaterials

auf eine annährend einheitliche Größe wurden im Wolf vorgenommen.

Unter den Bedingungen des Technikums wurde das Kreuzmesser des Wolfes um-

geformt, um die Abmessungen der Fleischstücke weiterhin zu vergrößern. Dabei

wurden drei Schneidbalken entfernt (Bild 8).

Bild 8: Schneidsatzaufbau (Vorscheibe, Einflügelmesser, Vorscheibe)

Im Schneidbalken des Messers und in den Innenseiten der Vorschneidscheibe wurden

Zahnungen eingeschliffen, so dass die Fleischteile zerfasert wurden. Die Fleisch-

stücke zeigten so keine scharfen Kanten. Die ausgeprägte Oberflächenrauhigkeit

begünstigte die Proteinextraktion. Die Vorscheiben wurden nicht versetzt eingeführt.

Auf diese Weise, nämlich mit der Kombination von Vorscheibe-Einflügelmesser-

Vorscheibe konnte ein durchschnittliches Teilchenspektrum erreicht werden, dessen

Größe im Anhang-Bild 14 dargestellt ist. Wenn das Einflügelmesser mit der stumpfen

Seite eingesetzt wurde, konnte eine noch größere Partikelgröße erreicht werden.

9.1.3. Knet-Mengen

Für diesen Arbeitsgang wurde eine Universalküchenmaschine mit Rühr- und Schlag-

funktionen verwendet. Die Geschwindigkeit des Knethakens betrug in der 1. Mischstufe

180 Umdrehungen pro Minute.

Die Zutaten wurden in folgender Reihenfolge in der Mischmaschine gebracht: Roh-

material, Salz, Zucker und andere Zutaten, wenn sie in der Rezeptur angegeben

52

waren. Nach einem ca. 2-minütigen Mengen wurden die voraktivierten Keime mit

Schüttwasser zugegeben.

In den Versuchsreihen variierten die Mengdauer zwischen 10 und 40 min. Nach dem

Mengen von 40 min wies das Mischgut eine hohe Temperatur (Abb. 3) und eine stark

weiche Konsistenz auf.

Die weiche Konsistenz wurde nach dem Mengen weniger durch die Erhöhung der

Temperatur bis zu 19°C verursacht, sondern vor allem durch die Menge von heraus-

gelösten Proteinen aus dem Muskelverband.

Eine Mengdauer von 10 min war eindeutig zu kurz, weil die Fleischteile nicht voll-

ständig mit den gelösten Eiweißen umhüllt werden konnten.

02468

101214161820

0 10 15 20 25 40Mischdauer [min]

Tem

pera

ture

rhöh

ung

°C

Temperatur vor Mischen 4°CTemperatur vor Mischen 7°C

Abb. 3: Temperaturerhöhung während des Knet-Mengens

Nach einer Mengdauer von 20 min kam es zu einer Temperaturerhöhung von durch-

schnittlich 10 °C. Nach dieser Zeit stellte sich der günstigste Kompromiss von freige-

setzter Eiweißmenge auf der Teilchenoberfläche und mechanischer Zartmachung ein.

Die Fleischteile waren nach dem Mengen mit dem ausgelösten Eiweiß überzogen und

wiesen gleichmäßig formbare und leicht klebrige Eigenschaften auf.

Die Mengdauer sollte jedoch je nach der Endproduktspezialisierung unterschiedlich

eingestellt werden. Eine Mengdauer von 10 - 15 min war für die Konservenherstellung

ausreichend, weil das Fleisch anschließend im Autoklav zart gekocht wurde.

Die Konsistenz des Mischgutes hing stark von der eingesetzten Technik ab, weil eine

hohe mechanische Belastung zu einem übermäßigen Abrieb und einer weichen

Konsistenz führte.

Wenn Warmfleisch verwendet wurde, war es schon nach dem Zerkleinern klebrig, was

eine hervorragende Voraussetzung zur Bindungsentstehung ist. Aber das Endprodukt

fühlte sich weicher an. Man sollte in diesem Fall die Mengdauer herabsetzen.

53

9.1.4. Formgebung und Vakuumierung

Als Formgebung wurden gas- und wasserundurchlässige Polyethylendärme vom Typ

Sterildarm mit der Abmessung von ∅120/50 mm eingesetzt.

Die Chargen mit Gewicht ab 7 kg wurden mit einer Kolbenfüllmaschine ohne Vakuum-

funktion gefüllt. Die kleineren Chargen wurden in Formbeutel von Hand gefüllt, so dass

möglichst keine Hohlräume entstanden.

Die eingeschlossene Luft in den Zwischenräumen der gefüllten Därme wurde durch

eine Vakuumierung mit dem höchstmöglichen Unterdruck bis –1,0 bar entfernt. Dies

diente der Verdichtung der Fleischteile. Die Füllmenge wurde mit 1,5 kg festgelegt,

damit mehr Platz während des Vakuumziehens zur Verfügung stand.

Nach einem luftdichten Verschweißen wurde die Füllung mit dem Clipper mechanisch

stabilisiert.

Die Proben, die sowohl mit der Füllmaschine als auch von Hand gefüllt aber nicht

evakuiert wurden, zeigten durch Lufteinschlüsse gebildete Hohlräume und Poren, die

das Anschnittsaussehen und den Zusammenhalt der Fleischteile beeinträchtigten

(Anhang-Bild 16). Wegen großer Hohlstellen waren sie in der Aufschnittmaschine nicht

ohne Zerreißen schneidbar.

Wenn die Proben begannen gleich nach dem Füllen die Farbe zu ändern, galt das als

Zeichen dafür, dass die Bakterien ihre Arbeit tun. Es entstanden dunkle Flecken, die

sich während der technologischen bedingten Standzeit vor der Fermentation

flächendeckend ausbreiteten und nach der Fermentation wieder vollständig

verschwanden.

9.1.5. Fermentation

Nach dem Füllen wurden die Proben bei einer konstanten Temperatur im Räucher-

schrank an den Querstangen des Räucherwagens hängend oder im Brutschrank

liegend fermentiert. Die Fermentationstemperatur sollte ohne Schwankungen exakt

gehalten werden. Deshalb wurde der Räucherschrank bzw. der Brutschrank einige

Stunden vor dem Versuchsbeginn temperiert.

Die Fermentationstemperatur sollte unterhalb des Grenzwertes der thermischen

Eiweißdenaturierung und im optimalen Temperaturbereich der zugesetzten Mikroorga-

nismen liegen. Die Versuche wurden daher im Temperaturbereich von 15 bis 40 °C

durchgeführt.

Die Fermentation wurde mit der Maximaltemperatur begonnen, da eine möglichst

schnelle Säuerung angestrebt wurde.

54

Die Fermentation wurde so lange fortgesetzt, bis eine sensorisch wahrnehmbare

Bindung der Fleischteile entstand oder sich erste Anzeichen der Überfermentation wie

Garfleischfarbe wahrnehmen ließen.

Die optimale Fermentationstemperatur und -dauer wurden im Versuchsteil II (Schwer-

punkt 10.2.) ausführlicher untersucht, weil diese Einflussgrößen als die entscheidenden

Steuerparameter für die Fermentation und gleichzeitig für die Bindungsentstehung

zwischen den Fleischabschnitten festgestellt wurden.

Nach der Fermentation lagen die Proben zur Abkühlung zunächst mindestens für 2 h

im Eiswasser. Die Abkühlung musste rasch erfolgen, so dass die Verweildauer der

Proben bei den für pathogene Mikroorganismen besonders günstigen Temperaturen

zwischen 15 - 20 °C möglichst kurz gehalten wurde. Die Lagerung erfolgte anschließ-

end bei 3 °C im Kühlschrank oder bei 7 °C in der Kühlzelle.

9.2. Zusammenstellung der Versuchsanlagen im Technikum-Maßstab

Die im Technikum-Maßstab angewandten Anlagen wurden im Folgenden in ihrer tech-

nologischen Reihenfolge zusammengestellt:

Zerkleinern: Hochleistungswolf D 114 MM 2000 SN, Fa. KILIA, Kiel

Knet-Mengen: Küchenmaschine mit Knethaken HU 1010, Fa. FEUMA, Gösnitz

Formgebung: Kolbenfüllmaschine C2, Fa. ROHWER, Neumünster

Kunstdärme Typ Sterildarm ∅ 120/50, Fa. DAGEMA, Willich

Vakuumverpackungsmaschine GM 2002, Fa. BOSS, Bad Homburg Clipper, Fa. TECHNOPACK, Hamburg

Fermentation: Brutschrank Typ T6060, Fa. HERAEUS Instruments, Hanau Räucheranlage MC 5, Fa. MAURER, Reichenau

Verschließen der Konservendosen:

Tischverschließmaschine TVM 335, Fa. LANCIO, Braunschweig

Sterilisieren: Varioklav, ohne Druckkühlung, Typ 400 E (2,5 bar, 80 dm³),

Fa. MPC-Laborgeräte, Bochum

Erhitzung: Kombidämpfer, Fa. RATIONAL, Landesberg

9.3. Zusammenstellung der Rezeptur

Häufig wies schon das Fleischrohmaterial große Qualitätsunterschiede auf, weshalb

zur Absicherung der Ergebnisse in der Rezeptur identisch angelegte Versuche bei

gleichen Verarbeitungsbedingungen miteinander verglichen wurden. Um die techno-

logische Notwendigkeit der Zutaten zu prüfen, wurden bei jedem Versuchsansatz

Chargen mit Nullmengen der Zutaten hergestellt.

55

9.3.1. Vorversuche zur Bestimmung der Keim- und Zuckermenge

Für dieses Ziel wurde die Entwicklung des pH-Wertes mit Hilfe der Rohwurst-

Mischkultur PPLX von der Fa. WISBY untersucht.

Die Mischkultur PPLX bestand aus Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus plantarum

und Streptococcus xylosus. Sie wurde schon in den Vorarbeiten der Forschung ein-

gesetzt, wobei eine schnelle Säuerung und ansatzweise ein Zusammenhalt der

Fleischteile festgestellt wurden (THOMA, 1999).

Die für Rohwurstherstellung standardisierte Keimmenge in der Verpackung wurde als

eine Bezugsmenge für die zugesetzte Keimmenge verwendet. Die rohwurstüblichen

Menge wurde dann als „1-fach“ und die Verdopplung dieser Menge als „2-fach“

bezeichnet.

Tab. 4: Ergebnisse zur Einschätzung der Keim- und Zuckermenge mit PPLX

End-pH-Wert

Keim-menge

Zuckerart Zucker-menge

Zusatz-wasser

Koch-salz

5,69 1/3 Glucose 0,6% 10% 1,8%

5,68 1/2 Glucose 0,25% 10% 1,8%

5,90 1/2 Glucose 0,35% 10% 1,5%

6,00 1/2 Glucose 0,3% 10% 1,5%

5,40 1/2 Glucose

GdL

0,35%

0,3%

10% 1,5%

4,90 1/2 Glucose

Saccharose

0,2%

0,3%

10% 1,5%

4,80 1-fach Glucose

Saccharose

0,4%

0,6%

10% 1,5%

4,60 2-fach Glucose

Saccharose

0,7%

1,3%

10% 1,5%

Nach einer Fermentation von 24 h bei 40 °C wurden die pH-Werte gemessen (Tab. 4).

Bei einer Kombination von 1/3 der Rohwurst-Konzentration von PPLX und 0,6%

Glucosemenge hat sich der pH-Wert kaum gesenkt.

Auch mit 1/2 der Rohwurst-Konzentration und 0,25 – 0,35% Glucose konnte man keine

Senkung des pH-Wertes feststellen. Mit einem Zusatz von 0,3% GdL lag der End-pH-

Wert bei 5,4 nach 24 h.

56

Erst die Erhöhung der Zuckermenge auf 0,5% (Glucose und Saccharose) hat die

nötige Säuerung eingeleitet.

Durch die Verdopplung der Keimmenge und Erhöhung der Zuckermenge bis auf 2%

sank der pH-Wert nach 24 h unter dem gewünschten pH-Bereich.

Aus den ermittelten Werten war anzunehmen, dass die Keimmengen von 1/3 und 1/2

der Rohwurst-Konzentration für die angestrebte kurze Fermentationsdauer zu gering

sind.

Die 1-fache und verdoppelte Keimmenge einer Rohwurstherstellung sollten weiterhin

zugesetzt werden, um bereits zum Beginn eine Überzahl von Starterkulturen zu

erreichen und damit deren Durchsetzungsvermögen gegen die Konkurrenzflora zu

unterstützen. Dabei sollte die Zuckermenge weit unter 1% liegen.

9.3.2. Auswahl der geeigneten Starterkulturen

In den nächsten Versuchen wurden zusätzlich die Monokulturen Pediococcus

acidilactici, Lactobacillus plantarum ALCO1, Lactobacillus curvatus 432 und

Lactobacillus sake 982 (Fa. WISBY) auf ihre Eignung zur fermentativen Fleisch-

Rekonstitution erprobt.

Für 100 kg Rohwurstchargen standardisierte Tüten enthielten jeweils 3 x 1011 KbE

gefriergetrockneter Keime (Lb. plantarum 2,0 x 1011 KbE).

Die Keime von PPLX, Ped. acidilactici und Lb. curvatus waren mit Glucose wasserfrei

gemischt. Deshalb musste der Tüteninhalt in 200 ml Leitungswasser suspendiert und

nur ein Aliquot davon für einen Versuchsansatz zugesetzt werden, da erhebliche

Keimzahl-Unterschiede bei grammweise abgewogener Keim-Glucose-Mischung auf-

treten konnten. Die Starterkulturen Lb. plantarum und Lb. sake enthielten keine Glu-

cose zur Keimzahl-Standardisierung, so dass ein Abwiegen in Gramm möglich war.

Die Versuche zur Auswahl der bestgeeigneten Starterkulturen wurden mit in Tab. 5

zusammengestellter Rezeptur durchgeführt.

Die zugesetzte Zuckermenge von 0,6% aus Glucose und Saccharose wurde von der

Fa. WISBY in Bezug auf die angelieferten Starterkulturen empfohlen. Diese Zucker-

menge sollte in Rohwurst mit der angegebenen Keimzahl einen pH-Wert bis zu 4,9

erzeugen.

57

Tab. 5: Versuchsrezeptur zur Auswahl der geeigneten Starterkultur

Zutaten Charge 1 Charge 2 Charge 3 Charge 4 Charge 5

Keimart PPLX Lb. curvatus Lb. plantarum Lb. sake Ped.

acidilacticiKeimmenge Aliquot von Rohwurst-Konzentration = 2 ml/kg

Chargengröße 5 kg

Kochsalz 1,5% = 15 g/kg

Wasser 5% = 50 ml/kg

Zucker 0,6%, davon Glucose 0,2% = 2g/kg

Saccharose 0,4% = 4g/kg

Nach 25 minütigem Mengen und Handfüllung in Folienbeutel wurde die Hälfte einer

Charge im Kühlschrank bei 15 °C und die andere Hälfte im Brutschrank bei 40 ± 3 °C

fermentiert.

Die Proben, die im Kühlschrank bei 15 °C lagen, waren nach 48 h augenscheinlich

verdorben, ohne dass eine Teilchenbindung erreicht wurde.

Die Proben, die im Brutschrank bei 40 °C lagen, wurden 14 h lang fermentiert und für

3 h bei 2 °C abgekühlt. Nach den Messungen des pH-Wertes wurden sie im Kombi-

dämpfer von der Fa. RATIONAL bis zu einer Kerntemperatur von 69 °C gegart und

sensorisch bewertet. Die Ergebnisse sind in der aufsteigenden Reihenfolge der Säure-

leistung der Keimarten in Tab. 6 dargestellt.

Tab. 6: Messergebnisse der Proben mit unterschiedlichen Keimarten

Messprobe pH-Wert Säuerlicher Geschmack

Bindung Farbhaltung

Rohmaterial 5,78 - - +++++

Nullprobe ohne MO 5,67 - + +++++

Lb. sake 5,41 + + +++++

Lb. plantarum 5,17 ++ ++++ +

PPLX 4,90 +++ +++ +++

Lb. curvatus 4,83 ++++ ++ ++++

Ped. acidilactici 4,78 +++++ +++++ ++

- = kein Zeichen + = vorhanden

58

In der Nullprobe ohne Starterkulturen sank der pH-Wert erwartungsgemäß kaum. Sie

wies jedoch eine sehr schwache zusammenhaltende Bindung an einzelnen Stellen auf,

die durch Wechselwirkungen von Kochsalz, Knet-Mengen und Vakuumpressen

zustande kam.

Alle erproben Keimarten waren in der Lage, eine Säuerung zu bewirken.

Mit Lb. sake erfolgte eine geringe Senkung des pH-Wertes und sehr schwache

Bindung, was sich an der noch frischen Rohfleischfarbe erkennen ließ.

Alle anderen Keime haben mehr oder weniger eine Formstabilisierung hervorgerufen.

Aber nicht überall war sie stark genug, damit ein genügend fester Zusammenhalt der

Fleischteile entstehen konnte. Bei den Beurteilungskriterien war „mangelhafter

Zusammenhalt“ der meist beobachtete Fehler.

Bei Lb. plantarum hat sich die Bindung relativ gut ausgewachsen, aber die Farbe des

Anschnittes hat sich kurz nach der Fermentation grau verfärbt.

Die PPLX-Proben zeigten in jeder der Beurteilungskategorien mittelmäßige Leistungen.

Mit Lb. curvatus war eine sehr schnelle Säuerung bis zum pH-Wert von 4,83 möglich,

wenn auch die Bindung nicht ausreichend war. Bemerkenswert war die hervorragende

Farbhaltung, auch ohne Schutzverpackung.

Die Proben mit Ped. acidilactici erbrachten die stärkste Säureleistung und zeigten die

festeste Bindung. Aber die Proben konnten nicht die Auswahlkriterien zur Erhaltung der

frischen Fleischfarbe erfüllen.

Die Säuerungsleistung nahm unter den Versuchsbedingungen in der Reihenfolge von

Lb. sake, Lb. plantarum, PPLX, Lb. curvatus und Ped. acidilactici zu. Die Erhaltung der

frischen Fleischfarbe nahm in der Reihenfolge von Lb. sake, Lb. curvatus, PPLX, Ped.

acidilactici und Lb. plantarum ab.

Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden die Keimarten Ped. acidilactici, Lb.

curvatus und PPLX nochmals auf ihre Eignung in weiteren Versuchen mit variierenden

Keim- und Zuckermengen geprüft, weil die pH-Werte in vorherigen Versuchen deutlich

unter von pH = 5,0 lagen (Tab. 7).

59

Tab. 7: Messergebnisse nach Rezepturvariationen

Keimart Keim-menge

Zucker pH-

Wert

PPLX

1-fach

0,5% davon 0,2% Glucose

0,3% Saccharose 4,94

Lb. curvatus

1-fach



Lb. curvatus

2-fach



Ped.

acidilactici 1-fach



Ped.

acidilactici 2-fach



Mit PPLX und Ped. acidilactici konnte man zusammenhaltende Fleischteile erzielen,

aber die Frischfarbehaltung der Proben war wie vorher mangelhaft.

PPLX hat als eine Mischkultur im neuen Verfahren einen Vergleichszweck zur

Rohwurst-Fermentation erfüllt und wurde weiterhin aus der Forschung ausgeschloss-

en, weil für das Vorhaben insbesondere die Säuerungsleistung technologisches

Interesse darstellte, während andere Einflussnahmen z.B. auf die Aromabildung eher

unerwünscht waren.

Die Proben mit einfacher Menge von Ped. acidilactici und 0,5% Zucker haben den pH-

Wert von 4,95 erreicht. Aber der Anschnitt war sehr porig, was auf eine mögliche

Gasbildung hinwies. Diese Keime säuerten zu schnell, ohne der Protein-Zusammen-

verknüpfung Zeit zu lassen. Als Folge der Säuredenaturierung ging die frische

Fleischfarbe verloren.

Von den in Tab. 6 erprobten Keimarten war der Stamm Lb. curvatus 432 zur fermen-

tativen Fleisch-Rekonstitution mit Rohcharakter am besten vertretbar, weil dabei der

pH-Wert in den gewünschten Bereich überging und die Frischfleischfarbe sogar nach

dem Schneiden in Scheiben sehr gut erhalten blieb.

9.3.3. Voraktivierung der tief gefrorenen Starterkultur

Es wurden Chargen mit oder ohne Voraktivierung unter gleichen Bedingungen her-

gestellt, um festzustellen, ob eine Voraktivierung von Mikroorganismen technologisch

notwendig ist. Vor allem, wenn die nacheinander gefüllten Chargen bei einer

Raumtemperatur von 20 °C bis zu 2 h auf den Fermentationsbeginn warten mussten,

60

durften sich die Starterkulturen in dieser Zeit nicht mehr in der lag-Phase befinden, weil

sich sonst eine Konkurrenzflora entwickeln könnte.

Der Versuch erfolgte mit der 2-fachen Keimmenge von Lb. curvatus und 0,2% Glucose.

Die Einflussgrößen wurden wie unten dargestellt kombiniert.

Voraktivierung Wartezeit 2 h bei 25 °C Charge 1: + + Charge 2: - + Charge 3: + - Charge 4: - -

(- = ohne; + = mit)

Der gesamte Tüteninhalt mit gefriergetrockneten Starterkulturen wurde in 200 ml

Leitungswasser mit einer Temperatur von 25 °C unter leichtem Rühren reaktiviert, um

einen sofortigen Beginn ihrer Stoffwechselaktivitäten während der nachfolgenden

Fermentation zu gewährleisten. Nach 30 min wurde die anteilige Menge davon für die

Chargengröße entnommen und mit der Schüttwassermenge ins Mischgut gegeben.

Die Messungen des pH-Wertes wurden an unterschiedlichen Stellen innerhalb einer

Probe durchgeführt. Die ermittelten Werte sind in Tab. 8 dargestellt.

Tab. 8: Entwicklung des pH-Wertes in Chargen mit und ohne Voraktivierung

ohne Voraktivierung mit Voraktivierung

mit Wartezeit ohne Wartezeit mit Wartezeit ohne Wartezeit

Rohmaterial 5,92 6,03 6,04 Mittelwert pH = 6,0

nach Fermentation

5,20 5,18 5,26 5,21 5,17 5,22 5,21

5,23 5,43 5,21 5,16 5,06 5,16 5,31

5,19 5,32 5,24 5,18 5,28 5,21 5,18

5,30 5,48 5,17 5,14 5,24 5,33 5,25

Mittelwert pH = 5,21 pH = 5,22 pH = 5,23 pH = 5,23

In allen Versuchsvariationen hat der End-pH-Wert den optimalen Wert von 5,2 erreicht.

