Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von
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Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von energiereduzierter Rohwurst vorgelegt von Diplom-Ingenieurin Frederike Reimold aus Berlin 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. techn. B. Senge 1. Gutachter: Prof. Dr. sc. techn. F. Thiemig 2. Gutachter: Prof. Dr. sc. Dr. hc. B. Handreck Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 21.10.2009 Berlin 2009 D 83 Erklärung 2 Erklärung Hiermit versichere ich an Eides statt, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und nur unter Verwendung der angegebenen Literatur bzw. Hilfsmittel ohne fremde Hilfe angefertigt habe. Die Arbeit wurde bisher in gleicher oder ähnlicher Form keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt. Ort, Datum Frederike Reimold 3 „There, I’ve said it loud and clear So that you will hear There’s no one in view Just you Just you And time will never wipe you out” Morrissey, 1998 Für Dich, Marcel. Danksagung 4 Danksagung Herrn Prof. Dr. sc. techn. F. Thiemig bin ich überaus dankbar für die interessante Aufgabenstellung meiner Doktorarbeit sowie sein aufrichtiges Interesse am Gelingen dieser Arbeit. Ich möchte mich weiterhin bedanken für seine außerordentliche Unterstützung, Hilfsbereitschaft und die vielen Diskussionen sowie die konstruktiven Kritiken. Danke für das große Vertrauen. Herrn Prof. Dr. sc. Dr. hc. B. Handreck möchte ich ganz herzlich für die Gutachtertätigkeit danken. Herrn Prof. Dr. sc. techn. B. Senge danke ich für die Übernahme des Promotionsausschuss-Vorsitzes. Vielen Dank für Ihrer beider Unterstützung. Weiterhin möchte ich den Mitarbeitern des Institutes für Agrar- und Stadtökologische Projekte (IASP) für die gute Zusammenarbeit und das große Interesse danken. Herrn Dr. P. Oelker möchte ich für die gute Einführung in die ersten Versuchsreihen danken, ohne die meine Doktorarbeit mir nicht so viel Freude bereitet hätte. Danke auch für die gute Betreuung während der Diplomarbeit – ich profitiere jetzt noch davon. Frau I. Steglich danke ich für ihre Unterstützung und Hilfsbereitschaft während meiner gesamten Arbeit. Ich bin froh, Sie als Kollegin zu haben. Bei Herrn C. Karpinski möchte ich mich für den Beistand bei den „kleinen Zickereien“ der Klimareifungsanlage bedanken und natürlich für die außerordentliche Hilfe im mikrobiologischen Labor. Danke für Dein Interesse. Frau Dr. E. Pfaffe danke ich für ihr Interesse und die große Hilfsbereitschaft. Danke für die gute Zusammenarbeit. Ich danke außerdem allen Mitarbeitern, Doktoranden und ehemaligen Kollegen des Fachgebietes Technologie proteinreicher Lebensmittel für das gute Arbeitsklima. Ich danke ferner allen Studenten, die am Gelingen dieser Arbeit beteiligt waren. Danke für die gute Zusammenarbeit, das aufgebrachte Interesse und die außerordentlich gute Unterstützung. DANKE – ohne EUCH wäre das nicht möglich gewesen! Ich danke außerdem allen meinen Freunden, insbesondere Frau Anke Hentschel für ihr wahres Interesse und die ehrlichen Kritiken und das Korrekturlesen meiner Arbeit. Danke für Deine Unterstützung und unsere Freundschaft. Ich danke auch ganz herzlich meiner besten Freundin Jennifer Priewe für ihren Beistand und die stets konstruktive Kritik. Danke, dass es Dich gibt. Weiterhin möchte ich mich ganz herzlich bei meiner Familie, insbesondere bei Frau Ingrid Reimold, Herrn Walter Zodrowski-Reimold, Frau Petra Schwalm, Herrn Wolfgang Koschnick, Frau Evelyne Reimold und ganz besonders bei meiner tollen Schwester Marie-Lilia Reimold, bedanken. Danke für Euer Interesse, Eure Unterstützung und Eure Liebe. Ein ganz besonderer Dank geht an Herrn Marcel Pohl. Ich danke Dir für Dein großes Interesse und Deine Hilfe bei der Umsetzung dieser Arbeit. Danke auch für Deine Geduld. Danke Marcel – ich liebe Dich. Kurzfassung 5 Kurzfassung Die Diskrepanz zwischen Ernährung (hohe Energieaufnahme) und physischer Belastung (mangelnde Bewegung) der deutschen Bevölkerung macht es unabdingbar, den Energiegehalt in Lebensmitteln zu verringern. Dazu sollte ein Verfahren entwickelt werden, das in seiner Folge den Energiegehalt in Rohwurst, nicht aber sensorische und lebensmittelsicherheitsrelevante Faktoren reduziert. Rohwurst ist ein beliebtes und qualitativ hochwertiges Lebensmittel, nachteilig aber ist der hohe Energiegehalt. Maßnahmen einer einfachen Energiereduzierung, wie die Anhebung des Magerfleischanteils sind kritisch zu bewerten, da sie die Produktionskosten erhöhen und sensorische Merkmale (z.B. Schnittbild) negativ beeinflussen. Für die Umsetzung der Aufgabe war es nötig, ein Fettsubstitut zu entwickeln, welches zu einem Endprodukt mit einer hohen Qualität führt. Wichtig war zudem ein gutes Preis-Leistungs-Niveau. Erfolg wurde in dem Austausch von Fett durch bindegewebshaltige Rohstoffe gesehen. Die Versuche konzentrierten sich auf den Einsatz von Pulvergelatine zum Rohwurstbrät. Hier zeigte sich ein unakzeptables Produkt. Eine Option wurde in der Verwendung von kollagenhaltigen Schweineschwarten gesehen. Dazu musste dieser Rohstoff entsprechend aufbereitet werden. Es erfolgte zunächst eine definierte Temperaturbeaufschlagung, um einen thermischen Aufschluss zu ermöglichen. Das entstehende gelatinöse Zwischenprodukt wurde anschließend mit Trinkwasser und in der Regel pflanzlichem Öl versetzt und nach einer Aushärtung in eine definierte Form gebracht. Für die energiereduzierte schnittfeste Rohwurst eignete sich als Zerkleinerungsaggregat der Fleischwolf, eine Ausgangslochscheibe mit einem Lochdurchmesser von 2 mm wurde als ideal angesehen. Für die Herstellung der streichfähigen Rohwurst musste das Substitut in gleichen Teilen mit Speck vermengt werden, um die Cremigkeit des Produkts aufrechtzuerhalten. Ein Fettgehalt von 15 % zeigte sich als limitierend. Der Einsatz des Fettsubstituts hat Einfluss auf die Zusammensetzung der Rohwurst. Der schon zu Beginn höhere Wassergehalt wirkte sich aber durch ein angepasstes Reifungsregime (hohe relative Luftfeuchtigkeit, optimales Darmkaliber) nicht negativ auf die Lebensmittelsicherheit und Qualität aus. Insbesondere die Wasseraktivität stellte durch die Netzwerkausbildung und damit die Immobilisierung des Wassers im Fettersatzstoff kein Problem dar. Mit den Versuchen konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz des entwickelten Fettersatzstoffes Rohwurstprodukte hergestellt werden können, die einen sehr geringen Fettgehalt (< 10 % bzw. ca. 15 %) aufweisen, ohne auf eine hohe Qualität und die geforderte Lebensmittelsicherheit zu verzichten. Zudem wurde eine Senkung der Produktionskosten erreicht. Abstract 6 Abstract Raw Sausages are popular but fatty products. Because of overeating and a deficiency of movement in the german population, this project’s aim is to find a process to substitute the fat from raw sausage. Known fat reducing processes are not able to resolve the problem. An example to substitute a part of fat is to increase the sausages’ lean meat, but overall the sensory is sinking. Another problem is the increase in prices. For that reason there is the need to find a substance to reduce the fat without influencing food sensory, safety and of course the price. Connective tissue will be the “fat reducer” for this project. The focus in the first experiments was powder-gelatine, resulting in an inedible raw sausage. The next natural resource is the rind of pork, consisting of water, fat and collagen. In a defined cook process the collagens’ rind converts into gelatine. Also the material absorbs water and dispenses its fat. This gelatinous pulp will be supplemented and emulsified with drinking water and usually vegetable oil to generate a white color. After a hardening process the fat substitute will be a compact mass. To add the fat reducer to a firm raw sausage a mincing machine dices the white matter in small pieces, ideally 2 mm in size. In the next step this granulate will be mixed into the sausage meat, followed by known meat processing. In the first step to fabricate fat-reduced spreadable raw sausage the warm liquid fat reducer will be mixed with bacon, resulting in a creamy and more spreadable sausage. The minimal fat content needs 15 % to ensure spreadability. The new technological process produces a new fat-reduced product with high quality and improved ripening. The raw sausage starts with a higher content of water and this additional water has to diffuses and evaporates out of the sausage in the climatic ripening. The readjusted climatic process (high relative humidity, optimal sausage casing) creates a raw sausage with a high food safety and quality. Especially the water activity is not a problem because of immobilizing water in the mesh of gelatine, the result is a comparable or even lower activity of water. This work shows that it is possible to reduce the fat in raw sausage without cutting the quality and food safety. Shelf life is equivalent. The new fat contents are lower that 10 % for the firm modification and about 15 % for the spreadable version. The work also shows that it is possible to produce a low-fat product at a moderate price. Inhaltsverzeichnis 7 Inhaltsverzeichnis Erklärung .......................................................................................................... 2 Danksagung...................................................................................................... 4 Kurzfassung ..................................................................................................... 5 Abstract ............................................................................................................ 6 Inhaltsverzeichnis ............................................................................................ 7 Abbildungsverzeichnis .................................................................................. 10 Tabellenverzeichnis ....................................................................................... 13 Formelverzeichnis .......................................................................................... 15 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis .......................................................... 16 1 Einleitung ................................................................................................. 19 2 Verfahren der Rohwurstherstellung ...................................................... 21 2.1 Definitionen ................................................................................................... 21 2.2 Prozessführung ............................................................................................ 22 2.2.1 Rohmaterial ......................................................................................................... 23 2.2.2 Zutaten und Zusatzstoffe..................................................................................... 24 2.2.2.1 Kochsalz, Pökelsalze und Pökelhilfsstoffe ...................................................... 25 2.2.2.2 Kohlenhydrate ................................................................................................. 27 2.2.2.3 Starterkulturen ................................................................................................. 27 2.2.3 Zerkleinern und Mengen ..................................................................................... 29 2.2.4 Strukturbildung .................................................................................................... 31 2.2.5 Füllen ................................................................................................................... 31 2.2.6 Reifung ................................................................................................................ 32 2.2.6.1 Mikrobiologische Vorgänge ............................................................................. 33 2.2.6.2 Chemisch-physikalische Vorgänge ................................................................. 34 2.2.6.3 Räucher- und Reifeverfahren, Reifebedingungen........................................... 37 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln .............................. 40 3.1 3.2 Formen der Brennwertverminderung ......................................................... 41 Kollagenhaltiges Substitut .......................................................................... 43 3.2.1 Kollagen............................................................................................................... 44 3.2.1.1 Klassifizierung von Kollagen ........................................................................... 44 3.2.1.2 Aufbau von Kollagen ....................................................................................... 45 3.2.1.3 Eigenschaften von Kollagen ............................................................................ 46 3.2.2 Gelatine ............................................................................................................... 48 3.2.3 Emulsionen .......................................................................................................... 49 Inhaltsverzeichnis 3.2.4 8 Ölkomponenten ................................................................................................... 50 4 Problemstellung und präzisierte Aufgabenstellung ............................. 52 5 Material und Methoden............................................................................ 55 5.1 Modellrezepturen .......................................................................................... 55 5.2 Rohstoffe, Zutaten, Zusatzstoffe ................................................................. 56 Fleisch ................................................................................................................. 56 Starterkulturen ..................................................................................................... 57 Gewürze und sonstige Zutaten ........................................................................... 58 Hüllmaterialien ..................................................................................................... 59 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 Labortechnik ................................................................................................. 59 5.4 Angewandte Methoden ................................................................................ 60 5.4.1 Schnellmethode zur Bestimmung von Wasser und Fett mit Ultra X ................... 60 5.4.2 Penetrationsgradbestimmung ............................................................................. 61 5.4.3 Farbmessung ...................................................................................................... 61 5.4.4 aw-Wert-Messung ................................................................................................ 62 5.4.5 Bestimmung autoxidativer Veränderungen des Fettes ....................................... 63 5.4.5.1 Säurezahl ........................................................................................................ 63 5.4.5.2 Jodzahl ............................................................................................................ 64 6 5.5 Mikrobiologische Bewertung....................................................................... 64 5.6 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen ................................. 67 5.7 Sensorische Bewertung ............................................................................... 68 5.8 Statistische Beurteilung............................................................................... 71 Ergebnisse und Diskussion.................................................................... 72 6.1 Entwicklung eines Fettsubstituts................................................................ 72 6.1.1 Rohstoffauswahl .................................................................................................. 72 6.1.1.1 Gelatineprodukte ............................................................................................. 72 6.1.1.2 Schweineschwarten ........................................................................................ 76 6.1.2 Herstellung des Zwischenproduktes ................................................................... 76 6.1.2.1 Thermischer Aufschluss des Rohstoffes ......................................................... 76 6.1.2.2 Ausbildung der Farbe und Festigkeit .............................................................. 80 6.1.2.3 Ernährungsphysiologische Aufwertung des Fettersatzstoffes ........................ 86 6.1.2.4 Senkung der Oxidationsanfälligkeit ................................................................. 92 6.1.2.5 Strukturbildung und -verhältnisse .................................................................... 97 6.1.2.6 Härtung und Weiterverarbeitung ..................................................................... 99 6.1.3 Qualitätsbild des Fertigproduktes ...................................................................... 100 6.1.3.1 Eigenschaften des Fettersatzstoffes ............................................................. 101 6.1.3.2 Mikrobiologische Stabilität ............................................................................. 103 6.1.4 Wirtschaftliche Betrachtungsweise des Fertigproduktes .................................. 105 6.2 Verfahrensentwicklung energiereduzierter schnittfester Rohwurst ...... 107 6.2.1 Rezepturausarbeitung ....................................................................................... 107 6.2.2 Verfahrensführung ............................................................................................. 109 Inhaltsverzeichnis 9 6.2.2.1 Zerkleinerungs- und Mengparameter ............................................................ 109 6.2.2.2 Brätbildung und -stabilisierung ...................................................................... 111 6.2.3 Füllprozess ........................................................................................................ 114 6.2.4 Entwicklung eines Hürdenkonzeptes ................................................................ 114 6.2.4.1 Rauchbeaufschlagung................................................................................... 114 6.2.4.2 Fermentationsverlauf..................................................................................... 116 6.2.4.3 Wasseraktivität .............................................................................................. 122 6.2.4.4 Hürdensequenzen ......................................................................................... 122 6.2.5 Energiereduzierung ........................................................................................... 123 6.2.6 Farbe und Farbstabilität .................................................................................... 124 6.2.7 Sensorische Kontrollen ..................................................................................... 126 6.2.8 Zielqualität der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst .............................. 127 6.2.9 Untersuchungen zum unbedenklichen Verzehr und zur Haltbarkeit des Fettes129 6.3 Verfahrensentwicklung energiereduzierter streichfähiger Rohwurst ... 133 6.3.1 Rezepturentwicklung ......................................................................................... 133 6.3.2 Steuerung der inneren und äußeren Parameter ............................................... 135 6.3.2.1 Zerkleinerungs- und Mengprozesse .............................................................. 135 6.3.2.2 Räucherverfahren .......................................................................................... 135 6.3.2.3 Klimareifeverfahren ....................................................................................... 136 6.3.3 Darmmaterialien ................................................................................................ 142 6.3.4 Fettreduzierung ................................................................................................. 143 6.3.5 aw-Wert-Verlauf ................................................................................................. 144 6.3.6 Kontrolluntersuchungen zur Findung der Zielqualität ....................................... 144 6.3.6.1 Mikrobiologische Qualitätskontrolle ............................................................... 144 6.3.6.2 Sensorische Qualitätskontrolle ...................................................................... 147 6.3.6.3 Kontrolle der autoxidativen Veränderungen .................................................. 147 6.3.6.4 Kontrolle der Farbstabilität ............................................................................ 149 6.3.7 Finalprodukt und Hürdenkonzept der streichfähigen Rohwurst ........................ 151 6.4 7 Konfektionierung und Vermarktung ......................................................... 153 Zusammenfassung und Ausblick ........................................................ 156 Literaturverzeichnis ..................................................................................... 160 Anhang A: Statistische Auswertung .......................................................... 170 Anhang B: Klimareifungsprogramme ........................................................ 175 Anhang C: Ergänzende Ergebnisse ........................................................... 180 Abbildungsverzeichnis 10 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Reihenfolge (Sequenzen) und Intensität der Hürden während des fermentativen Reifungsverfahrens bei der Herstellung von Rohwurst [21] ........................................... 21 Abbildung 2: Stufenmodell der Rohwurstherstellung mit Darstellung der Einsatzmaterialen sowie der Zerkleinerungs-, Misch-, Füll- und Reifungsparameter [17]..................................... 30 Abbildung 3: Darstellung des pH-Verlaufes einer Dauerrohwurst während der fermentativen Reifung [17] .................................................................................................................... 34 Abbildung 4: Schematische Darstellung der Umwandlung von Prokollagen in Tropokollagen, Illustration der Disulfidbrücken innerhalb der Tripelhelix [141] ...................................... 45 Abbildung 5: Struktur des Kollagens a) Darstellung der Tripelhelix b) Aufzeigung der Quervernetzungen c) Zusammenlagerung der Kollagenfasern [68] .............................. 46 Abbildung 6: Schematische Darstellung der Vorgänge bei den chemisch-thermischen Verfahrensschritten von Kollagen zu Gelatine [141] ...................................................... 47 Abbildung 7: Darstellung der Schmelztemperatur von Gelatine in Abhängigkeit des Wassergehaltes [68] ....................................................................................................... 49 Abbildung 8: Darstellung des L*a*b*-Farbraumes, mit Aufführung der Helligkeitsachse sowie den Farbachsen [169] .................................................................................................... 62 Abbildung 9: Erstelltes Prüfschema für energiereduzierte schnittfeste Rohwurst ...................... 69 Abbildung 10: Erstelltes Prüfschema für energiereduzierte streichfähige Rohwurst .................. 70 Abbildung 11: Schnittbilder der Varianten R1A, R1B und R2A, R2B nach 7 d Reifezeit, Kaliber 40/45 ............................................................................................................................... 73 Abbildung 12: Auswirkung der unterschiedlichen Ballaststoffkonzentrationen (3, 6, 9 bzw. 12 %) auf die Festigkeit, gemessen in Penetrationseinheiten und Darstellung mit Fehlerbalken ........................................................................................................................................ 75 Abbildung 13: Fett- und Wassergehalte von Schweineschwarten in Abhängigkeit ihrer Temperaturbeaufschlagung ........................................................................................... 77 Abbildung 14: Wasseraufnahme der Schwarten in Abhängigkeit unterschiedlicher Aufschlusszeiten............................................................................................................. 77 Abbildung 15: Festigkeiten gemessen in Penetrationsgraden von Speck im Verhältnis zu präparierter Schweineschwarte (homogenes Schwartenzwischenprodukt) mit unterschiedlichen Aufschlusszeiten ............................................................................... 78 Abbildung 16: Darstellung der Häufigkeitsverteilung der Penetrationswerte für Speck (von 12 Messwerten), mit Nennung des Mittelwertes sowie der Standartabweichung ............... 79 Abbildung 17: Darstellung der Häufigkeitsverteilung der PE-Werte für das Schwartenzwischenprodukt mit einer Temperaturbeaufschlagung von 2 h................... 80 Abbildung 18: Verhältnis von Schwartenzwischenprodukt, Wasser und Öl im Verhältnis 1:0,1 (80 % Schwartenmasse und 20 % Wasser im Dispersionsmittel) ................................. 81 Abbildung 19: Farbdarstellung von rohwursttypischen Specksorten im L*a*b* System, dabei wird die Farbkommunikation von S VIII in rot dargestellt und die Farbzusammensetzung von S XI in grün .............................................................................................................. 82 Abbildung 20: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 5, Schwartenkonzentration im Dispersionsmittel 8 % ..................................................................................................... 84 Abbildung 21: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 8, Schwartenkonzentration im Dispersionsmittel 80 % ................................................................................................... 85 Abbildungsverzeichnis 11 Abbildung 22: Vergleich der Farbmesswerte nach L*a*b* von den Specksorten S VIII und S XI sowie dem Fettsubstitut .................................................................................................. 86 Abbildung 23: Darstellung unterschiedlicher Fettersatzstoffe im Vergleich mit den Referenzproben FE Ö0 (Sonnenblumenöl) sowie FE19 (Fettemulsion der Fa. Wiberg)88 Abbildung 24: Schnittbilder der schnittfesten Rohwurst-Varianten mit unterschiedlichen Fettersatzstoffen ............................................................................................................. 90 Abbildung 25: Vergleich der Schnittbilder der Varianten FE Ö8 und FE19, Darstellung des ungenügenden Vermischungsgrades und der Instabilität der Probe FE19 ................... 91 Abbildung 26: Darstellung der Fettsäuremuster sowie der Penetrationswerte der Fettersatzstoffe mit unterschiedlichen Ölen ............................................................................................. 91 Abbildung 27: Darstellung der Werte der Penetrationsmessung (mit Fehlerbalken) von drei Ansätzen des Fettersatzstoffes angereichert mit flüssiger Butter [189] ......................... 93 Abbildung 28: Darstellung der Werte der Penetrationsmessung (mit Fehlerbalken) der Fettersatzstoffe mit tierischen Fettkomponenten unterschiedlicher Vorbehandlungen . 94 Abbildung 29: Darstellung der Farbmesswerte im L*a*b*-System der Fettersatzstoffe angereichert mit tierischen Fettkomponenten ................................................................ 95 Abbildung 30: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 8 o. Ö. (ohne Zusatz von Öl) mit steigender Schwartenkonzentration ............................................................................... 96 Abbildung 31: Vergleich der Festigkeiten dargestellt in Penetrationsgraden sowie der Farbe im L*a*b*-System der FE 8er Reihe mit der Werten der Specksorten S VIII und S XI....... 97 Abbildung 32: Möglichkeiten der Emulsionsbildung von Fettersatzstoffen im Labormaßstab sowie unter kleintechnischen Bedingungen, Darstellung der Herstellungsparameter ... 98 Abbildung 33: REM-Aufnahme des Fettersatzstoffes, 20000fach vergrößert. Darstellung der Kollagenstränge sowie der Öltropfchen. ........................................................................ 99 Abbildung 34: Vergleich der REM-Aufnahmen von streichfähiger Rohwurst in 1000facher Vergrößerung; a) konventionelle Rohwurst, b) fettreduzierte Rohwurst ...................... 100 Abbildung 35: Wandel des Farbraumes des Fettersatzstoffes bei Änderung des Aggregatzustandes (Messung bei Raumtemperatur und bei Tiefkühltemperatur) ...... 102 Abbildung 36: Darstellung des Trocknungsverlustes bei der Gefriertrocknung des Fettersatzstoffes mit zunehmender Trocknungsdauer [193] ........................................ 103 Abbildung 37: Darstellung des vorzerkleinerten Fettersatzstoffes (2 mm Granulat für den Einsatz in schnittfester Rohwurst) ................................................................................ 109 Abbildung 38: Fließschema für die Herstellung von schnittfester Rohwurst mit Darstellung der Zerkleinerungs- und Mengprozesse im Schneidmischer (Scherpunkt Zerkleinerung/Mengung: Fleisch und FE) .................................................................... 110 Abbildung 39: Fließschema für die Herstellung von schnittfester Rohwurst mit Darstellung der adaptierten Zerkleinerungs- und Mengprozesse (Schwerpunkt Zerkleinerung/Mengen: Fleisch und FE) ............................................................................................................ 111 Abbildung 40: Brätzusammenhalt von schnittfester energiereduzierter Rohwurst nach dem Mengen mit Drehhebelkneter und nach Vorklimatisierungsphase ............................... 112 Abbildung 41: REM-Aufnahme von konventioneller und fettreduzierter Salami (Aufnahmezeitpunkt: nach Beendigung des Reifungsverfahrens) in 150facher Vergrößerung; a) konventionelle Variante, b) fettreduzierte Variante.......................... 112 Abbildung 42: REM-Aufnahme der Kontaktierung von Fettersatzstoff und Brät in 1000facher Vergrößerung, Darstellung der Verbindungsschicht .................................................... 113 Abbildung 43: REM-Aufnahme von konventioneller Salami, 20fach vergrößert, Darstellung der Hohlstellen zwischen Speck und Fleischbrät ............................................................... 113 Abbildungsverzeichnis 12 Abbildung 44: Darstellung des Reiferegimes mit den Parametern rel. Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Reifedauer sowie Kennzeichnung des Masseverlustes der schnittfesten Rohwurst S2............................................................................................ 117 Abbildung 45: Darstellung des pH-Verlaufes der Versuchsreihe S2 während der Klimareifungsphase ...................................................................................................... 117 Abbildung 46: Darstellung des Masseverlustes und pH-Wert-Verlaufes der Versuchsreihe S5 während der Klimareifungsphase ................................................................................. 118 Abbildung 47: Darstellung der Schnittbilder der Versuchsreihe S7a) fettreduzierte und S7b) konventionelle Rohwurst; Kaliber 40 ............................................................................ 119 Abbildung 48: Schnittbilder von schnittfesten Rohwursten am 6. Reifungstag der Klimareifung; S10a) konventionell und S10b) energiereduziert; Kaliber 50 ....................................... 120 Abbildung 49: Schnittbilder von schnittfesten Rohwursten am 19. Reifungstag (Ende des Reifungsprozesses); S10a) konventionell und S10b) energiereduziert; Kaliber 50..... 121 Abbildung 50: Gegenüberstellung des pH-Verlaufes im Reifungsprozess von konventioneller und fettreduzierter Rohwurst-Versuchsreihen.............................................................. 121 Abbildung 51: Darstellung des Hürdenkonzepts mit der Gewichtung der einzelnen Sequenzen für energiereduzierte schnittfeste Rohwurst................................................................. 123 Abbildung 52: Darstellung des Verlaufes des Wasser- und Fettgehaltes der Charge S2 während der Reifung [195] .......................................................................................................... 123 Abbildung 53: Werteverteilung der Fettgehalte von energiereduzierter Salami am 12. Reifungstag .................................................................................................................. 124 Abbildung 54: Gegenüberstellung der Farbmesszahlen (L*a*b*) von S7a) konventioneller Salami und S7b) energiereduzierter Salami, Darstellung der Stabilität der Messwerten: Grüne Markierung = L*-Werte, rote Markierung = a*-Werte und gelbe Markierung = b*Werte ............................................................................................................................ 125 Abbildung 55: Darstellung der Farbemesswerte (L*a*b*) von fettreduzierter und konventioneller Salami (Mittelwerte der Versuchsreihen S9, S10, S10a) ............................................. 125 Abbildung 56: Qualitätszahlen in Reifedauer-Intervallen (nach 12, 14 und 19 d) der Versuchsreihe S8 ......................................................................................................... 126 Abbildung 57: Fließbild des Herstellungsverfahrens der favorisierten energiereduzierten schnittfesten Rohwurst ................................................................................................. 128 Abbildung 58: Darstellung der Keimzahlen der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst nach 12 Tagen sowie im Langzeitversuch nach 5 Wochen .................................................. 131 Abbildung 59: Säurezahlen der schnittfesten Rohwurst an unterschiedlichen Reifetagen im Vergleich von konventioneller zu fettreduzierter Rohwurst .......................................... 132 Abbildung 60: Jodzahlen der schnittfesten Rohwurst an unterschiedlichen Reifetagen im Vergleich von konventioneller zu fettreduzierter Rohwurst .......................................... 132 Abbildung 61: Darstellung der Verfahrensfehler (leichte Trockenrandbildung sowie ungenügende Zerkleinerung) der Versuchsreihe Tee 1 .............................................. 137 Abbildung 62: Darstellung des Masseverlustes der Probe Tee 1 während der Klimareifungsphase ...................................................................................................... 137 Abbildung 63: Darstellung des pH-Verlaufes der Probe Tee 1 während der Klimareifungsphase ...................................................................................................................................... 138 Abbildung 64: Darstellung des pH-Verlaufes der Probe Tee 6 während der Klimareifungsphase ...................................................................................................................................... 139 Abbildung 65: Darstellung des Masseverlustes der Probe Tee 6 während der Klimareifungsphase ...................................................................................................... 140 Tabellenverzeichnis 13 Abbildung 66: Vergleich des pH-Verlaufs von Tee 10 und Tee N während der Klimareifungsphase ...................................................................................................... 141 Abbildung 67: Durchschnittliche pH-Verläufe der streichfähigen Rohwürste (Mittelwerte der energiereduzierten und konventionellen Chargen) ...................................................... 142 Abbildung 68: Verlauf der Werte der Säurezahlen der streichfähigen Rohwurst nach der Herstellung, am Herstellungsende (7. Tag) sowie nach unterschiedlichen Lagertagen ...................................................................................................................................... 148 Abbildung 69: Verlauf der Werte der Jodzahlen der streichfähigen Rohwurst nach der Herstellung, am Herstellungsende (7. Tag) sowie nach unterschiedlichen Lagertagen ...................................................................................................................................... 149 Abbildung 70: Farbstabilitätsprüfung der Versuchsreihe Tee 10 in definierten Zeitintervallen nach dem Anschnitt sowie im Verlauf der Reifung und Lagerung ............................... 150 Abbildung 71: Vergleich der Farbmesswerte von energiereduzierter und konventioneller Teewurst am 7. Reifetag; Darstellung der Stabilität der Messwerte durch grüne Markierung = L*-Werte, rote Markierung = a*-Werte und gelbe Markierung = b*-Werte ...................................................................................................................................... 151 Abbildung 72: Fließschema des Herstellungsverfahrens für die energiereduzierte streichfähige Rohwurst ...................................................................................................................... 152 Abbildung 73: Darstellung des Hürdenkonzepts mit Gewichtung der einzelnen Sequenzen für energiereduzierte streichfähige Rohwurst .................................................................... 153 Abbildung 74: Berechnete BEFFE- und BE-Werte von konventioneller und fettreduzierter Rohwurst sowie prozentuale Gehalte im Fleischeiweiß (rote Werte) .......................... 154 Abbildung 75: Darreichungsvorschlag mit Verpackung und Label für die energiereduzierten Rohwürste .................................................................................................................... 155 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Angabe des Richtwertes sowie der gesetzlichen Höchstmenge der Zusatzstoffe Kalium-, Natriumnitrit und -nitrat in Lebensmitteln [37, 38] ............................................ 25 Tabelle 2: Empfohlene Kohlenhydratkonzentrationen für langsam und schnell gereifte Rohwurst [17] .................................................................................................................................. 27 Tabelle 3: Starterkulturenspezifikationen und Einsatzgebiete für den Einsatz bei Rohwurst ..... 28 Tabelle 4: Vergleich der Reifungsparameter (wie z. B. Temperatur, rel. Luftfeuchtigkeit, aw-Wert und Strömungsgeschwindigkeit) bei langsamer und schneller Klimareifung [17] .......... 39 Tabelle 5: Anforderungen an einen Brotbelag mit Wellness-Aspekten und den dazugehörigen Voraussetzungen für die Umsetzung der Health Claims [108] ...................................... 40 Tabelle 6: Darstellung der Typifizierung der 2. und 3. Gruppe der Kollagene ............................ 45 Tabelle 7: Zusammensetzung von Schweinefett im Vergleich zu Sonnenblumenöl [108] ......... 51 Tabelle 8: Rezeptur 1401, Salami, Leitsatz-Nummer 2.211.04 [165] ......................................... 55 Tabelle 9: Rezeptur 1502, Teewurst nach „Rügenwalder Art“, Leitsatz-Nummer 2.212.1 [165] 56 Tabelle 10: Verwendete Fleischsorten sortiert nach GEHA [166] .............................................. 57 Tabelle 11: Verwendete Gewürze und sonstige Zutaten zur Herstellung der Fettersatzstoffe und Rohwürste ...................................................................................................................... 58 Tabelle 12: Verwendete Kunstdärme mit spezifischer Eignung (*TW = Teewurst; S = Salami, **laut Herstellerangaben) [167] ...................................................................................... 59 Tabellenverzeichnis 14 Tabelle 13: Farbmesszahlen von Fleisch und Fleischerzeugnissen (Mittelwert aus 10 Messungen); Auszug aus [26] ........................................................................................ 62 Tabelle 14: Säurezahlen einiger ausgewählter Fette [173]......................................................... 64 Tabelle 15: Jodzahlen einiger ausgewählter Produkte ............................................................... 64 Tabelle 16: Mikrobiologische Richt- und Warnwerte des DGHM für Rohwürste und Rohpökelwaren [176] ..................................................................................................... 65 Tabelle 17: Spezifikationen der verwendeten Selektiv-Nährmedien für die mikrobiologische Keimzahlbestimmung [177] ............................................................................................ 66 Tabelle 18: Entwässerung der REM-Proben durch Aceton [179] ............................................... 67 Tabelle 19: Geschmacksbeeinflussende Zutaten der Fettersatzstoffe FE 1 und FE 2 .............. 72 Tabelle 20: Rezepturen der Rohwurstvarianten R1A, R1B und R2A, R2B [184] ....................... 73 Tabelle 21: Spezifikation der Rohwurst-Varianten mit Fettersatzstoff auf Basis von Pulvergelatine ................................................................................................................. 74 Tabelle 22: Fettersatzstoffvarianten mit den spezifischen Produktzusammensetzungen .......... 83 Tabelle 23: Ernährungsphysiologie und sensorische Bewertung der ausgewählten Öle ........... 87 Tabelle 24: E-Nummern und Spezifikationen der Inhaltsstoffe der Fettemulsion FE19 der Fa. Wiberg ............................................................................................................................ 88 Tabelle 25: Darstellung der Farbmesswerte nach dem L*a*b*-System der mit unterschiedlichen Pflanzenölen hergestellten Fettersatzstoffe [187, 188] .................................................. 89 Tabelle 26: Vorbehandlungsarten der tierischen Fettkomponenten für den Fettersatzstoff ....... 93 Tabelle 27: Endrezeptur des entwickelten Fettersatzstoffes für den Einsatz in schnittfester Rohwurst ...................................................................................................................... 101 Tabelle 28: Endrezeptur des entwickelten Fettersatzstoffes für den Einsatz in streichfähiger Rohwurst ...................................................................................................................... 101 Tabelle 29: Keimgehalt des Schwartenzwischenproduktes ...................................................... 104 Tabelle 30: Keimgehalt des Fertigproduktes mit Zugabe von Öl .............................................. 104 Tabelle 31: Keimgehalt des Fertigproduktes mit Zugabe von Speck ....................................... 104 Tabelle 32: Rezepturen der Versuchsreihen zu den schnittfesten Rohwürsten S1…S8 ......... 108 Tabelle 33: Kaltrauchverfahren für die Versuchsreihen der schnittfesten Rohwurst ................ 115 Tabelle 34: Reiferegime der Versuchsreihe S5 ........................................................................ 118 Tabelle 35: Deskriptive Statistik der aw-Werte der schnittfesten Rohwurst .............................. 122 Tabelle 36: Deskriptive Statistik der Fettgehalte von 12. Reifungstag von der energiereduzierte Salami, sieben Versuchsreihen (Werte sind jeweils Mittelwerte aus einer Doppelbestimmung) ..................................................................................................... 124 Tabelle 37: Ermittelte mikrobiologische Keimzahlen der Handelsprobe „Die Thüringer“ [198] 129 Tabelle 38: Ermittelte Keimzahlen der Charge S7 im Vergleich der konventionellen und der fettreduzierten Variante ................................................................................................ 130 Tabelle 39: Versuchsreihen mit Rezepturangaben der energiereduzierten Teewurstvarianten ...................................................................................................................................... 134 Tabelle 40: Kaltrauchverfahren für streichfähige Rohwurst ...................................................... 136 Tabelle 41: Klimareifungsprogramm für Tee 1 .......................................................................... 136 Tabelle 42: Klimareifungsprogramm für Tee 6 .......................................................................... 139 Tabelle 43: Klimareifungsprogramm für Tee 10 ........................................................................ 140 Tabelle 44: Fettgehalte der Versuchsreihen Tee 1 bis Tee 10 am 7. Reifungstag .................. 143 Tabelle 45: Deskriptive Statistik der aw-Werte der optimierten streichfähigen Rohwürste nach Abschluss der Klimareifung .......................................................................................... 144 Tabelle 46: Auswertung der mikrobiologischen Kontrolle für Tee 1 nach Abschluss der Klimareifung.................................................................................................................. 145 Formelverzeichnis 15 Tabelle 47: Mikrobiologische Auswertung der Proben Tee 6 und Tee 10 nach Abschluss der Klimareifung.................................................................................................................. 145 Tabelle 48: Mikrobiologische Keimzahlbestimmung von konventioneller Teewurst, Fa. Rügenwalder Mühle ..................................................................................................... 146 Tabelle 49: Mikrobiologische Auswertung der Probe Tee N im Vergleich zu Probe Tee 1 ...... 146 Tabelle 50: Sensorische Auswertung handelsüblicher Teewursterzeugnisse .......................... 147 Formelverzeichnis Formel 1: Fick’sches Gesetz [86, 87] .......................................................................................... 35 Formel 2: Stoffübergang an der Phasengrenze Wurstoberfläche/Luftraum [86] ........................ 35 Formel 3: Stokes’sches Gesetz [154] ......................................................................................... 50 Formel 4: Säurezahl [173] ........................................................................................................... 63 Formel 5: Jodzahl [173] ............................................................................................................... 64 Formel 6: Zahlenwertgleichung zur Bestimmung der Kolonienzahlen........................................ 66 Formel 7: Allgemeine Berechnungsformel für die Preiskalkulation des Fettersatzstoffes (schnittfeste Rohwurst) ................................................................................................. 105 Formel 8: Kostenberechnung des Fettersatzstoffes (schnittfeste Rohwurst) ........................... 106 Formel 9: Allgemeine Berechnungsformel für die Preiskalkulation des Fettersatzstoffes (streichfähige Rohwurst) .............................................................................................. 106 Formel 10: Kostenberechnung des Fettersatzstoffes (streichfähige Rohwurst) ....................... 106 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 16 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Abkürzungen 1. R. 1. Räucherabfolge 2. R. 2. Räucherabfolge Art.-Nr. Artikel-Nummer BE Bindegewebseiweiß BEFFE Bindegewebseiweißfreies Fleischeiweiß BP-Agar Baird-Parker-Medium BS Ballaststoffe BVL Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit CIE Commission Internationale de l’Eclairage DACH Deutsche Akkreditierungsstelle Chemie DGF Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft DGHM Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie DLG Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft Eh Redoxpotential FE Fettersatzstoff FE19 Fettemulsion der Fa. Wiberg FE m. Ö. Fettersatzstoff mit Öl FE m. S. Fettersatzstoff mit Speck FE o. Ö. Fettersatzstoff ohne Öl FS Fettsäuren S1…5h Aufschlusszeiten des Schwartenzwischenproduktes fettred. fettreduziert Fleischbrät Anteil an Fleisch im Gesamtbrät GDCh Gesellschaft Deutscher Chemiker GEHA Fleischsortierungssystem GdL Glocono-delta-Lacton GSP-Agar Pseudomonaden-Aeromonaden-Selektivagar nach Kielwein GVO Verordnung (EG) 1829/2003 über gentechnisch veränderte Lebens- und Futtermittel JZ Jodzahl KbE koloniebildende Einheit KLS Klimareifungsschrank konv. konventionell LFGB Lebens- und Futtermittel Gesetzbuch Abkürzungs- und Symbolverzeichnis MHD Mindesthaltbarkeitsdatum mono/di Monosaccharide/Disaccharide MRS-Agar Lactobacillus-Agar nach De Man, Rogosa und Sharpe N Anzahl der Werte n. a. nicht auszählbar n. d. R. nach dem Räuchern n. d. 1. R. nach der ersten Räucherung n. d. 2. R. nach der zweiten Räucherung NPS Nitritpökelsalz o. Ö. ohne Öl Ö1…Ö10 unterschiedliche Ölsorten im Fettersatzstoff O/W Öl-in-Wasser PC-Agar Plate-Count-Agar ppm parts per million = mg/kg PE Penetrationseinheit (0,1 mm) Pr. Probe QZ Qualitätszahl R1/2 A/B schnittfeste Rohwurstvarianten mit pulvergelatinehaltigem Fettersatz RDI Reference Daily Intake (empfohlene Tagesdosis) rel. relative REM Rasterelektronenmikroskopie RT Raumtemperatur S Salami S 1…10 Versuchsreihen zur schnittfesten Rohwurst SZ Säurezahl T Temperatur Tag 0 Herstellungstag Tee 1…10 Versuchsreihen zur streichfähigen Rohwurst TK Tiefkühltemperatur TW Teewurst VRBD-Agar Kristallviolett-Neutralrot-Galle-Glucose-Agar nach Mossel WHO Weltgesundheitsorganisation W/O Wasser-in-Öl YGC-Agar Hefeextrakt-Glucose-Chloramphenicol-Agar Symbole a Verbrauch der Kalilauge [ml] aw Wasseraktivität c Konzentration der Kalilauge [mol/l] 17 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis cJ Konzentration der Natriumthiosulfatlösung [mol/l] cM gewichteter Mittelwert (Zahlenwertgleichung Mikrobiologie) c M Summe der Kolonien für die Berechnung der KbE d Faktor der niedrigsten auswertbaren Verdünnungsstufe dcw Konzentrationsgefälle des Wassers [mol/m3] DW Diffusionskoeffizient [m2/s] dx Diffusionsstrecke [m] g Erdbeschleunigung [m/s2] jw Diffusionsstromdichte [mol/m2s] m Einwaage [g] m w Massenstromdichte des Wassers [kg/m2s] n1 Anzahl der Sektoren der niedrigsten auswertbaren Verdünnungsstufe n2 Anzahl der Sektoren der nächst höheren Verdünnungsstufe pkrit kritischer Druck [bar] p Ergebnis eines statistischen Signifikanztests r Korrelationskoeffizient rt Tröpfchenradius [m] tkrit kritische Temperatur [°C] V1 verbrauchtes Natriumthiosulfat [ml] (Blindprobe) V2 verbrauchtes Natriumthiosulfat [ml] (Probe) Griechische Buchstaben Signifikanzniveau (Irrtumswahrscheinlichkeit) Stoffübergangskoeffizient [m/s] fP Dichtedifferenz der fluiden Phasen [kg/m3] Viskosität [Ns/m2] 0 Massenpartialdichte an der Oberfläche der Wurst [kg/m3] Massenpartialdichte von Wasser im Luftraum [kg/m3] s Sedimentations- bzw. Aufrahmgeschwindigkeit [m/s] relative Luftfeuchtigkeit [%] 18 1 Einleitung 1 19 Einleitung Übergewicht ist zum Problem der westlichen Industriestaaten geworden. Als Grund wird die Diskrepanz zwischen physischer Tätigkeit und Kalorienaufnahme gesehen. Dieses Ungleichgewicht aus mangelnder Bewegung und erhöhter Nahrungsaufnahme führt zu einer Zunahme des Durchschnittsgewichtes der Deutschen. Die Nationale Verzehrsstudie II testiert mehr als jedem zweiten Deutschen ein erhöhtes Körpergewicht, dabei sind 51 % der Frauen und 66 % der deutschen Männer übergewichtig, das sind 37 Millionen Erwachsene in der Bundesrepublik. In der Altersgruppe von 18 bis 80 Jahren sind 22 % der Frauen und 19 % der Männer sogar adipös (fettleibig), das entspricht jedem fünften Bundesbürger. Diese hohen Zahlen spiegeln die Gesundheitssituation global wider und haben dazu geführt, dass von der Weltgesundheitsorganisation WHO Adipositas als erste nicht infektiöse Krankheit zur „globalen Epidemie“ erklärt wurde [1, 2]. Auch wenn jeder zweite Deutsche eine ausgewogene Ernährung mit einer Steigerung der Lebensqualität in Korrelation bringt, wird der Ernährung kein angemessener Stellenwert zugeordnet. Das birgt das Risiko keine hohe Lebensqualität zu erreichen, weil sich die Folgen von Übergewicht und Adipositas in bestimmten Krankheiten manifestieren können. Dazu zählen die typischen Volkskrankheiten, wie Herzkreislauferkrankungen, Diabetes mellitus Typ II und Krebs [3-6]. Um diese Folgen zu verhindern, muss es der Lebensmitteltechnologie gelingen, Verfahren zu entwickeln, die es erlauben, beliebte, aber sehr fetthaltige Produkte ohne Qualitätseinbußen in ihrem Energiegehalt zu reduzieren [7, 8]. Diese Erzeugnisse dürfen sich jedoch nicht in sensorischer Hinsicht von der Qualität konventioneller Lebensmittel unterscheiden, auch müssen die Produktions- und somit die Verbraucherkosten sich an denen herkömmlicher Produkte orientieren. Das macht es notwendig, Produkte zu entwickeln, die beliebte, aber sehr fettreiche Erzeugnisse ersetzen. Außerdem müssen Rohstoffe in Erwägung gezogen werden, die einen Fettaustausch ermöglichen und trotzdem die Verbraucherintentionen erfüllen. Rohwurst ist ein beliebtes aber fettreiches Lebensmittel und spiegelt damit die o. g. Problematik wider. Zudem sind Wursterzeugnisse Lebensmittel, bei denen die fettreduzierte Produktvariante Akzeptanz bei den Verbrauchern findet, was nicht für jedes Lebensmittel gilt [9]. In Deutschland gehört Rohwurst mit einem durchschnittlichen ProKopf-Verbrauch von 5,4 kg zur zweitstärksten Erzeugnisgruppe der angebotenen Wurstwaren [4, 10]. Die Beliebtheit des Produkts ist proportional mit dem in ihm enthal- 1 Einleitung 20 tenen Fett. Daraus resultiert, dass die zweitstärkste Inhaltskomponente das Fett ist, welches gleichzeitig auch als Aromaträger bedeutungsvoll ist [11]. In schnittfester Rohwurst beträgt der Fettgehalt 25-35 % (durchschnittlich 34 % [12]), streichfähige Rohwurst beinhaltet sogar 30-40 % (durchschnittlich 37 % [12]) Fett [13]. Die zentrale Forderung dieser Arbeit ist die Energiereduzierung. Bei der Wurstwarenherstellung ist der einfachste Weg dieses umzusetzen, die Anhebung des Magerfleischanteiles und damit eine Reduzierung des Fettgehaltes. Dadurch ändern sich jedoch arttypische sensorische Merkmale, wie z.B. das Schnittbild und der Geschmack [14, 15]. Dieses Verfahren der Fettreduktion ist folglich aus qualitativer Sicht keine Behebung des Problems. Zusätzlich erhöht dieses Reduktionsverfahren den Preis des Lebensmittels, weil Magerfleisch immer teurer ist als fettreiches Fleisch. Die Verknüpfung von hoher Qualität, Lebensmittelsicherheit und einem attraktiven Kostenniveau verlangt nach einer innovativen Verfahrensentwicklung. Aufgabenstellung dieser Arbeit ist es, eine Senkung des Energiegehaltes von Rohwurst zu erreichen und die genannten Bedingungen einzuhalten. Umgesetzt werden soll dies, durch den partiellen bzw. totalen Austausch des eingesetzten Fettgewebes durch einen bindegewebshaltigen Rohstoff. Der Speckanteil soll durch andere Materialien substituiert werden, welches im Resultat zu keiner Senkung der Qualität und Lebensmittelsicherheit sowie zu keiner Anhebung der Produktionskosten führt. Prämisse ist immer ein hoher Genusswert. Alle tierischen Bindegewebe enthalten Kollagen. Durch einen thermischen Aufschluss kann das Kollagen zu Gelatine umgebaut werden. Dieses thermoreversible Gel soll als hochfunktioneller Rohstoff für den Fettersatzstoff genutzt werden. Es soll ein Aufbereitungsverfahren entwickelt werden, mit welchem sich aus kollagenhaltigen Organen bzw. Stoffen, wie z.B. Schweineschwarten oder kollagenbasierten Fertigprodukten (z.B. Pulvergelatine) hochwertiges und für den Verwendungszweck angepasstes Kollagen bzw. Gelatine gewinnen lässt. Es sind die verfahrenstechnischen Parameter zu ermitteln, die für eine Aufarbeitung der Ausgangsstoffe zum Substitut einzuhalten sind. Dabei muss das als Substitut eingesetzte Material definierte Eigenschaften (z.B. Farbe und Festigkeit) erfüllen. Die Farbe des Substituts soll wie Speck im Endprodukt weiß erscheinen, dazu sind die Möglichkeiten der Herstellung einer Emulsion zu testen. In Abhängigkeit vom einzusetzenden Substitut müssen die technologischen Abläufe neu gestaltet werden. Davon sind insbesondere die Schneid-, Misch-, Füll- und Reifungsprozesse sowie auch die Räucherprozesse betroffen. Diese für das Verfahren der Rohwurstherstellung relevanten komplexen Prozesse sollen in Versuchsreihen optimiert werden. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 2 21 Verfahren der Rohwurstherstellung 2.1 Definitionen Rohwürste sind nach den Leitsätzen für Fleisch und Fleischerzeugnisse „umgerötete, ungekühlt (über + 10 °C) lagerfähige, in der Regel roh zum Verzehr gelangende Wurstwaren, die streichfähig oder nach einer mit Austrocknung verbundenen Reifung schnittfest geworden sind“ [16]. Ihre Einteilung erfolgt nach ihrer Konsistenz und Textur sowie ihrer Haltbarkeitsdauer in: streichfähige Rohwürste schnittfeste Rohwürste Rohwurstdauerwaren Die Qualität der Enderzeugnisse hängt von den Ausgangsmaterialien, Zutaten und Zusatzstoffen sowie der optimalen Steuerung der Verfahrensparameter ab. Durch eine individuelle Anpassung von Zusatzstoffen, Salz, Gewürzen und in der Regel Starterkulturen und Kohlenhydraten, werden die Erzeugnisse während eines fermentativen Reifungsverfahrens im so genannten Hürdenkonzept vor dem Verderb geschützt (siehe Abbildung 1) [17-20]. Abbildung 1: Reihenfolge (Sequenzen) und Intensität der Hürden während des fermentativen Reifungsverfahrens bei der Herstellung von Rohwurst [21] Der Geruch und Geschmack von Rohwürsten ist ein Zusammenspiel aus geschmacksaktiven Substanzen, wie z.B. Aminosäuren und Peptiden. Dazu werden die 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 22 in den Rohwürsten zugesetzten Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße währen der Reifung durch fleischeigene und mikrobielle Enzyme katalysiert, wobei sich unter anderem Milchsäure bildet. Der arttypische sensorischen Eindruck wird durch Fettabbauprodukte komplettiert [22-24]. 2.2 Prozessführung Die Herstellung von Rohwurst stellt hohe hygienische Anforderungen an die Rohstoffauswahl und den Fermentationsverlauf. Das Grundkonzept der Rohwurstherstellung besteht hauptsächlich in der Reduzierung des pH- und/oder des aw-Wertes [25], was sich im Hürden-Konzept ausdrückt. Unterstützt wird die Stabilität der Hürden durch die Zugabe von Pökelstoffen, die gleichzeitig die Farbstabilität bewirken. Die Konservierung von Rohwurst ist demnach chemisch, physikalisch und mikrobiologisch bedingt, wobei in hohem Maße Mikroorganismen die Reifevorgänge beeinflussen. Rohwurst kann somit als mikrobielles Reifungsprodukt bezeichnet werden [17]. Um eine stabile Qualität zu gewährleisten, müssen eine Vielzahl von inneren und äußeren Parametern eingehalten werden. Nachfolgend werden wichtige Parameter, die die Rohwurstreifung beeinflussen, aufgeführt [26-30]: Innere Parameter o Fleisch (pH-Wert, Myoglobingehalt, Bindegewebsgehalt, thermische Vorbehandlung) o Speck (Gehalt an ungesättigten Fettsäuren, Wassergehalt, Textur, thermische Vorbehandlung) o Keimgehalt des Rohmaterials und der Zutaten o Rezeptur (Fett-, Wasser- bzw. Kochsalzgehalt, Pökelstoffe und -hilfsstoffe, Kohlenhydratart und -menge, Starterkulturenart und -menge, Gewürze) o Zerkleinerungsart und -grad o Mengintensität o Füllbedingungen (Füllsystem, Hüllenkaliber und -art) Äußere Parameter o Temperatur, relative Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit o Reifedauer o Rauch, Schimmelpilzbelag, Sauerstoff 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 23 2.2.1 Rohmaterial Eine wichtige Bedingung für die Eignung des Rohmaterials ist eine ausreichende Säuerung. Das Produktionsfleisch sollte einen pH-Wert zwischen 5,5 und 6,0 aufweisen, weil die Säuerung des Fleisches eine Schrumpfung der Myofibrillen bewirkt. Das Schrumpfen erweitert im Gegenzug die Kapillarräume und begünstigt eine schnellere und gleichmäßigere Durchsalzung [17, 31]. Fleisch mit einem niedrigen pH-Wert hat zudem einen großen Anteil an locker gebundenem Wasser, wodurch im Reifeprozess die Feuchtigkeitsabgabe des Bräts erleichtert wird. Ein zu Beginn tiefer pH-Wert unterdrückt ebenfalls die Vermehrung unerwünschter Keimarten und vermindert das Auftreten von Fabrikationsfehlern. Bei kurz gereiften Produkten, wie z.B. frischer Mettwurst, kann laut Literatur durch „das Eintauchen größenmäßig standardisierter Fleischstücke“ [32] in warmes Wasser, der originäre Keimgehalt des Rohmaterials um ca. 95 % reduziert werden. Die Herstellung der Rohwürste soll durch die genannte Vorbehandlung nicht negativ beeinflusst werden. Frische Mettwurst stellt ein Rohwurstprodukt dar, welches einen relativ hohen pH- und aw-Wert aufweist [32]. Wobei die aw-Wert-Hürde bereits durch den rezepturbedingt hohen Speckgehalt ausreichend ausgebaut sein müsste. Frische Mettwurst wird in der Literatur als ein hygienisch äußerst empfindliches Produkt dargestellt. Es muss daher sehr kritisch betrachtet werden, ob eine Vorbehandlung mit Wasser zu einem sicheren Produkt führen kann. Bei dem Eintauchen der Fleischstücke kommt es zu einer Aufnahme von Wasser, der aw-Wert der Randschichten steigt. Es müsste demzufolge eher zu einer Abschwächung der Hürde kommen. Hinzu kommt, dass auch Mikroorganismen, die der Fermentation dienen, geschwächt oder abgetötet werden. Außerdem ändert sich durch die oberflächliche Denaturierung die Proteinverfügbarkeit des Rohstoffs, wodurch eine Proteinextraktion aus den Randschichten nicht mehr möglich sein sollte. Auch eine Umrötung der behandelten Oberflächen ist ohne Vorpökelung in Frage zu stellen. Für die Herstellung von schnittfester Rohwurst sowie Dauerrohwurst ist das Fleisch von nicht zu fetten Kühen, Sauen und ausgewachsenen Bullen zu verwenden. Bei schnittfester Rohwurst sollte der Speck frisch, kernig, derb und schneeweiß sein, um ein klares Schnittbild zu erhalten und eine arttypische Lagerfähigkeit zu gewährleisten [33]. Schmiereffekte im Schnittbild von schnittfester Rohwurst werden zudem verhindert, wenn das Einsatzmaterial gekühlt oder gefroren zum Einsatz kommt; die Brättemperatur sollte nach dem Zerkleinerungsvorgang um 0 °C liegen. Bei streichfähigen Rohwürsten liegen die Prämissen anders. Um die Cremigkeit von streichfähiger Rohwurst zu unterstreichen, kann das Brät bis Temperaturen von 18 °C [17, 26] und höher ausgekuttert werden. Es kann außerdem weicher Speck verarbeitet werden, um 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 24 die Umhüllung der Fleischteilchen und damit die Ausbildung der Streichfähigkeit zu begünstigen. Die Verwendung von gefriergetrocknetem Fleisch ist vom Gesetzgeber ebenfalls zugelassen. Hier wird bei Konzentrationen über sechs Prozent auf die Bildung einer weicheren Textur bei schnittfester Rohwurst hingewiesen [34]. Durch die Verwendung von gefriergetrocknetem Fleisch wird der Fermentationsvorgang mit einem geringeren Startwassergehalt begonnen. Hat das Brät einen reduzierten Wassergehalt, wird auch die Säuerungsrate langsamer, da das Transportmittel für die Mikroorganismen und Kohlenhydrate reduziert wird und die pH-Wert-Senkung verspätet einsetzt. Die langsame Säuerung bewirkt im Gegenzug eine geringere Festigkeitszunahme, wodurch die säurebedingte Texturausbildung weniger stark ausgeprägt ist [35]. Die Gefriertrocknung ist zudem eine teure Konservierungsform. Es ist mit einer Kostensteigerung bei dem Einsatz von gefriergetrocknetem Fleisch bei Rohwurst zu rechnen. In der Literatur wird die Verarbeitung von weichsepariertem Fleisch für die Herstellung von schnittfester Rohwurst beschrieben [36]. Auch hier wird die weichere Textur bei weichsepariertem Schweine- und Rindfleisch bemängelt. Wird ausschließlich weichsepariertes Rindfleisch verwendet, ist laut den Autoren das Produkt jedoch zufriedenstellend. Weichseparieren bedeutet eine „Veredelung“ von Fleisch. Das Fleisch wird durch Öffnungen gepresst und die festen Bestandteile, wie Sehnen und Knorpel abgetrennt. Bei der Fleischwertsortierung können so Kategoriewerte (z.B. Schweinefleisch der Sorte S III wird zu S II) angehoben werden [36]. Das Quetschen des Fleisches durch die kleinen Öffnungen verursacht jedoch eine Strukturveränderung des Fleisches. Das Durchdringen bewirkt eine Temperaturerhöhung und es kommt zu Denaturierungserscheinungen am Fleisch. Es ist demnach als sehr fraglich zu betrachten, ob bei Einsatz von weichsepariertem Fleisch, gerade bei Verwendung von ausschließlich Rindfleisch, ein klares Schnittbild erreicht werden kann. Rindfleisch, welches mit Schweinefleisch von vergleichbarer Güte ist, ist meist durchsetzter von Sehnen, was sich in höheren BE-Werten niederschlägt. Die Quetschungserscheinungen müssten demnach sogar ausgeprägter sein. 2.2.2 Zutaten und Zusatzstoffe Die Rezeptur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Reifung und die mikrobiologische Stabilität einer Rohwurst. Durch Einhalten gewisser Parameter, wie beispielsweise Rohmaterialqualität sowie die Dosierung von Kohlenhydraten und Starterkulturen zum Rohwurstbrät, kann das Risiko von Fehlchargen erheblich reduziert werden. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 25 2.2.2.1 Kochsalz, Pökelsalze und Pökelhilfsstoffe Schnittfeste und streichfähige Rohwürste werden mit Nitritpökelsalz umgerötet, bei der Herstellung von Dauerrohwürsten wird auch Kochsalz in Verbindung mit Kalium- bzw. Natriumnitrat verwendet. Diese Wurstwaren müssen laut Gesetzgeber jedoch mindestens vier Wochen lang reifen. Die Richtwerte für die maximale Zugabemenge von Pökelstoffen sind in der Verordnung über die Zulassung von Zusatzstoffen zu Lebensmitteln zu technologischen Zwecken (Zusatzstoff-Zulassungsverordnung) festgelegt. Tabelle 1 gibt Beispiele dieser Verordnung wieder. Tabelle 1: Angabe des Richtwertes sowie der gesetzlichen Höchstmenge der Zusatzstoffe Kalium-, Natriumnitrit und -nitrat in Lebensmitteln [37, 38] E-Nummer Zusatzstoff Lebensmittel zugesetzte Menge (Richtwert) [mg/kg] Höchstmenge [mg/kg] Nichtwärmebehandelte, gepökelte und getrocknete Fleischerzeugnisse E 249 Kaliumnitrit* E 250 Natriumnitrit* Andere gepökelte Fleischerzeugnisse; Fleischerzeugnisse in luftdicht verschlossenen Behältnissen 150 1 50 150 1 100 2 175 2 250 3 Gepökelter Bauchspeck E 251 E 252 Natriumnitrat Kaliumnitrat 2 Gepökelte Fleischerzeugnisse; Fleischerzeugnisse in luftdicht verschlossenen Behältnissen 300 1 Kalium- und Natriumnitrit, einzeln oder vermischt, ausgedrückt als NaNO2. 2 Höchstmenge von Kalium- und Natriumnitrit, einzeln oder vermischt, in den Lebensmitteln zum Zeitpunkt der Abgabe an den Endverbraucher, ausgedrückt als NaNO2. 3 Ausgedrückt als NaNO3. * Zusatz zu Lebensmitteln nur als Nitritpökelsalz Kochsalz dient bei der Rohwurstherstellung nicht nur der Geschmacks- und Texturbildung, sondern nimmt wesentlichen Einfluss auf die während der Reifung ablaufenden mikrobiellen und chemisch-physikalischen Vorgänge. Kochsalz stellt demzufolge eine Hürde gegen die mikrobielle Verderbnisanfälligkeit dar [39]. Durch die Kochsalzzugabe zum Rohwurstbrät wird die Wasseraktivität im Produkt gesenkt [40, 41], in Verbindung mit dem niedrigen pH-Wert des Bräts ist das Wasserbindevermögen ebenfalls vermindert und die Wasserabgabe während des Trocknungsvorgangs kann beschleunigt ablaufen. Durch das Absinken des aw-Wertes wird die mikrobiologische Stabilität verbessert. Das Quellungsverhalten und die Solvatisierung der Fleischeiweiße werden im Wesentlichen durch die Salzkonzentration bestimmt. Rohwurstbrät hat i. d. R. einen Wasser- 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 26 anteil von 50 %, dieser steht dem Kochsalz jedoch nicht vollständig zum Lösen zur Verfügung. Es entsteht eine hohe Solekonzentration. Steigt die Solekonzentration auf ca. 6 % an, kommt es zu einer starken Ausbildung eines dreidimensionalen Netzwerkes der im Solzustand gelösten myofibrillären Proteine. Sinkt der pH-Wert während der Reifung unter 5,3 kommt es zu einer Vernetzung zwischen den Partikeln und zu einer Gelbildung. Je stärker die Säuerung im Reifevorgang ist, desto intensiver ist die Festigkeitszunahme. Pökelstoffe weisen als Reagenz Nitrit auf. Nitrit wird auf chemischem Wege zu Stickoxid abgebaut. Bei der chemischen Grundreaktion der Umrötung lagert sich das gebildete Stickoxid an das zentrale Eisenatom des Muskelfarbstoffes Myoglobin und es entsteht das erwünschte Nitrosomyoglobin (Pökelrot). Wird mit Nitrat (Salpeter) umgerötet, muss das Nitrat zuerst durch bakterielle Reduktion in Nitrit umgewandelt werden. Pökelstoffe dienen jedoch nicht nur der Farb- und Aromagebung, sondern besitzen ab bestimmten Konzentrationen eine mikrobiologische Hemmwirkung – Hemmung von Salmonellen, Unterdrückung von Clostridien [42] – sowie eine Schutzwirkung der Fette vor einer Oxidation [43, 44]. Die antioxidative Wirkung des Nitrits beruht auf der Komplexbildung mit den Muskelpigmenten sowie auf der „Stabilisierung der ungesättigten Fettsäuren in den Membranen oder der Interaktion mit Metallionen, wodurch deren Starterfunktion bei dem Fettverderb vermindert wird“ [26]. Pökelhilfsstoffe unterstützen die Umrötung durch vermehrte Stickoxidfreisetzung aus dem pökelrelevanten Nitrit. Durch die Eigenschaft der Pökelhilfsstoffe, das Redoxpotential zu verschieben (Reduzierung der oxidierenden Eigenschaften) [45] sowie den pH-Wert zu senken, wird die Bildung von Missfarben (z.B. Metmyoglobin) verhindert. Askorbinsäure und ihr Salz Askorbat sind technologische Pökelhilfsstoffe, deren Wirkungsweise auf Reduktionseigenschaften beruht. Askorbinsäure reagiert spontan mit Nitrit, Askorbat ist ein langsames Reduktionsmittel. Durch diese Pökelhilfsstoffe wird insbesondere die Farbbildung und -haltung verbessert sowie der oxidative Fettverderb verlangsamt [46]. Auch durch die Zugabe anderer Antioxidatien, wie Salbei- und Rosmarin-Extrakten, kann eine Beschleunigung von Oxidationsvorgängen verhindert bzw. verlangsamt werden [47, 48]. Glocono-delta-Lacton (GdL) [49], ist ein chemisches Säuerungsmittel und beschleunigt bei der Herstellung von schnell gereiften Rohwürsten (Reifzeit 4-7 d; pH ca. 5,0; awWert 0,90-0,95 [50]) die Farbbildung und Festigkeitszunahme [51]. „GdL ist ein inneres Anhydrit der Gluconsäure, das in Gegenwart von Wasser zu Gluconsäure hydrolisiert, wodurch der pH-Wert gesenkt wird“ [26]. Die Verwendung von GdL kann jedoch den sensorischen Eindruck von Produkten herabsetzen und einen ausgeprägten, Sauergeschmack sowie eine unangenehme Beißigkeit hinterlassen [52]. Zudem wird die Lager- 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 27 stabilität von Rohwürsten durch eine Beschleunigung von Ranzigkeitsreaktionen (z.B. Hemmung von katalasebildenden Mikroorganismen) herabgesetzt. Gleichzeitig entwickeln sich keine arttypischen Rohwurstaromen, weil die Reifung nicht fermentativ sondern chemisch abläuft. 2.2.2.2 Kohlenhydrate In Rohwursterzeugnissen dienen Kohlenhydrate primär als Nährstoffe für Mikroorganismen [53]. Neben der Geschmacksabrundung unterstützen die Kohlenhydratzugaben die Umrötung (bakterielle Reduktion von Nitrat) sowie die mikrobielle Säuerung (Bildung von Milchsäure [54]), somit indirekt die Festigkeit der Produkte. Die Zugabe von Kohlenhydraten zum Rohwurstbrät stellt eine Erweiterung der Kohlenhydrat-Nährstoffbasis zum fleischeigenen Glykogen dar. Diese Nährstoff-Ergänzung kann jedoch von erwünschten, wie auch unerwünschten Mikroorganismen verstoffwechselt werden. Eine produktspezifische Kohlenhydratart und -menge ist zu bestimmen, damit Fehlfabrikate vermieden werden. Monosaccharide werden auf Grund ihrer Beschaffenheit schnell in den Stoffwechsel von Mikroorganismen einbezogen. Sie eignen sich deshalb für schnell gereifte Rohwürste. Langsam gereifte Würste benötigen auch nach ausgedehnter Reifezeit noch eine Kohlenhydratreserve, um die Mikroflora aktiv zu halten. Es eignen sich besonders Trockenstärkesirupe (siehe Tabelle 2). Tabelle 2: Empfohlene Kohlenhydratkonzentrationen für langsam und schnell gereifte Rohwurst [17] Langsame Reifung Kohlenhydrate Schnelle Reifung 0,2-0,6 % Trockenstärkesirup bzw. Rüben- 0,6-1,0 % Kohlenhydrate, bestehend aus oder Rohrzucker Rüben- und zusätzlich Traubenzucker, teilweise nur Monosaccharide 2.2.2.3 Starterkulturen Rohwurst ist ein mikrobielles Reifeprodukt. Um spontane Fermentationen im Reifeprozess zu unterbinden, kommen Starterkulturen zum Einsatz. Durch ihre Anwesenheit im Wurstbrät wird die unerwünschte Mikroflora und bakteriell bedingte Fehlfabrikate unterdrückt, zudem wird eine Reproduzierbarkeit der Produkte gewährleistet [55-57]. Starterkulturen stehen in Konkurrenz zu Fäulnisbakterien, wodurch das Gesundheitsgefährdungspotential der Rohwursterzeugnisse herabgesetzt wird [58]. Laut STIEBING [26] sind Starterkulturen „aufgrund spezifischer Eigenschaften selektierte Mikroorganismen in Rein- und Mischkultur, die Lebensmitteln mit der Absicht zugesetzt werden, das Aussehen, den Geruch und Geschmack sowie die Konservierung zu verbessern“. Sie haben die Aufgabe die zufällig anwesende Mikroflora auf das technologisch not- 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 28 wendige Maß zu verdrängen, eine relativ schnelle Säuerung der Würste, die Aromabildung sowie die Reduzierung von Nitrat zu bewirken. Die Reduzierung von Nitrat ist auch bei der Behandlung mit Nitritpökelsalz von Bedeutung, da „Nitrit in Verbindung mit Sauerstoff zu Nitrat aufoxidiert“ [59] werden kann. Die Starterkulturen müssen das gebildete Nitrat wieder zu Nitrit abbauen. Angewandte Starterkulturen sind u. a. Mikrokokken, Milchsäurebakterien, Hefen (Debaryomyces- und Saccharomyces-Spezies), Streptokokken, Streptomyceten (Streptomyces griseus) und Pediokokkenstämme (Pediococcus acidilactici) [17]. Tabelle 3 gibt die Spezifikationen und Einsatzgebiete bedeutender Starterkulturen wieder. Tabelle 3: Starterkulturenspezifikationen und Einsatzgebiete für den Einsatz bei Rohwurst Starterkulturen Spezifikation Aerob Katalasebefähigt Unverträglichkeit gegenüber tiefen pHWerten Benötigen geringe Mengen an Kohlenhydraten als Energiequelle Nitratreduktion Rel. große aw-Toleranz Halotolerant Milchsäurebakterien (Laktobazillen) Mikrokokken Hefen Streptokokken Streptomyceten Pediokokken Einsatzgebiete Langsam gereifte Rohwürste Aromatisierung von Rohwurst-Dauerware Starke Säurebildner Hohe Toleranz gegenüber niedrigen Temperaturen und O2-Angebot Schnell gereifte Rohwürste Schnittfeste und streichfähige Rohwürste Ungeräucherte Erzeugnisse Beimpfung der Rohwurstoberfläche Beimpfung der Rohwurstoberfläche Langsam gereifte Würste Homofermentativ: Heterofermentativ: Bildung von Milchsäure Bildung von Milch- u. Essigsäure, Ethanol, Kohlendioxid, Peroxiden. Bewirken bei ungeräucherten Erzeugnissen erwünschte sensorische Veränderungen Wirken positiv auf die Farbbildung (verbrauchen viel O2) Hemmwirkung gegen Mikrokokken Bilden gleiche Produkte wie heterofermentative Milchsäurebakterien, zusätzlich noch Ameisensäure Quantitativ wenig Säurebildung Aerob Nitratreduktion Aromabildner Homofermentativ Halophil 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 29 2.2.3 Zerkleinern und Mengen Die Zerkleinerung bei der Rohwurstherstellung ist geprägt durch den Einsatz scharfer Schneidelemente und optimal schneidfähiger Rohstoffe. Das Einsatzmaterial wird vornehmlich in Fleischwölfen und Gefrierfleischschneidern vorzerkleinert und in Schneidmischern strukturiert. Die Ausbildung eines klaren Schnittbildes, insbesondere bei schnittfester Rohwurst und Dauerware, verlangt den Einsatz von z. T. gefrorenem und/oder gekühltem Rohmaterial. Zerkleinerungsoperationen üben einen hohen Druck und eine starke Reibung auf die Rohstoffe aus, dadurch erwärmen sich diese. Neben dem Kühlprozess der Rohstoffe sind für die Ausbildung glatter Schnittflächen und die Vermeidung eines Fettschmierens der Aufbau der Schneidaggregate bedeutend [17, 60]. Bei der Rohwurstherstellung wird zwischen einem ein- und einem zweiphasigen Zerkleinerungsprozess unterschieden. Im einphasigen Prozessablauf erfolgt im Schneidmischer das Zerkleinern von Rind-, Schweinefleisch und gefrorenem Speck bis zu dem erwünschten Zerkleinerungsgrad sowie das Untermischen der Zutaten und Zusatzstoffen. Nach dem Schneid-Misch-Prozess wird das Brät ohne Zwischenlagerung in die speziellen Wursthüllen gefüllt. Der einphasige Zerkleinerungsprozess wird vornehmlich bei der Herstellung von fettreichen Rezepturen angewandt. Bei mageren Rezepturen, insbesondere bei energiereduzierten streichfähigen Rohwurstsorten, bei denen der Magerfleischanteil erhöht ist, empfiehlt sich der zweiphasige Prozessablauf. Charakterisiert wird dieser Prozess durch die Zwischenlagerung (12-48 h) des gewolften und gepökelten Verarbeitungsfleisches. Im zweiten Verarbeitungsschritt erfolgt das Vermengen des vorbereiteten Fleisches mit dem Speck und den weiteren Zutaten, dieses Fleischgemenge wird bis zur gewünschten Partikelgröße zerkleinert. Das Prinzip des Zweiphasensystems ist die Ausbildung eines Gelgerüstes im vorbehandelten Fleisch, durch Vorsalzen und Lagerung. Bei der zweiten Zerkleinerung wird dieses Gelgerüst zerstört und die entstandenen Magerfleisch-Gelpartikel werden von einem feinen Fettfilm umhüllt. Die Streichfähigkeit wird auch bei sehr geringem Fettanteil gewahrt [26, 61]. Das Stufenmodell der Rohwurstherstellung gibt Abbildung 2 wieder. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung Abbildung 2: Stufenmodell der Rohwurstherstellung mit Darstellung der Einsatzmaterialen sowie der Zerkleinerungs-, Misch-, Füll- und Reifungsparameter [17] 30 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 31 2.2.4 Strukturbildung Die Strukturbildung bzw. der Mechanismus der Bindung in Fleischerzeugnissen ist komplexer Art. Für nicht erwärmtes Fleisch sind mitunter folgende Parameter bestimmend: Zerkleinerung Proteinextraktion myofibrillärer Eiweiße Art und Menge zugegebener Salze pH-Wert Bei der Ausbildung der Struktur ist der entscheidende Vorgang „die Überführung gelöster Eiweiße von einem Sol- in den Gelzustand“ [17]. Im Kutterprozess kommt es zu einem Zerschneiden der Muskelzellen, was eine Extraktion myofibrillärer Eiweiße zur Folge hat. Durch die Zugabe von Kochsalz wird die Quellfähigkeit der Proteine erhöht und die myofibrillären Proteine gehen in Lösung und bilden die kontinuierliche Phase [62]. Das Sol umhüllt die Fleisch- und Fettteilchen [63] und es kommt es zu einer teilweisen Hydratation der Proteine [64]. Infolge der pH-Wertsenkung und der entsprechenden Ionenstärke des Salzes bildet sich ein Gel aus. Dieser Umwandlungsvorgang bewirkt einen Wasseraustritt im System, gefolgt von der Schrumpfung (Synärese) des Gels [65]. Die Gelbildung soll sich durch die Einwirkung von Säuren und einer teilweisen Denaturierung der Proteine vollziehen. Die das Brät durchziehenden Gallerte bewirken die Schnittfestigkeit [66, 67]. Der tiefe pH-Wert bewirkt ein vermindertes Wasserbindevermögen. Die Wasserabgabe, die für die aw-Wert-Senkung und den Aufbau der Festigkeit notwendig ist, wird begünstigt und beschleunigt. Bei streichfähigen Rohwürsten werden Speck und Fleisch fein zerkleinert, „die Streichfähigkeit wird durch das Umhüllen der Fleischteilchen mit einer Fettschicht, in der sie beim Streichen gleitet“ [68], erreicht. Die Streichfähigkeit wird insbesondere durch den Fettgehalt dominiert, kann aber auch durch eine optimal gewählte Zerkleinerungsmethode beeinflusst werden. 