Es lag kein signifikanter Unterschied zwischen den Chargen vor. Die Voraktivierung

von 30 min der Keime hatte keinen bedeutenden Einfluss auf den End-pH-Wert.

Trotzdem wurde die Voraktivierung nach der Empfehlung der Lieferfirma als eine

Prozessstufe in das Verfahren integriert. Darüber hinaus förderte das Rühren während

61

der Voraktivierung die vollständige Auflösung und gleichmäßige Verteilung des

Keimgemisches.

Der Einfluss einer Standzeit bis zu 2 h vor der Fermentation konnte vernachlässigt

werden, solange die Kerntemperatur des Füllgutes unter 20 °C blieb.

9.3.4. Zucker

Als Zucker wurden die Zuckerarten Glucose und Saccharose ausgewählt. Zuerst

wurde das Wachstumsverhalten der Keime im destillierten Wasser mit unterschiedli-

chen Glucosemengen geprüft. Dadurch konnte eine Analyse in einem Nährmedium

ohne weitere beeinflussenden Faktoren simuliert werden.

In der 1. Versuchsreihe wurde die 1-fache Konzentration von Lb. curvatus (2 ml/kg) mit

Glucosemengen von 0%, 0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, 1% und 2% jeweils in einem

Becher mit 80 ml destilliertem Wasser gemischt und 15 h bei Zimmertemperatur stehen

gelassen.

Sofort nach der Zuckerzugabe begann die Senkung des pH-Wertes. Die Säuerungs-

kurven der Lösungen verliefen in den ersten Stunden der Fermentation sehr variabel

(Abb. 4). Ab der 4. Stunde begannen sich die Kurven zu überlagern. Nach 15 Stunden

hat sich der End-pH-Wert in allen Lösungen vereinheitlicht.

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

nachZugabe

1 2 3 4 5 6 ... 15

Messzeit in Stunden

pH-W

ert

0,2% Glu.0,4% Glu.0,6% Glu.0,8% Glu.1% Glu.2% Glu.

Abb. 4: Entwicklung des pH-Wertes im destillierten Wasser

mit 1-facher Keimmenge und unterschiedlicher Zuckermenge

In der 2. Versuchsreihe wurde das Ganze mit 2-facher Keimmenge (4ml/kg) durch-

geführt (Abb. 5).

62

Man kann durch den unterschiedlichen Verlauf der Kurven in den Abb. 4 und 5 er-

kennen, dass die Geschwindigkeit der Säuerung bei 2-facher Keimmenge eindeutig

schneller verlief und die Lösungen tiefere pH-Werte als die Lösungen mit 1-facher

Keimmenge erreichten.

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

0 1 2 3 4 5 6 ... 15Messzeit in Stunden

pH-W

ert

0,2% Glu.

0,4% Glu.0,6% Glu.

0,8% Glu.1% Glu.

2% Glu.

Abb. 5: Entwicklung des pH-Wertes im destillierten Wasser mit

2-facher Keimmenge und unterschiedlicher Zuckermenge

Mit Hilfe dieser Ergebnisse war es möglich, die ersten Folgerungen abzuleiten:

- Durch eine Verdopplung der Keimzahl lief eine schnellere Säuerung in Zucker-

lösungen ab und ein tieferer End-pH-Wert wurde erreicht.

- Je höher der Zucker dosiert war, desto schneller sank der pH-Wert nur in der

Anfangsphase der Fermentation ab. Bei 1-facher und auch doppelter Keimzahl

hatten die unterschiedlichen Zuckermengen bis 2% einen geringen Einfluss auf den

End-pH-Wert.

Diese Erkenntnisse aus reinen Wasserlösungen sollten anschließend auf die

Fleischproben übertragen werden. In den Reagenzgläsern befanden sich die Bakterien

in einer wässrigen Zuckerlösung. In der Fleischprobe dagegen standen sie gegen die

Konkurrenzflora unter variierenden Lebensbedingungen, lokalisiert zwischen Fleisch-

und Fettpartikeln.

Die zugesetzte Zuckermenge wurde von null bis auf 0,6% variiert, wobei die

Zuckerarten von Glucose und Saccharose im Mengenverhältnis von 1:0, 1:1 oder 1:3

gemischt wurden (Tab. 9).

63

Tab. 9: Einfluss unterschiedlicher Zuckermengen

1-fache Keimmenge 2-fache Keimmenge Zuckermenge

pH Bindung pH Bindung

kein Zucker - - 5,47 negativ

nach 15,5 h


0,4% Saccharose

4,83 positiv nach 20 h - -


0,3% Saccharose

5,02 positiv nach 20 h - -


0,2% Saccharose

5,23 positiv nach 15,5 h 5,25 positiv

nach 15,5 h


0,1% Saccharose

- - 5,22 positiv

nach 20 h

0,4% Glucose 5,43 positiv nach 9 h 5,37 positiv

nach 9 h

0,2% Glucose 5,28

5,22

positiv nach 14 h 5,25

5,13

positiv

nach 14 h

Wenn eine wahrnehmbare Bindung entstanden war, wurde dies als positiv bewertet.

Es wurde nicht unterschieden, wie stark die Bindung war.

In der Nullprobe ohne Zuckerzusatz und mit doppelter Keimmenge kam es zu einer

geringfügigen Säuerung durch die Verstoffwechselung des fleischeigenen Zuckers. Der

End-pH-Wert sank auf 5,47 ab.

Wenn Saccharose eingesetzt wurde, hat der pH-Wert erst nach 20 h den Sollwert

erreicht, weil es als Disaccharid für eine Aufspaltung in seine Bestandteile Zeit

brauchte, um von MO verwertet werden zu können. Der Verlust der frischen

Fleischfarbe und die Intensität des Fermentationsgeruchs nahm mit der Zeit zu.

Daraus resultierend fiel die Entscheidung auf das Monosaccharid Glucose, dessen

Menge minimal auf 0,2% und maximal auf 0,4% eingeschränkt wurde, um die optimale

Säuerung korrelierend der eingesetzten Keimmenge zu gewährleisten. Bei 0,2% und

0,4% Glucose wurden nach 14 h die pH-Werte im Bereich von 5,2 und 5,3 gemessen.

Ab der 9. Stunde der Fermentation konnte man die ersten Bindungsstellen feststellen,

was sich dann bis zur 14. Stunde kontinuierlich ausweitete.

64

9.3.5. Kochsalz

In den ersten Versuchen wurde eine für die Brühwurst übliche Salzmenge von 1,8%

zugesetzt, da eine höhere Salzmenge sensorisch unerwünscht war.

Die Proben mit 1,8% Kochsalz wurden dennoch als zu salzig beurteilt. Erfahrungsge-

mäß ist die Relation zwischen Salzgehalt und Salzgeschmack nicht linear und stark

abhängig vom pH-Wert. Das heißt, dass der Salzgeschmack durch die Säurenote im

Produkt verstärkt wurde.

Deshalb wurde der Salzgehalt im Laufe der Untersuchungen auf 1,5% gesenkt.

9.3.6. Wasser

Das Wasser wurde in konstanten Mengen von 5% und 10% zugesetzt, weil sich nach

Literaturangaben die Fermentation durch diese Milieuverbesserung für die Keime

beschleunigen würde. Es erfüllte weiterhin in diesem Verfahren eine Verteilerfunktion

für die Keime.

Unter Verwendung von wasserbindenden Zutaten und Zusatzstoffen könnten eventuell

Proben mit einem höheren Fremdwasseranteil produziert werden. Zu solchen Zusatz-

stoffen gehören Fremdphosphat, Pflanzenfasern und Cerealien. Versuchsergebnisse

dazu sind in den Schwerpunkten 10.4.3 und 12. zu finden.

65

9.4. Zusammenstellung des Verfahrensschemas

In Abb. 6 wurde das komplette Verfahren zur Herstellung des fermentativ rekonstituier-

ten Fleisches mit Rohfleischcharakter mit den einzelnen Verfahrensstufen aufgestellt.

Abb. 6: Verfahrensschema zur Herstellung des fermentativ rekonstituierten

Fleisches mit Rohfleischcharakter

9.5. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils I

Das Verfahren konnte mit den im Technikum-Maßstab vorhandenen Anlagen wie Wolf,

Küchenmaschine mit Knethaken, Kolbenfüllmaschine, Vakuumverpackungsmaschine

und Räucheranlage durchgeführt werden.

2. Voraktivierung ca. 30 min

6. Vakuumieren

7. Formgebung

fermentativ rekonstituiertes

Fleisch, roh

8. Fermentation

Wasser 200 ml, 25 °C

Lb. curvatus

1. Vorbereiten

5. Füllen

Roh-material

3. Vorstrukturieren

4. Knet-Mengen

Schütt-wasser

Aliquot von 200 ml

Glucose

Kochsalz

MO-Lösung

9. Abkühlen

66

Aus den vorherigen Versuchsergebnissen wurde deutlich, dass für die Bindungsent-

stehung zwischen den Fleischteilen und für die Gleichmäßigkeit der Endprodukte nicht

allein eine schnelle und tiefe Säuerung während der Fermentation ausreicht, sondern

beim gesamttechnologischen Prozess die Grundbedingungen liegen.

Der Herstellungsprozess bestand aus Verfahrensstufen wie Vorbereiten und Vor-

strukturieren des Rohmaterials, Voraktivierung der Mikroorganismen, Knet-Mengen,

Füllen, Vakuumieren bzw. Vakuumpressen, Formgebung, Fermentation und Abkühlen.

Die Stärke der entstandenen Bindung konnte nur so gut sein wie die Beschaffenheit

des Rohmaterials. Das eingesetzte Rohmaterial S III mit sichtbarem Fettanteil von 6%

konnte die Anforderungen an die Rohmaterialzusammensetzung erfüllen. Allerdings

mussten große Sehnenteile aussortiert werden.

Das Rohmaterial wurde im Wolf mit einem Einflügel-Messer in Stücke mit einer Ab-

messung von 1 bis 4 cm zerkleinert. Diese Partikelgröße war ausreichend, um Frikad-

elleneffekte zu vermeiden und den größten Teil der Faserstruktur zu erhalten.

Das Knet-Mengen diente zur gleichmäßigen Verteilung sämtlicher Rezepturbestand-

teile (insbesondere von Starterkultur, Zucker, Kochsalz und gelösten Proteinen auf der

Oberfläche von Fleischabschnitten) und führte zu einer homogenen Gesamtmasse mit

angeglichenen Verarbeitungseigenschaften. Ferner beschleunigte es die Durchdring-

ung des Salzes. Weiterer technologischer Zweck des Knet–Mengens war, möglichst

viele Muskelzellen an der zerstörten Oberfläche zu öffnen. Dabei wurde unter der

reibenden und schlagenden Wirkung des Knethakens der Zellinhalt aus den Muskel-

faserschläuchen herausgeklopft. Die erhalten gebliebene Innenstruktur wurde auf-

gelockert.

Nach dem Knet-Mengen wurde das Mischgut in Kunstdärme überführt und evakuiert.

Der Vakuumdruck verbesserte die Lochfreiheit, Bindung, Schneidbarkeit und das

gleichmäßige Aussehen des Anschnittes. Die Vakuumierung sollte zusätzlich eine

Verringerung des Sauerstoffgehaltes im Brät bewirken und so zur Haltbarkeit bei-

tragen, weil pathogene Mikroorganismen, die auf Sauerstoff angewiesen sind, dadurch

gehemmt werden. Außerdem fehlt Lb. curvatus die Katalaseaktivität, wenn die Milch-

säure in Anwesenheit von Sauerstoff unter Bildung von H2O2 oxidiert.

Die Fermentation fand in diesem Verfahren in einer einfacheren Form als bei der

Rohwurstherstellung statt, weil ein gesteuerter Wasserentzug nicht notwendig ist.

Bisherige Versuchsserien verdeutlichten, dass die Fermentation jedoch die komplexes-

te von allen Arbeitsstufen ist.

Man musste der flächenmäßigen Säurediffusion in alle Teile des Produktes, Eiweiß-

vernetzung und Stabilisierung von Bindungen mehr Zeit lassen.

67

So konnte ca. ab der 14. Stunde bei 40 °C eine zusammenhaltende, aber noch

optimierungsbedürftige Bindung der Fleischteile erreicht werden.

Eine hohe Temperatur verkürzte zwar die Dauer des Fermentationsprozesses, sie

führte aber schnell zu sensorischen Nachteilen.

Bei 40 ± 3 °C fand bereits nach 10 h eine partielle Hitzedenaturierung der Oberflächen-

proteine statt und beeinträchtigte den Rohfleischcharakter des Erzeugnisses.

Die Formfleischblöcke ließen sich direkt nach der Fermentation ohne Schnittverlust

leicht und auch entsprechend dünn schneiden. Die Festigkeit nahm abhängig von der

Ruhezeit auch nach der Fermentation zu.

Rezepturzusammenstellung

Für die Erhöhung der Rekonstitutionsbereitschaft der bindungsfähigen Fleischeiweiße

war der Zusatz von Kochsalz notwendig. Eine Kochsalzmenge von 1,5% konnte ihre

technologische Funktion vollständig erfüllen, ohne geschmacklich negativ zu wirken.

Die vorrangige Aufgabe der zugesetzten Wassermengen von 5% und 10% war eine

homogene Verteilung der Starterkulturen im Fleischmaterial. Es wurde so wenig wie

möglich Wasser zugesetzt, weil:

- der Zusatz von Fremdwasser wenig Sinn macht, da im Verfahren der isoelektrische

Punkt des Fleisches angestrebt wurde, wo das WBV sein Minimum erreicht.

- sich ein geringer Anteil der gelösten bzw. gequollenen Proteine durch den

niedrigen Zerkleinerungsgrad des Rohmaterials ergab, so dass die Immobilisierung

des zugesetzten Wassers nicht wie im Brühwurst zu gewährleisten war.

- sich das Wasser in den Zwischenräumen der Fleischteile lokalisieren und so deren

Bindungen verhindern konnte, wie das Fett und die Knorpelteile.

Von den untersuchten Monokulturen wurde Lb. curvatus 432 als Säurebildner für

weitere Untersuchungen ausgewählt. Die folgenden Auswahlkriterien führten zu dieser

Entscheidung:

- sehr gute Säureleistung in einer kürzen Fermentationszeit

- beste Bewertung in Erhaltung der frischen Fleischfarbe

- im Literaturteil genannte Eigenschaften wie starke Konkurrenzfähigkeit gegen

andere spontan vorhandene Mikroorganismen, gute Anpassung im Fleischsubstrat

und Bacteriocinbildung (Tab. 2, S. 34)

Die Keime sollten vor dem Einsatz für 30 min im warmen Wasser unter Rühren

voraktiviert werden.

Die Säuerungsintensität hing entscheidend von der Art und dem prozentualen Anteil

des zugesetzten Zuckers ab. Die Vergleichsprobe ohne Zucker zeigte, dass eine aus-

68

reichende Säuerung für eine anschnittstabile Bindungsentstehung der Fleischteile

ohne Zuckerzusatz nicht möglich ist (Tab. 9).

Als das Kohlenhydrat wurde Glucose für die weiteren Versuche ausgewählt, weil:

- bei einer Zumischung von Saccharose die Erreichung des End-pH-Wertes bis zu 6

Stunden länger als beim ausschließlichen Einsatz von Glucose dauerte.

- Der geeignetste Bakterienstamm Lb. Curvatus 432 die Glucose vollständig aber

selten die Saccharose verwerten kann (Tab. 2, S. 34).

Eine Glucosemenge zwischen 0,2 und 0,4% war für die Säuerung ausreichend.

Zusammenfassend zeichnete sich das Hauptergebnis des Versuchsteils I dadurch aus,

dass ein anschnittfester Zusammenhalt von Fleischteilen durch ein Fermentations-

verfahren unterhalb von 50 °C zustandegebracht werden konnte.

Die pH-Werte sanken in angemessener Zeit von Ausgangswerten zwischen 5,7-5,9 bis

zum Bereich zwischen 4,8 und 5,5 ab.

Während der Entwicklungsphase des neuen Verfahrens traten immer wieder Produk-

tionsfehler auf, deren Ursachen schrittweise geklärt wurden (Tab. 10).

Tab. 10: aufgetretene Fehler und deren Ursachen

Merkmal Ursachen

mikrobiell bedingte Fehler

saure Gärung

schwach- bis stark sauer

stechender Geruch

Säuerung zu schnell und zu intensiv abgelaufen,

zu hohe Zuckerzugabe oder zu hohe Temperatur

faulige Schnellreifung

faulig - stickiger Geruch

hohe Keimbelastung des Rohmaterials, Entwicklung von

Konkurrenzflora, Gasbildung durch die Verderbnisflora

die Hülle aufgeblasen und sogar aufgeplatzt

mangelnde Bindung

der Fleischteile

alte Keime, nicht ausreichende Säuerung durch

falsche Prozessparameter

technologisch bedingte Fehler

Poren und kleine

Luftfeinschlüsse

durch lockeres Füllen, Füllen ohne Vakuum

mangelnder Zusammenhalt

der Fleischteile starke Fett- und Kollagenauflagen an den Klebe- und

Schnittflächen, Oberflächen nicht aufgerauht,

unausreichende aktive Eiweißmenge oder Säuerung

Schaumige Einschlüsse,

Eiweißaustritte in

Hohlräumen

ohne Vakuum übermischt, zu langes oder zu stark Knet-

Mengen, Verwendung der Lake des Rohmaterials

69

Die elektronenmikroskopische Aufnahme (Bild 9) zeigt eine Bindungsstelle zwischen

kleinen Fleischstücken.

Bild 9: Rasterelektronenoptische Aufnahme einer Bindungsstelle

(rote Pfeilspitzen) zwischen zwei Fleischteilchen, 20-fache Vergrößerung

Die im Versuchsteil I festgestellten Einflussparameter des Verfahrens wurden in kons-

tanten und variablen Einflussgrößen eingeteilt. Einige von den konstanten Parametern

ließen sich aus lebensmittelrechtlichen Gründen und auch basierend auf bereits vor-

handenen Erkenntnissen aus der Praxis konstant halten und in ihrer Auswirkung

beschreiben.

Die konstanten Einflussgrößen des Verfahrens wurden in Tab. 11 und die variablen

Einflussgrößen in Tab. 12 zusammengestellt.

70

Tab. 11: konstante Einflussgrößen für das Verfahren

Einflussgrößen Versuchsvariationen im Versuchsteil I festgelegter Wert

Von Anfang an konstant gehalten

x1 - Rohmaterial - S III

x2 - Temperatur des Rohmaterials - 4 - 7 °C

x3 - Formgebung - Zylinderform in

Kunstdarm

x4 - Füllmenge - 1,5 kg, 90 mm

Fülldurchmesser

x5 - Vakuumierung - bei -1,0 bar

im 1.Versuchsteil als „konstant“ festgelegt

x6 - Art der Starterkultur Lb. sake, Lb. plantarum,

PPLX, , Ped. acidilactici

Lb. curvatus, voraktiviert

x7 – Art der Zucker Saccharose, Glucose,

gemischt bzw. separat

Glucose

x8 - Kochsalzmenge 1,5% und 1,8% 1,5%

x9 – Wassermenge 5% und 10% 5%

x10 - Zerkleinerungsart Wolf mit unterschiedli-

chem Schneidsatz oder

mit Hand

Wolf mit Einflügel-

messer, Zahnungen auf

Messer und Vorscheiben

x11 - Mischzeit 15 - 30 min im 1. Gang 15 min für Konserven

25 min für Grillfleisch

x12 - Füllen Kolbenfüllmaschine

oder mit Hand

kleine Chargen mit

Hand,

ab 7 kg mit Füllmaschine

x13 - Standzeit vor Fermentation bis 2 h bis maximal 2 h

x14 - Auskühltemperatur Kühlschrank bei 3 °C

oder im Eiswasser

2 h im Eiswasser, dann

im Kühlschrank bei 3 °C

71

Tab. 12: variable Einflussgrößen für das Verfahren

Einflussgrößen Variationen im Versuchsteil I

Planung für Versuchsteil II

x15 - Keimmenge 1/2, 1/3, 1- und 2-fach 1-fach oder 2-fach

x16 - Zuckermenge kein, 0,2%, 0,3%, 0,4%,

0,5%, 0,6%, 1%, 2%

0,2% oder 0,4%

x17 – Fermentationstemperatur 15 °C und 40 °C 15 °C, 20 °C, 30 °C, 40 °C

x18 - Fermentationsdauer bis 48 h 9 bis 14 h

Damit wurden die variablen Steuerparameter für die Fermentation auf das wesentliche

eingeengt. Dazu zählten einerseits vor allem die für die Leistung der Starterkulturen

verantwortlichen Hauptfaktoren wie Keimzahl, Zuckermenge als Nährstoffquelle und

andererseits die externen Prozessbedingungen wie Temperatur und Dauer der

Fermentation.

10. VERSUCHSTEIL II – Optimierung der Steuerparameter und Umwandlung des Rohstoffes zu Zwischen- und Endprodukten

Im Versuchsteil II wurden alle variablen Steuerparameter der Fermentation miteinander

kombiniert, um die bestmöglichen Verhältnisse für das Wachstum und den Stoffwech-

sel von Lb. curvatus zu erreichen.

10.1. Keim- und Zuckermenge

In den nächsten Versuchen wurde die optimale Kombination der Keim- und

Zuckermenge festgestellt, um den pH-Wert auf den Sollbereich von 5,2 bis 5,3

abzusenken.

In einer sogenannten Säuerungskurve wurden die Säureleistungen der 1-fachen und 2-

fachen Keimmengen bei 30 °C in Abhängigkeit von den zugesetzten Glucosemengen

dargestellt. Dabei wurden die Veränderungen des pH-Wertes in den Proben während

der Fermentation stündlich gemessen.

Die Anhang-Tab. 41 gibt die Veränderungen des pH-Wertes in 4 identischen Ver-

suchsansätzen mit 2-facher Keimmenge und 0,2% Glucose an.

Am Anfang sank der pH-Wert langsam ab. Es wurde angenommen, dass in den ersten

Stunden einerseits die Pufferkapazität des Fleischeiweißes gesättigt werden musste

und andererseits die Spontanflora des Rohmaterials und die ungleichmäßige Ver-

teilung der Nährstoffe den Stoffwechsel der Starterkulturen erschwerte.

72

Bei der Fermentationstemperatur von 30 °C wurde in den Proben die maximale Kern-

temperatur von 28 °C nach ca. 6 h erreicht. Dann endete die lag-Phase der Keime. Die

Säuerung beschleunigte sich und verlief ab nun rasch, solange Zucker vorhanden war.

In Tab. 13 sind die Messergebnisse ab der 10. Stunde der Fermentation tabellarisch

und in Abb. 7 graphisch dargestellt.

Wie in den Zuckerlösungen festgestellt wurde, hatte eine niedrige Anfangskeimzahl

eine langsamere Abnahme des pH-Wertes zur Folge. Der pH-Wert sank in den Proben

mit 1-facher Keimmenge und 0,2% Glucose von einem Anfangswert von 5,90 bis auf

5,28 (Tab. 13, Charge 1) ab.

Tab. 13: Entwicklung des pH-Wertes bei 30 °C mit unterschiedlichen

Keim- und Zuckermengen

Charge 1 Charge 2 Charge 3a Charge 3bMesszeit [h]

Kern-temperatur

[°C] 1-fache MO

0,2% Glu. 2-fache MO

0,2% Glu. 2-fache MO

0,4% Glu.

2-fache MO

0,4% Glu.

Rohmaterial 4,0 5,90 5,90 5,90 6,15 10. 28,2 5,47 5,44 5,38 5,63 11. 28,0 5,38 5,32 5,30 5,55 12. 28,2 5,34 5,25 5,24 5,49 13. 28,0 5,31 5,29 5,20 5,45 14. 28,1 5,28 5,25 5,19 5,44

pH-Abfall - 0,62 0,65 0,71 0,71

Die 2-fache Keimmenge konnte die Säuerung beschleunigen. Der End-pH-Wert betrug

in der Charge mit 2-facher Keimmenge 5,25 (Tab. 13, Charge 2).

Das Wachstum der Mikroorganismen erreichte in beiden Chargen mit 0,2% Glucose

durch begrenzte Zuckerverfügbarkeit schließlich zahlenmäßig ein Maximum, von dem

ab keine weitere Zunahme mehr erfolgte. Ab der 13. Stunde der Fermentation nähert-

en sich die Kurven zu einem fast gleichen End-pH-Wert an.

Ein Vergleich der Chargen 2 und 3a in Tab. 13 zeigt, dass der Einsatz einer höheren

Glucosemenge zu einer schnellen Säuerung und gleichzeitig einem tieferen End-pH-

Wert führte. Die Erhöhung der Glucosemenge auf 0,4% bewirkte in den Proben mit 2-

facher Keimmenge einen End-pH-Wert von 5,19 (Tab. 13, Charge 3a).

73

4,80

5,00

5,20

5,40

5,60

5,80

6,00

0 10 11 12 13 14Fermentationsdauer [h]

pH-W

ert

1fache MO, 0,2% Glucose

2fache MO, 0,2 % Glucose

2fache MO, 0,4% Glucose

Abb. 7: Säuerungskurven mit unterschiedlichen Keim- und Zuckermengen

ab 10. Stunde der Fermentation

In dieser Abbildung ist zu erkennen, dass sowohl die Erhöhung der Keimmenge

(Vergleich zwischen Chargen 1 und 2) als auch der Zuckermenge (Vergleich der

Chargen 2 und 3a) die Beschleunigung und Vertiefung der Säuerung hervorgerufen

hat.

Es gaben sich Unterschiede, wenn die Anfangs-pH-Werte des Rohmaterials variierten.

Dieser Effekt wurde durch die Aufstellung von Säuerungskurven von zwei techno-

logisch identisch Chargen (3a und 3b, Tab.13) in Abb. 8 verdeutlicht.

55,15,25,35,45,55,65,75,85,9

66,16,2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Fermentationsdauer [h]

pH-W

ert

Charge 3bCharge 3a

Abb. 8: Säuerungskurven der Chargen mit gleicher Rezeptur und unterschiedlichen

Anfangs-pH-Werten (Messwerte in Anhang-Tab. 40)

74

Der Anfangs-pH-Wert des Rohmaterials lag in der Charge 3a bei 5,90 und in der

Charge 3b bei 6,15 (Tab. 13).

Die Differenz des pH-Wertes von 0,25 Einheiten zwischen eingesetzten Rohmaterialien

führte zu unterschiedlichen End-pH-Werten in Proben. Die Probe 3a konnte einen End-

pH-Wert von 5,19 erreichen, während der pH-Wert in der Probe 3b nur bis auf 5,44

abfiel.

Die Zugfestigkeit der entstandenen Bindungen in Proben wurde mit Hilfe des

INSTRON-Gerätes gemessen.

Abb. 9: Kraft-Weg-Diagramm zur Bindefestigkeit in Chargen

mit unterschiedlichen Rezepturen

Der höchste Punkt der Kurve stellt die maximale Zerreißfestigkeit dar, ab diesem Punkt

beginnt der „schleichende Abriss“.

Danach sanken die Kurven wieder unregelmäßig ab (Abb. 9). Die sehr auseinander

liegenden Messwerte für Ausdehnungen bis zum vollständigen Bruch verdeutlicht,

dass, ein längerer Ausdehnungsweg benötigt wurde, wenn zufällig grobe Gewerbeteile

kontaktiert wurden. Eine zuverlässige Aussage über die Bindungsstärke der

Fleischteile war erfolglos.

10.2. Temperatur und Dauer der Fermentation

Die Optimierung der Verfahrensstufe Fermentation wurde an verschiedenen Orten

nach folgenden Temperatur- und Zeitregimen geprüft:

- bei 15 °C bis 48 h im Kühlschrank

- bei 20 °C, bis 20 h im Brutschrank

- bei 30 °C bis 14 h im Brut- oder Räucherschrank

- bei 40 °C bis 14 h im Brut- oder Räucherschrank

75

Die Proben, die bei 15 °C im Kühlschrank lagen, waren nach 48 h ohne ein Zeichen

des Zusammenhaltes verdorben. Eine schnelle Säuerung war bei einer Temperatur

von 15 °C und darunter nicht möglich, weil sich die Starterkulturen unterhalb ihres

Temperaturoptimums nicht gegen die Konkurrenzflora durchsetzen konnten.

Die weiteren Versuche wurden bei höheren Temperaturen in den Brut- und Räucher-

schränken durchgeführt. Eine durchgehend konstante Wirktemperatur konnte sowohl

im Brutschrank als auch im Räucherschrank eingestellt werden. Die Anwendung des

Räucherschrankes war leichter zu handhaben, weil die Temperatur-Schwankungen

geringer und über einen Schaltkasten genauer kontrollierbar waren.

Die Proben, die bei 20 °C fermentiert wurden, hatten in den Zwischenkontrollen nach

16 h eine klebrig weiche Konsistenz, leicht grüne Verfärbung und einen Fehlgeruch.

Beim Schneiden wurden sie an ungebundenen Stellen aufgerissen.

Sie wurden weiterhin bis 20 h fermentiert und bei 7 °C über Nacht gekühlt. Sie hatten

einen eindeutigen Verderbnisgeruch. Die Bindung hat sich nicht verbessert.

Für die Versuche bei den höheren Fermentationstemperaturen von 30°C und 40°C

wurde ein Versuchsplan erstellt.

In Tab. 14 wurden zunächst jeweils zwei Dimensionen für die variablen Einflussgrößen

festgelegt. Die Werte der Dimensionen wurden im Einzelnen aus den Ergebnissen des

Versuchsteils I bestimmt. Sie wurden miteinander kombiniert, um das Zusammenwir-

ken dieser variablen Steuerparameter zu ermitteln.

76

Tab. 14: Verzeichnis der Einfluss- und Antwortgrößen für den Versuchsplan zur

Optimierung der Steuerparameter während der Fermentation

Dimension Bezeichnung - +

Variable

Einflussgrößen

x15 - Keimmenge von Lb. curvatus

Aliquot von 200 ml

1-fach 2-fach

X16 - Menge von Glucose 0,2% = 2g/kg 0,4% = 4g/kg

x17 - Fermentationstemperatur 30 °C 40 °C

x18 - Fermentationsdauer 9 h 14 h

Antwortgrößen y1 - pH-Wert pH = 5,0 - 5,3: möglichst nah

dem I.P. des Fleisches

y2 - Festigkeit der Bindung anschnittfest

y3 - Sensorik Rohfleischcharakter,

kein Fermentationsgeruch,

gleichmäßiges Schnittbild

Alle zusammengefassten Versuchsergebnisse, die im Sinne der Aufgabenstellung aus-

sagefähig waren, sind in Tab. 15 dargestellt.

Tab. 15: Versuchsplan zur Optimierung der Steuerparameter während der

Fermentation mit abschließenden Ergebnissen

Einflussgrößen Antwortgrößen

x18 = 9 h x18 = 14 h Varianten-

nr. x15 x16 x17 pH Bindung und

Sensorik pH Bindung und Sensorik

1. - - - 5,47 5,42 gute Bindung

2. + - - 5,44 5,30 sehr gute Bindung

3. - + - - 5,28 sehr gute Bindung

4. + + - -

ansatzweise

Bindungen

5,25 geringfügige Bildung

des fauligen Geruchs

5. - - + - 5,22

6. + - + - 5,13

7. - + + 5,42 5,20

8. + + + 5,37

fauliger Geruch

durch Überferm-

ention, geringes

Fleischaroma 5,12

Bindungen mit

Rissstellen durch

Gasbildung, graue

Verfärbung

77

Die bei 40 ± 3 °C fermentierten Proben wiesen nach 14 h eine gute Bindung der

Fleischteile auf. Aber durch Gasbildung waren die Folienbeutel aufgeblasen und die

typischen Fäulniseigenschaften entstanden. Die thermophile Konkurrenzflora konnte

sich entwickeln und führte zu sensorischen Abweichungen, wobei die Mängel „starker

Fermentationsgeruch“, „Fleischaroma zu gering“ und „zu säuerlich“ hervortraten. Die

Außenfarbe sah wenig nativ aus.

Die Ursache des starken Fehlgeruches ließ sich auf die falschen Bedingungen wie eine

unzureichende Fermentation bei 20 °C oder Überfermentation bei 40 °C zurückführen.

Daher durfte die Fermentierung nicht oberhalb von 40 °C und nicht unterhalb von 20 °C

erfolgen. In folgenden Versuchen wurde die Brut- bzw. Räucherschranktemperatur auf

einen Sollwert von 30 ± 3 °C eingestellt.

Die Tab. 15 zeigt, dass nach einer Fermentationszeit von 9 h die Senkung des pH-

Wertes der Proben bereits oberhalb von 5,4 endete. Auch dann, wenn alle variablen

Einflussgrößen jeweils auf den höchsten Stufen eingeordnet waren, unterschritt er

nicht den pH-Wert von 5,37 (Tab. 15, Variantennr. 8).

Die sensorischen Prüfungen der Proben erbrachten, dass die Teilchenbindung nicht

den Erwartungen entsprach. Die Fermentationszeit von 9 h war zu kurz, auch wenn

man 0,4% Zucker bei 2-facher Keimmenge zusetzte.

Erst nach der 10. Stunde der Fermentation konnten die ersten Anzeichen der Bind-

ungsentstehung wahrgenommen werden. Nach der 14. Stunde wurde eine rissfreie

Bindung zwischen den Fleischteilen festgestellt. Kurz danach war aber der Geruch der

Überfermentation zunehmend wahrnehmbar. Demzufolge wurde der Versuchsplan in

Tab. 15 mit einer Fermentationsdauer von maximal 14 h vervollständigt.

10.3. Erstellung von Grundrezepturen

Für eine Fermentation bei 30 °C und 14 h wurden 4 Grundrezepturen mit unterschied-

lich kombinierten Zucker- und Keimmengen optimiert, die entsprechend der

Spezialisierung des Endproduktes und Chargengröße angewandt werden konnten

(Tab. 16).

78

Tabelle 16: Optimierte Grundrezepturen mit variierter Keim- und Glucosemenge

Rezeptur I Rezeptur II Rezeptur III Rezeptur IV

Rohmaterial S III S III S III S III

Lb. curvatus 1-fach 1-fach 2-fach 2-fach

Glucose 0,2% 0,4% 0,2% 0,4%

Kochsalz 1,5% 1,5% 1,5% 1,5%

Wasser 5% 5% 5% 5%

Die 1-fache Keimmenge und 0,2% Glucose stellten die unterste Grenze dar, bei der die

entstandene Bindung trotz der wenigen Rissstellen ausreichend war. Es bewirkte einen

End-pH-Wert von 5,42 (Tab. 15, Variantennr. 1).

Die Rezepturen II und III waren mit den End-pH-Werten von 5,28 und 5,30 in ihren

Säuerungseffekten ähnlich (Tab. 15, Variantennr. 2 und 3). Die Bindung der Fleisch-

teile war sehr gut.

Die Forschungsversuche wurden hauptsächlich mit der Rezeptur III durchgeführt. Die

Rezeptur II wurde in Versuchen für die Bestimmung der Verkehrs- und Lagerfähigkeit

angewandt, um die Gesamtkeimzahl des Endproduktes im Bereich des lebensmittel-

rechtlichen Grenzwertes zu sichern.

Bei 2-facher Keimmenge und 0,4% Zucker wie in Rezeptur IV sanken die pH-Werte in

den Proben durchschnittlich bis auf 5,25 (Tab. 15, Variantennr. 4) ab, in einigen Ver-

suchen sogar bis auf pH = 5,17. Demzufolge war die Rezeptur IV für eine 14-stündige

Fermentation bei 30 °C unter den Bedingungen des Technikums absolut die obere

Grenze, weil sonst der pH-Wert aus dem gewünschten Bereich hinausging. Überdies

traten die ersten Zeichen der Überfermentation wie fauliger Geruch auf.

Die Rezeptur IV wurde für größere Chargen, um den Verdünnungs- und Verteilungsef-

fekt zu vermeiden, und bei der Anwendung der Schinkenformkästen, in denen die

Kerntemperatur der Proben langsamer anstieg, eingesetzt.

10.4. Endproduktspezialisierung

Das fermentativ rekonstituierte Fleisch ist nicht zum Verzehr im rohen Zustand

vorgesehen. Es sollte vor sensorischen Tests stets einem Erhitzungsprozess unter-

zogen werden. In den folgenden Versuchen wurden aus rekonstituierten Fleisch-

Rohlingen die Beispielerzeugnisse wie Grill- und Bratenfleisch, Schweinefleischkon-

serven und Kasseler hergestellt.

79

10.4.1. Grill- und Bratenfleisch

Grillfleisch

Die Chargen wurden mit der Grundrezeptur III von der Tabelle 16 hergestellt. Nach der

Abkühlung wurde der Rohling portionsweise in Scheiben mit einer Dicke von 1,3 cm

geschnitten und auf einem Grill nach einem Zeitregime 3-3-3-3 min abwechselnd auf

beiden Seiten erhitzt. Geprüft wurden die sensorischen Eigenschaften mit einem

modifizierten DLG-Beurteilungsbogen für Kochschinken (Tab. 17).

Der Zusammenhalt der gegrillten Probenscheiben wurde von allen Testpersonen mit 5

Punkten, „volle Erfüllung der Qualitätserwartung“, bewertet.

Die häufigsten Kritikpunkte der sensorischen Beurteilung von Grillscheiben bildeten die

Abweichungen wie „grobe Sehnen- und Knorpelteile“ und „zu feste und zu trockene

Konsistenz“ mit dem Bewertungspunkt 2 (= deutlicher Fehler). Die Konsistenzschwan-

kungen wurden zum Teil durch ein ungleichmäßiges Grillen verursacht.

Nach einem Knet-Mengen von 25 min wurden die Proben in der Konsistenz bis auf

wenige Bindegewebsteilchen als „sehr zart“ beurteilt. Geschmacklich waren sie aroma-

tisch säuerlich und mild gesalzen. Das Grillaroma hat die Sensorik geprägt.

80

Tab. 17: Zusammengefasste sensorische Beurteilungen von Grillscheiben

Prüfmerkmal Bewertung

1. Aussehen, Farbe und Zusammensetzung

Hohlstellen, stark porig 5

Risse 5

Oberflächenverfärbung 5

Farbe ungleichmäßig, Missfarben 5

Fettanteil zu hoch 4

grobe Sehnen- und Knorpelteile 2

Anteil brätartiger Partien zu hoch 5

2. Konsistenz

zu weich 5

gummiartig 5

zu fest 5

zu trocken, zäh 3

Zusammenhalt mangelhaft 5

3. Geruch und Geschmack

salzig 4

säuerlich 4

fade 5

Fleischaroma zu gering 5

fremdartig 5

ranzig 5

Faulig oder stickig 5

Das Einbringen von Gemüse brachte einen neuen Effekt auf das Genussempfinden.

Die Möhren sorgten für ein gesundes Aussehen und einen saftigen zarten Geschmack.

Ungünstig erwies sich der Einsatz von gebratenen Zwiebeln, denn sie verursachten

einen fauligen Geruch und Geschmack.

Braten

Zur Bratenherstellung wurden die geräucherten Formlinge bis zu einer Kerntemperatur

von 70 °C gegart (Anhang-Bild 18). Es zeigte keine sensorischen Abweichungen zum

Bratenfleisch aus nativem Fleisch.

81

Bei einer Gartemperatur von 100 °C schrumpften die Fleischteile so zusammen, dass

sich Rissstellen zwischen den Fleischstücken bildeten, die mit flockigen Eiweiß-

strängen von 2 bis 3 mm Breite gefüllt waren. Beim Garen sollte man möglichst eine

niedrige Temperatur wählen, um die entstandenen Bindungen zu schonen.

10.4.2. Gulaschkonserven

Die rohen Formlinge wurden von Hand in ca. 2 cm Würfelstücken geschnitten und in

Konservenblechdosen mit einer Soße im Mengenverhältnis 1:2 abgefüllt.

Für die Zubereitung der Soße wurden 100 g Soßenpulver für eine kommerzielle

Schweinegulaschkonserve in 750 ml Wasser kaltgequellt. Vor dem Füllen musste der

Dosenboden zuerst mit etwas Soße bedeckt werden, um ein Ankleben der Fleischstü-

cke auf dem Dosenboden zu vermeiden. Die Gesamteinwaage betrug 400 g.

Nach dem Verschließen des Deckels wurden sie in einem Technikum-Autoklav

sterilisiert. Der Sterilisationsvorgang begann bei 17,5 °C Kerntemperatur.

Die angestrebte Kerntemperatur von 121 °C konnte im Technikum-Autoklav nicht

erreicht werden, da es eine Undichte durch das eingeführte Messkabel des Thermome-

ters gab. Nach der Sterilisationszeit von 3,08 h betrug F-Wert = 2,17 bei maximaler

Kerntemperatur von 106,7 °C.

Die aus Versuchsproben hergestellten Gulaschkonserven wurden mit einer Handels-

probe, die mit dem gleichen Soßenpulver hergestellt wurde, im kühlschrankkalten und

erwärmten Zustand sensorisch verglichen. Die sensorischen Bewertungen für die

Versuchsprobe sind in Tab. 18 zusammengefasst.

Alle untersuchten Handelsproben hatten im kalten Zustand einen erheblichen Fett-

absatz unter dem Dosendeckel, die Versuchsproben hingegen einen sehr geringen

Fettabsatz. Die Soße der Versuchsproben erschien stets etwas heller als die der

Handelsproben.

Im erwärmten Zustand bildeten sich auf der Oberfläche des Konserveninhaltes der

Versuchsproben flächendeckende Eiweißflocken, während sie in den Handelsproben in

akzeptabler Menge in zerteilter Form vorkamen.

82

Tab. 18: Zusammengefasste sensorische Bewertungen der Gulaschkonserven

mit dem modifizierten DLG-Beurteilungsbogen für fertige Fleischgerichte

Prüfmerkmal Bewertung

1. Äußeres, Zustand des Behältnisses

Packstoff – Geruch beim Öffnen 5

säuerlicher oder sonstiger abweichender

Geruch beim Öffnen 5

Eiweißausflockung 4

2. Aussehen, Farbe, Zusammensetzung im verzehrfähigen Zustand

Farbe ungleichmäßig 5

Zerkleinerung ungleichmäßig 5

Sehnenteil zu hoch 4

Fettanteil zu hoch 4

3. Soße

zu dünn, dick, 3

zu hell, zu dunkel, Mißfarben 3

salzig oder sauer 4

4. Konsistenz

zu weich, im Biss schwammig 5

gummiartig 5

zu fest, zu trocken 5

bröckelig, zerfasert 5

Zusammenhalt mangelhaft 5

5. Geruch und Geschmack

salzig 5

säuerlich 4

Fleischaroma fehlt 5

Die Fleischstücke der Handelsprobe hatten eine ungleichmäßige Größe und Form. Der

Vergleich von in eine Schüssel gestürzten Proben (Bild 10) zeigt, dass die Fleisch-

stücke der Handelsprobe zusammengeklumpt waren, während die Formfleischwürfel

meistens separat in der Soße lagen. Die Handelsproben schmeckten pappig und der

Fleischgeschmack war durch die stark gewürzte Soße überdeckt.

83

Bild 10: Optischer Vergleich von Gulaschkonserven (warm):

a- Versuchsprobe aus fermentiertem Schweinefleisch

b- Handelsprobe aus nativem Schweinefleisch

Die Versuchsproben besaßen einen angenehmen Geruch und Geschmack von frisch

thermisch zubereitetem Fleisch. Sie hinterließen einen guten Kaubarkeitseindruck.

Durch den Säureaustausch vom Fleisch ist die Soße in Versuchsproben dünner und

heller geworden. Sie wurde beim Test mit dem Bewertungspunkt 3 (= merkliche

Abweichung) bemängelt. Dies wäre jedoch durch neue Zusammenstellungen der

Soßenrezeptur bei der industriellen Herstellung ausgleichbar.