2.2.5 Füllen Das äußere Erscheinungsbild von Rohwürsten ist u. a. abhängig vom Füllvorgang. Das Füllen bereitet die Rohmasse für die erforderlichen verkehrsfähigen Behandlungen, wie Räuchern und Reifen, vor [69]. Besondere Gewichtung liegt auf der möglichst luftfreien Abfülltechnik. Bei der Rohwurstherstellung kommen als Füllmaschinen vorzugsweise horizontale Kolbenfüller sowie Vakuumfüller mit Flügelzellen- oder Schraubenspindelpumpen zum 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 32 Einsatz. Füllmaschinen sollen immer einen qualitätserhaltenden Durchlauf des Füllgutes in das jeweilige Hüllmaterial sichern. Eine Richtungsänderung des Füllgutes bewirkt zwangsläufig eine Belastung des Bräts, weshalb bei der Herstellung von schnittfester Rohwurst Füllmaschinen mit horizontaler Füllzylinderstellung bevorzugt werden. Kurze Förderwege unterstützen ein exaktes Schnittbild [17, 26]. „Wursthüllen haben einen entscheidenden Einfluss auf die Qualität von Wurstwaren“ [70]. Bei der Rohwurstherstellung müssen sie gas-, wasserdampf- und rauchdurchlässig sein. Diese Eigenschaften sind bedeutend für eine einwandfreie Reifung und Räucherung der Rohwürste. Erfüllt werden diese Bedingungen von unterschiedlichen Natur- und Kunstdärmen. Darmhüllen dienen zudem der Formgebung, üben eine Schutzfunktion aus und verbessern das Erscheinungsbild. Wegen der hygienischen Beschaffenheit sowie den verfahrenstechnischen Vorzügen kommt Kunstdärmen aus regenerierten Naturprodukten große Bedeutung zu. Sie sind leicht verfügbar und weisen gute Reife- und Hafteigenschaften auf. Verarbeitet werden unter anderem: Cellulosefaserdärme Wursthüllen aus beschichtetem Textilgewebe Eiweißbeschichtete Gewebegerüstdärme Kunstdärme aus gehärtetem Eiweiß Kollagen- oder Hautfaserdärme Kollagenfolie [71-73]. Die Haltbarkeit bzw. Konservierung von Rohwürsten kann durch die Verwendung von Tauchlösungen positiv beeinflusst werden. Es findet eine Oberflächenbehandlung mit Lebensmittelzusatzstoffen, wie beispielsweise mit Natamycinen, statt. Natamycin wird aus Kulturen von Streptomyces natalensis gewonnen und wirkt fungizid. Die angebotenen Tauchlösungen bzw. Konzentrate hemmen an der Produktoberfläche die Bildung von unerwünschtem Schimmel und Hefen [74]. 2.2.6 Reifung Nach dem Füllprozess schließt sich die Reifung der Rohwurst an, welche einen essentiellen Einfluss auf die Endqualität der fermentierten Produkte hat. Je nach benötigter Reifedauer wird zwischen einem schnellen, mittleren und einem langsamen Prozess unterschieden. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 33 Während der Reifung kommt es „durch verschiedene mikrobielle, chemische und physikalische Vorgänge zur Veränderung des pH-Wertes, zur Umrötung, Aromatisierung, zum Entzug von Wasser und zur Herausbildung einer bestimmten Textur“ [17]. Diese Vorgänge laufen jedoch nicht separat ab, sondern stehen in Wechselwirkung zueinander bzw. überlagern sich gegenseitig. Die mikrobiologische Stabilität und Sicherheit dieser Wurstwaren wird durch sich ergänzende Hürden erreicht [75, 76]. 2.2.6.1 Mikrobiologische Vorgänge Für die mikrobiologische Stabilität von Rohwürsten sind folgende Faktoren von Bedeutung: Nitrit Redoxpotential Konkurrenzflora (Milchsäurebakterien) Rauch Wasseraktivität [26] Der Nitritgehalt ist gerade zu Beginn der Reifung von großer Bedeutung. Die sich aufbauende Konkurrenzflora ist noch nicht ausgeprägt genug für den eigentlichen Schutz der Wurst. Der zugegebene Pökelschutz gewährt zu diesem Zeitpunkt eine Hemmung der unerwünschten Mikroorganismen. Durch weitestgehend luftfreies Abfüllen des Brätes, durch das Zugeben von Pökelhilfsstoffe im Herstellungsprozess und die einsetzende Sauerstoffzehrung durch die Keimvermehrung sinkt das Redoxpotential, welches wiederum die aeroben Bakterien unterdrückt und sich positiv auf die Stabilisierung des frischen Brätes auswirkt. Zu Fermentationsbeginn herrscht eine gramnegative Keimflora, die jedoch bereits nach wenigen Stunden durch eine grampositive Keimflora verdrängt wird. Die Zugabe der Starterkulturen und Kohlenhydrate begünstigt die notwendige Konkurrenzflora. Der Keimgehalt der Rohwurst steigt innerhalb kürzester Zeit von etwa 104 auf ≤ 109 KbE/g Wurstbrät an, da sich die erwünschten Milchsäurebakterien aufgrund ihres Selektivvorteils stark vermehren [77-81]. Die Anfangskeimflora ist sehr mannigfaltig, die meist saccharolytischen Keime (z.B. Laktobazillen und Mikrokokken) konzentrieren sich auf die Bildung von Säure, einige auch auf die Nitratreduktion. Der pH-Wert sinkt rapide und die erste Hürde im Reifungsprozess wird gebildet. Die Dynamik der Säurebildung beeinflusst wiederum stark den Wasserentzug und damit die Trocknung der Wurst [17]. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 34 2.2.6.2 Chemisch-physikalische Vorgänge Die Starterkulturen im Rohwurstbrät haben die Hauptaufgabe, Milchsäure zu produzieren, die „neben ihrer sensorischen Auswirkung auf das Aroma über die pHErniedrigung maßgeblichen Einfluss auf die Umrötung, Konsistenzbildung, Wasserbindung und Konservierung der Rohwurst ausübt“ [26]. 5,8 5,7 pH-Wert 5,6 5,5 5,4 5,3 5,2 5,1 5 0 5 10 15 20 Tage Abbildung 3: Darstellung des pH-Verlaufes einer Dauerrohwurst während der fermentativen Reifung [17] Wie in Abbildung 3 zu erkennen, kommt es bei der Reifung von Dauerrohwürsten zu Beginn der Reifung zu einem kurzzeitigen Anstieg des pH-Wertes, was auf fleischeigene Proteasen und/oder das Wachstum proteolytischer Mikroorganismen zurückzuführen ist. Innerhalb von ca. 2 Tagen bildet sich eine Konkurrenzflora aus, bei der die Starterkulturen unter bestimmten Bedingungen (Wassergehalt, Kohlenhydratzugabe, Temperatur [82]) den pH-Wert zeitabhängig in einen aus Sicht der Lebensmittelsicherheit sicheren Bereich senken. Als „sicher“ gelten Rohwurstprodukte bei einem pH-Wert um 5,3, weil mit dem Erreichen des isoelektrischen Punktes die Ausbildung des Geles initiiert wird. In diesem wird das Wasser immobilisiert und ist für Verderbniserreger schwerer zugänglich. Nach dem Aufbau der aw-Wert-Hürde sind auch höhere pHWerte als sicher anzusehen. Am Ende der Reifung kommt es wieder zu einem Anstieg des pH-Wertes, da die Milchsäurebildung der Starterkulturen wegen der aufgebrauchten Kohlenhydratreserven eingestellt wird bzw. mit zunehmender Reifung das Rohwurstmilieu für andere Mikroorganismen begünstigt wird [76]. Schnell gereifte und streichfähige Würste erreichen schon nach kurzer Zeit niedrigere pH-Werte, es werden teilweise auch Werte unterhalb von 5,0 durchlaufen [83]. Eine bedeutende Hürde bei der Herstellung von schnittfester Rohwurst ist die Trocknung: durch einen partiellen Wasserentzug wird die Wasseraktivität im Produkt ge- 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 35 senkt und damit die Haltbarkeit positiv beeinflusst. Die Trocknungsgeschwindigkeit wird unter anderem beeinflusst von der: Darmart Oberflächenbeschaffenheit Luftgeschwindigkeit Temperatur Feuchtedifferenz (relative Feuchtigkeit, Wasseraktivität) Wasserdiffusion in der Wurst (Zerkleinerungsgrad, pH-Wert, Fettstruktur) [26, 84] Rohwurst ist trocknungstechnisch betrachtet ein kolloider und kapillar-poröser Körper. Sein Wasser ist in Form von Hydrathüllen an das Eiweiß angelagert. Die Interzellularräume bilden die Kapillar-Porosität. Im Verlauf der Abtrocknung kommt es zu einem Anstieg der Solekonzentration in den Randschichten des Guts und das Wasser wandert wegen des Konzentrations- und Bindungskräfteunterschieds nach außen [85]. Es findet eine innere Diffusion statt. Der Weg des Wassers kann durch die nachfolgende Gleichung (Formel 1) Formel 1: Fick’sches Gesetz [86, 87] jw Dw dcw dx definiert werden, dabei ist die Diffusionsstromdichte des Wasser jw abhängig von dem Diffusionskoeffizienten Dw , dem Konzentrationsgefälle dcw des Wassers und der Diffusionsstrecke dx . An der Grenzschicht verdunstet das Wasser. Voraussetzung für das Verdunsten ist ein Feuchtigkeitsgefälle vom Produkt zur Trocknungsluft. Bei der Verdunstung, folglich bei der äußeren Diffusion des Wasserdampfes, müssen die osmotischen Kräfte der Salzlösung und die Bindungskräfte der Eiweiße überwunden werden. Der Stoffübergang des Wassers an der Wurstoberfläche kann durch die Formel 2 dargestellt werden. Formel 2: Stoffübergang an der Phasengrenze Wurstoberfläche/Luftraum [86] m w ( 0 ) . Dabei wird der Wasserübergang durch den Stoffübergangskoeffizienten , die Massenpartialdichte von Wasser im Luftraum sowie der Massenpartialdichte von Wasser an der Oberfläche der Wurst 0 charakterisiert [86, 87]. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 36 Im Laufe der Abtrocknung der Proteine kommt es zu einem wechselseitigen Anziehen der Eiweißmoleküle, da zuvor mit Wassermolekülen besetzte Bindungsstellen frei werden. Das Gelgerüst verdichtet sich und es fängt an zu schrumpfen. Ist die Trocknungsgeschwindigkeit zu hoch, kommt es zu einer übermäßigen Abtrocknung des Gutes und es bildet sich ein Trockenrand. Durch die Verdichtung der Randschicht wird die Wasserdiffusion behindert, in deren Folge die Oberfläche verhärtet. Der trockene Rand initiiert einen feuchten Kern, der unerwünschten Mikroorganismen als Substrat dienen kann. Um dieses Problem zu umgehen, darf die Differenz zwischen der Rohwurstfeuchte (aw-Wert) und der relativen Luftfeuchtigkeit im Klimaraum nicht zu groß sein [88, 89]. Die Trockenrandbildung stellt einen der zehn häufigsten Rohwurstfehler dar [90]. Laut Literatur kann die Verdunstungsgeschwindigkeit durch vakuumgetrocknetes Einsatzfleisch erhöht und mit einer Reifezeitverkürzung gerechnet werden [76]. Die Vakuumtrocknung hat zum Vorteil, dass die originäre Struktur beim Wasserentzug weitestgehend erhalten bleibt. Durch diese schonende Behandlung werden Trockenränder vermieden, die Wasserdiffusion wird demnach nicht beeinträchtigt. Außerdem wird die Reifung mit einem geringeren Wassergehalt im Produkt begonnen. Aus diesem Grund ist zwangsläufig mit einer Reifezeitverkürzung zu rechnen. Bei der Rohwurstherstellung wird zwischen einer säure- und einer trocknungsbedingten Festigkeitszunahme unterschieden. Die säureabhängige Festigkeit ist umso größer, je schneller der pH-Wert im Reifeprozess sinkt und je höher die Differenz zwischen Anfangs- und End-pH-Wert ist. Je mehr Wasser die Wurst verliert, desto größer ist auch die trocknungsabhängige Texturausbildung. Die Festigkeit von Rohwurst kann auch durch die Verwendung von unterschiedlichen Specksorten beeinflusst werden, so begünstigt weicher Speck die Ausbildung der Streichfähigkeit. Für eine stabile Pökelfarbe ist ein ausreichender Myoglobin- und Pökelstoffgehalt notwendig, ca. 50 ppm Nitrit ist für die Farbbildung erforderlich [26, 78]. Die Ausbildung des Aromas und des Geschmacks sind das Resultat sehr komplexer und multifaktorieller Zusammenhänge fleischeigener Enzyme, mikrobieller Tätigkeiten (z.B. Abbau von Kohlenhydraten [91]) sowie chemischer Reaktionen. Schnell gereifte Wurst wird durch einen mild-sauren bis pikant-säuerlichen Geruch und Geschmack geprägt, Dauerwürste haben ein volles Reifearoma und eine hintergründige Sauernote. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 37 Die Aromabildung ist von den folgenden Parametern abhängig [26]: Art und Beschaffenheit der Rohmaterialien Art und Menge der verwendeten Zutaten und Zusatzstoffe Mikrobielle Stoffwechselaktivität Fleischeigene und mikrobielle Enzyme Chemische Reaktionsprodukte Das charakteristische Aroma von Rohpökelwaren ist ebenfalls im positiven oder negativen Sinne abhängig von den Fettabbauprodukten. Bei lang gereiften Produkten werden Fettsäuren freigesetzt, die unter Sauerstoffeinfluss weiter bis zu Peroxiden oxidiert werden. Diese werden zu flüchtigen bzw. nicht flüchtigen Verbindungen abgebaut. Im Endprodukt kann ein ranziger, metallischer oder fischartiger Aromabeitrag entstehen [92]. Die Vakuumverpackung von Fleischwaren kann dieses Problem vermindern [93]. Auch der Einsatz von natürlichen und synthetischen Antioxidantien hemmt die Fettoxidation [94, 95]. 2.2.6.3 Räucher- und Reifeverfahren, Reifebedingungen Das Ziel des Räucherns ist die Ausbildung eines genusswertsteigernden Aromas, einer Räucherverfärbung des Gutes sowie eine verlängerte Haltbarkeit, weil antimikrobiologische Rauchbestandteile ins Gutinnere diffundieren. Der Räucherrauch ist ein Aerosol, d.h. er ist ein Gemisch aus festen (Ruß- und Aschepartikel), flüssigen (kondensierte und polymerisierte organische Verbindungen) und gasförmigen (z.B. Sauerstoff, Stick- und Wasserstoff) Bestandteilen. Die flüssigen und festen Partikel sind in der gasförmigen Phase dispergiert. Die pyrolytische Zersetzung des Holzes bewirkt die Freisetzung der Hauptbestandteile im Räucherrauch: Phenole Karbonyle organische Säuren Alkohole und Ester Furane Laktone polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe Einige polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe wie z.B. Benzpyren sind krebserregend, weshalb auf spezifische Grenzwerte (1 µg/kg in Fleischerzeugnissen) geachtet werden muss [17, 96-98]. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 38 Die Reifung, die auch die Rauchbeaufschlagung integriert, kann unter verschiedenen Bedingungen und äußeren Einflüssen durchgeführt werden. Neben Natur- und konventionellen Verfahren, deren Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen enorm ist, wird die Fermentation der Rohwürste in Klimareifungskammern hergestellt [17]. In diesen ist die Reifung unabhängig von den herrschenden Außenbedingungen. Im Klimareifungsverfahren können sowohl ausgereifte als auch Würste im Schnellverfahren hergestellt werden, weil wichtige Parameter, wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeiten, Strömungsgeschwindigkeiten der Luft und die Rauchdichte regel- und einstellbar sind. Das Reifeprogramm ist individuell für jede Wurstsorte anpassbar. Für die Herstellung von schnell gereifter, streichfähiger, wie auch schnittfester Wurst, selten aber Dauerrohwurst, werden die Schnellverfahren angewandt, unterschieden wird dabei in Schwitzund Feuchtrauchverfahren. Im Schwitzverfahren wird ein alternierender Temperaturund Feuchtigkeitswechsel in einer Klimakammer durchgeführt. Durch Regulierung der Temperatur- und Feuchtigkeitsgradienten beginnt die Wurst vermehrt Wasser abzugeben. Dieses partielle Durchreifen der Wurst beschleunigt den Reifungsvorgang. Das Feuchtrauchverfahren kombiniert das Reifen mit dem Räuchern, in speziellen Kammern werden die zwei Schritte ohne Ortswechsel durchgeführt. Einen Vergleich der Reifeparameter von schnell und langsam gereiften Rohwürsten gibt Tabelle 4 wieder. 2 Verfahren der Rohwurstherstellung 39 Tabelle 4: Vergleich der Reifungsparameter (wie z. B. Temperatur, rel. Luftfeuchtigkeit, aw-Wert und Strömungsgeschwindigkeit) bei langsamer und schneller Klimareifung [17] Langsame Reifung Schnellreifung NPS (oder Salz und Salpeter) NPS 0,2-0,6 % Trockenstärkesirup bzw. Rüben- oder Rohrzucker 0,6-1,0 % Zuckerstoffe, bestehend aus Rüben- und zusätzlich Traubenzucker, Starterkulturen, Askorbinsäure Vorklimatisierung 15-20 °C 15-25 °C Räucherprozess 15-20 °C, z. T. bis 24 °C 20-28 °C (bei Starterkulturzugabe T↑) Nachreifen 12-16 °C Zusatzstoffe Reifetemperatur Relative Luftfeuchte (φ) Vorklimatisierung < 60 % < 60 % danach 95-90-85-80-75-70 % 95-90-85-80 aw-Wert der Wurst jeweils 7-0,5 % über φ liegend (aw x 100 = φ) Strömungsgeschwindigkeit Vorklimatisierung 0,5-0,7 m/s 0,5-0,7 m/s Räuchern/Reifen 0,1-0,3 m/s 0,1-0,3 m/s Nachreifen 0,2-0,05 m/s 0,1-0,3 m/s Vorklimatisierung 6-12 h (je nach Kaliber) 6-12 h (je nach Kaliber) Räuchern 2-6 Tage 1-3 Tage Reifen 3-8 Wochen 1-3 Tage Das Hauptanliegen von Klimareifungsanlagen ist die Schaffung homogener Trocknungsbedingungen, die durch das Einhalten der relevanten Parameter gewährleistet werden sollen [99, 100]. 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 3 40 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln „Fleisch- und Wurstwaren liefern in Deutschland durchschnittlich etwa 30 % des verzehrten Nahrungsfettes“ [101]. Der hohe Fettgehalt in Wurstprodukten ist nicht mehr im Einklang mit dem Gesundheitstrend und dem gestiegenen Gesundheitsbewusstsein der Menschen [102-104]. Die Marketingstrategie der energiereduzierten Produkte geht soweit, dass selbst naturgemäß fettarme Produkte, wie beispielsweise der BouillonWürfel oder das Gummibärchen, als Light-Produkte angepriesen werden [105]. Daraus folgt, dass die Energiereduzierung im Bewusstsein der Lebensmittelindustrie angekommen ist. Es ist demnach zwingend erforderlich, die in Deutschland so beliebten Wurstwaren in ihrem Fettgehalt zu reduzieren. Soll einem Wurstprodukt ein Wellness-Aspekt, wie energiereduziert, ballaststoffangereichert und/oder probiotisch (probiotische Kulturen in Rohwurst [106, 107]) zugesprochen werden, müssen bestimmte Voraussetzungen vorliegen. Der gesundheitliche Zusatznutzen ist mit einigen Anforderungen behaftet (vergleiche Tabelle 5). Tabelle 5: Anforderungen an einen Brotbelag mit Wellness-Aspekten und den dazugehörigen Voraussetzungen für die Umsetzung der Health Claims [108] Wellness-Aspekte Voraussetzungen Fettreduziert (und damit kalorienreduziert, light) 30 % weniger Fett als das konventionelle Produkt Ballaststoffangereichert bzw. -reich Mindestens 3 % bzw. 6 % Calciumangereichert Mindestens 15 % des RDI-Wertes Cholesterinreduziert Mindestens 30 % weniger Cholesterin als das konventionelle Produkt Prebiotische Eigenschaften Durch Inulin, 1/3 des Tagesbedarfs Ernährungsphysiologisch hochwertige Fette Pflanzenöle Optional: Omega-3-Fettsäuren Tagesbedarf nach DACH 1,25 g Werden die oben genannten Bedingungen eingehalten, darf der Produzent je nach Vorraussetzung mit den Health-Claims („gesundheitsbezogene Angabe“ [109]) werben: fettreduziert kalorienreduziert ballaststoffangereichert prebiotisch 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 41 „Energiearm“ darf ein Produkt heißen, wenn der Nährwert in 100 g nur noch von 40 kcal (170 kJ) gebildet wird. „Energiereduziert“ bzw. „brennwertvermindert“ ist ein Produkt, wenn ein um 30 % verminderter Energiewert bzw. Brennwert vorliegt [110]. „Energiefrei“ gilt ein Produkt, wenn in 100 ml nur noch max. 4 kcal (17 kJ) vorhanden sind [111]. Enthält ein Brotbelag weniger als 50 % Fleisch, entfällt die Definition „Fleischerzeugnis“ und es muss eine Phantasiebezeichnung gefunden werden. Diese lebensmittelrechtliche Bedingung steht jedoch nicht in Korrelation mit den Health-Claims [108]. 3.1 Formen der Brennwertverminderung Die bekannteste Art, Wursterzeugnisse in Ihrem Fettgehalt zu reduzieren, ist die Erhöhung des Anteils an magerem Fleisch. Nach diesem „Mehr-Weniger Prinzip“ wird der Energiegehalt beispielsweise bei Du darfst-Produkten gesenkt [112]. Bei Wurstprodukten der Marke Becel wird zusätzlich Pflanzenfett (19 % pflanzliches Öl und 5 % pflanzliches Fett) zugegeben, auf welches in der Deklaration als „wertvoll“ hingewiesen wird (Becel Diät Teewurst) [113]. Der Einsatz von Ballaststoffen ist eine weitere Möglichkeit, den Fettgehalt in Rohwürsten zu reduzieren [114]. MÜLLER [115] berichtet von einer ernährungsphysiologischen Aufwertung von Rohwurst durch Ballaststoffanreicherung. Vordergründiges Ziel war es jedoch nicht, den Energiegehalt zu reduzieren, sondern einen Ballaststoffgehalt von mehr als 6 % zu realisieren. Hierbei wurden Inulin (löslicher Ballaststoff) und als unlöslicher Ballaststoff Weizenfasern eingesetzt. Bei der angestrebten Konzentration wird ein deutlicher Abfall der sensorischen Qualität festgestellt. Die Textur wurde als zu trocken und zu fest bewertet. Das Fett bzw. der Speck wurde bei diesen Würsten nicht vollständig substituiert, sondern nur in seiner Einsatzmenge reduziert. Die Anreicherung mit Ballaststoffen (z.B. Inulin [116], Weizenfasern [117] bzw. Orangenfasern [118]) oder aber mit hochwertigen Ölen („ernährungsphysiologische Aufwertung der Fettfraktion“ [119]) führt zu innovativen funktionellen Fleischerzeugnissen mit einer verringerten Energiedichte [120]. Sie haben jedoch immer erhöhte Produktionskosten zur Folge, weil neben den hochwertigen Zutaten zusätzlich eine Anhebung des Magerfleischanteils erfolgt [14]. Die Komponenten verteuern das Produkt. Die Firma Tulip (Dänemark) hat ein Patent angemeldet, welches die Verwendung eines kombinierten Fettersatzstoffes in Fleischwaren beinhaltet [121]. Dieser Ersatzstoff besteht in seiner Basis aus Kartoffelfasern und Stärke. Der Einsatz findet jedoch nur bei Brühwürsten statt. 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 42 Die Firma J. Rettenmaier & Söhne hat einen Fettersatzstoff entwickelt, der die Fetteigenschaften imitieren soll. Bei diesem Ersatzstoff handelt es sich um ein Gel, eine Kombination unlöslicher Fasern mit einem kolloidalen Vermahlungsgrad und einem löslichen Hydrokolloid. Jedoch werden auch hier keine Hinweise auf den Einsatz in Rohwurst gegeben [121]. Weiterhin hat die Firma J. Rettenmaier & Söhne den Fettersatzstoff Vitacel® MCG 0018 entwickelt, der in Pulverform angeboten wird. Aktiviert wird dieses Pulver durch die Zugabe von Trinkwasser und den Eintrag von Scherenergie, es entsteht ein visko-elastisches Gel mit thixotropen Eigenschaften. Hervorgehoben wird von den Autoren die Verarbeitung im warmen, kalten und sogar gefrorenen Zustand. Erprobt wurde dieses Fettersatzstoff-Gel an einer Streichleberwurst, bei der der Fettgehalt um „nahezu 40 % gegenüber einer Standard-Leberwurst gesenkt werden“ konnte, die „traditionell typische Streichfähigkeit und Cremigkeit des Produktes“ soll nicht verloren gegangen sein [122, 123]. Die Verwendung von fettimitierenden Stoffen auf Stärkebasis ist eine weitere Möglichkeit den Energiegehalt in Lebensmitteln zu reduzieren. Diese meist in einer kontinuierlichen wässrigen und einer verteilten Ölphase eingebrachte Stärke dient als Verdickungs- und Suspendiermittel. Auch Gele aus tierischen Bestandteilen, Extrudate aus Proteinen, schmalzartige Fettzubereitungen aus pflanzlichen Ölen oder Emulsionen aus Eiklar, Öl und Stärke sind patentierte Basislebensmittel für die Reduzierung von Fettgehalten oder zur Senkung des Gehaltes an gesättigten Fettsäuren in Nahrungsmitteln. Meist dienen diese Stoffe als Texturverbesserer oder stellen Ersatzstoffe für ausgewählte Zutaten dar [124-128]. Auch Fettemulsionen z.B. der Fa. Wiberg (Freilassing), der Fa. Cargill Texturizing Solutions (Spanien) [129] und der Fa. G. C. Hahn & Co. Stabilisierungstechnik [130] sind zur Reduzierung des hohen Energiegehaltes in Wurstsorten bekannt, jedoch wird auch bei diesen Produkten die Stabilität durch Verdickungsmittel gewährleistet, was zwangsweise zu einer Erhöhung der Produktionskosten führt. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) entwickelten 2006 zusammen mit POINTER [131] ein Herstellungsverfahren, welches es ermöglichen soll, trotz fehlenden Fettes sensorisch hochwertige Wurstwaren herzustellen. Dieses Verfahren basiert auf einer Kombination von definierten Scherbeanspruchungen im Kutter, der Zeitdauer des Verarbeitungsprozesses, des Temperaturprofils und der Wechselwirkung mit pflanzlichen Zutaten. Dadurch sollen die natürlichen Eigenschaften der Proteine erhalten bleiben. Brühwursterzeugnisse mit nur 2,5 % Fett lassen sich laut Entwicklerteam mit diesem Verfahren herstellen. Besondere Cremigkeit sollen die Forscher ihren Koch- und Streichwürsten durch den Einsatz pflanzlicher Zutaten, wie beispielsweise Lupinenprotein verliehen haben. Auch eine 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 43 fast fettfreie Salami wurde nach diesem Verfahren entwickelt. Bei diesen Verfahren erfolgt die Fettreduktion durch die Anhebung des Magerfleischanteils mit der Folge höherer Produktionskosten. Aber nicht nur die Produktionskosten sind nachteilig zu bewerten, sondern die Erhöhung des Magerfleischanteils verändert zwangsweise das charakteristische Aussehen und den arttypischen Geschmack der Erzeugnisse. Eine weitere Möglichkeit, Rohwurst in ihrem Fettgehalt zu reduzieren, besteht darin, mageres rohwurstuntypisches Fleisch zu verarbeiten. Eine deutsche Patentschrift beschreibt eine erfolgreiche Fettgehaltsenkung durch Einsatz von Kaninchenfleisch [132]. Auch der Zusatz von Putenfleisch wird als „Fettregulator“ eingesetzt. Da sich die Fettgehalte von mageren Fleischsorten unterschiedlicher Tiere nur unwesentlich unterscheiden, kann auch diese Form der Energiereduzierung nur auf dem „Mehr-Weniger Prinzip“ basieren. Die Verwendung von eiweißhaltigen Ersatzstoffen für die Reduzierung des Fettgehaltes in Wurstwaren ist eine weitere Form der Brennwertverminderung. Der Austausch findet jedoch i. d. R. für die „vom Tier stammende quer gestreifte Muskulatur“ statt. Es wird demzufolge nicht der Speck, sondern das Fleisch imitiert. Bei diesem Verfahren stehen folglich die Eiweißanreicherungen und nicht die Energiereduzierungen im Vordergrund. So wird von einem Verfahren gesprochen, bei welchem Nebenprodukte des Tierkörpers enzymatisch aufgearbeitet und veredelt werden, sie werden als BouillonErsatz und als Eiweißanreicherung angeboten. Zudem sind Fleischimitationen bekannt, die auf hydrolisierten tierischen Proteinen basieren. Die hergestellten Produkte sind laut Herstellerfirma „im Aminosäurespektrum vergleichbar mit Fleisch“. Auch pflanzliche Proteine werden als Fleischersatz genutzt. Angeboten werden GVO-freie SojaProteine [133]. Die genannten Verfahren haben zum Vorteil, dass sie einen geringeren Energiegehalt als Fett vorweisen. Jedoch muss neben einem vermutlich hohen Rohstoffpreis eine sensorische Abweichung und eine Erweiterung der Zutatenliste (auf der Produktverpackung) im Verhältnis zum konventionellen Produkt in Kauf genommen werden, was nicht Ziel dieser Arbeit ist. 3.2 Kollagenhaltiges Substitut Die Forderungen, die an ein kollagenhaltiges Substitut für die Energiereduzierung von Rohwurst gestellt werden, sind in erster Linie eine weiße Farbe sowie ein guter haptischer Eindruck, der an Speck erinnert. Das sind Eigenschaften, die die Definition für Fettersatz und Fettaustausch vorgibt. In dieser heißt es, dass ein Fettersatzstoff ein Verfahren bzw. ein Stoff ist, der in brennwertverminderten Lebensmitteln die technolo- 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 44 gischen und sensorischen Wirkungen der Fette erfüllt, aber nicht deren Energiegehalt erreicht [37]. Der zu entwickelnde Fettersatzstoff soll auf der Grundlage von kollagenhaltigen Ingredienzien basieren. Damit soll ein natürliches Produkt mit einem optimalen Kostenniveau erreicht werden. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung von Pulvergelatine, die in der Lebensmittelindustrie als Verdickungs- und Geliermittel eingesetzt wird [134]. Daneben besteht die Möglichkeit, kollagenhaltige Rohstoffe z.B. Schweineschwarten, zu verwenden. Der Vorteil von Gelatinegelen als funktionelle Substanz in Fettersatzstoffen ist, dass sie bestimmte Aromen, Gewürze und sonstige Zutaten einschließen und zu einem bestimmten Zeitpunkt wieder freigeben kann (z.B. wenn die Gele im Mund schmelzen). Ein Gelatinegel für Wurstwaren muss so aufbereitet werden, dass ein Sülzcharakter in dem Wursterzeugnis vermieden wird [37]. 3.2.1 Kollagen Kollagen ist neben dem weniger bedeutsamen Elastin ein Bindegewebsprotein und zählt zu der Gruppe der Skleroproteine [135]. Es nimmt bei Säugetieren ca. 20 bis 25 % [98], nach REICH [136] sogar 30 % des Gesamtproteins ein [137]. Die Hälfte des Kollagenvorkommens beinhaltet das Corium [136]. Charakteristisch für kollagenes Bindegewebe ist der hohe Gehalt an Glycin, Prolin, 4-Hydroxyprolin und 5-Hydroxylysin. Die Aminosäure Hydroxyprolin kommt nur im Bindegewebe vor, so dass die verwendete Bindegewebssubstanz in Fleischwaren nachgewiesen werden kann [63, 98]. Kollagen enthält auch die Kohlenhydrate Glukose und Galaktose, „die O-glykosidisch über Hydroxylysin mit der Peptidkette verknüpft sind“ und ca. 1-2 % ausmachen [138, 139]. Im Gegensatz zu globulären Proteinen, besitzt Kollagen eine lineare und faserige Gestalt [140]. 3.2.1.1 Klassifizierung von Kollagen Die Klassifizierung von Kollagen wird durch drei Hauptgruppen gebildet, denen jeweils bestimmte Typen zugeordnet werden. Die erste Gruppe der Kollagene sind die fibrillären Kollagene, die zweite Hauptgruppe kommt in Membranen vor und die dritte enthält mikrofibrilläre Kollagene, dieser Gruppe gehören die meisten Typen an. Die erste Gruppe beinhaltet die Typen I bis III, wobei Typ I fast ausschließlich in der Haut, den Sehnen und den Knochen vorkommt, Typ II ist in Knorpeln anwesend. Im Perimysium liegt Typ III vor, es ist u. a. bedeutend für die Textur des Fleisches. Weitere Kollagenarten werden in Tabelle 6 beschrieben [68]. 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 45 Tabelle 6: Darstellung der Typifizierung der 2. und 3. Gruppe der Kollagene 2. Gruppe Typ Vorkommen und Bedeutung IV Membranen, leicht hydrolisierbar von Proteinasen 3. Gruppe VI und VII V, IX und X Bilden in den Extrazellularen Matrix-Mikrofilamente Plazentamembranen, Perizellular-zellassoziierte Kollagene VIII und XI Nichtklassifizierbare Kollagene 3.2.1.2 Aufbau von Kollagen Durch Abspaltung einiger Aminosäuren wird aus dem Kollagen das Tropokollagen gebildet, welches aus drei ineinander gewundenen Polypeptidketten – die drei Peptidketten besitzen jeweils helicale Struktur und bilden eine Tripelhelix [138] – besteht (siehe Abbildung 4). Abbildung 4: Schematische Darstellung der Umwandlung von Prokollagen in Tropokollagen, Illustration der Disulfidbrücken innerhalb der Tripelhelix [141] Die Tripelhelix ist aus drei α-Helices, dem Tropokollagen, aufgebaut. Durch die Zusammenlagerung der Tropokollagenmoleküle entstehen die Kollagenfasern, die durch Quervernetzungen (Wasserstoffbrückenbindungen sowie kovalente Bindungen) innerhalb und zwischen den Fasern das eigentliche Kollagen bilden. Kollagen liegt in Quartärstruktur vor. Es ist ein Protein, das aus mehreren Untereinheiten zusammengesetzt ist [63, 68]. Die Seitenketten des Moleküls werden durch die Aminosäuren Lysin und Histidin quervernetzt, das geschieht sowohl innerhalb der Helix, als auch zwischen den angrenzenden Tripelhelices. Mit zunehmendem Alter kommt es zu einer Vermehrung der kovalenten Quervernetzungen und so zu einer Stabilisierung der Struktur. 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 46 Abbildung 5 gibt die Struktur wieder, dabei ist c) die Zusammenlagerung von Tropokollagen, die zu den Kollagenfasern führt. Abbildung 5: Struktur des Kollagens a) Darstellung der Tripelhelix b) Aufzeigung der Quervernetzungen c) Zusammenlagerung der Kollagenfasern [68] Die Wasserstoffbrückenbindungen, die die einzelnen Ketten stabilisieren, können relativ leicht, beispielsweise durch Erwärmen der wässrigen Lösung, zerstört werden, die erkaltete Lösung erstarrt dadurch gelartig zu Gelatine [139]. 3.2.1.3 Eigenschaften von Kollagen Kollagen ist als Bindegewebsprotein an den Textureigenschaften des Gewebes beteiligt. „Partiell denaturiertes oder aufgelöstes Kollagen wird als Gelatine bezeichnet, die bei niedrigen Temperaturen Gele bildet“ [68]. Der Übergang der Helixstruktur des Kollagens in die Knäuelformation bewirkt in warmem Wasser die Bildung von Gelatine bzw. hat eine Leimbildungsfähigkeit. Abbildung 6 zeigt die Auffaltung der Tripelhelices als Folge des thermischen Aufschlusses [136]. Das Abkühlen bewirkt einen Übergang zu geordneten Strukturen, in deren Hohlräume das Wasser immobilisiert wird. 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 47 Abbildung 6: Schematische Darstellung der Vorgänge bei den chemisch-thermischen Verfahrensschritten von Kollagen zu Gelatine [141] Die Löslichkeit von Kollagen ist begründet durch die anwesenden Quervernetzungen. Diese intermolekularen Vernetzungen nehmen mit dem Alter der Tiere zu, es kommt zu einer Abnahme der Löslichkeit. Das erklärt, warum das Fleisch älterer Tiere zäher ist, obwohl das Fleisch junger Tiere einen größeren Anteil an Kollagen besitzt. Die intermolekularen, thermostabilen Quervernetzungen bewirken im Zubereitungsprozess ein starkes Zusammenziehen der Muskulatur, deren Resultat eine hohe Zähigkeit ist. Wird das Fleisch mit Kochsalz behandelt, gehen bevorzugt Anteile des Tropokollagens in Lösung, durch organische Säuren lösen sich Teile des Prokollagens. Wird Gelatine über einen längeren Zeitraum gelagert, können sich auch hier Quervernetzungen ausbilden, die durch Wasserstoffbrückenbindungen gebildet werden. Gelatine verliert dann ihre Löslichkeit. Auf Grund des hohen Gehalts an funktionellen Gruppen ist Kollagen in der Lage mit Wasser, Säuren, Basen und Salzen in Wechselwirkungen zu treten (Hydratation, Ladungsquellung, Schrumpfung etc.). Eine bedeutende Eigenschaft besteht in der enormen Aufnahmefähigkeit von Wasser, Kollagen kann fast die Hälfte seines Gewichts an Wasser adsorbieren. Die Quellungseigenschaft von Kollagen wird von vielen Faktoren beeinflusst, so besitzt Kollagen sein Quellungsminimum am isoelektrischen Punkt [136], der bei 7,0 bis 7,8 liegt. Zusätze von Säuren (dabei einbasige z.B. HCl stärker als zweibasige, beispielsweise H2SO4) oder von Basen steigern die Quellungseigenschaften, Salz hingegen unterdrückt die Quellung. Die Haut von Säugetieren, die ein bedeutendes Kollagenreservoir ist, hat bei einem pH-Wert von 3 ihr Quellungsoptimum. Nach Durchlaufen des isoelektrischen Punktes steigt das Quellungsverhalten wieder an [136]. Natives Kollagen ist gegenüber Enzymeinwirkung, soweit es sich um Trypsin, Pepsin, Papin und Ficin handelt, beständig, jedoch wird es von Kollagenase, einem von Mikro- 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 48 organismen (Clostridium histolyticum, Clostridium welchii) gebildetem Enzym auch im nativen Zustand angegriffen. Erfolgt eine starke Denaturierung, kann Kollagen auch durch andere proteolytische Enzyme abgebaut werden [136]. Die Haut von Säugetieren setzt sich aus drei Schichten zusammen: Epidermis (Oberhaut), Corium (Lederhaut) und Subcutis (Unterhaut). Die Epidermis dient dem Körper durch einen so genannten Säureschutzmantel der Feuchtigkeitsregulierung. Die Lederhaut besteht aus festem Bindegewebe, ihre Hauptaufgabe ist die Versorgung der Oberhaut mit Nährstoffen. Die Unterhaut ist hauptsächlich aus lockerem Bindegewebe aufgebaut, in welches reichlich Fettzellen eingelagert sind, sie ist ein Energiespeicher und dient dem Körper als Wärmeschutz [142]. Das Corium ist das für die technologische Nutzung relevante Produkt. Die Haut ist von besonderer Bedeutung, aus ihr lassen sich ca. 20 % industrielle Gelatine gewinnen [133]. Neben dem hohen Anteil an Kollagen ist die Haut (Schwarte) wirtschaftlich attraktiv, da sie im Vergleich zu Magerfleisch nur mit einem Fünftel in die Kalkulation einberechnet werden muss. 3.2.2 Gelatine Spezifisch für Kollagen ist das Schrumpfen bei Temperaturen von 60 bis 65 °C. Steigt die Temperatur weiter an, beginnt das Auffalten der Tripelhelices [143], dabei liegt die Solubilisierungstemperatur bei über 80 °C [68]. Bei ausreichend hoher Temperatur verflüssigt sich Kollagen und bildet schließlich ein Gel – die Gelatine [144]. Die thermische Behandlung von Kollagen ist neben dem Alter der Tiere mitbestimmend für das Geliervermögen, so kommt es bei unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten zu verschiedenen Gelstärken. Bei niedrigen Temperaturgradienten bildet Gelatine Strukturen aus, die dem nicht denaturierten Kollagen ähneln. Es erfolgt eine dichte Anlagerung der Kollagenstränge. Erst bei großen Temperaturgradienten und hoher Kollagenkonzentration wird ein Netzwerk ausgebildet, in dessen „Hohlräume“ große Mengen an Wasser immobilisiert werden können. Störungen im Gelaufbau werden insbesondere durch Wechselwirkungen mit zu sauren Lebensmitteln hervorgerufen, laut BALTES [98] ist ein pH-Wert < 4,5 bedenklich, zudem sind auch Mikroorganismen befähigt, Gelatine enzymatisch zu verflüssigen [145]. Gelatine unterstützt durch ihre emulgierende Wirkung die Konsistenz und Textur von Nahrungsmitteln, weil Gelatine grenzflächenaktiv ist. In Öl-in-Wasser Emulsionen wirkt Gelatine wie ein Emulgator (Absenkung der Grenzflächenspannung) und verbessert die Stabilität der Erzeugnisse. Die Produkte sind i. d. R. fest und meist angenehm in der Haptik [146, 147]. Die Vorteile von Gelatinegelen liegen insbesondere in der Fes- 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 49 tigkeit bei Raumtemperatur und in der Texturänderung bei höheren Temperaturen. Diese Eigenschaft verursacht ein Schmelzen im Mund. Das Schmelzen von Gelatine ist auch von dem enthaltenen Wasser abhängig, so schmilzt Gelatine mit einem Wassergehalt von ca. 20 % erst bei einer doppelt so hohen Temperatureinwirkung, wie Gelatine mit einem Wassergehalt von 40 % (vergleiche Abbildung 7). Ab einem Wassergehalt von 40 % bleibt die Schmelztemperatur konstant bei ca. 40 °C. 200 180 Temperatur in [°C] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 35 40 50 60 70 Wassergehalt in [%] Schmelztemperatur Abbildung 7: Darstellung der Schmelztemperatur von Gelatine in Abhängigkeit des Wassergehaltes [68] 3.2.3 Emulsionen Der zu entwickelnde Fettersatzstoff soll das Aussehen von Fett imitieren. Bindegewebseiweißhaltige Rohstoffe sollen die Basis des Fertigproduktes bilden, diese sind jedoch nicht weiß. Demzufolge muss die Herstellung einer Emulsion in Betracht gezogen werden. Neben den gelatinetypischen Eigenschaften wie thermoreversible Gelbildung, Wasserbindung, Viskosität, Klebrigkeit und Löslichkeit, umfassen die zu berücksichtigen Eigenschaften auch das Emulgier- und Schaumvermögen [148]. Die besonderen Eigenschaften von gelierenden Einzelkomponenten in Lebensmittelsystemen werden insbesondere von der Convenience-Industrie genutzt [149]. Diese Vorzüge sind bei der Herstellung einer fettsimulierenden Substanz von großer Bedeutung, wobei das emulgierstabilisierende Kollagen dem Fettersatzstoff die nötige Formgebung, Gelbildung und Farbgebung verleihen könnte. Emulsionen sind Dispersionen zweier nicht oder kaum ineinander löslicher Flüssigkeiten, die z. B. durch mechanische Dispergierung und Emulgatoren stabilisiert werden [150]. In Abhängigkeit der dispersen Phase von Emulsionen aus Wasser und Öl, wer- 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 50 den zwei Arten von Emulsionen unterschieden, die Öl-in-Wasser Emulsion (O/WEmulsion) und die Wasser-in-Öl Emulsion (W/O-Emulsion) [151]. Um die nicht mischbaren Flüssigkeiten zu emulgieren, ist ein Energieeintrag nötig, erreicht wird dieser z. B. durch Hochgeschwindigkeitsrührer, Homogenisatoren oder Ultraschallsysteme. Eine O/W-Emulsion hat als disperse bzw. innere Phase kleine Fetttröpfchen, welche das Licht streuen, so dass Emulsionen weiß erscheinen. Bei W/O-Emulsionen besteht die äußere Phase bzw. ist das Dispersionsmittel aus Öl, wodurch sie gelblich erscheinen. In Abhängigkeit des Tröpfchendurchmessers haben Emulsionen ein spezifisches Aussehen. Der Tröpfchendurchmesser ist zudem verantwortlich für die Stabilität der Emulsion. So sind beispielsweise Miniemulsionen, die einen Tröpfchendurchmesser von ≤ 0,1 µm besitzen, sehr stabil gegenüber einer Sedimentation bzw. Aufrahmung [138, 152]. Mit steigendem Durchmesser wird die Stabilität herabgesetzt. Die Abhängigkeit der Stabilität von dem Tröpfchendurchmesser wird durch das Stokes’sche Gesetz verdeutlicht [153]. In diesem wird die Sedimentations- bzw. Aufrahmgeschwindigkeit s in Abhängigkeit vom Tröpfchenradius rt , der Dichtedifferenz der fluiden Phasen fP sowie der Erdbeschleunigung g und der Viskosität dargestellt (vergleiche Formel 3). Formel 3: Stokes’sches Gesetz [154] s 2rt 2 ( fP ) g 9 Emulsionen sind instabile Systeme. Um eine Koaleszenz der Tröpfchen zu verhindern, werden Lebensmittelsysteme durch die grenzflächenaktiven Eigenschaften der Proteine stabilisiert. Es bilden sich stabile und elastische Grenzflächenfilme, die gegen ein „Zusammenfließen“ der inneren Phase wirken. Im Stokes’schen Gesetz wird außerdem verdeutlicht, dass die Stabilität einer Emulsion durch die Anhebung der Viskosität erhöht wird. Dies kann beispielsweise durch den Aufbau eines Netzwerkes im System erfolgen [155]. Zusätzliche mechanische Einwirkungen, wie Rühren, Filtrieren und Zentrifugieren sowie eine starke Temperaturveränderung können zu einer Destabilisierung des Systems führen [150]. 3.2.4 Ölkomponenten Die Herstellung einer Emulsion definiert sich u. a. über den Einsatz von Ölen und Wasser. Soll der Fettersatzstoff durch die Bildung einer Emulsion eine weiße Nuancierung erhalten, ist aus ernährungsphysiologischen Gründen ein Austausch der tierischen Fette durch pflanzliche Öle von Bedeutung. Ein Vergleich von Schweinefett und Son- 3 Energiereduzierung von tierischen Lebensmitteln 51 nenblumenöl zeigt, dass das Öl einen zehnfach höheren Gehalt an mehrfach ungesättigten Fettsäuren hat. Von ernährungsphysiologischer Bedeutung ist auch das in Spuren vorkommende Cholesterol sowie der geringe Gehalt an gesättigten Fettsäuren (vergleiche Tabelle 7). Tabelle 7: Zusammensetzung von Schweinefett im Vergleich zu Sonnenblumenöl [108] Schweinefett (in 100 g) Sonnenblumenöl (in 100 g) 1,43 g - - 0,395 g Palmitinsäure (gesättigt) 18,4 g 5,95 g Stearinsäure (gesättigt) 12,1 g 4,30 g Palmitoleinsäure (ungesättigt) 1,72 g 0,500 g Ölsäure (ungesättigt) 33,7 g 20,5 g Linolsäure (mehrfach ungesättigt) 4,29 g 62,65 g Linolensäure (mehrfach ungesättigt) 1,32 g 0,500 g Cholesterol 76 mg Spuren Sterole Keine 0,800 g Gesättigte Fettsäuren 31 % 10,2 % Myristinsäure (gesättigt) Arachidonsäure (mehrfach ungesättigt) Jedoch muss bedacht werden, dass pflanzliche Fette und Öle wesentlich anfälliger gegenüber autoxidativer Ranzidität sind [108]. Die Verwendung von hochwertigen pflanzlichen Ölen, die reich an Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren sind (beispielsweise Leinsamenöl und Rapsöl), kann bei fermentierten geräucherten Rohwürsten jedoch die Fettoxidation beschleunigen. Die Oxidation von Fett läuft intensiviert ab, wenn im Produkt ein großer Anteil an ungesättigten Fettsäuren vorliegt. Das ist darin zu begründen, dass eine im Fett vorkommende Doppelbindung „die Oxidation am benachbartem C-Atom begünstigt, wodurch die […] Peroxidation eingeleitet wird“ [156]. Bei der Peroxidation werden Radikale gebildet, in deren Folge die Fettoxidation gefördert und fortlaufend beschleunigt wird. In der Literatur wird bei Zugabe von hochwertigen pflanzlichen Ölen zu Rohwürsten, die Herstellung von kleinen Kalibern empfohlen, die Peroxide werden so langsamer gebildet. In großen Kalibern ist die Oxidationsdynamik intensiver, als bei Verwendung von kleinkalibrigen Wursthüllen [157]. Zurückzuführen ist dieses Phänomen auf die verkürzte Reifungszeit, die bei kleineren Kalibern zur Anwendung kommt, da der Diffusionsweg verkürzt ist [158, 159]. 4 Problemstellung und präzisierte Aufgabenstellung 4 52 Problemstellung und präzisierte Aufgabenstellung Lipide können sowohl tierischer als auch pflanzlicher Herkunft sein. Unabhängig von ihrem Ursprung dienen sie als Reservestoffe. Ein Gramm Fett enthält 9,3 kcal bzw. 38,9 kJ, was den höchsten Brennwert der Hauptnährstoffe in Lebensmitteln darstellt. Je mehr Fett ein Lebensmittel aufweisen kann, desto höher ist sein Brennwert. Fettreiche Lebensmittel können natürliche Speisefette und -öle sein, jedoch enthalten insbesondere viele Wurstsorten erhebliche Mengen an Fett. Das Fett in diesen Lebensmitteln ist oft in Folge eines hohen Zerkleinerungsgrades nicht sichtbar, weshalb in der Literatur von „verstecktem Fett“ gesprochen wird, das als Direktgehalt jedoch nicht weniger energiereich ist [98, 160]. Rohwurst ist ein sehr fettreiches und damit energiereiches Lebensmittel. Je nach Sorte liegt der Fettgehalt zwischen 25 und 40 %, auch höhere Fettgehalte sind in der Praxis üblich. Dieser hohe Brennwert macht es aus ernährungsphysiologischen Gründen erforderlich im Rahmen der Untersuchungen den Fettanteil (bezogen auf den zugesetzten Speckanteil) dieser Wurstsorten partiell bzw. vollständig zu eliminieren. Um ein Produkt anbieten zu können, das sensorisch mit einem konventionellen Erzeugnis konkurrieren kann, ist es notwendig, ein geeignetes Substitut zu entwickeln, das die sensorischen Eigenschaften des Fettes kompensiert, aber einen deutlich geringeren Brennwert als tierisches Fett aufweist. Die Literaturrecherche hat gezeigt, dass übliche Verfahren der Fettreduktion das Problem nur unzureichend lösen, weil die Energiereduktion die arttypischen Eigenschaften und Merkmale der Rohwurst nachteilig verändert. Zudem sind preisliche Nachteile zu erwarten. Die Bedingung der Beibehaltung der finanziellen Aufwendungen, was die Präzisierung der Aufgabenstellung darstellt, setzt zusätzliche Forderungen an den Herstellungsprozess voraus. Eine Senkung des Fettgehaltes in Rohwurst hat eine Neugestaltung der Rezeptur und Verfahrensführung zur Folge. Der Anteil an Fett muss soweit gesenkt werden, dass ein energiereduziertes Lebensmittel entsteht. Trotzdem muss eine hohe sensorische Akzeptanz gewährleistet werden. Es ist demnach erforderlich, den Fettgehalt zu ermitteln, der infolge der Lokalisierung der Aromastoffe für die sensorischen notwendigen Merkmale notwendig ist. Streichfähige Rohwürste müssen eine arttypische Cremigkeit, schnittfeste Produkte ein spezifisches Schnittbild aufweisen. Fette haben durch ihre funktionellen Eigenschaften große Auswirkungen auf Lebensmittel. Sie geben dem Erzeugnis Geschmack und Textur und bewirken durch ein spezi- 4 Problemstellung und präzisierte Aufgabenstellung 53 fisches Schmelzen im Mund ein angenehmes Mundgefühl. Die arttypische Viskosität sowie ein Temperaturverhalten, welches für das Schmelzverhalten verantwortlich ist, machen Fette als Zutaten attraktiv [161]. All diese Eigenschaften müssen auch dem Substitut innewohnen. Eliminiert werden soll lediglich der hohe Brennwert. Einen geringeren Energiegehalt als Fette weisen Proteine auf, weshalb der Austausch mit Proteinen realisiert werden soll. Proteine haben einen Brennwert von 4,1 kcal bzw. 17,2 kJ [98], was sie für einen Austausch sehr attraktiv macht. Bedeutend sind neben einem geringen Brennwert auch specktypische Eigenschaften. An Hand der Literaturrecherche wird deutlich, dass viele der genannten Eigenschaften von Gelatine, einem Stroma-Protein, erfüllt werden. Da Gelatine einen Vertreter der Eiweiße darstellt, ist ebenfalls mit einer Brennwertverminderung zu rechnen. Es ist nachfolgend zu prüfen, ob sich Lebensmittelgelatinen als Substitut eignen. Zudem ist zu untersuchen, ob bindegewebshaltige Organe (z.B. Schweineschwarten) zur Gewinnung des Fettersatzstoffes herangezogen werden können. Neben der Festigkeit ist eine speckähnliche Farbe Bedingung. Ein arttypisches Weiß können weder Pulvergelatinen noch kollagenhaltige Organe aufweisen. Darum kann die Farbe des Substituts durch die Herstellung einer Emulsion erreicht werden. Die Zugabe von Öl soll die weiße Färbung garantieren, da die Bildung kleiner Fetttröpfchen ursächlich für diese Eigenschaft ist. Die erzielte weiße Färbung muss mit der Farbe von Speck konkurrieren können. Um das zu objektivieren, muss eine Farbbestimmung von typischen Rohwurstspeckarten (S VIII und S XI) stattfinden. Die im Gelatinegel verkapselten Öltröpfchen sollen zudem ein gutes Mundgefühl aufbauen und so das fehlende bzw. reduzierte Fett simulieren oder ausgleichen. So soll das für Fett arttypische Schmelzen auf der Zunge nachgeahmt werden, weil emulgiertes Fett diese Eigenschaft stärker simuliert als unemulgiertes [37]. Dies ist auf eine homogenere Verteilung im Produkt zurückzuführen. Zusätzlich potenzieren sich viele kleine Öltröpfchen zu einem „breiten“ vollen, aber angenehmen Fettgeschmack auf. Die Summe der kleinen Tröpfchen unterstützt die Cremigkeit eines Produktes, was O/W-Emulsionen interessant für fettreduzierte Erzeugnisse machen [162, 163]. Hochwertige pflanzliche Öle sind oxidationsanfälliger, je größer der Anteil an ungesättigten Fettsäuren ist. Demzufolge soll Sonnenblumenöl (mit 10 % relativ hoher Anteil an gesättigten Fettsäuren, Raps- und Leinsamenöl < 10 %) verwendet werden. Die Versuche sollen zeigen, ob ein Wechsel des Öles möglich ist. Die Fermentation der Rohwürste soll in spezifischen Darmhüllen erfolgen, die zu Beginn der Untersuchungen kleinkalibrig gewählt werden (Ø 40-45 mm). 4 Problemstellung und präzisierte Aufgabenstellung 54 Es muss beachtet werden, dass der Einsatz von Gelatine bzw. kollagenhaltigen Zutaten (z.B. Schweineschwarten) zu einer Erhöhung des Bindegewebsanteils im Produkt führt, was sich „analytisch niederschlägt und daher bei dessen Verwendung auf etwaige rechtliche Auswirkungen im Hinblick auf spezifische Qualitätsvorgaben geachtet werden muss“ [164]. Um den gesetzlichen Forderungen gerecht zu werden, kann die Nutzung von produktspezifischen Phantasienamen (z.B. „nach Art einer Salami“) zur Anwendung kommen. Das Verwenden von Phantasienamen ist ein übliches Verfahren, wenn durch Innovationen Produkte nicht mehr unter die „veralteten“ Leitsätze fallen. Werden die Alternativnamen so gewählt, dass der Produktbezug dem Kunden sofort deutlich wird, ist das Vergeben von Phantasiebezeichungen nicht nachteilig zu bewerten. Um der Zielstellung der Entwicklung energiereduzierter Rohwurst gerecht zu werden, werden die arttypischen Vertreter der Rohwurst schnittfeste Rohwurst und streichfähige Rohwurst einbezogen. Die Fermentation der Rohwürste erfolgt in einer Klimareifungsanlage. Die entscheidenden Parameter, wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit und Rauchbeaufschlagung müssen dem Verfahren produktspezifisch angepasst werden. Die Zusatzstoffe und Hilfsmittel sollen sich an den in der Praxis üblichen Stoffen orientieren. Entsprechend erfolgt auch der Einsatz von Nitritpökelsalz und Starterkulturen. Da eine hohe Qualität mit einem ausgeprägten Aroma angestrebt wird, erfolgt kein Einsatz von GdL. Die Auswahl der Darmhüllen soll sich den verfahrenstechnischen Erfordernissen anpassen. Als Kohlenhydrate werden Mono- und Disaccharide verwendet, die benötigten Konzentrationen sind festzulegen. Durch veränderte aw-Werte und differenzierte Fettgehalte sind Änderungen in den Haltbarkeiten der Zwischen- und Fertigprodukte zu erwarten, in der Folge sind Mindesthaltbarkeiten zu bestimmen. Dies erfolgt über mikrobiologische und sensorische Stufenkontrollen, wobei auch autoxidative Veränderungen nachzuweisen sind. In Vorbereitung auf eine spätere industrielle Einordnungen der Produkte, erfolgen Vergleichsuntersuchungen zu herkömmlichen Erzeugnissen. Durch zielgerichtete Versuchsführung sollen die optimalen technologischen Abläufe in Abhängigkeit des angestrebten Qualitätsprofils festgelegt werden. 5 Material und Methoden 5 55 Material und Methoden 5.1 Modellrezepturen Als Modellsysteme dienen eine Salami und eine Teewurst nach „Rügenwalder Art“. Die Rezepturen, die als Grundlagen für die Versuchsreihen dienen, sind in Tabelle 8 und Tabelle 9 einzusehen. Tabelle 8: Rezeptur 1401, Salami, Leitsatz-Nummer 2.211.04 [165] Rohstoffe Einwaage in [%] SI 30 S II 10 R II 30 S VIII 30 Einwaage in g je kg Nitritpökelsalz 30,0 Farbfestiger 1,0 Glutamat 1,0 Starterkulturen nach Herstellerangaben Pfeffer 3,0 Koriander 0,5 Weingeist mit Knoblauch 2,0 Rotwein 4,0 5 Material und Methoden 56 Tabelle 9: Rezeptur 1502, Teewurst nach „Rügenwalder Art“, Leitsatz-Nummer 2.212.1 [165] Rohstoffe Einwaage in [%] RI 20 S II 54 S VIII 26 Einwaage in g je kg Nitritpökelsalz 24,0 Farbfestiger 1,0 Pfeffer, weiß 2,0 Paprika, edelsüß 1,0 Kardamom 0,2 Ingwer 0,3 Bienenhonig 5,0 Rum mit Wacholder 3,0 5.2 Rohstoffe, Zutaten, Zusatzstoffe 5.2.1 Fleisch Es wird Rind- sowie Schweinefleisch sortiert nach dem GEHA-System verwendet. Zur Verfügung stehen die Sortierungen: Rindfleisch R I und R II, Schweinefleisch S I, S II, S VIII, S XI und Schweineschwarten. Das Fleischvermarktungssystem GEHA garantiert eine konstante Inhaltsstoffverteilung sowie eine Nivellierung der Qualität und erlaubt eine Vergleichbarkeit der Endprodukte. Nachfolgend werden die Analysenwerte des Verarbeitungsmaterials tabellarisch beschrieben (vergleiche Tabelle 10). 5 Material und Methoden 57 Tabelle 10: Verwendete Fleischsorten sortiert nach GEHA [166] GEHA-Sortierung SI S II S VIII S XI Schweineschwarten RI R II Leitsatz-Kennziffer 1.121 1.122 1.212 1.212 1.312 1.111 1.112 Inhaltsstoffe: Analysenwerte in [%] Wasser 75 73 8 20 55 75 72 Fett 5 8 90 75 15 4 8 Fleischeiweiß 20 19 2 5 30 21 20 BEFFE + BE 19 17,5 0,3 3,2 0 19,5 17 (absolute Werte) 1 1,5 1,7 1,8 30 1,5 3 5 8 85 35 100 7 15 Zusammengesetzt aus: Bindegewebseiweiß im Fleischeiweiß (relative Werte) 5.2.2 Starterkulturen Verarbeitet werden die Starterkulturen Bio Corna Ferment als Reinkultur bestehend aus Lactobacillus curvatus der Firma Danisco (Niebüll). Der Inhalt von 20 g Starterkulturen wird gemäß der Herstellerangaben in 200 ml Wasser angerührt und ist im Anschluss verbrauchsfertig. Weiterhin wird die Mischkultur BIOBAK L der Firma Wiberg (Freilassing) verwendet. Sie wird als Starter- und Reifekultur zur Reduktion von Listerien während des Fermentationsprozesses von Rohwurst deklariert und enthält die Kulturen Lactobacillus sakei, Staphylococcus xylosus und Staphylococcus carnosus. Der Dosiervorschlag sieht 20 g/200 kg Masse vor. Zudem kommt die Starter- und Reifekultur BIOBAK fit (Fa. Wiberg, Freilassing) für schnell gereifte Rohwurst zum Einsatz. Das lyophilisierte Keimpräparat besteht aus den Kulturen Pediococcus pentosaceus und Staphylococcus xylosus. Die Dosierung sollte laut Hersteller 25 g/25 kg Masse betragen. 