10.4.3. Roh- und Kochkasseler

In dieser Versuchsserie wurden Roh- und Kochkasseler mit Nitritpökelsalz hergestellt,

um die Entwicklung der Pökelfarbe im rohen fermentierten Fleisch zu prüfen. Die Versuche wurden mit der Grundrezeptur III aus Tab.16, nämlich mit 2-facher

Keimmenge und 0,2% Glucose durchgeführt. Das Nitritpökelsalz (NPS) wurde in einer

gemischten Form von 0,75% NPS + 0,75% KS oder ungemischt 1,5% und 1,8% auf

die Gesamtmasse eingesetzt.

Die Proben wurden bei variierenden Temperaturen von 30 °C und 40 °C bis 14 h

fermentiert. Anschließend wurden die Rohlinge geräuchert.

Tab. 19: pH-Wert in Proben mit unterschiedlichen Nitritmengen

Fermentation 0,75% NPS + 0,75% Kochsalz

1,5% NPS 1,8% NPS

14 h bei 30 °C 5,52 5,50 5,47

14 h bei 40 °C - - 5,50

84

In den Proben mit Kochsalz und gleicher Grundrezeptur lag der pH-Wert durch-

schnittlich bei 5,19 (Tab. 16, Seite 79). Durch den Zusatz von NPS stieg der pH-Wert

um 0,4 Messeinheiten bis zum Bereich zwischen 5,47 und 5,52 (Tab. 19).

Eine hohe Fermentationstemperatur von 40 °C sollte den temperaturabhängigen Um-

rötungsprozess unterstützen. Sie wurde mit 1,8% NPS nur einmal getestet, weil dann

der auffällige Fermentationsgeruch und die Bildung der Garfarbe zu einer Fehl-

produktion führten.

Bei 40 °C wurde außerdem ein fremdartiger Geruch ausgelöst, der nach dem Stehen-

lassen ohne Hülle verschwand. Dieser war nicht allein der Fäulnis zuzuordnen. Der

Geruch konnte durch das Rauch- und Pökelaroma nicht überdeckt werden, wobei die

Nullproben ohne NPS frei von diesem Geruch waren.

Durch eine Reduzierung der Prozesstemperatur auf 30 °C wurde der fremdartige

Geruch weniger und die Anschnittsfarbe akzeptabler.

Die Beseitigung des fremdartigen Geruchs galt als dringend zu lösendes Problem.

Deshalb wurden die Ursachen mit einem Versuchsplan mit variierenden Einflussgrö-

ßen untersucht (Tab. 20).

Tab. 20: Verzeichnis der Einfluss- und Antwortgrößen zum Versuchsplan zur

Beseitigung des Fremdgeruchs nach Fermentation

Variation

Bezeichnung

- +

variable x1- Phosphat kein 0,3%

Einflussgrößen x2 - Nitritpökelsalz kein 1,8%

x3 - Wassermenge 5% 10%

konstante x4 - Rohmaterial S III

Einflussgrößen x5 - Lb. curvatus 2-fach

x6 - Zuckermenge 0,2% Glucose

x7 - Mischzeit 20 min

x8 - Fermentationsdauer 14 h bei 30 °C

x9 - Auskühltemperatur 2 °C

Antwortgrößen y1 - pH-Wert unterhalb von pH = 5,5

y2 - Festigkeit der Bindung anschnittfest

y3 – Sensorik gute Umrötung

kein Fremdgeruch y4 - Grillverlust Reduzierung

85

In einigen Versuchschargen wurde 0,3% Phosphat beigemischt, um das Safthaltever-

mögen des Einsatzmaterials zu verbessern. Die Schüttwassermenge wurde in den 7.

und 8. Versuchen (Tab. 21) auf 10% erhöht.

Tab. 21: Versuchsplan zur Beseitigung des Fremdgeruchs nach Fermentation

mit abschließenden Versuchsergebnissen

Einflussgrößen Antwortgrößen

Varia

nten

nr.

Pho

spha

t

NP

S

Was

ser

Frem

dger

uch

pH-W

ert

Gril

lver

lust

Bin

dung

1. - - - kein 5,13 34,4% gut

2. + - - kein 5,34 14,5% gut

3. - + - ja 5,50 32,0% gut

4. + + - ja 5,58 16,2% gut

5. - - + - - - -

6. + - + - - - -

7. - + + ja 5,65 31,3% gut

8. + + + ja 5,57 18,7% gut

In den Nullproben ohne Nitrit und Phosphat wurde ein pH-Wert von 5,13 erfasst

(Variantennr. 1). Phosphate verschoben den pH-Wert zum alkalischen Bereich um 0,2

Messeinheiten auf 5,34 (durch Nitrit um 0,4 Einheiten).

Der durch Nitrit- und Phosphatzugaben bedingte hohe pH-Wert beeinträchtigte nicht

die Bindungsentstehung der Fleischteile. Die Proben ließen sich noch im warmen

Zustand ohne Risse schneiden. Beim gleichzeitigen Vorhandensein von NPS und

Phosphat addierten sich deren Effekte auf den pH-Wert nicht maßgeblich (Variantennr.

4 und 8). Die pH-Werte blieben bei 5,58 und 5,57.

Der fremdartige Geruch entstand nur in Proben mit Nitrit. Eine mögliche Ursache durch

Phosphat wurde aus den Ergebnissen in Versuchsvarianten 1, 3 und 7 (Tab. 21)

ausgeschlossen.

Die Bildung des Fremdgeruchs konnte verhindert werden, wenn 0,025% Ascorbinsäure

zugesetzt wurde.

Alle Proben hatten glatte Oberflächen und waren frei von Gasbildung. Die Umrötungs-

intensität der Proben mit NPS bei verschiedenen Temperaturen und mit verschiedenen

Mengen von NPS unterschied sich augenscheinlich in Außenfarbe und im Anschnitt

nicht voneinander. Mit sowohl 1,8% als auch 0,75% NPS konnte eine sehr gute

86

Pökelfarbe erzielt werden. Man konnte deswegen die zugesetzte Nitritmenge um die

Hälfte reduzieren, ohne dass die Produktqualität vermindert wurde.

Nach dem Räuchern lag im Rohkasseler die Kerntemperatur bei 49 °C und der pH-

Wert bei 5,45. Der leicht säuerliche Geschmack wurde von allen Testern als „aroma-

tisch säuerlich“ bezeichnet. Nur die wenigen Knorpelteile des Fleischmaterials störten

das sensorische Gesamtbild.

Der Kasseler mit 1,8% NPS wurde jedoch als zu salzig beurteilt. Die anderen Proben

mit 1,5% NPS bzw. 0,75% NPS+0,75% KS waren nicht zu salzig, nicht zu sauer und

hatten einen einwandfreien Pökelfleischgeschmack.

Während des Räucherns bildete sich ein ca. 2 mm dicker Trockenrand, welcher das

Entsaften und die Feuchtigkeitsabführung aus dem Innern des Behandlungsgutes ver-

hinderte. Alle Proben wurden als saftig bewertet.

Die bedeutende Wirkung von Phosphat war die Verbesserung des Safthaltevermö-

gens. Durch Zusatz von Phosphat wurde nach dem Heißräuchern der Saftverlust von

34,4% auf 18,7% reduziert, wenn die Proben 10% Fremdwasser enthielten (Varian-

tennr. 8). In Proben mit 5% Fremdwasseranteil wurde 14,5% Saftverlust gemessen

(Variantennr. 2).

Der Trockenrand verschlechterte aber die weitere Rauchaufnahme. Deshalb wurde

das Räucherprogramm für konventionelle Kasselerherstellung folgendermaßen geänd-

ert: Eine Trocknungsphase zwischendurch wurde weggelassen. Die Räuchertemper-

atur wurde von 75 °C auf 65 °C und die Räucherdauer von 30 min auf 20 min reduziert.

Das Räucherprogramm bestand aus folgenden Schritten:

1. Vorwärmen bzw. Trocknen bis 30 °C Kerntemperatur bei 75 °C Kammertemperatur

2. Räuchern 20 min bei 65 °C mit Friktionsrauch, hermetische Rauchdichte 89 = max.

3. Rauchkondensieren (nass) 5 min bei 75 °C

4. Trocknen S (= hohe Turbulenz) 5 min bei 75 °C

Der geräucherte Rohkasseler wurde anschließend im Kombidämpfer bis zu einer

Kerntemperatur von 70 °C gegart. Zu hohe Gartemperaturen sollten wie beim Braten-

fleisch vermieden werden, damit Bindungen durch das Schrumpfen der Fleischteile

nicht zerreißen.

Wie in Tab. 22 dargestellt, betrug der Gewichtsverlust nach dem Garen weniger als

1%, weil die Hautbildung den Saftverlust verhinderte. Der pH-Wert sank weiter ab und

die Säurenote bildete mit dem Rauch- und Pökelaroma kombiniert einen angenehmen

Geruch und Geschmack.

87

Tab. 22: Gewichtsveränderung des Kochkasselers

Gewicht [kg] Probe

vor Garen nach Garen GewichtsverlustpH-Wert

1 1,740 1,727 0,013 g 5,07

2 1,405 1,395 0,01 g 5,10

3 1,694 1,676 0,018 g 5,17

4 1,765 1,725 0,04 g 5,12

Mit dem neuen Verfahren konnte man Kasseler von guter Qualität herstellen. Die

sensorisch geprüften Parameter wie Saftigkeit, Salzgeschmack, Zartheit, Aroma und

Gesamteindruck der Schinken waren dem kommerziellen Kasseler ähnlich.

Die Herstellung des Kasselers aus Fleischstücken hatte diverse Vorteile gegenüber

konventionellen Produkten aus ganzen Schinkenstücken. Die Arbeitsgänge wie die

pökelsalzhaltige Lakeherstellung und das Tumbeln blieben erspart.

10.5. Mikrobiologische Untersuchungen zur Bestimmung der Verkehrsfähigkeit

10.5.1. Rohmaterial

Die in Tab. 23 dargestellte mikrobiologische Status wurden im Rohmaterial von

HELMIS (2003) im Rahmen der Diplomarbeit ermittelt. Die Proben wurden nach der

Grundrezeptur II mit 1-facher Keimmenge und 0,4% Glucose (Tab. 16) hergestellt.

Tab. 23: Mikrobielle Belastung des eingesetzten Rohmaterials

Keimarten KbE/g Probe

Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl 1,64 x 106

Milchsäurebakterien 3,18 x 103

Enterobacteriaceae 2,45 x 103

Micrococcaceae 1,15 x 105

Staphylococcus aureus 4 x 102

Pseudomonadaceae 101

Der mikrobiologische Status des Rohmaterials lag an den Grenzwerten für Hackfleisch

nach FlHV (Tab. 3, S. 39).

Um die Kontaminationsflora des Rohmaterials weiterhin zu reduzieren, wurde es

zusätzlich so vorbehandelt, dass es 15 sek in 90 °C heißes Wasser getaucht und

88

anschließend in Folien vakuumverpackt für 3 h vor der Anwendung gekühlt wurde. Das

Sieb wurde ins Wasser so weit getaucht, bis die Fleischstücke möglichst gleichmäßig

mit dem heißen Wasser in Berührung kamen.

Nach BUCKENHÜSKES und FISCHER (2001) konnte die Keimbelastung in „Frischer

Mettwurst“ nach dieser Art der Vorbehandlung von faustgroßen Fleischtücken um etwa

95% reduziert werden, ohne den Rohcharakter des Fleisches dadurch nachteilig zu

beeinflussen.

Die Proben (A: ohne Tauchen, B: mit Tauchen) wurden am 2. und 7. Herstellungstag

im Institut für Lebensmittelhygiene der Universität LEIPZIG mikrobiologisch untersucht.

Das Laborprotokoll ist in Tab. 24 abgebildet.

Tab. 24: Laborprotokoll vom Institut für Lebensmittelhygiene der Universität LEIPZIG

Keimzahl in KbE/g Probe Untersuchte Keimarten Probe A

nach 2 Tagen

Probe A

nach 7 Tagen

Probe B

nach 2 Tagen

Probe B

nach 7 Tagen

aerobe mesophile

Gesamtkeimzahl 7,8 x 105 7,9 x 108 9,1 x 105 8,2 x 108

Milchsäurebakterien 7,4 x 108 9,2 x 108 6,3 x 108 8,4 x 108

Enterobacteriaceae < 1,5 X 103 < 1,5 x 103 < 1,5 x 103 < 1,5 x 103

Escherichia coli 1,0 x 104 4,2 x 103 1,4 x 104 6,4 x 103

Staphylococcus aureus < 103 - < 102 -

Salmonellen n.a. - n.a. - n.a. = nicht anzüchtbar aus 25 g Probe

Die Keimmengen wurden in Proben im für Fleischzubereitungen zulässigen Bereich

nach FlHV ermittelt worden. Die hohen Werte von E. coli wurden von Prüfern mit der

hohen Spezifität des E. coli-Nährbodens begründet.

Nach den Ergebnissen hatten die behandelten Proben B sogar eine höhere Keim-

zahlbelastung als die unbehandelten Proben A. Die thermische Vorbehandlung der

Fleischoberfläche führte zusätzlich zu einer Denaturierung der Oberflächenproteine.

Die Proben sahen optisch heller aus als die unbehandelten Proben. Deshalb hat sich

diese Art der Vorbehandlung für unser Verfahren als nicht zweckmäßig erwiesen.

89

10.5.2. Fermentativ rekonstituierte Fleischproben

Die frisch hergestellten Proben, mit der Grundrezeptur II: 1-fache Keimmenge und

0,4% Glucose, wurden vom Biologisch-Chemischen Institut Hoppegarten GmbH und

vom Institut für Lebensmittelhygiene der Universität LEIPZIG auf die für Fleischerzeug-

nisse üblichen Keime untersucht. Der Transportweg der Proben wurde auf 3 Tage

geschätzt. Die Tab. 25 gibt die Laborergebnisse an.

Tab. 25: Mikrobiologischer Status der fermentierten Fleischproben

Keimzahl in KbE/g Probe

Keimarten

Biologisch-Chemisches Institut Hoppegarten GmbH

Institut für Lebens-mittelhygiene der Universität LEIPZIG

Aerobe Gesamtkeimzahl 1,9 x 108 7,8 x 105

Milchsäurebakterien 1,8 x 108 7,4 x 108

Enterobacteriaceae 6,0 x 103 < 1,5 X 103

Escherichia coli < 102 1,0 x 104

Koagul. Pos. Staphylokokken < 102 < 103

Salmonellen in 25 g n.n. n.a.

n.n. = nicht nachgewiesen n.a. = nicht anzüchtbar aus 25 g

Die aerobe Gesamtkeimzahl setzte sich vor allem aus grampositiven Streptokokken

und gramnegativen Stäbchen zusammen. In den untersuchten Proben wurden Ge-

samtkeimzahlen von 1,9 x 108 KbE/g bzw. 7,8 x 105 KbE/g ermittelt.

Es wurden keine Salmonellen nachgewiesen. Die ermittelten Werte für Staphylokokken

lagen unterhalb des Grenzwertes von 103 KbE/g.

In den Proben dominierte ausschließlich die Fermentationsflora. Die Milchsäurebakte-

rien wuchsen bis auf 108 KbE/g und lagen somit in einem für die Rohwurst üblichen

Keimbereich.

Trotz der ausgeprägten Reifungsflora von Milchsäurebakterien war ein hoher Gehalt an

grammnegativen Keimen vorhanden. Insbesondere deuteten die ermittelten Keim-

zahlen an Enterobacteriaceae und E.coli auf eine erhöhte Verderbsbereitschaft.

Die Keimzahl von Enterobacteriaceae lag knapp am Grenzwert von 103 KbE/g, der von

keiner Probe überschritten werden durfte.

Das Institut für Lebensmittelhygiene der Universität LEIPZIG ermittelte bis 104 KbE/g

Keime von E.coli, deren Übertragung hauptsächlich über Hygienemängel erfolgt.

90

10.6. Feststellung der Lagerfähigkeit und Lagerbedingungen Die Proben wurden unmittelbar nach der Fermentation in 13 mm Scheiben geschnitten.

Die Scheiben wurden dann:

- unverpackt auf einem Blech liegend bei 3 °C im Kühlschrank

- einzeln in Folienbeutel vakuumverpackt bei 3 °C im Kühlschrank und

- einzeln in Folienbeutel vakuumverpackt bei 7 °C in der Kühlzelle gelagert.

Die Mindesthaltbarkeit der Proben sollte unter diesen Bedingungen ermittelt werden.

10.6.1. Veränderungen des pH-Wertes und der sensorischen Qualitäten

Bei den unverpackten Proben bei 3 °C führte als erstes der Feuchtigkeitsverlust durch

optische Veränderungen zur Qualitätsminderung. Die Proben wurden ausgetrocknet,

ein Trockenrand hat sich gebildet und braune Flecken sind entstanden.

Sie haben sich nach einem Tag flächendeckend grau verfärbt und dadurch waren sie

optisch unansehbar.

Bei den vakuumverpackten Proben wurden 3 identische Versuchsserien bei 3 °C, eine

Versuchsserie bei 7 °C durchgeführt. In einer weiteren Versuchsserie wurde auch die

Lagerfähigkeit der Proben mit NPS bei 3 °C und 7°C untersucht. Nach jeder Woche

wurden die Veränderungen des pH-Wertes und der Sensorik erfasst (Tab. 26).

Tab. 26: Veränderung des pH-Wertes in vakuumverpackten Proben

Lagerwoche Proben

0 1 2 3 4

ungepökelt

bei 7 °C 5,35 5,59 5,58 5,58 5,69

bei 3 °C

1. Versuchsreihe 5,33 5,42 5,55 - 5,48

2. Versuchsreihe 5,39 5,45 5,43 5,45 5,45

3. Versuchsreihe 5,35 5,52 5,50 5,50 -

gepökelt

bei 7°C 5,57 5,55 5,63 6,60 6,63

bei 3 °C 5,42 5,42 5,53 5,46 5,59

Die Veränderungen des pH-Wertes waren in vakuumverpackten Proben innerhalb

einer Charge unterschiedlich. Der Grund für diese Schwankungen lag in den

abweichenden Keimbelastungen und pH-Werten des Ausgangsrohmaterials.

91

In allen vakuumverpackten Proben erfolgte in der ersten Woche nach dem Erreichen

des tiefsten pH-Wertes langsam wieder ein leichter Anstieg des pH-Wertes um 0,1

Einheiten, u.a. auch bedingt durch die zunehmende Entstehung alkalischer mikrobieller

Abbauprodukte.

Der pH-Wert der 3 °C-Proben blieb dann im Laufe der restlichen Wochen relativ un-

verändert. Während der Lagerung bei 7 °C stieg der pH-Wert nach einer Woche wieder

um 0,25 Einheiten.

Als weitere Beurteilungskriterien wurden die Ergebnisse der sensorischen Untersu-

chungen herangezogen (Tab. 27).

Tab. 27: Sensorische Veränderungen in vakuumverpackten Proben

Lagerwoche Proben

1 2 3 4

ungepökelt

bei 7 °C leichter

Saftaustritt

flüchtiger und

stechend saurer

Fäulnisgeruch

- -

bei 3 °C leichter

Saftaustritt

keine weiteren

Veränderungen

leicht

abweichender

Geruch

fleckenweise Grau-

färbung, deutlicher

Fäulnisgeruch,

klebrige Oberfläche

gepökelt

bei 7 °C flüchtiger

Fremd-

geruch

kein Saftaustritt,

geringfügiger

Fremdgeruch

faulig unter

Folien,

schleimige

Oberfläche

-

bei 3 °C flüchtiger

Fremd-

geruch

einwandfrei in Farbe

und Anschnitt,

Fremdgeruch

Mischung aus

Fäulnis- und

Fremdgeruch

kein Saftaustritt,

Farbe und Aussehen

gut, erheblicher

Fäulnisgeruch

Bei der Lagerung traten die sensorischen Veränderungen wie insbesondere Saft-

austritt, Fäulnisgeruch und Farbveränderungen auf, wobei sich die Übergänge der

einzelnen Phasen nicht scharf abgrenzen ließen. Nach ihrer Entstehung weiteten sich

die Abweichungen während der fortgesetzten Lagerung aus.

92

Nach einer Lagerwoche trat sowohl bei 3 °C als auch bei 7 °C zuerst ein leichter

Saftaustritt ein.

Ab der 2. Woche begann die Entwicklung und Wahrnehmung eines dampfigen Fäulnis-

geruches in den Proben bei 7 °C, der auf die Stoffwechseltätigkeiten der mikrobiellen

Verderbniserreger hindeutete. Sie rochen kurz nach der Entfernung der Darmhülle

stechend sauer und wurden als verfault bewertet. Der Geruch verschwand nach kurzer

Zeit. Die 7 °C-Proben wurden dadurch in Farbe und Geruch als inakzeptabel bewertet.

Sie waren unter diesen Bedingungen bei 7 °C nicht 2 Wochen haltbar.

Nach der 3. Woche hat sich der flüchtige abweichende Geruch auch in den 3 °C-

Proben entwickelt. Erst nach 4 Wochen konnte man in diesen Proben Faulstellen mit

einer Grauverfärbung feststellen. Die Konsistenz war insgesamt gut, aber die Ober-

fläche wurde leicht klebrig. Auf der Oberfläche von vakuumverpackten Probenabschnit-

ten waren schleimige Beläge, die mehr oder weniger durch Lb. curvatus verursacht

sein konnten, zu beobachten.

Der Zusammenhalt und die Bindung der Fleischteilchen blieben in allen Proben wäh-

rend der untersuchten Lagerdauer unbeeinträchtigt.

Die vakuumverpackten rohen Kasselerscheiben aus rekonstituiertem Fleisch wurden

ab den 14. Tag in der Kühlzelle bei 7 °C als ungenießbar bewertet.

Die Kasselerscheiben bei 3 °C waren dagegen zu dieser Zeit sensorisch noch ein-

wandfrei. Allerdings steigerte sich der fremdartige Geruch des Pökelns deutlich, der

kurz nach der Fermentation noch unerheblich riechbar war. Die anderen sensorischen

Qualitäten der Kasselerscheiben blieben während einer Lagerung bei 3 °C bis zu 3

Wochen erhalten.

10.6.2. Veränderungen der Keimdynamik während der Lagerung

Die untersuchten Proben wurden mit der Grundrezeptur II, nämlich mit 1-facher

Keimmenge und 0,4% Glucose hergestellt.