5 Material und Methoden 58 5.2.3 Gewürze und sonstige Zutaten Tabelle 11 gibt die verwendeten Gewürze und sonstigen Zutaten sowie deren Produktspezifikationen wieder. Tabelle 11: Verwendete Gewürze und sonstige Zutaten zur Herstellung der Fettersatzstoffe und Rohwürste Gewürze und sonstige Zutaten Produktspezifikation Pulvergelatine Produkt der Firma: PUDA, hergestellt für Penny (REWE; Köln) Ballaststoff VITACEL Weizenfasern der Firma JRS J. Rettenmaier & Söhne GmbH & Co.KG (Rosenberg) jodiertes Kochsalz Produkt aro der Firma: GOLDHAND Vertriebsgesellschaft mbH (Düsseldorf) Kristallzucker (Disaccharid) Produkt aro der Firma: GOLDHAND Vertriebsgesellschaft mbH (Düsseldorf) Traubenzucker (Monosaccharid) Produkt der Firma: Müller´s Mühle (Gelsenkirchen-Schalke) L(+)-Askcorbinsäure Natriumsalz Carl Roth GmbH + Co (Karlsruhe) Askorbinsäure – Vitamin C Runika Pharma-Kosmetik-Logistik (Vierheim) Nitritpökelsalz Zusammensetzung: 99,6 bis 99,5 % Kochsalz + 0,4 bis 0,5 % Natriumnitrit Gewürze und Kräuter Firma: OSTMANN (Bielefeld) Sonnenblumenöl Erworben bei EDEKA (Hamburg) sonstige Pflanzenöle Erworben bei REAL (Möchengladbach) Butter Deutsche Markenbutter von Kaisers (Viersen) Weinbrand Produkt der Firma: Chantrè (Nieder-Olm) Rum „Der gute Pott“, Pott Premium Rum 54 % (Banneke, Essen) Rotwein Merlot, erworben bei Lidl (Neckarsulm) Honig Mirabel Sommerblüten Honig; hergestellt für Lidl Stiftung (Neckarsulm) Zwiebeln, Kohl, Salat, Knoblauch Frischware, erworben bei EDEKA (Hamburg) ® Die Herstellung von Rotwein-Knoblauch, Rum-Knoblauch und Rum-Lorbeer erfolgt 48 h vor der eigentlichen Produktion. Dazu werden die jeweiligen Zutaten in dem favorisierten Alkohol eingelegt und anschließend der Sud für die Rezeptur verwertet. 5 Material und Methoden 59 5.2.4 Hüllmaterialien Die Tabelle 12 gibt die gewählten Därme wieder. Tabelle 12: Verwendete Kunstdärme mit spezifischer Eignung (*TW = Teewurst; S = Salami, **laut Herstellerangaben) [167] Code Fa. A Korella Bezeichnung** Kranzdarm Wiberg C Casetech Hautfaserdarm aus Ø Eignung** 40/45 TW/S* Kurz wässern Opti-smoke Kunststoffdarm 40 TW FR natur Faservliesverstärkter 40 S füllfertig 30 min warm wäs- Cellulosefaserdarm D Europlast Vorbehandlung Kollagen (erworben bei) B Material Faser G Faserdarm mit Cellulose sern 40 S 30 min warm wässern E Europlast F Kalle 5.3 Faser V Faserdarm mit Cellulose 50 TW Nalo Faser I farb- Cellulosefaserdarm, 40 S los haftimprägniert Keine Angaben 15 min warm wässern Labortechnik Combi-Dämpfer (Konvektomat Typ CCC 61) der Firma RATIONAL Großküchentechnik GmbH (Landsberg am Lech) Fleischwolf der Firma Alexanderwerk (Remscheid), Typ WE L82, Nr. 7155 Zerkleinerer (Multiboy) der Fa. AKA/VEB Elektromaschinenbau (Dresden), Typ LZ 2000; Stabmixer MD 95 der Firma Dynamic (Kehl), Drehzahl 9500 U/min Ultra Turrax T25 der Firma Janke & Kunkel GmbH & Co. KG (Staufen) mit einer maximalen Umdrehungszahl von 24000 U/min Kolloidmühle der Firma Nagema (Dresden) mit verstellbarem Spaltabstand Vakuum-Schneidmischer der Firma KILIA (Neumünster); Schneidmischerparameter: Füllvolumen 30 l Messergeschwindigkeit 2400 U/min / 4800 U/min Schüsselgeschwindigkeit 10 U/min / 20 U/min Kolbenfüllmaschine C2 der Firma Franz Rohwer KG (Schierensee) Klipp-Apparat der Firma Technoklipper (8540 Deerlijk) Drehhebel-Mengmaschine HU 1010 der Firma Feuma (Gößnitz) 5 Material und Methoden 60 Räucherofen Maurer mc 5, Allround-System-Rondette der Firma H. Maurer + Söhne Rauch- und Wärmetechnik GmbH & Co. KG (D-78479 Reichenau). Für die Rauchgewinnung wird das Friktionsrauchverfahren angewandt. Verwendet wird Buchenkantholz. Klimaschrank mc 7.1 der Firma H. Maurer + Söhne Rauch- und Wärmetechnik GmbH & Co. KG (D-78479 Reichenau). Die Parameter relative Luftfeuchte sowie die Temperatur sind spezifisch einzustellen. Die Luftgeschwindigkeit ist computergeregelt und beträgt laut Hersteller 2-3 m/s. Eismaschine SCOTSMAN AF-10 der Firma Scotsman Ice Systems (USA) Gefriertrocknungsanlage alpha 1-4 der Firma M. Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH (Osterode am Harz). Die Vakuumgefriertrocknung wurde mit folgenden Einstellungen durchgeführt: 5.4 Haupttrocknung -20 °C Druck 1,030 mbar Eiskondensator -55 °C Angewandte Methoden 5.4.1 Schnellmethode zur Bestimmung von Wasser und Fett mit Ultra X Die Schnellmethode mit Ultra X zur Bestimmung des Wasser- und Fettgehaltes der Rohwursterzeugnisse (Amtliche Sammlungen von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB BVL L 06.00-3, Bestimmung der Trockenmasse in Fleisch und Fleischerzeugnissen und BVL L 06.00-6, Bestimmung des Gesamtfettgehaltes in Fleisch und Fleischerzeugnissen) wird als analytische Methode angewandt. Für die Wasser- und Fettbestimmung mit Ultra X werden die Geräte Ultra X 2010/D Trocknungsgerät (August Gronert Messinstrumente und Trocknungsanlagen GmbH & Co. KG; Lage), Ultra X Fettextraktor (Ultra X – Laborgeräte GmbH & Co. KG; Lage), Exsikkator und ein Trockenschrank WST 5010 (mlw: Medizintechnik, Labortechnik, Wägetechnik; Dresden) verwendet. Zur Fettextraktion wird Dichlormethan (Carl Roth GmbH & Co. KG, Karlsruhe) eingesetzt. die Chemikalie 5 Material und Methoden 61 5.4.2 Penetrationsgradbestimmung Die Penetration wird gekennzeichnet durch die Strecke, die ein Prüfkörper von bestimmter Form und Masse in einer Zeit und bei einer festgelegten Temperatur senkrecht in eine zu untersuchende Probe eindringt. Die Maßeinheit für die Eindringtiefe ist 1 Penetrationsgrad (Penetrationseinheit), welcher 0,1 mm entspricht. Verwendet wird das automatische Penetrometer AP 4/2 der Firma VEB Feinmess (Dresden), es besteht aus dem Prüfgerät und einem elektro-mechanischen Zeitgeber. Eine vertikale Säule verbindet den Messkopf mit einer Grundplatte auf der die zu untersuchende Probe liegt. Im Messkopf befindet sich das Fallsystem, bestehend aus Fallhülse, Maßstab und Klemmstück. Spezifikation: Ø = 25 mm; Gewicht = 49,64 g Durchführung: Prüfzeit 15 Sekunden; Temperatur 20 °C. 5.4.3 Farbmessung Die Farbmessung der Rohwürste erfolgt mit dem Minolta Chroma-Meter CR-300 (Minolta GmbH, Ahrensburg), einem Remissions-Farbmessgerät zur Messung von Körperfarben nach dem Dreibereichs-Verfahren. Das Chroma-Meter besteht aus dem jeweiligen Messkopf und der Kontroll-Einheit DP-301. „Im Messkopf befindet sich eine Hochleistungs-Xenon-Blitzröhre, die für eine gleichmäßige, konstante Ausleuchtung der Messfläche sorgt“ [168]. Hochempfindliche Silizium-Fotodioden sind mit Filtern dicht an die Farbempfindlichkeitskurven der CIE (Commission Internationale de l’Eclairage – Internationale Beleuchtungskommission) angepasst. Die Farbortmessung erfolgt in dem CIE-Farbsystem L*a*b (CIE 1976). Gemessen wird die Helligkeit (L*Wert), der Rotwert (a*-Wert) und der Gelbwert (b*-Wert), wie in Abbildung 8 dargestellt. Vor jeder Messung wird das Farbmessgerät mittels eines Weiß-Standards kalibriert. 5 Material und Methoden 62 Abbildung 8: Darstellung des L*a*b*-Farbraumes, mit Aufführung der Helligkeitsachse sowie den Farbachsen [169] Tabelle 13 gibt Auszüge gemittelter Farbwerte ausgewählter Fleisch- und Wurstsorten wieder. Tabelle 13: Farbmesszahlen von Fleisch und Fleischerzeugnissen (Mittelwert aus 10 Messungen); Auszug aus [26] Farbmaßzahlen Produkt L* a* b* Rindfleisch 44,1 26,2 16,6 Schweinefleisch 42,7 16,6 8,4 Rohwurst 49,6 21,7 12,4 45 19 8 Schnittfeste Rohwurst, nach [170] 5.4.4 aw-Wert-Messung Die Wasseraktivität einer Substanz wird als Quotient aus dem vorliegenden Wasserdampfdruck und dem bei der gleichen Temperatur maximal möglichen Wasserdampfdruck verstanden, vereinfacht ist der aw-Wert das „Gleichgewicht der relativen Feuchte“ [69]. Dieser freie Anteil des Wassers ist mitbestimmend für die Haltbarkeit eines Lebensmittels, da durch ihn die mikrobiologische Aktivität, wie Stoffwechsel und Vermehrung, weitestgehend beeinflusst wird [171]. 5 Material und Methoden 63 Die Bestimmung der Wasseraktivität erfolgt in einer abgeschlossene Messkammer, in der sich zwischen dem Untersuchungsmaterial und der umgebenen kleinen Luftmenge ein Gleichgewicht der Feuchte einstellt, die Wasseraktivität ist 1/100 der in der Messkammer herrschenden relativen Feuchte [69]. Verwendet wird der aw-Wert-Messer Modell 5803 der Firma G. Lufft Mess- und Regeltechnik GmbH, Fellbach-Schmiden, der dem oben genannten Prinzip folgt. 5.4.5 Bestimmung autoxidativer Veränderungen des Fettes Die Qualität von Wurstwaren wird u. a. durch die sensorischen Parameter Farbe, Geschmack, Geruch und Textur bestimmt. Dabei ist der Zustand des Fettes bedeutend, da die Fette während der Lagerung, z.B. bei dem Kontakt mit Luftsauerstoff, Oxidationsprozessen unterliegen. Diese Erscheinungen beeinflussen die Qualität negativ und bewirken eine Verschlechterung der sensorischen Parameter. 5.4.5.1 Säurezahl Die Säurezahl gibt die Anzahl an freien Fettsäuren in einem Produkt an. Ihr Wert steigt mit der Lagerung, demzufolge mit dem Verderb des Fettes. Frische Fette sind nahezu säurefrei, es haben sich noch kaum freie Fettsäuren gebildet [172]. Es gilt: je geringer die Säurezahl ist, desto höher ist der Reinheitsgrad der Fette. „Die Säurezahl bezeichnet die Menge an Kaliumhydroxid in mg, die zur Neutralisation der in 1 g Fett enthaltenen freien Fettsäuren erforderlich ist“ (siehe Formel 4) [173]. Formel 4: Säurezahl [173] SZ 56,1 a c m Dabei bedeutet a den Verbrauch der Kalilauge in ml, c die Konzentration der Kalilauge in mol/l ( c = 0,1 mol/l), m die Einwaage in g und 56,1 ist das Molgewicht der Kalilauge. Die Versuchsdurchführung folgt der Methodensammlung BVL L 13.00-5 Methode C-V 2 (81) § 64 des LFGB. Die Tabelle 14 gibt die Säurezahlen für ausgewählte Produkte wieder. 5 Material und Methoden 64 Tabelle 14: Säurezahlen einiger ausgewählter Fette [173] Produktgruppe Säurezahl (dimensionslos) Raffinierte Pflanzenöle, tierische Speisefette etwa 0,2 bis 1 Rohe Pflanzenöle, technische und tierische Fette etwa 1 bis 10 Raffinationsfettsäuren etwa 80 bis 180 Technische Fettsäuren etwa 160 bis 260 5.4.5.2 Jodzahl Die Jodzahl gibt den Gehalt an ungesättigten Verbindungen wieder, sie ist dementsprechend größer, je höher die Anzahl an ungesättigten Fettsäuren im Produkt ist. „Die Jodzahl ist das Maß für den ungesättigten Charakter der in Fetten vorkommenden Verbindungen […] und kann daher zur Reinheits- und Identitätsprüfung von Fetten dienen“ [173]. Sie wird definiert als „die Menge an Halogen in g, bezogen auf das Element Jod, die von 100 g Fett gebunden wird“ (Formel 5) [173]. Formel 5: Jodzahl [173] J 12, 69 cJ (V1 V2 ) m Dabei bedeutet cJ die Konzentration der Natriumthiosulfatlösung in mol/l, V1 der numerische Wert des Volumens der für die Blindprobe verbrauchten Natriumthiosulfatlösung in ml, V2 der numerische Wert des Volumens für die Bestimmung der verbrauchten Natriumthiosulfatlösung in ml und m die Einwaage in g. Die Versuchsdurchführung folgt der DGF-Einheitsmethode C-V 11a (53) nach der Methode nach Hanuš. Die nachfolgende Tabelle 15 gibt einige Jodzahlen wieder. Tabelle 15: Jodzahlen einiger ausgewählter Produkte Produkt Jodzahl Sonnenblumenöl 132 [173] Schweinefett 58 [173] Rinderfett 5.5 22-35 [174] Mikrobiologische Bewertung Die mikrobiologischen Untersuchungen erfolgen in regelmäßigen Abständen und geben Auskunft über den mikrobiologischen Status der entwickelten Lebensmittel. Die ermittelten Werte werden mit den mikrobiologischen Richt- und Warnwerten der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (siehe Tabelle 16) verglichen und 5 Material und Methoden 65 stellen eine objektive Grundlage zur Einschätzung der mikrobiologischen Beschaffenheit der Produkte dar. Darüber hinaus ermöglichen sie eine Einschätzung, ob das Lebensmittel aus mikrobieller Sicht geeignet ist, an den Endverbraucher weitergereicht zu werden. Die Richtwerte dienen der Orientierung sowie als Beurteilungsgrundlage für die Sicherheit der produzierten Rohwürste [175]. Tabelle 16: Mikrobiologische Richt- und Warnwerte des DGHM für Rohwürste und Rohpökelwaren [176] Mikroorganismen Anmerkungen Enterobacteriaceae Koagulase-positive Richtwert [KbE/g] Warnwert [KbE/g] Schnittfeste Rohwurst 1,0 x 10 2 1,0 x 10 3 Streichfähige Rohwurst 1,0 x 10 3 1,0 x 10 4 1,0 x 10 3 1,0 x 10 4 1,0 x 10 1 1,0 x 10 2 Sta- phylokokken Escherichia coli Salmonellen - Nicht nachweisbar in 25 g Listeria monocytogenes - 1,0 x 10 Hefen und Schimmelpilze 1,0 x 10 6 Laktobazillen 1,0 x 10 8 1,0 x 10 3 Pseudomonaden Wert wurde aus [21] ermittelt 2 Die Gesamtkeimzahl in Lebensmitteln gibt alle vorkommenden Mikroorganismen in der untersuchten Probe an, sie gibt demzufolge einen Überblick über die koloniebildenden Einheiten (KbE) pro Gramm Lebensmittel. Eine Differenzierung wird nicht vorgenommen, es kann nur angenommen werden: je höher die Gesamtkeimzahl, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass pathogene Mikroorganismen in der untersuchten Probe vorkommen. Einen Richtwert für streichfähige und schnittfeste Rohwurst gibt der Arbeitskreis lebensmittelhygienischer tierärztlicher Sachverständiger an, er liegt bei 1,0 x 108 KbE/g. Bei der Herstellung von Rohwürsten werden jedoch gezielt Starterkulturen eingesetzt, auch diese Mikroorganismen werden in der Gesamtkeimzahl erfasst, die Gesamtkeimzahl wird demzufolge verfälscht und trifft keine genaue Aussage über das Vorhandensein von lebensmittelverderblichen Keimen. Die Auswertung der Proben erfolgt nach der amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB (BVL L 06.00-16, 18, 19, 22 und 25 sowie BVL L 08.00-30, 36, 37, 38 und 40). Es wird der gewichtete Mittelwert cM berechnet, dieser setzt sich aus den Kolonienzahlen der niedrigsten und der nächst höheren, auswertbaren Verdünnungsstufe zusammen. Daraus ergibt sich folgende Zahlenwertgleichung (Formel 6): 5 Material und Methoden 66 Formel 6: Zahlenwertgleichung zur Bestimmung der Kolonienzahlen cM c M n1 1 n2 0,1 d Dabei ist cM der gewichtete Mittelwert der Koloniezahlen, c M die Summe der Kolo- nien aller Sektoren, die zur Berechnung herangezogen werden, n1 ist die Anzahl der Sektoren der niedrigsten auswertbaren Verdünnungsstufe und n2 die Anzahl der Sektoren der nächst höheren Verdünnungsstufe. d ist der Faktor der niedrigsten ausgewerteten Verdünnungsstufe und ist auf n1 bezogen. Das Ergebnis wird auf eine Kommastelle gerundet und als Zahl zwischen 1,0 und 9,9 mit der entsprechenden Zehnerpotenz angegeben. Befinden sich auf den mit den größten beimpften Doppel-Sektoren jeweils weniger als fünf bzw. keine Kolonien, lautet das Ergebnis (bei verdünnten homogenisierten Proben): bei weniger als fünf Kolonien „weniger als 1,0 x 103/g“ bei keinen gewachsenen Kolonien „weniger als 2,0 x 102/g“. Verwendet werden die in Tabelle 17 dargestellten Selektiv-Nährmedien. Tabelle 17: Spezifikationen der verwendeten Selektiv-Nährmedien für die mikrobiologische Keimzahlbestimmung [177] Selektiv- Spezifikation Nährmedium Bebrütungsbedingungen T [°C] [d] Zubereitung der Nährmedien Agargranulat Zusätze/ Färbung Bemerkungen BP-Agar Bestimmung der Anzahl an Staphylokokken 37 2 aerob 63,0 g/l 50 ml/l Eigelb- Weißliche Tellurit- Trübung Emulsion VRBD-Agar Bestimmung der Anzahl an Enterobakter 30 2 anaerob 39,5 g/l Bebrütung im Klar und Anaerobiertopf dunkelrot bis violett PC-Agar Bestimmung der Gesamtkeimzahl GSP-Agar Bestimmung der Anzahl an Pseudomonaden YGC-Agar 30 3 aerob 23,5 g/l 25 3 aerob 45,0 g/l 25 6 aerob 40,0 g/l 30 6 aerob 68,2 g/l - bis farblos 0,06 g/l, g/800 Opaleszent- ml Penicillin G klar und rot Bestimmung der Anzahl an Hefen und Schim- Klar/gelblich Klar und - gelb melpilzen MRS-Agar Bestimmung der Anzahl an Laktobazillen Als Platten- Klar und guss braun 5 Material und Methoden 67 Jeder der verwendeten Nährmedien (Firma Roth, Karlsruhe, bzw. Merck, Darmstadt) gibt spezifische makroskopische Bilder der Mikroorganismentypen wieder [177]. 5.6 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen In Rahmen der Versuche sollte durch elektronenmikroskopische Untersuchungen nachgewiesen werden, ob der verwendete Fettersatzstoff stabil ist und wie die entsprechenden Querverbindungen im Brät aufgebaut werden, was für eine stabile Struktur wichtig ist. Das betrifft sowohl den Fettersatzstoff als auch die sensorisch notwendigen Fettgewebeeinlagerungen. In einem Rasterelektronenmikroskop herrschen Vakuumbedingungen und die Produktoberfläche wird von einem Elektronenstrahl abgerastert [178], darum sind vor der Mikroskopierung Präparationen nötig. Die erste Präparation ist das Entwässern mit Aceton. Dazu wurden die Proben in einer steigenden Aceton-Reihe entwässert (Tabelle 18). Tabelle 18: Entwässerung der REM-Proben durch Aceton [179] Acetongehalt Behandlungsdauer 30 % Aceton 10 Minuten 50 % Aceton 10 Minuten 70 % Aceton 10 Minuten 90 % Aceton 10 Minuten 95 % Aceton 2 x 10 Minuten 100 % Aceton 3 x 10 Minuten Lagerung der entwässerten Proben in 100 % Aceton Die zweite Präparation ist die Kritisch-Punkt-Trocknung, sie stellt für biologische Objekte eine sehr schonende Form der Trocknung dar. Es erfolgt ein Austausch von Aceton durch CO2. Die Trocknung findet über dem kritischen Punkt von CO2 statt, dadurch werden Oberflächenspannungen vermieden. Bei einem solchen Übergang besteht keine Phasengrenze „flüssig-gasförmig“ mehr. Der kritische Punkt von CO2 liegt bei pkrit=73,8 bar und tkrit=31 °C [179]. Die Kritisch-Punkt-Trocknung erfolgte in der Critical-Point-Anlage cpc 030 der Firma BAL TEC (Walluf). Die dritte Präparation stellt das Vergolden dar. Die Goldschicht erreicht eine Dicke von etwa 20 nm. Das Vergolden verhindert Aufladungseffekte von Teilchen auf der Oberfläche, die beim Abrastern der Oberfläche entstehen würden. Das Vergolden erfolgte durch die Zentraleinrichtung Elektronenmikroskopie (ZELMI) der TU-Berlin. Die präpa- 5 Material und Methoden 68 rierten Proben wurden an dem Rasterelektronenmikroskop Hitachi S 2700 (Japan) mikroskopiert. 5.7 Sensorische Bewertung Die sensorische Bewertung der Rohwurstsorten wurde nach einem eigens entwickelten sensorischen Prüfschema durchgeführt, das nah an das Prüfschema für Rohwurst mit der Bewertung von DLG-Preisen angelehnt ist [180]. Dabei wird unterschieden nach streichfähiger und schnittfester Rohwurst. Die erstellten sensorischen Protokolle werden in Abbildung 9 und in Abbildung 10 gezeigt. Die Bewertung erfolgt nach einem 5Punkte-Schema, dabei bedeutet 5 eine „volle Erfüllung der Qualitätsanforderung“ und 0 „nicht bewertbar“ (weitere Bewertungen sind den Prüfbögen zu entnehmen). Die Bewertung wird folgendermaßen durchgeführt: Jede Bewertungseinheit (Äußeres, Zusammensetzung, Geruch/Geschmack und Konsistenz) hat eine bestimmte Gewichtung. Jeder Bewertungspunkt innerhalb der Einheit (z.B. „porig“) kann mit einer Beurteilung von 5-0 bewertet werden. Die schlechteste Beurteilung je Gruppe bestimmt die zur Gewichtung verwendete Punktezahl. Die gewichteten Punktezahlen werden addiert (gewichtete Bewertungspunkte) und durch zehn dividiert (Gewichtungsfaktoren). Das Ergebnis ergibt die Qualitätszahl für die geprüfte Probe. 5 Material und Methoden Abbildung 9: Erstelltes Prüfschema für energiereduzierte schnittfeste Rohwurst 69 5 Material und Methoden Abbildung 10: Erstelltes Prüfschema für energiereduzierte streichfähige Rohwurst 70 5 Material und Methoden 5.8 71 Statistische Beurteilung Die statistische Auswertung der Daten erfolgte mit den Statistikprogrammen SPSS 14.0 für Windows (Copyright 2005 SPSS Inc.) und Mystat 12 (Copyright 2008 by Systat Software, Inc.). Dargestellt werden die deskriptive Statistik, Histogramme und die Korrelation nach Pearson mit dem Korrelationskoeffizienten -1,00 (für einen perfekten negativen Zusammenhang) r +1,00 (für einen perfekten positiven Zusammenhang). Außerdem wird die statistische Signifikanz mit dem Hypothesentest t-Test, mit der Alternativhypothese „not equal“, „less than“ und/oder „greater than“, mit dem Signifikanzniveau = 0,05 geprüft. Das Ergebnis wird mit dem p-Wert dargestellt. Ist dieser kleiner als das festgelegte Signifikanzniveau, liegt eine statistische Signifikanz vor. Bei Überschreitung des Niveaus sind die Unterschiede als zufällig anzusehen [181-183]. 6 Ergebnisse und Diskussion 6 72 Ergebnisse und Diskussion 6.1 Entwicklung eines Fettsubstituts 6.1.1 Rohstoffauswahl 6.1.1.1 Gelatineprodukte Zu Beginn der Versuche erfolgte der Einsatz von kaltlöslicher Gelatine in einer geringen Konzentration. Der Schwerpunkt lag hier insbesondere auf der Energiereduzierung der Wurst und nicht auf der Imitierung von Speck. Der Fettersatzstoff sollte zu diesem Zeitpunkt eine flüssige Konsistenz aufweisen und im kalten Zustand unter das Brät gemengt werden, was ein geringes Festigkeitsniveau voraussetzte. Um diese Voraussetzung einhalten zu können, wurden 7 % Pulvergelatine mit 40 % Distelöl und 53 % Trinkwasser vermengt und zur Emulsionsbildung in einer Kolloidmühle homogenisiert. Bei anderen Erzeugnissen zeigte die oben genannte Zusammensetzung gute Ergebnisse. Die Masse wurde unter das Brät, welches auch zugesetzten Speck enthielt, gemengt. Durch die Zugabe geschmacksbeeinflussender Zutaten, wie Gemüsebrühe, Wirsing bzw. Eisbergsalat, Zwiebeln und Gewürzen, wurde das Produkt sensorisch aufgewertet (Einsatzmengen siehe Tabelle 19). Dabei erfolgte bei der Fettersatzstoff-Variante FE 1 eine Anreicherung mit Wirsingkohl und bei FE 2 mit Eisbergsalat. Tabelle 19: Geschmacksbeeinflussende Zutaten der Fettersatzstoffe FE 1 und FE 2 Rohstoffe Mengenangaben in [g/kg] Klare Gemüsebrühe 5 Gemüse (Wirsing FE 1; Eisbergsalat FE 2) 100 Zwiebeln, gebraten 50 Pfeffer, gemahlen 7,5 Kochsalz 1,5 Der Kohl bzw. Salat wurde erst nach intensiver Zerkleinerung untergemengt, diese Zutaten sollten im Endprodukt noch sichtbar sein. Ziel war es, ein optisch ansprechendes Produkt mit einem „frischen Charakter“ entstehen zu lassen. 6 Ergebnisse und Diskussion 73 Abbildung 11: Schnittbilder der Varianten R1A, R1B und R2A, R2B nach 7 d Reifezeit, Kaliber 40/45 Abbildung 11 zeigt die Schnittbilder der schnittfesten Rohwurstvarianten mit den gelatinehaltigen Fettersatzstoffen (Rezepturen siehe Tabelle 20). Deutlich wird die Wechselwirkung von Fettersatzstoff und Brät. Tabelle 20: Rezepturen der Rohwurstvarianten R1A, R1B und R2A, R2B [184] Rohstoffe Mengenangaben in [%] Fettersatzstoff (FE 1 bzw. FE 2) 25 R II 25 S II 35 S VIII 15 Gewürze und sonstige Zutaten Mengenangaben in [g/kg] Kochsalz 13 NPS 8 Na-Askorbat 1 Pfeffer, gemahlen 1,5 Weinbrand 2 ml Starterkulturen L. curvatus 2 ml Es zeigte sich ein sehr unattraktives Schnittbild sowie bei der Variante R1B (Fettersatzstoff mit Eisbergsalat) eine erneute Verflüssigung des Imitats in der Wurst. Das Pulvergelatine-Gemisch vollzog im Verlauf der Reifung einen Sol-Gel-Wandel. Nach einer Fermentationsdauer von 7 d trat jedoch bei der Salat-Variante wieder eine Umkehrung des Zustandes ein. Die Verflüssigung des Fettersatzstoffes bzw. der enthaltenden Gelatine kann auf mehreren Arten erfolgt sein: 1. Durch gelatineverflüssigende Mikroorganismen. Die Verflüssigung trat insbesondere bei dem Einsatz von Eisbergsalat auf. Es kann angenommen werden, dass der Salat mit unerwünschten Mikroorganismen kontaminiert war. Um dem entgegenzuwirken, wurde der Wirsingkohl vor der Verarbeitung blanchiert und die vegetativen Mikroorganismen damit weitestgehend gehemmt. 6 Ergebnisse und Diskussion 74 Tabelle 21 gibt die Vorbehandlungsart des Gemüses und den Einsatzort der Fettersatzstoffe wieder. Tabelle 21: Spezifikation der Rohwurst-Varianten mit Fettersatzstoff auf Basis von Pulvergelatine Rohwurst-Variante Fettersatzstoff Vorbehandlung des Gemüses R1A FE 2 Salat unblanchiert, im Multiboy zerkleinert R1B FE 2 Salat unblanchiert und geschnitten R2A FE 1 Wirsing blanchiert, im Multiboy zerkleinert R2B FE 1 Wirsing blanchiert und geschnitten 2. Durch eine Säureinstabilität, weil ab einem pH-Wert von ca. 4,5 eine säurebedingte Strukturdestabilisierung beginnt. 3. Durch eine Fehldosierung der Kohlenhydrate. Eine Überdosierung der Kohlenhydrate ist sehr wahrscheinlich, da kaltlösliche Pulvergelatinen als Rieselhilfen Zucker enthalten. Bei der Herstellung von Rohwurst werden im Rahmen der Reifung Kohlenhydrate eingesetzt. Die Starterkulturen verstoffwechseln diese und bilden Säuren, es entsteht eine bedeutende Hürde im Reifungsprozess einer Rohwurst. Art und Menge der Kohlenhydrate sind entscheidend für eine gesteuerte Säurebildung, die wiederum Voraussetzung für eine mikrobiologische Stabilität der Produkte ist. Werden zu viele Kohlenhydrate eingesetzt, kommt es zu einer ausgeprägten Säurebildung und damit zu einer nicht akzeptablen pH-Wert-Senkung. Die in Pulvergelatinen enthaltene Rieselhilfe gibt zwangsläufig den Kohlenhydratgehalt vor, weil der Zuckergehalt in Korrelation mit der Einsatzmenge steht. Wird dem Rohwurstbrät der Fettersatzstoff in Form von kaltlöslicher Gelatine zugesetzt, intensiviert sich die mikrobiologische Aktivität der Starterkulturen so stark, dass es zu sensorischen Abweichungen kommt. Insbesondere die erforderliche Textur der Produkte konnte bei dem Einsatz der o. g. Gelatine nicht gewährleistet werden. Ein Ausbau der Festigkeit und damit eine Aufwertung des Schnittbildes konnte auch nicht über eine ausreichende Steigerung der Gelatinekonzentration erfolgen. Auf diesem Kenntnisstand aufbauend wurden Fettersatzstoffvarianten mit unterschiedlichen Ballaststoffkonzentrationen entwickelt. Die Ballaststoffanreicherung diente der Festigkeitsausbildung des Fettersatzstoffes, ohne die Fermentation zu beeinflussen. Die Erhöhung der Stabilität des Fettersatzstoffes sollte zu einer Aufwertung des 6 Ergebnisse und Diskussion 75 Schnittbildes führen. Neben dem Einsatz von kaltlöslicher Gelatine, Wasser und Pflanzenöl wurde die Grundrezeptur des Fettersatzstoffes mit 3% 6% 9% 12 % Weizenfasern (Ballaststoff) angereichert (Versuchsreihe FE 3). Die Zugabe der Ballaststoffe baut die Stabilität des Fettersatzstoffes aus, was in Abbildung 12 anhand des Penetrationsgrades dargestellt wird. 22,5 Penetrationseinheiten 20 17,5 15 12,5 10 7,5 5 2,5 0 3 % BS 6 % BS 9 % BS 12 % BS Ballaststoffkonzentrationen Abbildung 12: Auswirkung der unterschiedlichen Ballaststoffkonzentrationen (3, 6, 9 bzw. 12 %) auf die Festigkeit, gemessen in Penetrationseinheiten und Darstellung mit Fehlerbalken Trotz der Festigkeitszunahme eigneten sich die Ballaststoffpräparate nicht für diesen Fettersatzstoff, da sensorisch mit steigender Konzentration ein trockener, fast kalkigkreidiger Geschmack festgestellt wurde. Diese sensorische Abweichung konnte auch durch geschmacksintensive Zusätze nicht maskiert werden. Einen zusätzlichen Nachteil stellen die hohen Produktionskosten dar, die sich durch die Zugabe der Ballaststoffe ergeben. 