In Abb. 10 (Messwerte in Anhang-Tab. 46) wurde die Keimdynamik von Lactobacteria-

ceae in 2 identischen Versuchsansätzen während der Lagerung von 17 Tagen bei 3 °C

dargestellt.

93

0,00E+001,00E+072,00E+073,00E+074,00E+075,00E+076,00E+077,00E+078,00E+079,00E+071,00E+081,10E+081,20E+081,30E+08

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17Lagerdauer in Tagen

Kei

mm

enge

[KbE

/g]

Charge 1Charge 2

Abb. 10: Wachstumskurven von Lactobacteriaceae während der Lagerung bei 3 °C

Die Milchsäurebakterien erreichten in beiden Versuchsproben am 3. Tag der Lagerung

ihr Wachstumsmaximum. Bis zum 10. Tag sank die Keimzahl wieder auf 106 bis 107

KbE/g ab und stieg wieder leicht an.

Die Entwicklung der Spontanflora verlief im umgekehrten Verhältnis zur eingesetzten

Keimzahl von Milchsäurebakterien (Tab. 28).

Tab. 28: Veränderungen der Keime in KbE/g Probe während der Lagerung bei 3 °C

(HELMIS, 2000)

Lager-Woche

aerobe mesophile Keimzahl

Lacto-bacteriaceae

Entero-bacteriaceae

Micro-coccaceae

Staphylo-coccus

Pseudo-monadaceae

1. 7,0 x 108 1,9 x 107 4,0 x 104 5,6 x 104 1,0 x 101 1,0 x 101

2. 9,3 x 108 2,6 x 107 4,1 x 106 5,5 x 104 1,0 x 101 1,0 x 101

3. 8,3 x 108 2,3 x 107 8,4 x 106 3,7 x 104 2,0 x 103 1,0 x 101

4. 6,2 x 108 1,6 x 107 5,5 x 106 4,1 x 104 4,0 x 103 1,0 x 101

Die Gesamtkeimzahl stieg bis zur 2. Woche an und blieb dann im Laufe der Zeit

konstant. Während der Lagerung bei 3 °C stellten naturgemäß psychrotrophe Keime

die dominante Keimflora dar. Ihre ausgeprägte proteolytische Aktivität und die daraus

resultierende Bildung geruchsintensiver Eiweißspaltprodukte machten verständlich,

dass schon ab der 2. Woche Geruchsabweichungen (Tab. 27) feststellbar waren.

Mit dem Anstieg des pH-Wertes (Tab. 26) brachen hemmende und sogar abtötende

Säuerungseffekte zusammen und die eiweißzersetzenden Mikroorganismen konnten

wieder den günstigeren pH-Bereich erreichen. Mit dem Wiederanstieg des pH-Wertes

nahm die Keimzahl insbesondere von Enterobacteriaceae und Staphylococcus zu.

94

Sobald sich die Lactobacteriaceae-Keimzahl verringerte, kam es zu einem Anstieg der

Enterobacteriaceae-Keimzahl. Die Enterobacteriaceae-Keimzahl, zu denen auch die

coliformen Bakterien gehören, überschritt nach der 2. Woche den Grenzwert von 103

KbE/g nach FlHV und hat sich nach der 3. Woche auf die Keimzahl von 8,4 x 106 KbE/g

verdoppelt. Auch die gestiegene Anzahl von Staphylococcus verkürzte die Haltbarkeit

der Proben.

10.7. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils II

Optimierung der Verfahrensstufe Fermentation

Die Messergebnisse im Versuchsplan aus Tab. 13 bestätigten, dass der optimale pH-

Wert für eine säureinduzierte Eiweißkoagulation zwischen pH = 5,0 und 5,3 liegen

musste.

Die Werte unterhalb von pH = 5,2 führten aber zur sensorischen Beurteilung „zu

säuerlich“. Aus diesem Grund wurde ein pH-Bereich von 5,3 bis 5,2 angestrebt.

Der Anfangs-pH-Wert des Rohmaterials hatte eine große Wirkung auf die Erreichung

des gewünschten End-pH-Wertes. Je höher der Anfangs-pH-Wert des Rohmaterials

war, desto höher lag der End-pH-Wert der Proben.

Die Geschwindigkeit und die Intensität der Säuerung ließen sich bei konstanter Tem-

peratur durch die Keim- und Zuckermenge steuern. Die Keime von Lb. curvatus ver-

mehrten sich während der Fermentation auf Keimzahlen bis zu 108 KbE/g und bildeten

die dominante Flora.

Die 2-fache Keimmenge unterstützte das Durchsetzungsvermögen von Lb. curvatus

nur in der Anfangsphase, wenn 0,2% Glucose zugesetzt wurde. Beim Einsatz von

0,4% Glucose verlief die Säuerung schneller und der End-pH-Wert lag tiefer.

Wie im Literaturteil (S. 16) beschrieben, sind die Verteilung und Diffusion von Zucker

im Brät die geschwindigkeitsbestimmenden Faktoren einer Fermentation. Wenn der

Zucker in unmittelbarer Nachbarschaft verbraucht wird, wird er aus Gebieten höherer

Konzentration bedingt durch das Konzentrationsgefälle nachgeliefert. Eine höhere

Zuckermenge steigert die Zuckerreserve zwischen den grob zerkleinerten Fleisch-

stücken und verbessert die Versorgung der Mikroorganismen mit Nährstoffen.

Um eine Säuerung bis zum technologisch und sensorisch gewünschten pH-Bereich zu

erreichen, sollte bei der Rohwurst-Konzentration von Lb. curvatus der Zuckerzusatz

zwischen 0,2% - 0,4% liegen.

Bei der Fermentation musste der beste Kompromiss zwischen der Fermen-

tationstemperatur, Fermentationsdauer und dem Erhalt der Rohfleischeigenschaften

der Proben gefunden werden.

95

Die Obergrenze der Fermentationstemperatur wurde in der Aufgabenstellung bei 40 °C

festgelegt, weil sich die kollagenen Fasern bereits bei 50 °C zu verkürzen und die

Sarkoplasma-Eiweiße zu gerinnen beginnen. Bei einer Fermentationstemperatur von 40 °C konnte nach 14 h eine lückenlose

Bindung der Fleischteile erreicht werden, aber dann entwickelten sich die ersten

Zeichen einer Überfermentation.

Die Temperatur von 40 °C befindet sich zwar im Temperaturbereich des Wachstums

der zugesetzten Starterkulturen, aber sie liegt weit über den üblichen angewandten

Bedingungen für die Rohwurstherstellung.

Als günstigstes Fermentationsregime hat sich eine Wirkdauer zwischen 13 bis 14 h bei

einer Prozesstemperatur von 30 ± 3 °C im Räucherschrank erwiesen. Die Fermen-

tation bei 30 °C war die rationelle Form, wobei sich die Lb. curvatus in ihrem optimalen

Temperaturbereich vermehren konnten und der Rohfleischcharakter sicher erhalten

blieb.

Dieses Fermentationsregime sollte exakt gehalten werden, weil darüber hinaus die

Überfermentationserscheinungen unverzüglich auftraten. Der fortgeschrittene, typische

Fermentationsgeruch konnte schnell als Verderbnisgeruch verwechselt werden, weil

kein Reifungsaroma gebildet wurde.

Die Fermentationsdauer wurde nicht nur durch den pH-Wert bestimmt, sondern musste

auch zum Optimum des Aromas führen. Als Folge der schnellen Säuerung entstand

ein milder Säuregeschmack, dennoch war das Fleischaroma eindeutig wahrnehmbar.

Eine genaue quantitative Bestimmung der Bindungsfestigkeit mit einem INSTRON-

Gerät war nicht möglich, da die stark differenzierte Beschaffenheit des eingesetzten

Fleisches nur zu vagen Aussagen über die vorhandene Bindungsstärke führte. Selbst

die Proben aus der gleichen Charge erwiesen unterschiedliche Reißfestigkeit.

Deswegen wurden die durch ein Testteam vorgenommenen sensorischen Beurteil-

ungen stärker gewichtet.

Das ungewürzte, fermentativ rekonstituierte Fleisch ähnelte dem frischen Rohfleisch in

Farbe, Geschmack und Geruch. Es zeichnete sich äußerlich durch eine geometrisch

ansprechende Formgebung und glänzende Oberflächen aus (Bild 11). Eine glatte,

glänzende Oberfläche war erfahrungsgemäß ein Zeichen von einer guten Bindungs-

entstehung. Die ganzen Formlinge fühlten sich in der Hand griffig und fest an.

96

Bild 11: fermentiertes Fleisch mit Rohcharakter, hergestellt aus S III

gemäß GEHA-Katalog

Die Blöcke setzten sich aus einem lückenlosen Verbund aus unterschiedlich großen

Muskelgewebeteilen verschiedener Rotfarbtönungen und weißen Fettgewebeteilen

zusammen und ließen den Rohfleischcharakter zweifelsfrei erkennen.

Die Bindestellen der Fleischteile waren in den rohen Formfleischscheiben nur durch die

Faserrichtung der einzelnen Fleischteile zu erkennen und nach der Erhitzung gar nicht

mehr wahrzunehmen.

Endproduktspezialisierung

Mit Anwendung der Grundrezepturen I bis IV konnten Fleischstücke zu größeren

Einheiten zusammengefügt werden, die thermisch und mechanisch stärker belastet

werden konnten. Es war auch möglich, die Marinierung und Würzung in das Fleisch

einzuarbeiten.

Die Art und Dauer der angewandten thermischen Behandlung übten einen unter-

schiedlichen Einfluss auf das Aroma und Aussehen des Endproduktes.

Zum Grillen eignen sich die Fleischteile mit einem geringeren Bindegewebsanteil, denn

das Fleisch wird nicht wie bei Konservenprodukten weich gekocht. Die mageren

Stücke trockneten schnell aus und wurden zäh. Für die Herstellung von Grillscheiben

könnte man eventuell die Fleischsortierung von S IV mit einem höheren Fettanteil

anteilmäßig verwenden. In Konsistenz und Aroma waren die Grillscheiben dem nativen

Schweinekotelett bzw. -kamm sehr ähnlich.

Die aus fermentativ rekonstituiertem Fleisch hergestellten Gulaschkonserven waren

dem Handelsprodukt „Schweinegulasch in Dosen“ in jeder Hinsicht der gewohnten

Geschmacksrichtung annähend gleich. In Gleichmäßigkeit und Beständigkeit der Form

haben sogar die Versuchsgulaschwürfel die Handelsprobe übertroffen.

Für die Herstellung von Gulaschwürfeln wurde die Dauer des Knet-Mengens auf

97

15 min verkürzt und bei Grillproben bis 25 min verlängert.

Das Räucherprogramm von konventioneller Kasselerherstellung sollte für Versuche zur

Kasselerherstellung modifiziert werden. Dabei wurde eine Trocknungsphase weg-

gelassen und die Räuchertemperatur- und Zeit abgesenkt, um den Trockenrand zu

vermeiden. Es wurde 10 min bei 65 °C geräuchert.

Nach der Feststellung aus den Versuchsergebnissen löste Nitrit einen flüchtigen

Fremdgeruch aus. Eine höhere Fermentationstemperatur verstärkte die Intensität

dieses Geruches.

Es wird angenommen, dass unter diesen Prozessbedingungen in Anwesenheit von Lb.

curvatus und Nitrit neue Aromakomponenten gebildet werden, die nicht durch das

Pökelaroma überdeckt werden können und als fremd empfunden werden. Das Problem

der geschmacklichen Beeinflussung ist bei der Anwendung von Monokulturen bekannt

(Literaturübersicht, S. 45). Lb. curvatus ist nicht in der Lage, Nitrit abzubauen und so

das typische Pökelaroma zu bilden.

Durch eine Anwendung von Umrötungshilfsmitteln wie z.B. Ascorbinsäure kann das

Problem behoben werden. Eine andere Lösung des Problems wäre der Einsatz der

Mischkulturen aus nitratreduzierenden Bakterien.

Die Zugabe von Nitrit und Phosphat förderte die Bindungsentstehung zwischen den

Teilchen und die feste Konsistenz der Proben. Ihr Effekt auf die Rekonstitution beruhte

literaturgemäß auf der zunehmenden Auflockerung der Filamente und der Erhöhung

der Ionenstärke, die auch weiterhin vor Fehlfabrikation durch Übersäuerung schützt.

Die Kasselerproben unterschieden sich vom konventionellen Kasseler in Aussehen nur

dadurch, dass sie verfahrensbedingt keine Speckschicht besaßen.

Verkehrs- und Lagerfähigkeit

Das fermentativ rekonstituierte Fleisch mit Rohfleischcharakter gehört zu den mikrobiell

sensiblen Produkten, da es über einen kurzen Fermentationsprozess bei einer relativ

hohen Temperatur hergestellt wird und einen verminderten Gehalt von Kochsalz und

eine hohe Wasseraktivität aufweist.

Insgesamt zeigten die Ergebnisse der mikrobiologischen Untersuchungen, dass die

ermittelten Keimzahlen aller Keimarten im Bereich der Erfahrungswerte für fermentierte

Fleischerzeugnisse (Literaturübersicht, S. 39) lagen. Zur Einhaltung der mikrobiologi-

schen Richtwerte stellt das Verfahren hohe Anforderungen an Betriebshygiene sowie

Rohstoffhygiene.

Dies war auch eine Vorraussetzung für eine lange Lagerfähigkeit der Proben. Aus den

Ergebnissen der Lagerversuche werden die folgenden Bedingungen für die Lagerung

von fermentativ rekonstituiertem Fleisch mit Rohfleischcharakter empfohlen:

98

Das Produkt ist nicht für eine längere Lagerung ohne Kühlung bestimmt. Direkt nach

der Herstellung ist das Erzeugnis nach einer schnellen Abkühlung bei höchstens 7 °C

zu lagern. Steigende Lagertemperaturen führten zu schnelleren Frischeverlusten und

stärkerem Abbau sensorischer Qualität.

Vorzugsweise ist es blockweise in ganzen Stücken vakuumverpackt zu lagern und erst

kurz vor dem Verkauf oder Gebrauch zu schneiden.

Nach den mikrobiologischen Ergebnissen waren die Proben ab der 2. Woche durch die

über dem Richtwert nach FlHV liegenden Keimzahlen von Enterobacteriaceae,

Micrococcaceae und Staphylococcus nicht mehr verkehrsfähig. Für eine auf mikrobio-

logischer Entwicklung gestützte Aussage zur Haltbarkeit würden weitere mikrobiologi-

sche Untersuchungen benötigt.

In der Haltbarkeitsfrist dürfen die spezifischen Eigenschaften eines Lebensmittels unter

angemessenen Aufbewahrungsbedingungen nicht beeinträchtigt werden. Aus den

sensorischen Ergebnissen sind folgende technikumspezifischen Mindesthaltbarkeits-

fristen für die Fleischscheiben mit einer Dicke von13 mm abzuleiten:

- unverpackt 1 Tag bei 7 °C

- vakuumverpackt, gepökelt oder ungepökelt bis 7 Tage bei 7 °C

- vakuumverpackt, gepökelt oder ungepökelt bis 21Tage bei 3 °C Das Produkt konnte auch gefriergelagert werden. Das Einfrieren sollte aber nicht direkt

nach der Fermentation erfolgen, da die frischen und noch schwachen Bindungen beim

Zusammenziehen der Muskelfasern zerreißen könnten.

11. VERSUCHSTEIL III - Praxisnahe Versuche im Erprobungsbetrieb 11.1. Anlagen für Betriebsversuche

Die Betriebsversuche wurden in der Neuen Pommerschen Fleisch- und Wurstwaren

GmbH Pasewalk durchgeführt. Folgende Anlagen wurden dabei eingesetzt:

Zerkleinern: Wolf, Tetra Laval Food, Fa. KRÄMER und GREBE

Mengen: Kutter für 300 kg, Alfa Laval, Fa. KRÄMER und GREBE

Formgebung: Vakuumfüller, Fa. HANDTMANN VF 300, bis -1,0 bar

Fermentation: Räucheranlage

Würfelschneiden: Speckwürfelschneider

Sterilisation: Autoklav

11.2. Rezeptur und technologischer Ablauf

Die praxisnahen Versuche bestanden aus zwei Versuchsserien für die Herstellung von

Schweinefleisch-Gulaschkonserven und einer Versuchsserie für die Herstellung von

Grillsteak.

99

Als Rohmaterial wurden aus einer Schaschlikherstellung anfallende, dünne blätter-

förmige Fleischabschnitte mit der Kennzeichnung S III zur Verfügung gestellt, die in der

späteren betrieblichen Produktion zum Einsatz kommen sollten. Es bestand aus 80%

Muskelfleisch und 20% Fettgewebe aus Schulter- und Keulenteilen, nach Augenmaß

sortiert. Das Fleisch war deutlich fettreicher als das S III-Fleisch des GEHA-Kataloges.

Eine erhebliche Menge des roten Fleischsaftes hat sich im Fleischbehälter abgeson-

dert, die auf den hohen PSE-Anteil des Einsatzmateriales hinwies. Die Rezeptur für die

praxisnahen Versuche wurde in Tab. 29 abgebildet.

Tab. 29: Rezeptur für Betriebsversuche

Gulaschkonserven Grillsteak

Chargengröße 50 kg

Lb. curvatus 2-fach = 200 ml

Glucose 0,4% = 200 g

Kochsalz 1,5% = 750 g

Wasser 5% = 2500 ml

Na-Ascorbat - 0,025% = 12,5 g

Na-Acetat - 0,025% = 12,5 g

Mediterran–Gewürze - 0,05% = 25 g

In der ersten Versuchsserie wurde das Rohmaterial im 2. Schnellgang des Wolfes bis

zu einer Abmessung von 0,5 bis 2 cm vorstrukturiert und dann zusammen mit den

Zutaten in einem Doppelhohlschneckenmischer 25 Minuten lang vermengt.

Die Mischmaschine hatte zwei rotierende Schnecken, die langsam mischten und aber

das Fleisch an der Wand stark quetschten. Der hohe Anteil an Fettgewebe und die

starke Zerquetschung machten das Rohmaterial schon nach 10 min schmierig. Eine

weiß-graue Muskelabriebmasse von mehr als 5% hat sich auf den Fleischoberflächen

gebildet.

In der 2. Versuchsserie wurde die Verfahrensstufe „Knet-Mengen“ im Kutter durchge-

führt. Wegen der blätterförmigen Partikelgröße mit einem Ausmaß von ca. 0,5 x 5 x 7

cm musste nicht unbedingt eine Vorstrukturierung des Rohmateriales durch den Wolf

erfolgen.

Nach 40 Umdrehungen im Mischgang des Kutters wurden die Zutaten in die Fleisch-

masse zugegeben.

100

Nach weiteren 160 Umdrehungen im Rückwärtsgang des Kuttermessers wurde das

Mischen beendet. Dadurch konnte eine starke Zerquetschung vermieden werden.

Das Brät wurde mit einer Vakuumfüllmaschine (-1,0 bar) in Folienbeutel mit ∅ 120 mm

je 4 kg gefüllt und zugeclippt. Die Füllungen sollten die vom Betrieb angegebenen

Maße von 12 x 12 x 48 cm haben, um anschließend den Speckschneider zum Würfeln

in Gulaschstücke anwenden zu können.

Die gefüllten Proben wurden in einer Vierfach-Schinkenform wie in der Abbildung 11

über- und beieinander gestaffelt und durch einen Pressdeckel unter Druck gesetzt.

Rohling Rohling

Rohling Rohling Rohling Rohling

Abb. 11: Platzierung der Proben in der Schinkenform, 2er Pack und 4er Pack

Durch die Anwendung der Vakuumfüllmaschine wurde der Arbeitsvorgang „Vakuumie-

rung“ überflüssig. Eine Vergleichsprobe wurde dennoch nach dem Vakuumfüllen im

Folienbeutel nochmal mit einer Vakuumverpackungsmaschine vakuumiert, um den

Presseffekt des Vakuums zu demonstrieren, und anschließend ohne Formkasten auf

einer Räucherstange hängend fermentiert.

Die zuerst gefüllten Formkästen warteten aus organisatorischen Gründen für Produk-

tionsabläufe etwa 2 h auf den Fermentationsbeginn. Nach den Ergebnissen aus dem

ersten Versuchsteil (Schwerpunkt 9.3.3) hatte eine Standzeit bis zu 2 h keinen

signifikanten Einfluss auf die Säuerung.

Nach einer Fermentation von 14 h bei 30 °C wurden die Proben zuerst kurz kalt

geduscht und anschließend im Kühlraum bei 4 °C abgekühlt.

11.3. Messergebnisse während der Fermentation

Zur Erfassung der Kerntemperatur und des maximalen Pressdruckes in den Proben

wurde während der Fermentation ein computergestütztes Messsystem mit Daten-

loggern verwendet.

Die Temperaturlogger wurden in den beiden 2er bzw. 4er Pack-Proben und in der

Vergleichsprobe ohne Formkasten möglichst zentriert platziert.

Der Drucklogger wurde nur in der 2er Pack-Probe eingesetzt. Die Abb. 12 (Messwerte

in Anhang-Tab. 43) zeigt die vom Computer gelesenen Messwerte für die Kerntempe-

raturen der Proben.

101

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20 21 22 23 24

Fermentation mit anschließender Abkühlung [h]

Kern

tem

pera

tur [

°C]

4er Pack-Probe 2er Pack-Probe Probe ohne Formkasten

AbkühlphaseFermentationsphase

Abb. 12: Verlauf der Kerntemperaturen in unterschiedlich verpackten Proben

Vor der Fermentation lag die Temperatur der Proben bei 13 °C.

Die 2er Pack-Proben erreichten die optimalen Wachstumstemperaturen für Lb. cu-

rvatus von 20 °C schon nach einer Stunde und von 30 °C nach 3 h 20 min, an der

Stelle, wo sich der Temperaturlogger befand. Die höchste Kerntemperatur dieser

Proben lag bei 33,9 °C.

Die aufgehängte Vergleichsprobe mit zusätzlicher Vakuumierung verhielt sich ähnlich

wie die 2er Pack-Proben. Beide Proben kühlten anschließend bis zur Kerntemperatur

von 3 °C ab.