6 Ergebnisse und Diskussion 76 Ein Fettersatzstoff auf der Basis von kaltlöslicher Pulvergelatine, mit oder ohne Zusatz von Ballaststoffen, zeigte zahlreiche Nachteile: 1. Hohes Preisniveau. 2. Das Produkt enthält durch die Rieselhilfe erhebliche Mengen an Zucker. 3. Bei hoher Dosierung der Gelatine erfolgt eine unkontrollierbare Fermentation der Rohwurst. 4. Hinreichende Ausbildung der gewünschten Textur. 5. Ausbildung sensorischer Qualitätsabweichungen. Die aufgeführten Nachteile lassen den Einsatz dieses Rohstoffes für die Herstellung eines Fettersatzstoffes nicht rechtfertigen. Die Versuchsreihen wurden daher auf den funktionellen Rohstoff Schweineschwarte ausgerichtet. 6.1.1.2 Schweineschwarten Schweineschwarten bestehen laut GEHA zu 30 % aus Bindegewebseiweiß und enthalten 15 % Fett und 55 % Wasser. Bindegewebe besteht aus Kollagen und Elastin, wobei letzteres nur in geringen Mengen vorkommt. Dieser hohe Bindegewebseiweißgehalt dürfte sich positiv auf die Festigkeit des Fettersatzstoffes auswirken. Wie der Literatur zu entnehmen, bildet sich aus dem Kollagen durch Erwärmen in Gegenwart von Wasser Gelatine, die formgebend für den Fettersatzstoff ist. Hinzu kommt, dass Schweineschwarten einen preiswerten und gut verfügbaren Rohstoff darstellen. 6.1.2 Herstellung des Zwischenproduktes 6.1.2.1 Thermischer Aufschluss des Rohstoffes Das Kollagen der Schweineschwarten ist die bedeutende Substanz bei der Gelatinebildung. Um Gelatine herzustellen, muss ein thermischer Aufschluss stattfinden. Das kollagene Bindegewebe (Schweineschwarten) wurde in Gegenwart von Wasser für eine definierte Zeit erwärmt. Ein positiver Nebeneffekt des thermischen Aufschlusses war eine Fettextraktion aus dem Schwartengewebe. Bereits nach einer Temperaturbeaufschlagung von zwei Stunden waren Fettverluste von fast 90 % der Ausgangswerte festzustellen. Wie in der Abbildung 13 deutlich wird, sind die resultierenden Endfettgehalte unabhängig von der gewählten Temperaturbeaufschlagung sehr gering. Der etwas höhere Fettgehalt der Probe mit einem thermischen Aufschluss von zwei Stunden (S2h) kann auf qualitative Unterschiede der Rohstoffe zurückgeführt werden. 6 Ergebnisse und Diskussion 77 72 62 52 Gehalt [%] 42 32 22 12 2 -8 S 1,5 h S2h S3h Wassergehalt 70,44 68,24 65,495 Fettgehalt 0,775 1,695 0,625 Proben Abbildung 13: Fett- und Wassergehalte von Schweineschwarten in Abhängigkeit ihrer Temperaturbeaufschlagung Neben der Fettextraktion war eine starke Wasseraufnahme im Schwartengewebe festzustellen. Diese stieg mit zunehmender Garzeit der Schweineschwarten signifikant an (p = 0,005, p = 0,028 sowie p = 0,010). Eine Temperaturbeaufschlagung von 2 h bewirkte eine Wasseraufnahme des Rohstoffs von ca. 30 % (vergleiche Abbildung 14). 40 Wasseraufnahme [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 Wasseraufnahme S1h S 1,5 h S2h 21,13 24,48 32,43 Dauer des therm ischen Aufschlusses Abbildung 14: Wasseraufnahme der Schwarten in Abhängigkeit unterschiedlicher Aufschlusszeiten Nach dem thermischen Aufschluss mussten die Schwarten eine gute Weiterverarbeitung garantieren, weshalb das hier vorliegende Zwischenprodukt homogen sein musste. Dazu wurden die Schwarten nach dem thermischen Aufschluss zerkleinert. Labortechnisch erfolgte die Zerkleinerung mit einem Stabmixer und kleintechnisch mit einem Fleischwolf, großtechnisch mit Hilfe eines Schneidmischers. 6 Ergebnisse und Diskussion 78 In der Abbildung 15 wird der Penetrationsgrad von Speck mit dem der präparierten Schwartengrundmassen verglichen, wobei Speck als Referenzwert erfasst wird. Die deskriptive Statistik dieser Versuchsreihe ist in Anhang A: Statistische Auswertung einzusehen. 40,00 Penetrationseinheiten 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 PE Speck S 1h S 1,5h S 2h S 3h S 5h 35,79 8,58 7,42 9,25 18,00 18,04 Probenbezeichnungen Abbildung 15: Festigkeiten gemessen in Penetrationsgraden von Speck im Verhältnis zu präparierter Schweineschwarte (homogenes Schwartenzwischenprodukt) mit unterschiedlichen Aufschlusszeiten Deutlich wird, dass alle unterschiedlich aufgeschlossenen Schwarten eine festere Textur aufweisen als Speck. In Abbildung 16 werden die Häufigkeiten der Messwerte des Penetrationsgrades von Speck dargestellt. Deutlich wird, dass die Standardabweichung und damit die Streuung der Werte von Speck sehr hoch ausfällt (7,0339). Das liegt daran, dass Fettgewebe in seiner Textur sehr stark unterschiedlich ist und in seiner originären Form nicht standardisierbar ist. 6 Ergebnisse und Diskussion 79 Abbildung 16: Darstellung der Häufigkeitsverteilung der Penetrationswerte für Speck (von 12 Messwerten), mit Nennung des Mittelwertes sowie der Standartabweichung Auch wenn Speck keine einheitlichen Penetrationswerte aufweist und den Werten entsprechend eher weich und nachgiebig war, stellt Speck eine gewachsene Struktur dar. Daraus resultiert, dass der haptische Eindruck des Materials fest und ein Kauwiderstand spürbar ist. Der Fettersatzstoff bzw. das Schwartenzwischenprodukt kann den Kauwiderstand von gewachsenen Strukturen nicht nachahmen, weshalb ein Produkt entstehen muss, das fester ist als Speck. Diese Forderung soll durch ein festes standardisiertes Schwartenzwischenprodukt gewährleistet werden. Die Festigkeit wird insbesondere über den thermischen Aufschluss beeinflusst. Die unterschiedlichen Aufschlusszeiten führten zu gravierenden haptischen und texturell nachweislichen Unterschieden. Auch die Weiterverarbeitung des Zwischenprodukts wurde erheblich durch die Temperaturbeaufschlagung beeinflusst. Bei einer thermischen Behandlung von 1 h bzw. 1,5 h entstand ein Zwischenprodukt mit einer hohen Festigkeit, jedoch war eine Weiterverarbeitung teilweise nicht möglich, weil das Zwischenprodukt sehr zäh und klebrig war. Eine Vermengung mit anderen Substanzen war deshalb nicht durchführbar. Bei einem thermischen Aufschluss ≥ 3 h zeigte sich ein Zwischenerzeugnis, das durch eine sehr weiche Konsistenz gekennzeichnet war. Ein optimales Zwischenprodukt wurde mit einem definierten thermischen Aufschluss von 2 h erreicht. Bei dieser Behandlung wies das Produkt einen PE von 9,25 auf. Hinsichtlich der Weiterverarbeitung konnten optimale Eigenschaften ermittelt werden. Das Erzeugnis war im kalten Zustand ausreichend fest und im warmen Zustand gut emulgierbar. Die Häufigkeitsverteilung der Penetrationswerte (siehe Abbildung 17) belegt die einheitliche Festigkeit des Zwischenproduktes, was anhand der niedrigen Standartabweichung von 1,3056 sichtbar wird. 6 Ergebnisse und Diskussion 80 Abbildung 17: Darstellung der Häufigkeitsverteilung der PE-Werte für das Schwartenzwischenprodukt mit einer Temperaturbeaufschlagung von 2 h 6.1.2.2 Ausbildung der Farbe und Festigkeit Hinsichtlich der farblichen Gestaltung musste eine Angleichung der Farbe des Fettersatzstoffes an die Farbe des Speckes stattfinden. Das setzte weiße Farbnuancierungen voraus. Die Farbgestaltung wurde durch eine Emulsionsbildung garantiert. Eine Emulsion besteht immer aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten z. B. aus den Bestandteilen Öl und Wasser. Das eingesetzte Öl und das mengenmäßige Verhältnis der zwei Komponenten sind u. a. ausschlaggebend für die Farbbildung. Damit das Fettimitat weiß erscheint, musste die Verteilung der Inhaltsstoffe optimal vorliegen. Die Ölkonzentration sollte jedoch sehr gering sein, da die Haltbarkeit einer Wurst u. a. durch die Oxidation des Fettes bestimmt wird. Pflanzliches Öl ist anfälliger gegenüber Ranzidität, weil es eine Vielzahl ungesättigter Fettsäuren enthält, die wiederum eine leichtere Oxidierbarkeit aufweisen (die Doppelbindung begünstigt die Oxidation am benachbarten C-Atom). Gesättigte Fettsäuren autoxidieren erst bei höheren Temperaturen [185]. Die Farbgestaltung mit der Absicht, die Oxidation nicht zu begünstigen, machte es erforderlich, nur einen sehr geringen Ölgehalt einzusetzen. Um die minimale Ölkonzentration zu ermitteln, wurde das Schwartenzwischenprodukt mit Wasser vermengt und mit einer spezifischen Ölmenge emulgiert. Dabei wurde die Summe aus Schwartenzwischenprodukt und Wasser gleich eins gesetzt (Dispersionsmittel) und die Ölmenge in Anteilen zugegeben. Aus diesen Zusammensetzungen ergeben sich Verhältnisse wie z.B. 1:0,1. Dabei bedeutet 1 die Summe aus der Schwartenmasse und Wasser, was dem Dispersionsmittel entspricht, und 0,1 die Ölzugabe im gewählten Mengenverhältnis. Daraus resultiert, dass das Endprodukt einen geringeren absoluten Schwar- 6 Ergebnisse und Diskussion 81 tenanteil aufweist als im Dispersionsmittel angegeben. Die Abbildung 18 stellt ein Verhältnis der genannten Zusammensetzung dar, welches im Dispersionsmittel 80 % Schwartenzwischenprodukt beinhaltet. Im Fertigprodukt ist der Gehalt an Schwartenzwischenprodukt jedoch nur noch 72,5 %. Sum m e aus Schw artenzw ischenprodukt und Wasser (91 %) 80 % Schw artenzw ischenprodukt 20 % Wasser 9 % Öl Abbildung 18: Verhältnis von Schwartenzwischenprodukt, Wasser und Öl im Verhältnis 1:0,1 (80 % Schwartenmasse und 20 % Wasser im Dispersionsmittel) Die Farbe des Fettersatzstoffes musste mit der von Speck konkurrieren können. Das setzt eine Darstellung der Farbkommunikation von Speck voraus. In Abbildung 19 wird diese wiedergegeben, dabei werden die Farbparameter Helligkeit, Rot- und Gelbwert für die jeweiligen Rohwurstspecksorten dargestellt. 6 Ergebnisse und Diskussion 82 Abbildung 19: Farbdarstellung von rohwursttypischen Specksorten im L*a*b* System, dabei wird die Farbkommunikation von S VIII in rot dargestellt und die Farbzusammensetzung von S XI in grün Die Helligkeit (L*-Wert) des Fettsubstitutes musste demnach einen Wert zwischen 73,7 und 78,5 annehmen, um der Helligkeit von Speck gerecht zu werden. Der ermittelte Rotwert (a*-Wert) von maximal 4,54 durfte nicht überschritten werden, damit das Produkt nicht zu rot wirkt. Der b*-Wert des Substituts erlaubte keine Werte über 8,2, damit eine gelbe Farbe im Fertigprodukt verhindert wird. Die ermittelten Farbhelligkeiten des Specks decken sich mit Werten der Literatur [186]. Um dem Fettersatzstoff eine angepasste Farbkommunikation geben zu können, wurden Versuchsreihen durchgeführt, in denen der Ölgehalt stetig optimiert wurde. Die Tabelle 22 zeigt die Versuchsreihen hergestellter Fettersatzstoffvarianten auf der Basis von Schweineschwarten und deren produktspezifischer Unterscheidungsmerkmale. 6 Ergebnisse und Diskussion 83 Tabelle 22: Fettersatzstoffvarianten mit den spezifischen Produktzusammensetzungen FE-Typen Temperaturbeaufschlagung [h] Schwartenmasse [%] im Dispersionsmittel Öl Besonderheit (ins Verhältnis ge- (Verhältniswert 1 Summe aus Schwartenmasse und Wasser (Dispersionsmittel)) setzt zum Dispersionsmittel) 8 39 % 39 % Ölanteil FE 5.1 1: 0,8 Ölanteil variiert FE 5.2 1:0,6 Bestimmung des definierten Verhältnisses für die Farbgebung FE 4 FE 5.3 1 1 8 1:0,4 FE 5.4 1:0,2 FE 5.5 1:0,1 FE 6a* 1 FE 6b 5 20, 40, 60, 80 FE 7a (1,2,3,4) 3 Schwartenanteil variiert Schwartenanteil variiert, o. Ö. 20, 40, 60, 80 FE 7b (1,2,3,4) FE 8 S2h (1,2,3,4) 1:0,1 1:0,1 Schwartenanteil variiert Schwartenanteil variiert 2 20, 40, 60, 80 1:0,1 Festigkeitsbestimmung FE 8 0,8 1:0,8 Ölanteil variiert FE 8 0,6 1: 0,6 Farbbestimmung FE 8 0,4 2 80 1:0,4 FE 8 0,2 1:0,2 FE 8 0,1 1:0,1 FE 8 o. Ö. 20 20 FE 8 o. Ö. 40 20 2 - FE 8 o. Ö. 60 60 FE 8 o. Ö. 80 80 Ohne Öl FE 9 (1,2,3,4) 1 20, 40, 60, 80 1:0,1 Schwartenanteil variiert FE 10 (1,2,3,4) 1,5 20, 40, 60, 80 1:0,1 Schwartenanteil variiert FE 11 sp1 FE 11 sp2 50 % Speckanteil 3 80 FE 11 sp3 * Schwarten nach dem thermischen Aufschluss gewolft 1:0,1 33 % Speckanteil 20 % Speckanteil 6 Ergebnisse und Diskussion 84 In der Versuchsreihe FE 5 (siehe Fettersatzstoffvarianten in Tabelle 22) wurde die minimal benötigte Konzentration an Sonnenblumenöl ermittelt, die für das speckimitierende Fertigprodukt notwendig war. Das Öl wurde in den unten angegebenen Mengenverhältnissen dem Dispersionsmittel (Schwartenzwischenprodukt und Wasser) zugegeben: 1:0,8 1:0,6 1:0,4 1:0,2 1:0,1 Die Konzentration der Schwarte im Dispersionsmittel betrug 8 %. In der Abbildung 20 wird die numerische Farbkommunikation der FE 5er-Reihe dargestellt. Deutlich wird, dass bei einem Verhältnis von 1:0,1 noch eine starke Ausbildung der weißen Farbe (hoher L*-Wert) stattfand. Probennummer FE 5.5 FE 5.4 FE 5.3 FE 5.2 FE 5.1 -20 0 20 40 60 80 100 FE 5.1 FE 5.2 FE 5.3 FE 5.4 FE 5.5 b 5,24 4,64 3,63 3,36 2,78 a -1,28 -1,11 -0,96 -1,01 -0,64 L 86,03 85,22 84,12 83,15 83,55 Farbraum Abbildung 20: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 5, Schwartenkonzentration im Dispersionsmittel 8 % Die Farbbildung ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal für das Substitut, repräsentativ ist aber ebenso die Stabilität und Festigkeit. Der Fettersatzstoff musste eine gewisse Festigkeit haben, um eine gute Verarbeitung gewährleisten zu können. Handelsüblicher Speck hat einen Penetrationsgrad von 35,79 (siehe Abbildung 15). Hat der Fettersatzstoff vergleichbare Werte wie z.B. Probe FE 1 mit 39,25 (vergleiche Anhang A: Statistische Auswertung) war der haptische Eindruck unbefriedigend. Die Probe wies eine 6 Ergebnisse und Diskussion 85 sehr weiche Konsistenz auf. Der Fettersatzstoff hat keine gewachsene Struktur, was die Notwendigkeit einer hohen Festigkeit zur Folge hat. Die Probenreihe FE 5 konnte eine ausgeprägte Helligkeit mit einer sehr geringen Ölkonzentration aufzeigen, die Instabilität beeinflusste aber die Gesamtqualität negativ. Eine Schwartenkonzentration im Dispersionsmittel von 8 % war demzufolge zu gering. In den folgenden Versuchsreihen wurde der Schwartenanteil im Dispersionsmittel stetig angehoben, um neben der optimalen Ölkonzentration die bestmögliche Zugabemenge der Schwartensubstanz zu ermitteln. Im Vergleich der unterschiedlichen Festigkeiten stellte sich die Probe FE 8 S2h.4 (vergleiche Tabelle 22) als Favorit heraus. Der Schwartenanteil von 80 % im Dispersionsmittel (Temperaturbeaufschlagung der Schwarten 2 h) bewirkte einen Penetrationswert von 9,71 (vergleiche Anhang A: Statistische Auswertung). Diese hohe Festigkeit bewirkte eine gute Textur und Haptik. Der favorisierte Fettersatzstoff wurde zur Farbausbildung mit unterschiedlichen Ölmengen (1:0,8/1:0,6/1:0,4/1:0,2 und 1:0,1) versetzt. Probennummer FE 8 0,1 FE 8 0,2 FE 8 0,4 FE 8 0,6 FE 8 0,8 -20 b 0 20 40 60 80 100 FE 8 0,8 FE 8 0,6 FE 8 0,4 FE 8 0,2 FE 8 0,1 6,3 7,51 7,47 7,56 7,26 a -0,52 -0,39 -0,31 -0,15 -0,13 L 84,61 82,67 80,56 81,69 82,79 Farbraum Abbildung 21: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 8, Schwartenkonzentration im Dispersionsmittel 80 % Abbildung 21 zeigt die Farbkommunikation der Probenreihe FE 8. Deutlich wird, dass auch bei einer hohen Schwartenkonzentration im Verhältnis von 1:0,1 ein weißes Fertigprodukt erzielt wurde (L*-Wert = 82,79). Bei Verwendung von 9 % pflanzlichem Öl konnte bei dem Fettersatzstoff eine attraktive Farbe und trotzdem ein geringer Fettgehalt festgestellt werden. Wird der Fettersatzstoff mit diesem Ölgehalt hergestellt, wurden die Bedingungen an die geforderte „Speckfarbangleichung“ eingehalten. Die Abbildung 22 macht deutlich, dass die Helligkeit des Fettsubstituts sehr ausgeprägt war, 6 Ergebnisse und Diskussion 86 aber auch die Rot- und Gelbwerte lagen in einem privilegierten Bereich. Das Fertigprodukt war sogar heller als Speck. 78 68 58 Farbwerte nach L*a*b* 48 38 28 18 8 -2 S VIII S XI Fettsubstitut L-Wert 78,467 73,73 82,79 a-Wert 1,985 4,54 -0,13 b-Wert 4,385 8,205 7,26 Abbildung 22: Vergleich der Farbmesswerte nach L*a*b* von den Specksorten S VIII und S XI sowie dem Fettsubstitut 6.1.2.3 Ernährungsphysiologische Aufwertung des Fettersatzstoffes Das Erreichen der optimalen Farbgestaltung lässt die Fragestellung zu, ob das Fertigprodukt auch mit hochwertigen Ölen hergestellt werden kann. Dieser Frage nachgehend wurden die folgenden Öle ausgewählt Speiseleinöl Trüffelöl Walnussöl gewürztes Öl mit Knoblauch (Knoblauchöl) Olivenöl Sesamöl Rapsöl Distelöl Kürbiskernöl Traubenkernöl und in den favorisierten Fettersatzstoff eingearbeitet. Die Zusammensetzung des Dispersionsmittels sowie das Ölverhältnis zu diesem wurde identisch zur Probe FE 8 S2h.4 gewählt. Sonnenblumenöl diente als Referenzprobe, da sich in den vorangegangenen Versuchsreihen gute Erfahrungswerte gezeigt haben. 6 Ergebnisse und Diskussion 87 Die ernährungsphysiologischen Besonderheiten sowie die sensorische Beschreibung der ausgewählten pflanzlichen Öle zeigt die Tabelle 23. Tabelle 23: Ernährungsphysiologie und sensorische Bewertung der ausgewählten Öle Ernährungsphysiologie Sonnenblumenöl (Ö0) Speiseleinöl (Ö1) Trüffelöl (Ö2) Walnussöl (Ö3) Knoblauchöl (Ö4) Olivenöl (Ö5) Sesamöl (Ö6) Rapsöl (Ö7) Distelöl (Ö8) Kürbiskernöl (Ö9) Traubenkernöl (Ö10) Sensorische Beschreibung β-Carotin, Lecithin neutral mit muffiger Note hoher Anteil an essentiellen Fettsäuren klar, gelblich hoher Gehalt an Omega 3 Fettsäuren frisch, nussig, neutral, nach Leinsamen α- Linolensäure klar, gelblich cholesterinsenkende Wirkung Würzöl aus Pflanzenöl, aromatisiert mit Trüffelaroma sehr kräftig und knoblauchbetont, muffig klar, grün-gelblich neutral, frisch, leicht nussig klar, hellgelb hoher Gehalt an Linolsäure Würzöl aus Pflanzenöl, aromatisiert mit Knoblauch frisch nach Knoblauch klar, hellgelb Chlorophyll bis zu 10 ppm (grünliche Färbung) frisch, fruchtig dunkelgelb mit grünem Stich Karotin (gelbliche Färbung) entzündungshemmende Wirkung (durch Oleocanthal) hoher Lecithingehalt hoher Anteil an α- Linolensäure (Omega 3 Fettsäure) leicht, frisch, nussig, im Abgang trocken klar, hellgelb hoher Anteil an α- Linolensäure (Omega 3 Fettsäure) rein und natürlich, leicht erdig, trotzdem frisch hoher Gehalt an Vitamin E und K, β-Carotin, Lecithin klar, gelb-bräunlich sehr hoher Anteil an ungesättigten Fettsäuren sehr neutral, ohne spezifische Geschmacksnote cholesterinsenkende Wirkung klar, goldgelb Hoher Gehalt an ungesättigten Fettsäuren nussig, frisch, dominant nach Kürbiskernen schwarz-braun mit grüne Färbung neutral, frisch klar, hellgelb, leicht grünlich hoher Gehalt an Vitamin E und Linolsäure cholesterinsenkende Wirkung Enthält Procyanidin (Antioxidanz) Eine weitere Referenzprobe stellte eine Fettemulsion der Fa. Wiberg dar. Es sollte geprüft werden, ob das Fertigprodukt mit einem im Handel vertretenen Produkt konkurrieren kann. Das Produkt der Fa. Wiberg (FE 19) wird als Pulver (Inhaltsstoffe siehe Tabelle 24) angeboten und muss vor dem Gebrauch mit Öl und Trinkwasser zu einer Emulsion angerührt werden. 6 Ergebnisse und Diskussion 88 Tabelle 24: E-Nummern und Spezifikationen der Inhaltsstoffe der Fettemulsion FE19 der Fa. Wiberg Deklaration E-Nummer Spezifikation Festigungsmittel E516 Calciumsulfate Rübenfaser - - Verdickungsmittel E401 Natriumalginat Emulgator E472c Citronensäureester von Mono- und Diglyceriden von Speisefettsäuren Stabilisator E450 Diphosphate Alle Fettersatzstoffe wurden im Labormaßstab mit einem Ultra Turrax mit einer Umdrehungszahl von 24 000 U/min für 60 sec. (Einwaage 100 g) emulgiert und anschließend ausgehärtet. Bei der Fettemulsion der Fa. Wiberg wurde schon im Emulsionsvorgang die Entstehung einer sehr weichen und gelblichen Masse deutlich. Auch nach der vorgeschriebenen Kühlzeit war der Fettersatzstoff noch sehr zäh und weich. Die Weiterverarbeitung wurde dadurch erheblich erschwert. Das erste Qualitätskriterium bei dieser Versuchsreihe war die Farbkommunikation, die vergleichbare Werte wie die Referenzprobe mit Sonnenblumenöl erreichen sollte. In Abbildung 23 wird deutlich, dass nur die Varianten Ö2, Ö3, Ö4, Ö5, Ö6, Ö8 und Ö10 mit dem Referenz-Fettersatzstoff vergleichbare Farbtöne besaßen. Abbildung 23: Darstellung unterschiedlicher Fettersatzstoffe im Vergleich mit den Referenzproben FE Ö0 (Sonnenblumenöl) sowie FE19 (Fettemulsion der Fa. Wiberg) 6 Ergebnisse und Diskussion 89 Die Farbmesswerte der Fettersatzstoffe in Tabelle 25 bestätigen, dass nur die genannten Öle mit dem Referenzprodukt konkurrieren sowie die „Speckfarbangleichung“ einhalten konnten (aussortierte Fettersatzstoffe werden in der Tabelle grau markiert). Tabelle 25: Darstellung der Farbmesswerte nach dem L*a*b*-System der mit unterschiedlichen Pflanzenölen hergestellten Fettersatzstoffe [187, 188] L*-Wert a*-Wert b*-Wert Ö0 82,79 -0,13 +7,26 Ö1 85,84 -1,74 +11,93 Ö2 83,41 -0,31 +5,42 Ö3 85,36 -0,21 +4,95 Ö4 81,76 -0,48 +5,17 Ö5 83,16 -0,76 +6,72 Ö6 85,90 -0,42 +5,28 Ö7 83,98 -2,27 +12,44 Ö8 83,88 -0,43 +5,16 Ö9 75,70 -3,86 +18,74 Ö10 84,74 -0,98 +7,09 FE19 77,52 +0,45 +11,47 Die Proben Ö1 (Speiseleinöl) und Ö7 (Rapsöl) wiesen sehr hohe b*-Werte auf, die sich in einem gelblichen Produkt widerspiegelten. Der Geruch dieser Fertigprodukte war jedoch sehr angenehm und frisch, weshalb diese Varianten in die darauffolgende Versuchsreihe mit einbezogen wurden. Die Probe Ö2 (Trüffelöl) wies einen sehr muffigen und unangenehmen Geruch und die Probe Ö4 (Knoblauchöl) schlechte Weiterverarbeitungseigenschaften (schlechte Homogenität des Produktes) auf. Ein Einbeziehen in die folgenden Versuche wurde ausgeschlossen. Die Favoriten Ö3 (Walnussöl), Ö5 (Olivenöl), Ö6 (Sesamöl), Ö8 (Distelöl) und Ö10 (Traubenkernöl) sowie die gelblichen Fettersatzstoffe Ö7 (Rapsöl) und Ö1 (Speiseleinöl) wurden unter das Brät einer schnittfesten Rohwurst gemengt mit den Referenzproben (ebenfalls Einsatz in der Rohwurstproduktion) Ö0 (Sonnenblumenöl) und FE19 (Fettemulsion Fa. Wiberg) verglichen. Die Herstellung der Wurstprodukte erfolgte labortechnisch, was bedeutet, dass alle Zutaten (z.B. Fettersatzstoff, Gewürze und sonstige Zutaten) mit einem Handmixer (Knethaken) untergemengt wurden und so teilweise ein inhomogener Vermischungsgrad aufgetreten ist. 6 Ergebnisse und Diskussion 90 Abbildung 24: Schnittbilder der schnittfesten Rohwurst-Varianten mit unterschiedlichen Fettersatzstoffen In Abbildung 24 wird deutlich, dass trotz labortechnischer Herstellungsbedingungen (ungünstige Verteilungsbedingungen) die Variante Ö0 einen akzeptablen Vermischungsgrad aufweist. Alle anderen Varianten waren inhomogen. Es wird zudem sichtbar, dass nur die Variante mit dem Sonnenblumenöl-Fettersatzstoff ein attraktives Schnittbild aufweist. Bei den anderen Schnittbildern zeigte sich eine ungenügende Bindung von Fettersatzstoff und Brät. Dieses Problem wurde insbesondere bei der Probe FE19 sichtbar. Im Vergleich der Schnittbilder der Proben Ö8 und FE19 (Abbildung 25) wird der ungenügende Vermischungsgrad der Proben deutlich. Zudem zeigt sich ein enormer Flüssigkeitsverlust der Probe der Fettemulsion (Wiberg), was auf eine hohe Instabilität hinweist. 6 Ergebnisse und Diskussion 91 FE Ö8 FE 19 Abbildung 25: Vergleich der Schnittbilder der Varianten FE Ö8 und FE19, Darstellung des ungenügenden Vermischungsgrades und der Instabilität der Probe FE19 Hochwertige pflanzliche Öle enthalten i. d. R. mehr ungesättigte Fettsäuren, wodurch der Schmelzpunkt verändert ist. Je höher der Anteil an gesättigten Fettsäuren ist, desto höher liegt der Schmelzpunkt, d. h. das Produkt ist fester. 30,00 100 90 Fettsäuremuster [%] 70 20,00 60 15,00 50 40 10,00 30 20 Penetrationswerte 25,00 80 5,00 10 0 0,00 Ö0 Ö1 Ö2 Ö3 Ö4 Ö5 Ö6 Ö7 Ö8 Ö9 Ö10 Probennum m ern Gesättigte FS [%] Einfach ungesättigte FS [%] Mehrfach ungesättigte FS [%] PE Abbildung 26: Darstellung der Fettsäuremuster sowie der Penetrationswerte der Fettersatzstoffe mit unterschiedlichen Ölen In der Abbildung 26 wird die Fettsäurezusammensetzung der für den Fettersatzstoff verwendeten Öle in Korrelation zu dem Penetrationsgrad gebracht. Die Festigkeit 6 Ergebnisse und Diskussion 92 scheint nicht abhängig von dem Anteil an gesättigten Fettsäuren zu sein. Die ungenügende Bindung und die weichere Textur der Proben kann jedoch teilweise mit dem Fettsäuremuster der Öle in Korrelation gebracht werden. So korrelieren die Fettsäurezusammensetzungen der Fettersatzstoffe mit Walnussöl (Ö3; r = -0,816), Sesamöl (Ö6; r = -0,982), Distelöl (Ö8; r = -1,000) sowie Traubenkernöl (Ö10; r = -0,905) mit dem spezifischen Penetrationswert. Die Ölmuster scheinen in einer Korrelation zu einer weichen Textur (hoher PE-Wert) zu stehen. Der gute Zusammenhalt der Probe mit Sonnenblumenöl ist damit in einen Zusammenhang mit der spezifischen Fettsäurezusammensetzung – rel. hoher Anteil an gesättigten Fettsäuren (10), mittlerer Gehalt an einfach ungesättigten Fettsäuren (24) und rel. hoher Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren (57) – in Verbindung zu bringen. Der Korrelationskoeffizient r liegt hier bei 0,684. Es gibt demnach eine signifikant positive Korrelation (wenn auch nur gering) zwischen Festigkeit und Fettsäuremuster. Der Einsatz der pflanzlichen Öle Ö1-Ö10 brachte Nachteile mit sich, die die Anwendung untersagen: 1. Zwischen dem Brät und dem Fettersatzstoff herrscht eine mangelnde Bindung, was ein unattraktives Schnittbild zur Folge hat. 2. Hochwertige Öle heben die finanziellen Aufwendungen für das Endprodukt merklich an, wodurch die Produkte zu kostenintensiv werden. 6.1.2.4 Senkung der Oxidationsanfälligkeit Die Senkung der Oxidationsanfälligkeit kann durch Austausch des pflanzlichen Öles durch tierische Fette erfolgen. Diesbezüglich wurden Versuchsreihen durchgeführt, in denen der Austausch von Sonnenblumenöl durch Butter Speck S VIII sowie Speck S XI erfolgte. Die Fettkomponenten wurden im gleichen Verhältnis wie das pflanzliche Öl zugesetzt (9 %). Die Vorbehandlung der Fettkomponenten fiel bei jeder Sorte unterschiedlich aus, wie in Tabelle 26 sichtbar, und hatte einen Einfluss auf die Messwerte. 