In den 4er Pack-Proben konnten die Temperaturen von 20 °C nach 2 h und von 30 °C

erst nach 8 h verzögert erreicht werden. Die höchste Kerntemperatur dieser Proben lag

bei 33,2 °C. Die Abkühlung erfolgte langsamer und nach einer Abkühlphase von 10 h

betrug die Probentemperatur 5,7 °C.

In Abb. 13 wurden die Druckveränderungen in Proben abhängig von der Temperatur-

veränderung im Räucherschrank dargestellt (Messwerte in Anhang-Tab. 44).

102

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Fermetationsdauer [h]

Räu

cher

schr

ankt

empe

ratu

r [°C

]

1150

1170

1190

1210

1230

1250

1270

Prob

endr

uck

[mba

r]

t in RäucherschrankDruck in Probe

Abb. 13: Druckveränderungen in der 2er Pack-Probe und

Temperaturveränderungen im Räucherschrank

Die Solltemperatur der Anlage lag bei 31 °C. Der Ist-Wert pendelte aber zwischen 31,5

und 33,9 °C.

Direkt nach dem Füllen in Därmen lag der Innendruck der Proben bei 990 mbar.

Nach dem Pressen in Formkästen stieg er auf 1237 mbar und bis zum Fermentations-

ende mit hochgehender Temperatur auf 1284 mbar an. In der anschließenden Abkühl-

phase von 10 h sank der Innendruck entsprechend der zurück gehenden Kerntempera-

tur bis 3 °C wieder auf ca. 1048 mbar ab.

Die Messergebnisse für den pH-Wert und die sensorischen Untersuchungen in den

rekonstituierten Fleischproben wurden in Tab. 30 zusammengefasst.

Das Rohmaterial wies eine Temperatur von 1 °C und einen durchschnittlichen pH-Wert

von 5,91 auf, wobei die Fleischlake mit einem pH-Wert von 5,46 nicht mit verwendet

wurde.

Die Einsatzmenge von 0,4% Zucker und 2-fachen Starterkulturen war für die

Vergleichsprobe ohne Formkasten bei einer Fermentationstemperatur, die bis 33,9 °C

schwankte, zu hoch. Auf diese Weise entstanden leichte Zeichen der Überfermentation

sowie ein grauer Außenrand. Unmittelbar nach der Fermentation wurde ein pH–Wert

von 5,11 gemessen.

Die pH-Werte der Proben in Formkästen wurden erst nach der Abkühlung gemessen.

Die Proben, die als 2er Pack und 4er Pack in Formkästen gestaffelt waren, zeigten

keine Unterschiede im Aussehen und bei den pH-Werten. So lag der pH-Wert in

beiden Proben zwischen 5,29 und 5,31.

103

Tab. 30: Veränderungen des pH-Wertes und der Sensorik in Betriebsproben

Messungen Kern- temperatur

pH-Wert

Sensorische Beurteilungen

Rohmaterial

Fleischsaft

1 °C

1 °C

5,91

5,46

große Menge vom Fleischsaft

ausgetreten, Geruch etwas alt, manche

Oberflächenstellen angetrocknet

nach Mischen 13 °C 5,50 schmalzig, schmierig

Vergleichsprobe ohne Formkasten, zusätzlich vakuumiert

nach Fermentation 33,2 °C 5,11

nach Abkühlung 3 °C 5,20

Bindung sehr gut, keine Lufteinschlüsse,

Außenfarbe etwas grau, Innenfarbe roh

2er Pack-Probe

nach Fermentation 33,8 °C -

nach Abkühlung 2,6 °C 5,29

nach Einfrierung -3 °C 5,37

Bindung gut, einige Rissstellen an den

Bindungsstellen zwischen Fett- oder

Bindegewebeteilen, kleine Poren

4er Pack-Probe

nach Fermentation 32,4 °C -

nach Abkühlung 5,7 °C 5,31

nach Einfrierung -3 °C 5,39

wie 2er Pack-Proben

Die Messergebnisse der Proben im Formkasten lagen zwar im erforderlichen pH-

Bereich für eine Bindungsentstehung, aber höher als in den Technikum-Proben mit der

gleichen Grundrezeptur. Die Stapelung der Proben im Formkasten verlangsamte die

Wärmeübertragung ins Innere.

Nach der vollständigen Abkühlung stieg der pH-Wert auf 5,20 in der Vergleichsprobe

und auf 5,39 in den Formkasten-Proben an.

In allen Chargen ist eine sehr gute Bindung entstanden. Die Proben in Formkästen

hatten kleine Lufteinschlüsse sowie Poren. Die Vergleichsprobe zeigte, dass die Hohl-

stellen und Poren durch das zusätzliche Vakuumpressen vollständig beseitigt werden

konnten.

11.4. Schweinegulasch in Dosen

Die Rohlinge sollten maschinell in Gulaschwürfeln mit einer Kantenlänge von ca. 30

mm schneidbar sein. Die entstandene Bindung konnte jedoch den Scherkräften des

104

eingesetzten Speckschneidermessers in gekühltem Zustand nicht standhalten. Nach

einer Abkühlung von 10 h wurden daher die Rohlinge aus den Metallkästen

entnommen und tiefgefroren.

Nach einer Stunde hatte der Außenbereich eine Temperatur von -1 °C und der Innen-

bereich eine Temperatur von +2 °C. Nach insgesamt 6 h im Gefrierraum war die Hälfte

der Schnittfläche angefroren.

Die Rohlinge ließen sich nach einem vollständigen Gefrieren am nächsten Tag

problemlos maschinell zu gleichmäßigen Würfeln schneiden. Sie sollten dabei erst vor

der Entwürfelung aus den Därmen herausgenommen werden, weil die Folien vor

Rekontamination und Lagerverlusten schützen.

210 g Fleischwürfel wurden von Hand in 400 g Dosen überführt und mit einer Gulasch-

soße aufgefüllt. Für die Zubereitung der Soße wurde das Soßenpulver aus betriebsei-

gener Produktion für Schweinegulaschkonserven (gleiche Soße wie in den Technikum-

Versuchen) mit Wasser in folgendes Mischungsverhältnis gebracht: 15 l Wasser + 2 kg

Soßenpulver, kaltquellend + 100 g Trockenzwiebeln.

Die verschlossenen Konservendosen wurden bei einer Temperatur von 121 °C 2 h

lang unter einem Druck von 2,2 bar autoklaviert. Die Temperaturen zur Bestimmung

des F-Wertes wurden in jeder Minute während der Erhitzung manuell erfasst (Mess-

werte in Anhang-Tab. 45).

Ziel der Untersuchung war es, zu erkennen, ob die aus rekonstitiuertem Fleisch

hergestellten Gulaschkonserven sich in diesem Prozess analog zu dem Produkt

„Schweinegulasch in Dosen“ aus herkömmlicher Produktion verhalten. Daher wurden

bewusst die Temperatur und Haltezeit während der Autoklavierung wie im Betrieb

üblich gewählt. Dabei wurde der F-Wert von 5 erreicht. Solche Fleischerzeugnisse sind

als Vollkonserve für 4 Jahre ohne Kühlung bei 25 °C lagerfähig.

Probenkonserven aus Betriebsversuchen wurden im erwärmten Zustand anhand eines

Beurteilungsbogens mit einer im Technikum hergestellten Probe und einer Handels-

probe aus nativem Fleisch sensorisch verglichen (Tab. 31).

Die Würfelstücke behielten ihre gleichmäßige Form und ihren Zusammenhalt trotz

Auftauens während des restlichen Produktionsablaufs.

Die im Betrieb hergestellten Proben unterschieden sich von im Technikum-Maßstab

hergestellten Proben nur durch den sehr hohen Anteil an Eiweißflocken.

Um die Eiweißflockungen in Betriebsproben zu vermindern, wurden folgende Maß-

nahmen getroffen: Das blätterförmige Rohmaterial wurde nicht mehr im Wolf vor-

strukturiert, sondern im Kutter gemischt. Die Mischzeit wurde auf 15 min reduziert und

die Fleischlake wurde gründlich entfernt.

105

Tab. 31: Ausgefüllter Beurteilungsbogen zur Sensorik der Gulaschkonservenproben

Kriterien Probe aus Betriebsversuch

Probe aus Technikum-Versuch

Handelsprobe aus nativem Fleisch

Gibt es Ausflo-

ckungen?

Oberfläche mit

großen Eiweißflo-

cken bedeckt

zerteilte sämige

Eiweißflocken in

akzeptierbarer Menge

zerteilte Eiweißflocken

in akzeptierbarer

Menge

Gibt es Fettabsatz? ja, viel wenig wenig

Gibt es Unter-

schiede in Farbe

der Soße?

durch Säure heller

und dünner

geworden

durch Säure heller

und dünner geworden

keine Veränderungen

Fleischwürfel:

Formgleichheit

Formbeständigkeit

ja, gleichmäßig

ja

ja, gleichmäßig

ja

nein, ungleichmäßig

Fleischteile sind

zusammengeballt

Gibt es Geruchs-

unterschiede?

aromatisch, keine

Abweichungen

aromatisch, keine

Abweichungen

keine Abweichungen

Geschmack Salzgeschmack im

Vordergrund, pikant

säuerlich, deutliches

Fleischaroma

pikant säuerlich,

deutliches

Fleischaroma

nur Gulaschgewürze,

kein wahrnehmbarer

Fleischgeschmack

Textur fettig, faserig

zerfallend, zart

faserig zerfallend, zart weich, pappig

Soße: Ausflockung

Farbe

Geschmack

hoher Flockenanteil

heller

intensiv nach

Fleischsoße

wenig Flocken

heller

intensiv nach

Fleischsoße

hoher Flockenanteil

typische Gulaschsoße

würzig

11.5. Grillsteak

Für die Grillfleischherstellung wurden unterschiedliche Gewürzesorten für Grillfleisch

ausprobiert und dabei haben die Proben mit mediterranen Würzkräutern als Favorit

überzeugt.

Die rohen Fleischblöcke hatten keinen auffälligen Fermentationsgeruch. Sie waren

etwas fettbetont und mit einem Messer ohne Risse schneidbar. Alle Teile waren wie

106

gewachsen und gut gebunden. Die mediterranen Kräutergewürze waren in leichter

Note herauszuriechen.

Die Formfleischblöcke wurden in 1,5 cm Scheiben geschnitten und eine halbe Stunde

in folgenden unterschiedlichen Marinaden der Fa. SCHEID eingelegt: Puszta (scharf),

Knoblauch-Senf, Chinamarinade mit Curry und Mexico. Die marinierten Grillscheiben

wurden von einem Sensorikteam, das aus 7 Personen bestand, begutachtet.

Nach dem Grillen hatten sie einen natürlichen Anschnitt und einen eindeutigen Grill-

fleischcharakter. Im Schnittbild waren die Teilstücke kaum zu erkennen. Es schmeckte

saftiger als normales Steak, zart und pikant säuerlich.

11.6. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils III

Alle Erfahrungen aus dem Labor ließen sich mit den Praxisgegebenheiten gut

kombinieren und problemlos auf die Produktion im Probebetrieb übertragen. Die

Betriebsversuche ermöglichten weitere Verfeinerungen und Effektivierungen des Ver-

fahrens aus technischer und organisatorischer Sicht.

Der Ausgangspunkt für die Produktentwicklung war die individuelle Anforderung des

zukünftigen Herstellungsbetriebes.

Die Kombination der 2-fachen Keimmenge und 0,4% Glucose wurde als Standard-

rezeptur für Gulaschkonserven- und Grillfleischherstellung im Probebetrieb festgelegt.

Damit konnte eine sichere Verteilung von Mikroorganismen und Zucker in den 50 kg

Chargen gesichert werden.

Beim Einsatz von großtechnischen Mischmaschinen musste die Mischzeit abhängig

von der Bauart der Maschine erneut bestimmt werden.

Im Hinblick auf den Zusammenhalt der Fleischteile benötigte die blätterförmige Parti-

kelgröße der Fleischabschnitte keine Vorstrukturierung.

Die Mischzeit wurde für die Grillfleischherstellung auf 25 min verlängert, damit die

Bindegewebsteile von S III gelockert und genügend zart werden. Bei der Herstellung

von Konservengulasch war hingegen eine Mischzeit von 15 min ausreichend.

Eine längere Mischzeit führte zur Bildung einer unnötig großen Eiweißmasse, die nach

der thermischen Behandlung ausflockte.

Zusätzlich zur im Technikum-Maßstab erprobten Formgebung wurden die Pressformen

aus kommerzieller Kochschinkenherstellung eingesetzt. Dadurch ergab sich ein Maß

von 12 x 12 x 48 cm in Quaderform für den einzelnen Rohling. Der Formkasten mit

gespanntem Deckel sorgte dafür, dass in der Form ein zusätzlicher Überdruck von 267

mbar herrschte. Dieser Überdruck reichte nicht ganz aus, die Poren, hervorgerufen

durch Lufteinschlüsse, zu beseitigen.

107

Durch das fehlende Vakuumpressen wurden die sensorischen Beurteilungen wegen

verbliebener Feinporen etwas beeinträchtigt.

Eine Fermentationsdauer von 14 h ermöglichte angesichts des technologischen

Zeitablaufes eine Tagesproduktion im Schichtbetrieb. Die Anwendung von Pressfor-

men verlängerte die Zeit zur Erreichung der optimalen Kerntemperatur.

Folglich erreichte der pH-Wert in den Proben mit Formkasten einen um 0,1 Einheiten

höheren Endwert als in der Vergleichsprobe ohne Formkasten.

Die Formfleischblöcke ließen sich ausschließlich im tiefgefrorenen Zustand maschinell

in einheitlichen Würfelstücken formen. Hingegen konnte das Aufschneiden zu Grill-

scheiben in Stärken von 5 bis 15 mm bereits im warmen und gekühlten Zustand

problemfrei erfolgen.

Die Betriebsproben wurden in gleichmäßiger Form, erhalten gebliebenem Fleisch-

geschmack und zarter, saftiger Konsistenz besser als die Handelproben aus nativem

Fleisch bewertet. Die leichte Säurenote wurde als pikant bewertet und gehörte zu den

produktspezifischen Eigenschaften. Die Farb-, Geschmack- und Konsistenzvarietät

der Soßen bzw. Marinaden konnten kontrastierende und vermittelnde sensorische

Eindrücke zum Aroma der Fleischkomponenten beisteuern.

Die negativ bewerteten Beurteilungen wie Eiweißausflockung und hoher Fettanteil

könnten vermieden werden, wenn die Zusammensetzung des Rohmaterials richtig

ausgewählt und deren Zerkleinerung unter gegebenen maschinellen Bedingungen

optimiert wird. Die Eiweißflocken entstanden durch die Denaturierung des eiweißrei-

chen Fleischsaftes und der Blutstellen. Der hohe PSE-Anteil verstärkte die Ausflo-

ckung.

12. VERSUCHSTEIL IV - Einsatzmöglichkeiten von Ballaststoffen In dieser Versuchsserie wurden ausgesuchte Getreide-, Gemüse- oder Obstsorten als

feinstückige Einlagen eingebracht, um das rekonstituierte Fleisch mit Ballaststoffen

anzureichern. Auch Ballaststoffkonzentrate aus Pflanzenfasern wurden nach ihrer

technologischen und ernährungsphysiologischen Eignung überprüft.

Die Versuche wurden mit der Grundrezeptur III aus Tab. 16, nämlich mit 2-facher

Keimmenge und 0,2% Glucose durchgeführt. Die Verfahrensstufe „Knet-Mengen“

dauerte 25 min, weil die sensorischen Beurteilungen nach dem Grillen vorgenommen

wurden. In Tab. 32 sind die Portionierungen der Zusätze und die Versuchsergebnisse als

Übersicht zusammengefasst.

108

Tab. 32: Versuchsergebnisse mit Ballaststoffen

Ballaststoff Einsatz-menge

pH-Wert

Bindung sensorische Besonderheit Eig-nung

ballaststoffhaltige Lebensmittelzutaten

Möhren 5% 5,23 ausreichend gesunde interessante Optik ja

Sauerkraut 5% 5,49 schlecht löst sich heraus, Probe

umgerötet, saftig, weich

nein

getrocknete

Pflaumen

10% 5,32 keine

Bindung

schwarze Verfärbung, süßes

Aroma, weich

nein

Popkörner 2% 5,23 nicht gut salzig, gelbe Maisfarbe nein

4-Körnerflocken 2% 5,21 sehr gut helle Farbe, sonst unauffällig ja

Weizenkleie 6,4% 5,22 sehr fest mehliges Aroma, zu trocken ja

Leinsamen 12,5% 5,40 schlecht ölig, weich, etwas umgerötet nein

Haselnüsse 5% 5,35 Rissstellen helle Farbe, ölige Oberfläche nein

Konzentrate aus Pflanzenfasern

Apfelbeerfasern 4,3% 5,09 gut violette Verfärbung, zerfällt nein

Apfelfasern 5% 5,15 im rohen

Zustand gut

metallischer Geruch, rot-

braune Stellen, zerfällt

nein

Citrusfasern 3,3% 5,24 gut riecht nach Zitrus, keine

Textur, zerfällt im Mund

nein

Erbsenfasern 3,3% 5,25 gut Nachgeschmack, fest ja

Haferspelzen 3,2% 5,31 sehr gut zu sauer, angenehmer

Geschmack, mehlig

ja

Johannisbeer-

fasern

4% 5,14 schlecht schwarz verfärbt, Nebenge-

schmack, zerfällt

nein

Zitronenfasern 4,3% 5,20 schlecht schlechte Verteilung, bitterer

Nachgeschmack

nein

Kombination von ballaststoffhaltigen Lebensmittelzutaten und Pflanzenfasern

Möhren+

Haferspelzen

5%+

3,2%

5,16 sehr gut trocken, spröde, fest ja

Möhren+

Erbsenfasern

5%+

3,3%

5,03 sehr gut saftig, zart, leberartiger

Geschmack

ja

Möhren+

Weizenkleie

5%+

3,3%

4,85 sehr gut sehr sauer, fest, trocken mög-

lich

4-Körnerflocken

+ Haferspelzen

5%+

3,2%

5,22 sehr gut fest, trocken, bitter ja

109

12.1. Ballaststoffhaltige Lebensmittelzutaten

Gemüse und Obst

Die Möhren wurden mit einer Küchenmaschine stark zerkleinert, damit sie in der Probe

gleichmäßig verteilt und eingebunden werden konnten. 5% Möhren waren optisch nicht

auffällig. Man hatte aber den Eindruck, dass es angenehm gewürzt war. Die Probe war

insgesamt fest, gut schneidfähig und saftig. Die Oberfläche war glatt. Die Säuerung

verlief normal wie in der Nullprobe ohne Möhren. Vom Vorteil war, dass die Probe am

Grillrost wenig klebte.

Das schlechteste Ergebnis wurde mit Sauerkraut erzielt. Es war zwischen den Fleisch-

teilen nicht gut eingelagert. Mit einer 10% Einsatzmenge hat es sogar die Fleisch-

stücke voneinander isoliert. Die Proben haben sich umgerötet. Dies ließ sich mit dem

Vorhandensein eines Nitratrückstandes erklären.

5% Sauerkraut war im Schnittbild fast nicht feststellbar. Aber nach der Folienentfer-

nung ragten die Sauerkraut-Partikel heraus. Sie erschienen optisch wie ein Proteinde-

naturat auf der Fleischoberfläche. Das gesamte Schnittbild wirkte dadurch blasser.

Die Därme waren infolge einer Gasbildung aufgeblasen und die Proben zeigten kleine

Poren als Spuren einer Gasbildung. Sie rochen leicht stickig säuerlich. Grüne

Verfärbungen waren an einigen Stellen unübersehbar. Das Sauerkraut war selbst gelb

bis grünlich verfärbt. Die Probe hatte einen pH-Wert von nur 5,49, obwohl das

pasteurisierte Sauerkraut aus der Dose einen pH-Wert von 4,02 hatte. Es wurde

angenommen, dass im fertigen Sauerkraut die Milchsäurebakterien durch einen Nähr-

stoffmangel nicht mehr in der Gesamtkeimzahl dominieren, aber die gasbildenden

Keime. Für eine sensorische Verkostung waren die Proben untauglich.

Mit getrockneten Rosinen und Pflaumen schmeckten und rochen die Proben

angenehm süß. Der Fermentationsgeruch wurde dadurch überdeckt. Das eingeweichte

Obst in der Probe bewirkte allerdings ein schmalziges Aussehen und eine weiche

Konsistenz. Für eine Deklaration als "ballaststoffhaltig“ benötigte man 333 g Pflaumen

für 1 kg Fleisch. Bereits mit 10% Pflaumen, nämlich 100 g pro 1 kg Fleisch wurde die

Probe dunkel verfärbt. Nach dem Grillen zerfiel die Probe.

Getreide Die Popkörner wurden in der Küchenmaschine zerkleinert, da die Feuchtigkeit während

des gesamten Verfahrens die ganzen Popkornstücke nicht vollständig durchdringen

konnte. Die Popkorn-Probe war insgesamt fester als die Nullprobe. Aber die Popkörner

sahen störend gelblich aus. Bei der Verkostung nach dem Grillen schmeckte die Probe

salzig, weil die Popkörner gesalzen waren. Die trockenen, harten Maisschalen waren

sichtbar und verblieben unangenehm zwischen den Zähnen.

110

Die 4-Körnerflocken erhöhten ein wenig optisch den Fett- und Sehnenteil beim

Schnittbild. Nach dem Grillen waren die Flocken nicht mehr zu erkennen.

Die Proben mit Weizenkleie wurden extrem fest, trocken und sauer. Es schmeckte

mehlig.

Samen und Nüsse Die Probe mit Leinsamen sah dunkel fast wie gekochtes Rindfleisch und leicht um-

gerötet aus. Auf der Außenfläche wurde ein Fettmantel durch abgeschiedenes Lein-

samenöl gebildet, es fühlte sich fettig und schleimig an. Beim Grillen zerfiel die Probe.

Die Leinsamen auf der Oberfläche sind selbst auf dem Grill verkohlt.

Die Haselnüsse wurden gemahlen in Pulverform zugesetzt. Der Anschnitt wirkte durch

weißes Nusspulver optisch fetter und blasser. Die Bindungen waren nicht überall

akzeptabel. Der Geschmack der Nuss stand bei einer Einsatzmenge von 5% nicht im

Vordergrund.

12.2. Ballaststoffkonzentrate in Form von Pflanzenfasern

Hierfür wurden die in Tab. 33 aufgestellten pulverförmigen Pflanzenfasersorten von der

Fa. HERBAFOOD Nahrungsmittel GmbH eingesetzt.

Tab. 33: Dosierung der Pflanzenfaserkonzentrate für Angabe „ballaststoffhaltig“

Faserart Ballaststoff-gehalt

davon löslicher Ballaststoffanteil

benötigte Menge für1 kg Probe

Apfelfaser 60% 14% 5% = 50 g

Apfelbeerfaser 70% 10% 4,3% = 42,8 g

Zitronenfaser 70% 25% 4,3% = 42,8 g

Johannisbeerfaser 80% 10% 3,7% = 37 g

Erbsenfaser 90% 9% 3,3% = 33 g

Citrusfaser 92% 17% 3,3% = 33 g

Haferspelzen (grob) 94% 5% 3,2% = 32 g

Die Dosierungen für die Pflanzenfasern betrugen in Chargen 3,2 bis 5,0%. Die Proben

mit dem Ballaststoffzusatz waren wesentlich fester als die Nullproben und ließen sich

besser schneiden. Durch den hoch konzentrierten Gehalt an löslichen Ballaststoffen

wurde das Wasser stark gebunden.

Nur die sensorischen Veränderungen durch Ballaststoffe bildeten die Kriterien zur Eig-

nungsauswahl für fermentativ rekonstituiertes Rohfleisch.

111

Die Apfelfasern-Probe hatte ein starkes Apfelaroma und hellbraune Stellen wie im Bier-

schinken. Die Schnittfläche wirkte dadurch leicht marmoriert. Beim Füllen setzte sich

das klebrige Apfelmehl ständig an die Hände.

Apfelbeer- und Johannesbeerfasern färbten das Fleisch dunkelblau. Die Fasern sahen

selbst wie lila gefärbte Eiweißausflockungen aus. Nach dem Mischen haben diese

stark Wasser aufgenommen, wurden schnell fest und trocken.

Citrusfasern haben schon während des Mischens komplett das Wasser und Fett

gebunden. Sie haben sich nicht gleichmäßig im Brät verteilt und bildeten zusammen

geklumpte Bälle. Da die Probe zu fest war, zerfiel sie beim Drehen auf dem Grill und

wurde schnell schwarz. Die Probe hatte einen starken Citrusgeschmack und -geruch

und einen chininhaltigen bitteren Nachgeschmack.

Hellgelb bis gelbfarbige Zitronenfasern führten zu einem für Zitronenschalen typischen

herbfrüchtigen Geruch und Geschmack.

Die Haferspelzen und Erbsenfasern ließen sich sehr gut mit Fleisch verarbeiten. Die

Haferspelzen waren im Anschnitt zu sehen. Das Fleisch wirkte etwas dunkler, roch

aber wie die Nullprobe fleischig.

12.3. Ballaststoffe in unterschiedlichen Konzentrationen

Aus den Versuchsergebnissen hat man Erbsenfasern, 4-Körnerflocken, Haferspelzen und Weizenkleie als bestgeeignet festgestellt. In den bisherigen Versuchen betrug der Anteil der ballaststoffliefernden Zutaten

zwischen 3 bis 5% der Chargengröße, je nach der Ballaststoffkonzentration in der

Zutat selbst.

Um das Produkt als „ballaststoffhaltig“ deklarieren zu können, müssen 33 g Erbsen-

fasern, 32 g Haferspelzen, 62,5 g Weizenkleie oder 156 g 4-Körnerflocken pro 1 kg

Charge eingesetzt werden. Da diese Mengen zu den obengenannten sensorischen

und technologischen Nachteilen führten, wurden die Konzentrationen in weiteren

Stufen jeweils auf 75%, 50% und 25% von dieser Menge abgesenkt. Mit der Zunahme

der zugeführten Ballaststoff-Konzentrationen hat sich die Festigkeit der Probe und die

Schneidbarkeit der Probe erhöht. Außerdem war zu beobachten, dass die Farbe mit

zunehmender Säuerung, resultierend aus kohlenhydratreichen Zutaten, blasser wurde

und die Frischfleischfarbe mehr verloren ging. Alle Proben einschließlich Nullproben konnten mit beliebiger Dicke ohne Risse ge-

schnitten werden.

Unterschiede in der Bindungsstärke konnte man mit dem INSTRON-Gerät aus den

Ergebnissen in Tab. 34 nicht feststellen.

112

Tab. 34: Messung von der Zugfestigkeit der Bindung durch INSTRON-Gerät

Ballaststoff Erfasste Messgröße Nullprobe 25% 50% 75% 100%

Maximale Dehnung (%) 87,31 88,71 67,47 108,02 62,49

Kraft bei max. Kraft (kN) 0,019 0,008 0,011 0,021 0,011

Haferspelzen

Verform. bis zum Bruch (mm) 61,12 62,09 47,23 75,61 43,74



Erbsenfaser




4-Körner-

flocken




Weizenkleie




Mittelwert


Die Proben mit Erbsenfasern, 4-Körnerflocken und Weizenkleie wurden in 13 cm

Scheiben geschnitten, in Folienbeutel vakuumverpackt und bei 3 °C im Kühlschrank

gelagert. Die Ergebnisse sind in Anhang-Tab. 47 dargestellt. Durch die Zugabe von

kohlenhydrathaltigen 4-Körnerflocken und Weizenkleie wurde der pH-Wert während

der Lagerung ständig gesenkt.

12.4. Kombinationen von Ballaststoffen

Die ballaststoffhaltigen Lebensmittel und Pflanzenfasern wurden miteinander kombi-

niert, so dass sich ihre Vorzüge gegenseitig ergänzten. Kombiniert wurden Möhren mit

Haferspelzen, mit Erbsenfasern oder mit Weizenkleie und 4-Körnerflocken mit Hafer-

spelzen.

113

Die Möhren erwiesen sich mit den besten sensorischen Bewertungen als ein

willkommenes Lebensmittel zur Fleischkombination. 100 g Möhren enthalten jedoch

nur 2,9 g Ballaststoffe und sind selbst unter dem Bereich von “ballaststoffhaltigen”

Lebensmitteln einzuordnen.

Haferspelzen, Weizenkleie und Erbsenfasern wirkten bindungsfördernd, aber sie

hinterließen einen stark säuerlichen oder arttypischen Nachgeschmack. Demzufolge

wurden sie mit Möhren kombiniert.

Alle Chargen haben einen sehr tiefen End-pH-Wert erreicht (Tab. 32). Aus diesem

Grund und andererseits wegen hohem Quellvermögen der Zutaten bildete sich überall

ein sehr guter Zusammenhalt der Proben. Die Proben mit Möhren und Erbsenfasern

hatten noch den leberartigen Nachgeschmack von Erbsenfasern.

Die Charge mit Möhren und Haferspelzen erwies sich in den sensorischen Beurteilun-

gen als das Beste.

12.5. Auswertung und Diskussion des Versuchsteils IV

Die Versuche zeigten, dass die Möglichkeiten, Zutaten mit Zusatznutzen einzubringen,

ausgedehnt sind.

Der Zerkleinerungsgrad und die Mengendosierung der Zutaten sollten abgestimmt

werden, um durch das netzartige Eiweißgerüst ummantelt werden zu können, ohne die

Bindungen zu stören.

Die Mengendosierung richtete sich nach dem Ballaststoffgehalt der jeweiligen Zutaten,

so dass sie dem Ballaststoff-Richtwert möglichst nahe kam.

Die Einsatzmenge der Lebensmittelzutaten, die die Proben mit Ballaststoffen an-

reichern sollten, wurde dennoch nur auf eine sensorisch und technologisch akzeptable

Grenze zwischen 3 bis 5% balanciert. Dementsprechend war der Ballaststoffgehalt des

Endproduktes von der angestrebten Konzentration weit entfernt.

Ab 5% führte die Überdosierung zu erheblichen sensorischen und technologischen

Beeinträchtigungen der Proben:

Technologisch Sensorisch

- Trennschichtbildung und Ver-

hinderung der Bindungsentstehung

durch Zutaten mit niedriger Dichte

und hohem Volumen

- ungleichmäßiges Aussehen, zum Teil

fleckig, aufgehellt oder gebräunt,

teilweise sah sie wie verdorben aus

- totale Verfärbung

- Trocknung, während dem Grillen

zerfielen die Scheiben, die Bindungen

sind im rohen Zustand leicht ablösbar

- zu starke Säuerung

- trocken, keine Textur, beim Kauen

zerfiel die Probe leicht

- Bildung eines Nachgeschmackes wie

säuerlich, fruchtig, bitter oder metallisch

114

Die Untersuchung der ballaststoffliefernden Zutaten brachten folgende Erkenntnisse:

Gemüse und Obst verliehen den Fleischscheiben einen gesunden Anschein und mehr

Saftigkeit. Diese Merkmale wurden besonders beim Grillen zum Vorteil hervorgehoben.

Mögliche keimbelastete Zutaten wie Sauerkraut sollen von der Anwendung ausge-

schlossen werden, um die mikrobiologische Stabilität im Produkt zu gewährleisten.

Der Einsatz von Getreide und Ballaststoffkonzentraten führte zu einer festeren Kon-

sistenz, weil sie ein gutes Wasserbinde- und Quellungsvermögen besaßen. Je höher

es dosiert war, desto trockner wurden die Proben, so dass sie spätestens beim Grillen

auseinander zerfiel. Im Allgemeinen verteilten sich die Getreidestücke gut im Produkt.

Das Aussehen entsprach der Verbrauchervorstellung nach gesunden und ballaststoff-

reichen Lebensmitteln.

Mit der Zugabe von stark kohlenhydrathaltigen Zusatzstoffen, insbesondere Getreide-

sorten hat der End-pH-Wert den gewünschten Bereich überschritten und die Proben

wurden mehr säuerlich als die Nullproben. Der pH-Wert sank weiterhin während der

Lagerung ab, während er in Nullproben wieder anstieg.

Mit getesteten Gemüse, Obst, Samen, Nüssen und Getreidearten konnte eine Ballast-

stoffanreicherung des fermentierten Fleisches nicht erzielt werden.

Erst mit 3 bis 5% konzentrierten Pflanzenfasern, die sehr hohe Ballaststoffanteile

zwischen 60% und 94% besaßen, konnte man das neue Produkt „ballaststoffhaltig“

oder „mit Ballaststoffen“ deklarieren.

Wegen der Verfärbung durch fasereigene Farbe und der schweren Verteilung von

sofort quellenden Fasern waren dennoch nicht alle Faserarten für das Verfahren

geeignet, insbesondere die Obstfasern.

Die Verwendung von Erbsenfasern, Haferspelzen und Weizenkleie ist für eine

Ballaststoffanreicherung des fermentativ rekonstituierten Fleisches mit Rohcharakter

zu empfehlen, weil sie sich mit Fleisch aromatisch gut kombinieren ließen und die

Bindefestigkeit förderten. Durch ihre Kombination mit Möhren ließen sich die Nachteile

wie optische Aufhellung, verbliebener Nachgeschmack und zu trockene Konsistenz

ausgleichen.

13. Zusammenfassung

Eine neue Strukturbildung von Fleischabschnitten zum Kompaktfleisch im rohen

Zustand, die gute Schneid-, Gefrier- und Taustabilität aufweisen, war durch eine fer-

mentative Fleisch-Rekonstitution realisierbar. Es besteht der Bedarf, die Formfleisch-

Definition nach Ansätzen des Lebensmittelbuches umzuformulieren, in dem nur die

Hitze- und Gefrierbehandlung ausdrücklich erwähnt sind.

115

Die neuentwickelte Technologie zur Herstellung des fermentativ rekonstituierten

Fleisches mit Rohfleischcharakter setzt sich aus folgenden technologischen

Verfahrensstufen zusammen:

• Mechanische Oberflächenzerstörung der Fleischteile

• Aktivierung des bindefähigen Eiweißes durch Kochsalz und Knet-Mengen

• Formgebung

• Bindungsentstehung und –stabilisierung während einer Fermentation.

Hinsichtlich der Partikelgeometrie war anzustreben, dass ausreichend große Partikel-

oberflächen zur Ausbildung der neuen Teilchenbindungen angeboten und genügend

Muskelfasern zerrissen werden. Als praktisch vertretbar erwiesen sich hierbei solche

Partikel, die bei relativ großer Flächenausdehnung eine nur geringe Dicke aufweisen.

Mit einer Abmessung von Fleischstücken zwischen 1 bis 5 cm konnte der Frikadellen-

effekt sicher vermieden werden.

Während des Knet-Mengens wird die Oberfläche der Fleischstücke von einer Eiweiß-

masse aus freien Proteinen und Filamenten zugedeckt, in der Salz, Zucker und Mikro-

organismen möglichst gleichmäßig verteilt sind.

Die Bildung von dieser Eiweißmasse ließ sich durch die Dauer des Knet-Mengens

regulieren, die aber stark von der Bauart der Mischer, Größe bzw. Zusammensetzung

der Fleischteile und Endproduktspezialisierung abhängig variierten.

Das Rohmaterial konnte nach ernährungsphysiologischen oder materialökonomischen

Gesichtpunkten standardisiert zusammengesetzt werden. Dadurch bildet sich eine

Gewissheit über den Nährwert und Inhalt des Endproduktes.

Beim Rohmaterialeinsatz mit ungünstiger Zusammensetzung konnte man keine

stärkere Bindungsfestigkeit erwarten, selbst wenn der End-pH-Wert bis zum Sollwert

absank. Wichtig war, dass Fleisch mit möglichst konstanter Gewebebeschaffenheit mit

definiertem Eiweiß-Fett-Verhältnis zur Verfügung stand. Starke Qualitätsabweichungen

wie PSE- und DFD-Fleisch und hohe Anfangskontamination mussten vermieden

werden.

Das Schweinefleisch III nach der GEHA-Sortierung erfüllte die Anforderungen an das

Rohmaterial. Beliebige Magerfleischteile aus Schweinefleisch I und II könnten deshalb

problemlos eingesetzt werden. Schweinefleisch IV könnte in kleinen Mengen z.B. für

die Grillfleischherstellung zugesetzt werden.

Die Versuchsrezepturen bestanden aus 1,5% Kochsalz, 5% Wasser und variierenden

Mengen an Zucker und Starterkultur.

Die Vergleichscharge ohne Salz hat gezeigt, dass ohne Salzzugabe eine Bindung der

Fleischteilchen untereinander nicht möglich ist.

116

Ohne Phosphat konnte man definitiv eine einwandfreie Rekonstitution der Fleischteile

erreichen. Deshalb war der Einsatz dieses Hilfsmittels technologisch in Hinsicht auf die

Bindungsentstehung nicht notwendig. Allerdings konnte durch den Einsatz von

Phosphat der Saftverlust bis zu 18% reduziert werden.

Von der Formgestaltung und Festigkeit her sind die günstigen Voraussetzungen für

eine maschinelle Weiterverarbeitung der Erzeugnisse in beliebiger Form und Dimen-

sion gegeben. Eine schon in der Praxis für andere Fleischerzeugnisse angewandte

Form- und Portioniermaschine kann das Produkt, sei es nun rund, dreieckig, viereckig

oder auch völlig ausgefallen, attraktiv formen. Während einer Fermentation verfestigte sich die aktivierte Eiweißmasse auf der

Fleischoberfläche durch Säureeinwirkung zu einem stabilen Eiweißgerüst. Es erwies

sich, dass die Fermentation den Kern des Verfahrens darstellt und durch genaue

Abstimmung der Prozessparameter optimiert werden soll.

Zur Säuerung wurde eine Monokultur ausgewählt, weil die Wachstumsbedingungen

der einzelnen Keimarten in Mischkulturen wie PPLX die Versuche erschwerten.

Eine schnelle Säuerung bis zum gewünschten Bereich des pH-Wertes zwischen 5,2

und 5,3 konnte mit Lb. curvatus 432 (BioCarna® Ferment LC von Fa. WISBY) erzielt

werden.

Der Säuerungsgrad und damit die Teilchenbindung wurden grundsätzlich durch die

technologischen Rahmenbedingungen für diese Monokultur während der Fermentation

reguliert. Dabei konnte die Anzahl der Steuerungsfaktoren auf wenige beschränkt

werden, weil man zum großen Teil von bestehenden Arbeitsgängen der Rohwurst-

Fermentation ausging. Die optimalen Fermentationsbedingungen für Lb. curvatus von

Stamm 432 im untersuchten Verfahren sind:

• 1 bis 2-fache Keimmenge, bezogen auf Menge für die Rohwurstherstellung

• 0,2 bis 0,4% Glucose

• 14 h bei 30 ± 3 °C.

Eine Fermentation bei 40 ± 3 °C führte nach 14 h zur oberflächlichen Farbveränderung

in Richtung der Garfleischfarbe. Daraus kann man schlussfolgern, dass der

Rohfleischcharakter bei 50 ± 2 °C, wie im Patentschrift von SCHIFFNER und OPPEL

beschrieben wurde, nach einer Fermentation von 8 h ohne geringste Farbveränderung

nicht beibehalten werden kann.

Die Fermentation sollte in kurzer Zeit ablaufen, weil einerseits die Bildung des

Fermentationsaromas vermieden werden und andererseits die Arbeitszeit im

zukünftigen Produktionsbetrieb angepasst werden sollte.

117

Bei 30 ± 3 °C nach 14 h lag der Kompromiss zwischen der Bindungsentstehung und

den mikrobiell bedingten sensorischen Veränderungen. Dabei wurde der Rohfleisch-

charakter in keinem Fall beeinträchtigt.

Das fermentativ rekonstituierte Fleisch ist thermisch und mechanisch stark nachbelast-

bar. Als hochwertiges Zwischenprodukt eignet es sich zur Herstellung traditioneller

Garfleischwaren, Pökelwaren, Grillfleisch und Konserven. Die angenehme Zartheit ist

eine willkommene Abwechslung für ältere und jüngere Leute, die nicht auf schmackhaf-

tes Grill- und Bratenfleisch verzichten wollen. Portioniert oder im großen Stück

entspricht es den speziellen Bedürfnissen von Imbissbetrieben, Restaurants, Kantinen

und Endverbrauchern.

Die aus fermentiertem Fleisch hergestellten Pökelwarenerzeugnisse verhielten sich in

diesem Verfahren wie die Produkte aus nativem Fleisch. Es war möglich, zum Zweck

der Restnitritreduzierung den Nitritpökelsalzanteil um die Hälfte durch Kochsalz zu

ersetzen. Sowohl 1,5% Pökelsalz als auch ein Gemisch von 0,75% Pökelsalz und

0,75% Kochsalz konnte eine ausreichende rote Pökelfarbe bewirken. Eine zusätzliche

Anwendung von nitratreduzierenden Mikroorganismen ist im Hinblick auf eine weitere

Verbesserung der sensorischen Eigenschaften zu empfehlen.

Mit ballaststoffhaltigen Lebensmitteln konnte man die Fleischproben optisch und

geschmacklich umgestalten. Aber eine Ballaststoffanreicherung konnte nur mit Ballast-

stoffkonzentraten aus Pflanzenfasern ab 3 - 5% erreicht werden. Dazu waren insbe-

sondere die Getreidefasern empfehlenswert. Zutaten mit quellenden Eigenschaften

verbesserten die Konsistenz und Schneidfähigkeit. Die weißfarbigen Zutaten erhöhten

optisch den Fettanteil und die Eiweißausfällung des Endproduktes. Eine stark kohlen-

hydrathaltige Zutat war zu vermeiden, weil der pH-Wert unter den Sollbereich abfiel.

Hingegen könnte eine geringe Kohlenhydratmenge in Zutaten akzeptiert werden, weil

sie für einen andauernden niedrigen pH-Wert während der Lagerung sorgen würde.

Durch die Erfüllung von Anforderungen an Betriebshygiene sowie Rohstoffhygiene sind

die geeigneten technologischen Bedingungen vorhanden, es länger zu bevorraten.

Während der Lagerung stieg der pH-Wert wieder nur bis auf ca. 5,5 an. Deshalb

konnte es als eine zusätzliche Hürde gegen den vorzeitigen Verderb mit einer Kombi-

nation von Kälteeinwirkung betrachtet werden.

Die vakuumverpackten Fleischscheiben konnten bei 7 °C bis 1 Woche und bei 3 °C bis

3 Wochen ihre spezifischen Eigenschaften für den Genusswert und die ernährungs-

physiologische Wirkung behalten. Für eine Aussage gemäß den mikrobiologischen

Anforderungen nach FlHV fehlen mikrobiologische Untersuchungen.

Schlussfolgernd ließ sich die Zielsetzung, ein neues Fleischerzeugnis mit vordefinier-

ten Eigenschaften mit möglichst geringem Aufwand herzustellen, erreichen. Das

118

Verfahren zeichnete sich dadurch aus, dass die gewählten Versuchsbedingungen

übertragbare Ergebnisse für die Praxis liefern konnten.

Das entstandene Produkt entsprach nicht direkt den formalen Definitionen der

Fleischerzeugnisse im ähnlichen Verfahren wie Rohwurst und Formfleisch-Koch-

schinken, denn es ist ein Produkt eigener Art. Folgende Grundmerkmale charakterisie-

ren das fermentativ rekonstituierte Fleisch mit Rohfleischcharakter:

• lückenloser und anschnittstabiler Zusammenhalt der Fleischteile

• gutes Schnittverhalten bis zu beliebiger Scheibendicke und keine Schnittverluste

• hellrosa Rohfleischfarbe

• definierte Zusammensetzung und gleichmäßige Verteilung des sichtbaren Fettes

• volles Fleischaroma, produkttypischer Geschmack und Geruch: aromatisch säuer-

lich und mild gesalzen

• zarter Biss und saftige Konsistenz

• standardisierte Formbildung durch einfache Handhabung

• vielfältige Rezepturvariationen

• einfache Weiterbearbeitung durch z.B. Erhitzen, Gefrieren und Räuchern

• Verringerung des zeitlichen Aufwandes bei der küchentechnischen Zubereitung

• hohe Lagerstabilität durch Säuerung und Biokonservierung.

119

14. Schlussfolgerung

• In dieser Dissertation wurde ein Rekonstitutionsverfahren zur Herstellung von

kompakten Fleischblöcken aus Fleischabschnitten auf einem rein biologischen Weg

entwickelt. Dabei bleiben der Rohcharakter und die Faserstruktur des Fleisches

vollständig erhalten.

• Die löslichen Muskeleiweiße, die durch mechanische Zerfaserung und Massieren

mit Salz auf der Fleischoberfläche aktiviert werden, dienen als natürliches Binde-

mittel zur Vermittlung des Zusammenhaltes der Fleischabschnitte. Die Zusammen-

setzung des Rohmaterials soll mindestens dem S III nach der GEHA-Sortierung

entsprechen.

• Der Füllvorgang verdichtet die mit aktivierter Eiweißmasse bedeckten Fleischteile

aneinander in einer Form.

• Mikrobielle Säuerung bewirkt während einer Fermentation das Gelieren der

Eiweißmasse zum stabilen Proteinnetzwerk. Der technologisch und gleichzeitig

sensorisch optimale Bereich des pH-Wertes hierfür liegt zwischen 5,2 und 5,3.

Die Keimmenge von Lb. curvatus (Stamm 432) für die Rohwurstherstellung reicht

für eine Säuerung bis zum Soll-Bereich des pH-Wertes aus, wenn die zugesetzte

Glucosemenge zwischen 0,2 und 0,4% liegt. Die Fermentationsregime von 14 h bei

30 ± 3 °C soll dabei exakt gehalten werden.

• Fermentativ rekonstituiertes Fleisch mit Rohcharakter ist anschnittsstabil und

gefrierbeständig. Maschinelles Entwürfeln der Fleischblöcke ist in einem ange-

frorenen Zustand bei -3 °C gewährleistet. Es besitzt vakuumverpackt in Scheiben

eine Haltbarkeitsfrist von 3 Wochen bei 3 °C.

• Es besteht die Möglichkeit, beliebige Zutaten mit Zusatznutzen sowie würzende,

färbende und schmückende Komponenten ins rekonstituierte Fleisch einzubringen,

z.B. Ballaststoffe und Nitrit.

• Die Erkenntnisse aus den Versuchen im Technikum lassen sich prinzipiell ohne

weiteres auf den Industriemaßstab übertragen. Zusätzliche Investitionen in vor-

handene Fertigungstechnik sind nicht notwendig.

120

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132

D. ANHANG

Tab. 35: Entwicklung des pH-Wertes im destillierten Wasser bei 1-facher und

2-facher Keimmenge und unterschiedlicher Zuckermenge

1-fache Keimmenge 2 ml/kg

Messabstand in h Glucose in %

0 1 2 3 4 5 6 15

0,2 6,24 5,66 5,21 4,87 4,67 4,53 4,43 4,32

0,4 6,20 5,60 5,19 4,86 4,65 4,50 4,40 4,22

0,6 6,15 5,57 5,15 4,86 4,67 4,50 4,41 4,24

0,8 5,96 5,39 5,10 4,80 4,63 4,50 4,41 4,28

1,0 5,71 5,24 5,15 4,83 4,64 4,49 4,40 4,25

2,0 4,86 4,75 4,87 4,60 4,55 4,44 4,35 4,27

2-fache Keimmenge 4 ml/kg

Messabstand in h Glucose in %

0 1 2 3 4 5 6 15

0,2 6,33 5,27 4,73 4,46 4,31 4,17 4,08 4,02

0,4 6,26 5,26 4,70 4,45 4,29 4,15 4,08 3,99

0,6 6,0 5,26 4,71 4,47 4,31 4,16 4,08 3,98

0,8 5,85 5,17 4,72 4,48 4,31 4,16 4,06 3,99

1,0 5,71 5,20 4,67 4,45 4,30 4,17 4,07 3,97

2,0 5,40 5,0 4,60 4,37 4,30 4,19 4,08 4,05

Abb. 14: a) 1-fache und 2-fache Keimmengen mit 0,2% und 0,4% Glucose

b) 1-fache und 2-fache Keimmengen mit 1% und 2% Glucose

133

Tab. 36: Versuchsprotokoll zur Auswahl der geeigneten Monokultur

Versuchs-nr.

End-pH-Wert

Keimart Keim-menge

Zuckerart Zucker-menge / 5kg

Zusatz-wasser

1 5,69 PPLX 1/3 Glucose 30 g 10%

5,68 PPLX 1/2 Glucose 15 g 10%

2 5,90 PPLX 1/2 Glucose 17,5 g 10%

6,00 PPLX 1/2 Glucose 17,5 g 10%

5,40 PPLX 1/2 Glucose

GdL

17,5g

15 g 10%

3 4,90 PPLX 1/2 Glucose Saccharose

8 g 17 g 10%

4,80 PPLX 1-fach Glucose Saccharose

17 g 33 g 10%

4,60 PPLX 2-fach Glucose Saccharose

33 g 67 g 10%

ab hier mit Voraktivierung

4 4,90 PPLX 1-fach Glucose

Saccharose 10 g 20 g 10%

4,83 Lb. curvatus 1-fach Glucose


5,17 Lb. plantarum 1-fach Glucose


5,41 Lb. sake 1-fach Glucose Saccharose

10 g 20 g 10%

4,78 Ped. acidilactici 1-fach Glucose


5 4,94 PPLX 1-fach Glucose Saccharose

10 g 15 g 10%





6 5,47 Lb. curvatus 2-fach ohne Zucker - 10%


Saccharose 5 g

10 g 10%


Saccharose 5 g

10 g 10%

7 5,22 Lb. curvatus 2-fach Glucose






134

Tab. 37: Versuchsprotokoll zur Optimierung von variablen Einflussgrößen

Versuchs-nr.

End-pH Bindung Keim-

mengeGlucose- menge

Fermentations-temperatur

Wasser-zusatz

8 5,28 gut 1 0,2% 30 ± 3 °C 5%

5,25 gut 2 0,2% 30 ± 3 °C 5%

9 5,43 gut 1 0,4% 40 ± 3 °C (9h) 5%

5,37 gut 2 0,4% 40 ± 3 °C (9h) 5%

5,22 gut 1 0,2% 40 ± 3 °C 5%

5,13 gut 2 0,2% 40 ± 3 °C 5%

5,20 gut 1 0,4% 40 ± 3 °C 5%

10 5,42 gut 1 0,4% 30 ± 3 °C 5%

5,30 sehr gut 2 0,4% 30 ± 3 °C 5%

11 5,26 gut 2 0,2% 40 ± 3 °C 5%

5,21 Aus-reichend

1 0,4% 40 ± 3 °C 5%

5,12 gut 2 0,4% 40 ± 3 °C 5%

Tab. 38: Versuchsprotokoll zur Feststellung der Auswirkungen von Polyphosphat und

verschiedener Kochsalzmenge

Ver-suchsnr.


mengeGluco-

se-Menge

Poly-phos-phat-

zusatz

Salz-zusatz

Wasser-zusatz

12 5,34 gut 2-fach 0,2% 0,3% 1,5% 5%

5,57 gut 2-fach 0,2% 0,3% 1,8% 10%

13 5,52 gut 2-fach 0,2% kein 1,5% 5%

5,5 gut 2-fach 0,2% 0,3% 1,5% 5%

5,67 gut 2-fach 0,2% 0,3% 1,8% 5%

5,65 gut 2-fach 0,2% kein 1,8% 10%

14 5,39 keine ohne 0,2% kein 1,5% 5%

5,32 gut 2-fach 0,2% kein 1,5% 5%

5,30 gut 2-fach 0,2% kein 1,5% 5%

15 5,26 gut 2-fach 0,2% kein 1,5% 5%

5,39 gut 2-fach 0,2% kein 1,5% 5%

16 5,16 sehr gut 2-fach 0,4% kein 1,5% 5%

5,17 gut 2-fach 0,4% kein 1,8% 5%

5,23 gut 2-fach 0,2% kein 1,8% 5%

17 5,20 gut 1-fach 0,2% kein 1,5% 5%

135

Ver-suchsnr.


mengeGluco-

se-Menge

Poly-phos-phat-

zusatz

Salz-zusatz

Wasser-zusatz

5,22 gut 1-fach 0,4% kein 1,5% 5%

5,29 gut 1-fach 0,2% kein 1,8% 5%

5,37 gut 1-fach 0,4% kein 1,8% 5%

Tab. 39: Messwerte für die Säuerungskurven in der Abb. 7

Mess- pH-Wert Kern- stunde

[h]

1-fache MO 0,2% Glucose



temperatur [°C]

0 5,90 5,90 5,90 15,7 10 5,47 5,44 5,38 32,5 11 5,38 5,32 5,30 33,0 12 5,34 5,25 5,24 33,4 13 5,31 5,29 5,20 33,8 14 5,28 5,25 5,19 34,0

Tab. 40: pH-Werte für Säuerungskurve bei 2-facher Keimmenge und 0,4% Glucose in

2 identischen Versuchsansätzen (Messwerte zur Abb. 8)

Messstunde Charge 1 Charge 2

0 6,15 5,9

1 6,15 5,9

2 6,15 5,9

3 6,13 5,88

4 6,10 5,85

5 6,06 5,81

6 6,0 5,75

7 5,93 5,68

8 5,83 5,58

9 5,73 5,48

10 5,63 5,38

11 5,55 5,3

12 5,49 5,24

13 5,45 5,2

14 5,44 5,19

136

Tab. 41: Säuerungskurven für 4 identische Versuchsansätze mit 2-facher

Keimmenge und 0,2% Glucose

Messabstand In h

Charge 1 Charge 2 Charge 3 Charge 4

Rohmaterial 5,85 5,88 5,83 6,12

1 - - - -

2 - - - -

3 - - - -

4 - - - -

5 5,78 5,75 5,83 5,84

6 5,81 5,65 5,86 5,83

7 5,69 5,60 5,77 5,72

8 5,64 5,56 5,76 5,73

9 5,59 5,52 5,80 5,65

10 5,46 5,52 5,69 5,60

11 5,46 5,40 5,62 5,53

12 5,42 5,33 5,54 5,54

13 5,40 5,28 5,34 5,42

14 5,31 5,23 5,34 5,43

5,005,105,205,305,405,505,605,705,805,906,006,106,20

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Messstunde

pH-W

ert

Charge 1 Charge 2Charge 3 Charge 4

Abb. 15: Säuerungskurven bei 2-facher Keimmenge und 0,2% Glucose

137

Tab. 42: Entwicklung des pH-Wertes in Anwesenheit von 3 g Ballaststoffen

in 100 g Probe

Messstunde 4-Körner- Erbsenfaser Haferspelzen Weizenkleie flocken

Rohmaterial 5,85 5,88 6,00 6,12

1 - - - -

2 - - - -

3 - - - -

4 - - - -

5 5,71 5,58 5,93 5,88

6 5,69 5,56 5,93 5,83

7 5,65 5,51 5,87 5,69

8 5,54 5,34 5,94 5,62

9 5,39 5,25 5,86 5,31

10 5,32 5,26 5,87 5,35

11 5,21 5,21 5,80 5,10

12 5,20 - 5,38 5,16

13 5,18 - 5,51 5,12

14 5,03 - 5,44 5,00

4,90

5,10

5,30

5,50

5,70

5,90

6,10

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Messstunde h

pH-W

ert

4-KörnerflockenErbsenfasernHaferspelzenWeizenkleie

Abb. 16: Säuerungskurven bei unterschiedlichen Ballaststoffzutaten

138

Tab. 43: Messdaten von Temperaturloggern in unterschiedlich verpackten

Betriebsproben (Messwerte zur Abb. 12)

Logger 112

Logger D+T

Logger 302 Logger

112 Logger

D+T Logger

302 Mess- Zeit [h]

4er Pack 2er Pack Vergleichs-probe

Mess-Zeit [h]


0 13,1 13,3 12,0 31,9 33,8 33,1 13,1 15,4 32,0 33,9 13,2 17,8 13,6 32,0 33,8 33,2

40 min 14,0 19,4 32,1 33,8 14,6 20,8 16,2 1 3 32,2 33,9 33,2

1 15,3 22,0 32,2 33,9 15,9 23,0 18,7 32,2 33,9 33,2 16,6 23,9 32,3 33,9 17,3 24,6 20,9 32,3 33,8 33,2 17,9 25,5 32,4 33,8

2 18,5 26,1 22,8 14 32,4 33,8 33,2 19,1 26,7 32,4 33,8 19,7 27,3 24,3 32,4 30,4 32,7 20,3 27,7 32,2 27,1 20,7 28,1 25,7 31,7 24,4 29,9 21,2 28,4 31,0 22,2

3 21,7 28,8 26,8 15 30,1 20,4 26,8 22,1 29,1 29,3 18,7 22,6 29,5 27,7 28,5 17,3 24,1 23,0 29,8 27,6 16,0 23,4 30,0 28,5 26,8 14,9 21,3 23,7 30,2 25,9 13,8

4 24,2 30,4 29,2 16 25,1 13,0 18,7 24,6 30,7 24,3 12,1 25,0 30,9 29,8 23,5 11,4 16,4 25,3 31,1 22,7 10,8 25,7 31,3 30,3 21,9 10,1 16,4 26,0 31,3 21,2 9,5

5 26,5 31,5 30,7 17 20,4 9,0 14,4 26,6 31,6 19,7 8,6 26,9 31,8 31,1 19,0 8,1 12,7 27,1 31,9 18,3 7,7 27,3 32,0 31,4 17,7 7,4 11,3 27,4 32,0 17,1 7,0

6 27,6 32,0 31,7 18 16,5 6,6 10,1 27,8 32,2 15,9 6,4 27,9 32,2 31,9 15,4 6,0 9,0 28,1 32,3 14,9 5,7 28,2 32,4 32,1 14,4 5,5 8,1 28,3 32,5 13,9 5,3

7 28,5 32,7 32,2 19 13,4 5,1 7,4 28,7 32,7 13,0 4,9

139

Logger 112

Logger D+T

Logger 302 Logger

112 Logger

D+T Logger

302 Mess- Zeit [h]


Mess-Zeit [h]


28,9 32,8 32,4 12,6 4,8 6,7 29,0 32,9 12,2 4,5 29,1 32,9 32,5 11,8 4,4 6,1 29,2 32,9 11,4 4,3

8 29,4 32,9 32,6 20 11,1 4,1 5,6 29,5 33,0 10,7 4,0

29,7 33,1 32,7 10,4 3,9 5,2 29,8 33,1 10,1 3,8 29,9 33,1 32,7 9,8 3,7 4,8 30,0 33,2 9,6 3,6

9 30,1 33,2 32,8 21 9,3 3,5 4,5 30,3 33,3 9,1 3,4 30,4 33,3 32,8 8,8 3,3 4,2 30,5 33,3 8,5 3,1 30,6 33,3 32,8 8,3 3,1 4,0 30,7 33,4 8,1 3,1

10 30,8 33,4 32,9 22 7,8 3,1 3,8 30,8 33,4 7,7 2,9 31,0 33,5 33,0 7,4 2,9 3,6 31,0 33,5 7,3 2,8 31,1 33,5 33,0 7,1 2,9 3,5 31,2 33,6 6,9 2,7

11 31,3 33,6 33,0 23 6,6 2,7 3,3 31,4 33,8 6,5 2,7 31,5 33,8 33,0 6,4 2,7 3,2 31,5 33,8 6,2 2,6 31,6 33,8 33,0 6,0 2,6 3,1 31,7 33,8 5,9 2,6

12 31,7 33,8 33,0 24 5,7 2,6 3,0 31,8 33,9

140

Tab. 44: stündliche Messdaten von dem Drucklogger in 2er-Pack-Probe im

Betriebsversuch ( Messwerte zur Abb. 13)

Fermentationsdauer [h]

Temperatur im Räucherschrank [°C] Druck in Probe [mbar]

0 16,1 1160 1 31,5 1194 2 33,0 1212 3 31,5 1233 4 30,9 1245 5 34,1 1254 6 33,9 1262 7 32,8 1244 8 33,1 1251 9 33,4 1257

10 32,0 1251 11 34,5 1253 12 32,3 1253 13 31,7 1255 14 33,5 1256

Tab. 45: manuelle Kerntemperaturmessung zur Berechnung des F-Wertes

im Autoklav im Erprobungsbetrieb

Zeit min

Temperatur °C

Zeit min

Temperatur °C

Zeit min

Temperatur °C

Zeit min

Temperatur °C

14 90,0 30 107,2 46 113,4 62 116,915 91,6 31 107,2 47 113,8 63 117,116 92,6 32 107,3 48 114,1 64 117,217 93,8 33 107,6 49 114,3 65 117,318 94,9 34 108,1 50 114,0 66 117,519 96,1 35 108,5 51 114,1 67 117,620 96,9 36 108,8 52 114,2 68 117,721 97,8 37 109,5 53 114,5 69 117,922 99,1 38 110,1 54 114,7 70 118,123 100,9 39 110,5 55 114,4 71 118,224 102,2 40 110,8 56 115,2 72 118,325 103,7 41 111,2 57 115,6 73 118,526 105,0 42 111,7 58 115,9 74 118,227 105,8 43 112,2 59 116,1 75 109,828 106,3 44 112,7 60 116,3 76 99,029 106,9 45 113,0 61 116,6 77 90,0

141

Tab. 46: Veränderung von Lactobacteriaceae während der

Lagerung bei 3 °C (Messwerte zur Abb. 10)

Lagertag Charge 1

KbE/g Charge 2

KbE/g

1 4,99 x 106 7,00 x 106

3 1,01 x 108 1,22 x 108

7 2,27 x 107 1,00 x 107

10 6,64 x 106 4,64 x 106

14 9,00 x 106 2,18 x 107

17 2,09 x 107 4,00 x 107

Tab. 47: Entwicklung des pH-Wertes von vakuumverpacken rohen Proben mit

unterschiedlichem Anteil von Ballaststoffzutaten während der Lagerung bei 3 °C

Erbsenfasern pH-Änderungen nach Tagen

1 7 14 21 28

Charge 2: mit 25% 5,39 5,42 5,53 - 5,44

Charge 3: mit 50% 5,47 3,38 5,58 - 5,35

Charge 4: mit 75% 5,32 5,33 5,44 - 5,41

Charge 5: mit 100% 5,34 5,36 5,50 - 5,46

4-Körnerflocken pH-Änderungen nach Tagen

1 7 14 21 28

Charge 2: mit 25% 5,39 5,23 5,32 5,22 5,3

Charge 3: mit 50% 5,21 5,24 5,2 5,16 5,14

Charge 4: mit 75% 5,19 5,23 5,24 5,13 5,09

Charge 5: mit 100% 5,21 5,12 5,14 5,06 4,93

Weizenkleie pH-Änderungen nach Tagen

1 7 14 21 28

Charge 2: mit 25% 5,29 5,35 5,34 5,41 -

Charge 3: mit 50% 5,38 5,32 5,29 5,35 -

Charge 4: mit 75% 5,16 5,22 5,15 5,17 -

Charge 5: mit 100% 5,17 5,16 5,08 5,18 -

142

Bild 12: Lb. curvatus 432 zwischen den Gewebestücken, [Vergr. x 3400],

(MICKEL, 2003)

Bild 13: Sich teilende Lb. curvatus 432, [Vergr. x 35000], (MICKEL, 2003)

143

Bild 14: Teilchenspektrum nach der Vorstrukturierung

Bild 15: rohe Kasselerscheibe aus fermentiertem Fleisch, geräuchert

Bild 16: Charge ohne Vakuumierung

144

Bild 17: blätterförmiger Keulenabschnitt

Bild 18: Bratenfleischscheibe aus fermentiertem Fleisch

Bild 19. rohe Grillscheibe aus fermentiertem Fleisch

145

Danksagung

Allen, die mich im Laufe der Zeit, in der diese Arbeit entstanden ist, begleitet haben,

möchte ich an dieser Stelle Dank sagen.

Als erstes gebührt der Dank Herrn Prof. Frank Thiemig für die Möglichkeit, am

Fachgebiet Technologie proteinreicher Lebensmittel der Technischen Universität Berlin

promovieren zu können. Ebenso danke ich ihm für die Betreuung meiner Dissertation

und fachliche Beratung bei der Anfertigung dieser Arbeit.

Ich danke Herrn Dr. Peter Oelker herzlich, der mir durch entscheidende Fragen immer

wieder neuen Anstoß gab und durch sein Gespür für Entwicklungspotentiale sowie das

Stellen von neuen Herausforderungen viele Fortschritte anregte und ermöglichte. Sein

motivierender Umgang und die Art, Fragen aus verschiedenen Perspektiven zu sehen

und taktvoll zu klären, ist ein Vorbild für mich.

Ein besonderer Dank mit einer festen Umarmung gilt Frau Ingetraut Steglich, die in den

guten und schlechten Zeiten warmherzig meine Mutter ersetzt hat.

Ich danke allen Arbeitskollegen für ihre Unterstützung und die gute Zeit, die wir im

Labor hatten.

Ich bedanke mich beim Servicezentrum des Berliner Programms zur Förderung der

Chancengleichheit für Frauen in Forschung und Lehre der HU Berlin, das mich in den

letzten zwei Jahren der Forschungsarbeit finanziell unterstützt hat.

Frau Schultz und Herrn Marsal von der Neuen Pommerschen Fleisch- und Wurstwaren

GmbH Pasewalk möchte ich für ihr Entgegenkommen bei der Durchführung der

Betriebsversuche und die gute Zusammenarbeit danken.

Meiner Familie und meinen Freunden danke ich für ihre Anteilnahme und das mir jeder

Zeit entgegen gebrachte Verständnis.

Ich danke meinem Schwager Lilian und meiner Schwester Otgonbayar für die

unermüdliche Unterstützung während dieser Jahre. Sie haben mich in allen Um-

brüchen und Veränderungen gestärkt und mir vieles möglich gemacht, das ohne ihre

Hilfe nicht möglich gewesen wäre.

Nicht zuletzt danke ich meinem Sohn Itgel für seine Geduld in anstrengenden Zeiten

der Vielfachbelastungen und die Begleitung und Stärkung während dieser entschei-

denden Lebensphase.

146

Selbständigkeitserklärung

Hiermit versichere ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und

ohne unerlaubte fremde Hilfe verfasst habe, und dass alle wörtlich oder sinngemäß

aus Veröffentlichungen entnommenen Stellen dieser Arbeit unter Quellenangabe

einzeln kenntlich gemacht sind.

Die Arbeit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungs-

behörde vorgelegt.

Berlin, den 22. Juni 2006

Tsedendamba Ulambayar

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