6 Ergebnisse und Diskussion 93 Tabelle 26: Vorbehandlungsarten der tierischen Fettkomponenten für den Fettersatzstoff Fettkomponente Vorbehandlung Butter Erwärmung Speck S VIII Speck S XI 1. Grobe Zerkleinerung mit Stabmixer 2. Zerkleinerung mit Fleischwolf 1. Grobe Zerkleinerung mit Stabmixer 2. Zerkleinerung mit Fleischwolf Getestet wurde sowohl die Farbe der Proben als auch die Festigkeit. Die Abbildung 27 zeigt die Werte der Penetrationsmessung von drei Ansätzen des Fettersatzstoffes mit flüssiger Butter als Fettkomponente. Es wird deutlich, dass die Penetrationswerte der drei Ansätze erheblich streuen. Es entstand ein weicher Fettersatzstoff mit einer ungleichmäßigen Textur. 30,00 Penetrationsgrad 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 1 2 3 Ansätze (flüssige Butter) Abbildung 27: Darstellung der Werte der Penetrationsmessung (mit Fehlerbalken) von drei Ansätzen des Fettersatzstoffes angereichert mit flüssiger Butter [189] In der Abbildung 28 werden die Fettersatzstoffe mit den vorbehandelten Specksorten dargestellt. Es zeigte sich, dass alle Fettersatzstoffe mit tierischen Fettkomponenten, auch der mit Butter, weicher sind als der Fettersatzstoff mit Sonnenblumenöl (PE = 9,71). Bei den Fettersatzstoffen mit Speck fiel zudem auf, dass die Vorbehandlung durch das Wolfen eine erhebliche Festigkeitsausbildung und eine stabile Textur mit sich bringt. Die Gleichmäßigkeit der Werte ist damit zu begründen, dass der fein gewolfte Speck sich besser dispergieren und so einheitlicher im System verteilen ließ. Die Werte waren jedoch immer noch deutlich höher als die Referenzprobe mit Sonnenblumenöl. Das bestätigt die Annahme, dass die feste Textur des Fettersatzstoffes 6 Ergebnisse und Diskussion 94 nicht abhängig von den gesättigten Fettsäuren der zugegebenen Fett- bzw. Ölkomponente ist. 40,00 Penetrationsgrad 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 S VIII (grob zerkleinert) S VIII (gewolft) S XI (grob zerkleinert) S XI (gewolft) Vorbehandlung der Fettkomponente Abbildung 28: Darstellung der Werte der Penetrationsmessung (mit Fehlerbalken) der Fettersatzstoffe mit tierischen Fettkomponenten unterschiedlicher Vorbehandlungen Die Farbe der Fettersatzstoffe mit den tierischen Fettkomponenten wird in Abbildung 29 dargestellt. Anhand der Werte lässt sich erkennen, dass alle Fettersatzstoffe einen sehr hohen L*-Wert aufweisen, der bei jeder Probe über 80 liegt (FE mit Sonnenblumenöl L* = 82,79). Die Rotgehalte sind bei allen Fettersatzstoffen neutral und unterscheiden sich nicht von dem Fettersatzstoff mit Sonnenblumenöl (a* = -0,13). Der b*Wert der Fettkomponente Speck ist unabhängig der Vorbehandlung in einem privilegierten Bereich. Der Unterschied zu dem Fettersatzstoff mit Sonnenblumenöl ist sehr gering (b* = 7,26). Der Gelbwert der Probe, welche mit flüssiger Butter angereichert ist, liegt mit b* = 8,82 jedoch über dem Wert von weichem Fett (b* 8,205) und ist aus diesem Grund sowie wegen der hohen Streuung der Penetrationswerte und der Bildung einer weicheren Textur als Fettersatzstoffvariante auszuschließen. 6 Ergebnisse und Diskussion 95 Farbmesswerte 75,00 55,00 35,00 15,00 -5,00 Butter, flüssig S VIII (grob zerkleinert) S VIII (gewolft) S XI (grob S XI (gewolft) zerkleinert) L* 85,61 84,30 84,41 81,96 82,06 a* -0,60 -0,41 -0,12 -0,11 -0,05 b* 8,82 6,07 6,05 6,54 6,45 Fettkomonenten Abbildung 29: Darstellung der Farbmesswerte im L*a*b*-System der Fettersatzstoffe angereichert mit tierischen Fettkomponenten Die Zugabe von tierischen Fettkomponenten zum Fettersatzstoff hat einige Nachteile: 1. Alle Proben sind weicher als der Fettersatzstoff mit Sonnenblumenöl. 2. Die Zugabe von flüssiger Butter bewirkt eine sehr instabile Textur sowie eine Erhöhung des b*-Wertes. 3. Bei Zugabe der tierischen Fettkomponenten ist immer eine Vorbehandlung von Nöten. Die weichere Textur der Fettersatzstoffe mit Speck konnte aber auch als Vorteil angesehen werden. Der weiche Fettersatzstoff kann die Textur von streichfähiger Rohwurst aufwerten, in dem er durch seine Weichheit die Streichfähigkeit unterstützt. Die Zusammensetzung ist dahingehend zu optimieren, was in Kapitel 6.1.2.6 „Härtung und Weiterverarbeitung“ sowie 6.3 „Verfahrensentwicklung energiereduzierter streichfähiger Rohwurst“ näher erläutert wird. Auch die Möglichkeit der Eliminierung der Fett- bzw. Ölkomponente reduziert die Oxidationsanfälligkeit. In der Versuchsreihe FE 8 o. Ö. wurde das pflanzliche Öl aus der Rezeptur des Fettersatzstoffes eliminiert, um die Oxidationsanfälligkeit des Produktes herabzusetzen. Zusätzlich wurde der Einfluss der Schwartenkonzentration auf die Farbbildung überprüft. Die Ausbildung einer weißen Farbnuancierung war auch ohne Öl möglich, da während des Aufschlusses der Schwarten nicht das gesamte Fett abgeschieden wird. Die Dispergierung des vorhandenen Fettes, das bei dem Energieeintrag wegen der hohen Mediumstemperatur flüssig vorliegt, erschafft eine ähnliche Farbe wie bei der Zugabe von Öl. 6 Ergebnisse und Diskussion 96 Abbildung 30 zeigt den Farbraum dieser Versuchsreihe. Auffällig sind die ausgeprägt hohen L*-Werte der Schwartenkonzentration von 40 % und 60 %. Diese Werte signalisieren aber einen hohen Wassergehalt und somit einen hohen aw-Wert im Endprodukt. Dieser sollte aus mikrobiologischen Gründen jedoch so gering wie möglich gehalten werden. Probennummer FE 8.o:Ö.80 FE 8.o.Ö. 60 FE 8.o.Ö.40 FE 8.o.Ö.20 -20 0 FE 8.o.Ö.20 20 40 FE 8.o.Ö.40 60 80 100 FE 8.o.Ö. 60 FE 8.o:Ö.80 8,22 b 4,94 6,17 6,55 a -0,56 -0,25 -0,12 0,1 L 77,92 82,02 83,47 77,96 Farbraum Abbildung 30: Numerischer Farbraum der Probenreihe FE 8 o. Ö. (ohne Zusatz von Öl) mit steigender Schwartenkonzentration Der Fettersatzstoff mit einer Schwartenkonzentration von 80 % wies sehr gleichmäßige PE-Werte auf und zeigte mit 9,0833 einen vergleichbaren Mittelwert zu dem Fettersatzstoff mit Öl (vergleiche Anhang A: Statistische Auswertung). Die Helligkeit war unter Ausschluss von Öl etwas geringer (vergleiche Abbildung 30). Der Wert lag sehr nahe bei dem von Speck, jedoch sorgte der höhere b*-Wert für eine ausgeprägte graubraune Melierung im Produkt. Auch wenn die Werte innerhalb der specktypischen Farbmesswerte liegen und der b*-Wert vergleichbar ist mit dem von weichem Speck, ist für ein qualitativ hochwertiges Schnittbild einer Salami diese Nuancierung abzulehnen. Der Einsatz in einer streichfähigen Rohwurst ist aber akzeptabel. Bei der Herstellung einer streichfähigen Wurst erfolgt eine so starke Zerkleinerung der Komponenten, dass die geänderte Farbkommunikation keine farblich wahrnehmbare Qualitätsminderung zur Folge hat. 97 90 9 80 8 70 7 6 60 5 50 4 40 3 30 2 20 1 10 0 0 k ec p S Penetrationsgrad Farbmesswerte 6 Ergebnisse und Diskussion -1 S V III k ec Sp S XI 8 FE 8 0, 8 FE 6 0, 8 FE 4 0, 8 FE 2 0, 8 FE 1 0, FE 8 Ö o. 20 FE 8 Ö o. 40 8 FE Ö o. 60 FE 8 Ö o. 80 Proben PE L a b Abbildung 31: Vergleich der Festigkeiten dargestellt in Penetrationsgraden sowie der Farbe im L*a*b*System der FE 8er Reihe mit der Werten der Specksorten S VIII und S XI In der Abbildung 31 werden die Festigkeit und die Farbe der Specksorten S VIII und S XI der Versuchsreihe FE 8 gegenübergestellt. Im Vergleich wird deutlich, dass der b*Wert und die PE-Werte in einer signifikanten Korrelation stehen ( r = -0,825). Ein geringer Gelbwert resultiert aus einer weichen Textur. Das ist darin zu begründen, dass das Schwartenzwischenprodukt braun-gelblich ist. Wird dem Fettersatzstoff ein geringer Schwartenanteil zugegeben (weiche Textur), ist auch die Farbe geringfügiger durch das Zwischenprodukt geprägt, der Gelbwert ist kleiner. 6.1.2.5 Strukturbildung und -verhältnisse Der Fettersatzstoff beinhaltet das Schwartenzwischenprodukt, Trinkwasser und in der Regel pflanzliches Öl. Die Herstellung kann labortechnisch (Ultra-Turrax) sowie unter praxisähnlichen Bedingungen (Verwendung eines Schneidmischers) erfolgen. Eine optimale Farb- und Texturbildung setzt einen Prozess der Zerkleinerung und Dispergierung voraus, der je nach Herstellungsart einer Optimierung der Zerkleinerungs- und Mengintensitäten der eingesetzten Maschinensysteme bedarf. In Abbildung 32 werden die spezifischen Herstellungsparameter für das labor- sowie das kleintechnische Verfahren angegeben. 6 Ergebnisse und Diskussion 98 Labormaßstab Wasser Kleintechnischer Maßstab Schwartenzwischenprodukt i. d. R. Pflanzenöl Emulgierung Herstellungsparameter • Emulgierungstemperatur 60 °C • Emulgiergeschwindigkeit 24 000 U/min • Emulgierdauer 60 sec (bei 100 g Einwaage) Herstellungsparameter • Emulgierungstemperatur 60 °C • Messergeschwindigkeit 4800 U/min • Schüsselgeschwindigkeit 20 U/min • Emulgierdauer 90 sec (bei 5 kg Einwaage) Ultra-Turrax Schneidmischer Fettersatzstoff Abbildung 32: Möglichkeiten der Emulsionsbildung von Fettersatzstoffen im Labormaßstab sowie unter kleintechnischen Bedingungen, Darstellung der Herstellungsparameter In der Abbildung 33 wird die Einbettung der Öltröpfchen im Kollagennetzwerk deutlich. Die fein verteilten Öltröpfchen bewirken, dass ein sehr gutes Mundgefühl erzeugt wird, weil sie beim Schmelzen der Trägersubstanz im Mund freigegeben werden. So wird das angenehm fettige Gefühl von konventionellen Specksorten simuliert. In 20000facher Vergrößerung zeigen sich Abmessungen der Öltropfen von ca. 0,1 µm, was den Fettersatzstoff besonders stabil gegenüber Emulsionsbrüchen macht. Im Stokes’schen Gesetz wird deutlich, dass ein geringer Tröpfchendurchmesser die Sedimentations- bzw. Aufrahmgeschwindigkeit, im Fall des Fettersatzstoffes die Aufrahmgeschwindigkeit, herabsetzt (vergleiche Formel 3). Von dieser Verhältnismäßigkeit profitiert der Fettersatzstoff, was sich in der hohen Stabilität des dispersen Systems zeigt. Zudem kann die Stabilität durch eine hohe Viskosität unterstützt werden. Das System Fettersatzstoff wird durch zahlreiche Kollagenstränge durchzogen. Dieses Netzwerk bildet eine hohe Festigkeit aus. Die Gelbildung setzt zudem die Viskosität herauf und der Fettersatzstoff bildet ein stabiles Produkt. 6 Ergebnisse und Diskussion 99 Kollagenstränge Öltröpfchen Abbildung 33: REM-Aufnahme des Fettersatzstoffes, 20000fach vergrößert. Darstellung der Kollagenstränge sowie der Öltropfchen. 6.1.2.6 Härtung und Weiterverarbeitung Nach der Emulsionsbildung musste das Substitut vor der Weiterverarbeitung gehärtet werden. Bei dem Substitut für schnittfeste Rohwurst (Verwendung von Sonnenblumenöl) wurde das emulgierte Produkt in eine Form gegossen. Der Sol-Gel-Übergang muss bei Raumtemperatur stattfinden, da bei einem langsamen Übergang ein starkes Gel ausgebildet wird. Nach dem Verfestigen wurde das Substitut bei Temperaturen von ca. 712 °C für 12 h gelagert. Nach dieser Härtezeit kann das Fertigprodukt weiterverarbeitet und z. B. mit einen Fleischwolf oder Schneidmischer auf eine definierte Granulatgröße gebracht werden. Das Substitut für streichfähige Rohwürste sollte aus textureller Sicht (Streichfähigkeit) ein locker ausgebildetes Gelatinenetzwerk aufweisen, weshalb es mit weichem, gewolftem Speck vermengt wurde (vergleiche Kapitel 6.1.2.4). Dieses Vermengen findet im Solzustand des Substituts statt. Durch das Vermischen wird in dem Übergang zum Gel die Ausbildung eines starren Netzwerkes verhindert. Es sollte die Ausbildung einer streichfähigen Konsistenz im Finalprodukt unterstützt werden. Nach dem Vermengen wurde das Produkt in Form gebracht und gehärtet. Es hat sich gezeigt, dass eine sofortige Kühlung die Gelstärke herabsetzt, was sich in einem weicheren Fertigprodukt widerspiegelt. Durch den hohen Temperaturgradienten wird dem Netzwerk 6 Ergebnisse und Diskussion 100 keine Zeit gegeben, die Querverbindungen ausreichend aufzubauen. Nach der Härtung wurde das Brät zerkleinert, wobei eine zusätzliche Zerstörung des Netzwerkes erreicht wird. Netzwerkausbildung a) b) Abbildung 34: Vergleich der REM-Aufnahmen von streichfähiger Rohwurst in 1000facher Vergrößerung; a) konventionelle Rohwurst, b) fettreduzierte Rohwurst Die Abbildung 34 zeigt rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von konventioneller und fettreduzierter Teewurst (Einarbeitung des Fettersatzstoffes mit weichem Speck und ohne Öl) in 1000facher Vergrößerung. In der Abbildung b) (fettreduzierte Variante) wird das beschriebene Netzwerk deutlich. Bei dieser Variante wurde der Fettersatzstoff in gleichen Teilen mit gewolftem Speck gemischt. Das ist notwendig, damit ein zu starkes Ausbilden des Netzwerkes verhindert wird. Der Fettersatzstoff ist folglich für den Ausbau der Streichfähigkeit der limitierende Faktor. 6.1.3 Qualitätsbild des Fertigproduktes Das Fertigprodukt soll Speck in Rohwurst ersetzen. Es muss eine speckähnliche Färbung vorweisen und das Mundgefühl darf dem von Fett nicht nachstehen. Der Fettersatzstoff muss je nach Verwendung cremig oder fest sein. Bei der Herstellung von streichfähiger Rohwurst ist die Beimengung von Speck aus sensorischen Gründen unabdingbar und ernährungsphysiologisch akzeptabel. Das Fertigprodukt „Fettersatzstoff“ setzt sich aus den in den Tabellen angegebenen Rohstoffen zusammen (vergleiche Tabelle 27 und Tabelle 28). 6 Ergebnisse und Diskussion 101 Tabelle 27: Endrezeptur des entwickelten Fettersatzstoffes für den Einsatz in schnittfester Rohwurst Rohstoffe: Verhältnis Schwartenzwischenprodukt Mengenangaben [%] 72,5 1 Wasser 18,5 Sonnenblumenöl 0,1 9 Tabelle 28: Endrezeptur des entwickelten Fettersatzstoffes für den Einsatz in streichfähiger Rohwurst Rohstoffe: Verhältnis Schwartenzwischenprodukt Mengenangaben [%] 40 1 Wasser Speck S XI 10 1 50 6.1.3.1 Eigenschaften des Fettersatzstoffes Das Temperaturverhalten des isolierten Fettersatzstoffes zeigt Ähnlichkeiten mit dem von Gelatine (ab 25 °C wird Gelatine weich, ab 37 °C schmilzt das Gel [190]). Gelatinegele sind thermoreversibel, das heißt, sie sind in der Lage nach erneuter Erwärmung einen Gel/Sol-Übergang zu vollziehen. Beim Abkühlen ist dieser Vorgang reversibel [145]. Das Fertigprodukt befindet sich bei Raumtemperatur und auch bei tieferen Temperaturen in einem festen Aggregatzustand. Ähnlich wie Gelatine wird der Fettersatzstoff ab ca. 30 °C weich, hält aber seine vorgegebene Form, bei 36 °C beginnt die Probe am Produktrand zu schmelzen, ab 42 °C verliert sie ihre Form. Der Fettersatzstoff wird jedoch nie flüssig, sondern weist auch bei höheren Temperaturen eine zähflüssige Konsistenz auf. Wird die Probe abgekühlt erhöht sich ab ca. 40 °C die Viskosität, ab ca. 30 °C erfolgt der Sol-/Gelübergang. Bei dieser Temperatur ist der Fettersatzstoff kompakt, hat jedoch eine weiche Textur. Beim Erreichen von 25 °C ist er wieder fest (Temperaturwerte beziehen sich auf eine Probe mit den Maßen 63 x 27 x 15 [L x B x H in mm]). Diese Eigenschaften machen eine Lagerung von Rohwurst mit dem entwickelten Fettersatzstoff auch bei höheren Temperaturen möglich. Der aw-Wert (der Auskunft über die Lagerstabilität gibt) des Fettersatzstoffes für schnittfeste Rohwurst lag im Durchschnitt bei 0,933 (Standardabweichung 0,00424). Der Fettersatzstoff ohne Öl (vor der Vermengung mit Speck) hatte einen etwas höheren aw-Wert von 0,943 (Standardabweichung 0,00141). Diese Differenz erklärt sich damit, dass das Fertigprodukt mit Öl einen geringeren Wassergehalt hat als ohne Öl. Bei der vorliegenden Wasseraktivität wird eine Lagerung bei 7-12 °C für ca. 40 Tage ohne sensorische Einbußen garantiert. Kühlere Temperaturen erhöhen die Lagerstabi- 6 Ergebnisse und Diskussion 102 lität. Eine Lagerung unter Tiefkühlbedingungen (-18 °C) kann ohne wesentliche Qualitätseinschränkungen durchgeführt werden. Unter Tiefkühlbedingungen nimmt der Fettersatzstoff eine signifikant unterschiedliche Färbung an – Senkung der Farbhelligkeit (p = 0,000), Unterschied im Rotwert (p = 0,003), Erhöhung des Gelbwertes (p = 0,004) –, die bei Anstieg der Temperatur wieder aufgehoben wird (vergleiche Abbildung 35). Die deskriptive Statistik der Farbmesswerte des Fettersatzstoffes bei -18 °C ist in Anhang A: Statistische Auswertung einzusehen. Diese Eigenschaft beruht auf unterschiedlichen Brechungsindizes von Öl bei entsprechenden Aggregatzuständen. Sonnenblumenöl erstarrt ab einer Temperatur von -18 °C, ab einer Temperatur von -5 °C beginnt es wieder zu schmelzen, in dem dazwischen liegenden Temperaturbereich ist es fest [191]. Das Erstarren der Öltröpfchen verursacht eine veränderte Lichtbrechung und damit Farbkommunikation des Fettersatzstoffes. 85 75 Farbwerte 65 55 45 35 25 15 5 -5 L a b RT (20 °C) 82,79 -0,13 7,26 TK (-18°C) 76,42 0,18 10,07 Farbraum Abbildung 35: Wandel des Farbraumes des Fettersatzstoffes bei Änderung des Aggregatzustandes (Messung bei Raumtemperatur und bei Tiefkühltemperatur) Eine Möglichkeit, die Lagerstabilität des Fettersatzstoffes zu erhöhen, ist die Vakuumgefriertrocknung des Substituts. Diese Form der Trocknung stellt eine sehr produktschonende Konservierung dar [192]. Es kann davon ausgegangen werden, dass es zu keiner Zerstörung des für die Textur bedeutenden Gelatinenetzwerkes kommt. Der Fettersatzstoff wurde vor der Sublimation (Parameter siehe 5.3) mit einer 3 mm Ausgangslochscheibe auf die entsprechende Partikelgröße gebracht. In der Abbildung 36 werden die unterschiedlichen Massenverluste bei den spezifischen Trocknungszeiten dargestellt. 6 Ergebnisse und Diskussion 103 Massenverlust [%] 60 58 56 54 52 50 Massenverlust 180 210 240 300 54,61 55,54 58,24 59,22 Trocknungsdauer [m in] Abbildung 36: Darstellung des Trocknungsverlustes bei der Gefriertrocknung des Fettersatzstoffes mit zunehmender Trocknungsdauer [193] Es wird deutlich, dass nach einer fünfstündigen Sublimation ein Masseverlust von fast 60 % auftrat. Der Fettersatzstoff war nach der Gefriertrocknung weiß und konnte ohne auftretende Komplikationen in die schnittfeste Wurst eingearbeitet werden. Der geringe Wassergehalt des gefriergetrockneten Fettersatzstoffes reduzierte den Startwassergehalt der Rohwurst. Die herrschenden Wassergehalte waren bei Zugabe des getrockneten Fettersatzstoffes aber immer noch größer als bei einer konventionell hergestellten Rohwurst. Verliert der Fettersatzstoff ca. 60 % Wasser, enthält dieser immer noch etwa 30 % Wasser im Endprodukt. Dieser Wert ist höher als der Wassergehalt der rohwursttypischen Specksorten, aber tiefer als bei Nichttrocknung des Fettersatzstoffes. Die Reifungsparameter ändern sich, eine Instabilität der Hürdensequenzen konnte aber nicht beobachtet werden. 6.1.3.2 Mikrobiologische Stabilität Die mikrobiologischen Kontrollen erfolgten an dem Schwartenzwischenprodukt, dem Fettersatzstoff für schnittfeste Rohwurst (mit Öl) sowie dem Fettersatzstoff mit Speck für streichfähige Rohwurst. Diese Werte werden mit den vom DGHM veröffentlichen Richt- und Warnwerten für Rohwürste verglichen (siehe Tabelle 29, Tabelle 30 und Tabelle 31). 6 Ergebnisse und Diskussion 104 Tabelle 29: Keimgehalt des Schwartenzwischenproduktes Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] BP-Agar Staphylokokken weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 3 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 3 PC-Agar Aerobe mesophile Ge- weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 8 3 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 6 samtkeimzahl GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 1,0 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 2,0 x 10 Tabelle 30: Keimgehalt des Fertigproduktes mit Zugabe von Öl Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] BP-Agar Staphylokokken weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 3 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 3 PC-Agar Aerobe mesophile Ge- weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 8 2 1,0 x 10 3 3 1,0 x 10 6 samtkeimzahl GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 2,0 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 1,0 x 10 Tabelle 31: Keimgehalt des Fertigproduktes mit Zugabe von Speck Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] 2 1,0 x 10 3 1,0 x 10 3 6 1,0 x 10 8 5 1,0 x 10 3 1,0 x 10 6 BP-Agar Staphylokokken 8,0 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen n. a., aber Wachstum PC-Agar Aerobe mesophile Ge- 2,3 x 10 samtkeimzahl GSP-Agar Pseudomonaden 4,6 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 2,0 x 10 2 Der Vergleich der ermittelten Keimzahlen für das Schwartenzwischenprodukt mit den Richtwerten, lässt erkennen, dass die mikrobiologischen Werte der Schweineschwarten unterhalb der aufgeführten Richtwerte liegen. Die präparierten Schweineschwarten stellen somit kein erhöhtes mikrobiologisches Risiko bei der Herstellung des Fettersatzstoffes dar. 6 Ergebnisse und Diskussion 105 Bei der mikrobiologischen Kontrolle des Fertigproduktes mit Öl wurden Staphylokokken, Enterobakterien, Hefen und Schimmelpilze nachgewiesen. Die Anzahl der Staphylokokken lag mit „weniger als 1,0 x 103/g“ deutlich unter den Richtwerten des DGHM. Das makroskopische Bild der koloniebildenden Einheiten auf dem Baird-ParkerMedium ließ darauf schließen, dass es sich um den Hautkeim Staphylococcus epidermidis handelt. Auch der Gehalt an Enterobacteriaceae lag mit einem Wert von „weniger als 1,0 x 103 KbE/g“ unterhalb des Richtwertes. Der Keimgehalt des Fettersatzstoffes für schnittfeste Rohwurst lag unterhalb der jeweiligen Richtwerte, demzufolge kann der Einsatz in der Rohwurstherstellung ohne erhöhtes mikrobiologisches Risiko erfolgen. Die Keimzahlen des Fertigproduktes unter Verwendung von Speck für streichfähige Rohwurst entsprechen nur bedingt den mikrobiologischen Anforderungen. Der Keimgehalt an Pseudomonaden (4,6 x 105 KbE/g) lässt auf ein erhöhtes mikrobiologisches Risiko schließen. Da dieser Wert nicht bei dem Fettersatzstoff ohne Speck auftrat, ist die hohe Keimzahl auf den Speckzusatz zurückzuführen. Der Fettersatzstoff unter Verwendung von Speck unterliegt jedoch bei der Rohwurstherstellung gemäß der Hürdentechnologie bakteriziden Einflüssen, was das mikrobiologische Risiko begrenzt. 6.1.4 Wirtschaftliche Betrachtungsweise des Fertigproduktes Hauptbestandteil des entwickelten Fettersatzstoffes für schnittfeste Rohwurst sind thermisch aufgeschlossene Schweineschwarten. Sie betragen rund 70 % des Ersatzstoffes. Weitere Bestandteile sind Wasser und Sonnenblumenöl. Die finanziellen Aufwendungen für das Fertigprodukt sind sehr gering, da die Hauptzutat Schweineschwarten in den Kalkulationen nur mit 1 €/ 1 kg anzurechnen sind. Durch die ca. 30 %-ige Wasseraufnahme muss für das Schwartenzwischenprodukt nur noch mit 0,77 € gerechnet werden (1000/1300 = 0,7692). Die Aufwendungen für das verwendete Sonnenblumenöl betragen pro Liter 0,85 €. Die Kalkulation des Fettersatzstoffes für schnittfeste Rohwurst wird mit folgender Formel 7 berechnet: Formel 7: Allgemeine Berechnungsformel für die Preiskalkulation des Fettersatzstoffes (schnittfeste Rohwurst) FE [€ / kg ] (9% Ölpreis ) (72, 5% AufwendungenfürSchwartenzwischenprodukt ) (18, 5% AufwendungfürWasser ) * Daraus ergibt sich (Formel 8) 6 Ergebnisse und Diskussion 106 Formel 8: Kostenberechnung des Fettersatzstoffes (schnittfeste Rohwurst) FE[€ / kg ] (9% 0,85€) (72,5% 0, 77€) (18,5% 0€) 0, 63€ / kg * ein Preis von 0,63 €/kg. Der arttypische Rohwurstspeck (S VIII) für schnittfeste Rohwurst ist mit 1,95 €/kg anzusetzen. Wird der Speck durch den entwickelten Fettersatzstoff ersetzt ergibt sich eine Ersparnis für den Rohstoff von 1,32 €/kg. Bei der Herstellung von streichfähiger Rohwurst kann bei der Herstellung des Fettersatzstoffes auf das pflanzliche Öl verzichtet werden. Der Fettersatzstoff besteht demzufolge aus präparierten Schweineschwarten, Trinkwasser und gewolftem Speck (S XI). Der Speck S XI für die Herstellung streichfähiger Rohwurst wird mit einem Wert von 1,25 €/kg kalkuliert, bei der Produktion der streichfähigen Wurst wird die Hälfte des Speckes durch das Fertigprodukt substituiert. Die Aufwendungen für den Fettersatzstoff für die streichfähige Rohwurst berechnen sich wie folgt (Formel 9): Formel 9: Allgemeine Berechnungsformel für die Preiskalkulation des Fettersatzstoffes (streichfähige Rohwurst) FE[€ / kg ] (50% Speckpreis ) (40% AufwendungfürSchwartenzwischenprodukt ) (10% AufwendungfürWasser )* Daraus ergibt sich ein Preis von 0,93 €/kg (siehe Formel 10). Formel 10: Kostenberechnung des Fettersatzstoffes (streichfähige Rohwurst) FE[€ / kg ] (50% 1, 25€) (40% 0, 77€) (10% 0€) 0,933€ / kg * Bei Vergleich zu typischem Rohwurstspeck erfolgt eine Einsparung von 0,32 €/kg. Die Problemstellung besagt, dass eine Energiereduzierung von Rohwurst stattfinden soll, ohne die Produktionskosten zu erhöhen. Diese Vorgabe wird durch die Reduzierung der Aufwendungen für das Fettsubstitut erreicht und sogar überboten. * Alle Fleisch- und Speckpreise beziehen sich auf die verwendeten Händlerpreise, die Angaben berück- sichtigen keine Ausgaben für die Energie, Wasser und Arbeitszeit und Personal. 6 Ergebnisse und Diskussion 6.2 107 Verfahrensentwicklung energiereduzierter schnittfester Rohwurst 6.2.1 Rezepturausarbeitung Die energiereduzierte schnittfeste Rohwurst sollte sich in ihrem Geschmack nicht von konventioneller Salami unterscheiden, weshalb eine Rezeptur dieser Sorte (Rezeptur siehe Kapitel 5.1) gewählt wurde. Die bedeutendste Änderung in der Grundrezeptur erfolgte durch den Austausch des Speckes (S VIII), der durch das Fertigprodukt (Fettersatzstoff) ersetzt wurde. In der ersten Versuchsreihe wurde auf Gewürze verzichtet und nur das Produktionsfleisch und die technologisch wichtigen Zutaten festgelegt, als Farbfestiger wurde der Pökelhilfsstoff Na-Askorbat verwendet, Glutamat wurde aus der Rezeptur gestrichen (vergleiche Tabelle 32). Es zeigte sich, dass ein hoher Rindfleischanteil einen negativen Effekt auf den Fettersatzstoff hat. Er wird durch den hohen Myoglobingehalt des Rindfleisches in der roten Farbe verstärkt, was negativ zu bewerten ist. Außerdem war der Salzgehalt zu hoch gewählt. Durch den hohen Wassergehalt in der Startphase, der in der Reifezeit drastisch reduziert wird, werden die Aromen der Gewürze stark konzentriert, was bei normaler Salzzugabe zu übersalzenen Produkten führt. Auch die Kohlenhydratdosierung war in der ersten Versuchsreihe zu hoch gewählt worden. Die gebildete Säure wird ebenfalls konzentriert und es entsteht ein sensorisch abwegiges, zu saures Produkt. Schlussfolgernd wurden folgende Rezepturänderungen durchgeführt. 6 Ergebnisse und Diskussion 108 Tabelle 32: Rezepturen der Versuchsreihen zu den schnittfesten Rohwürsten S1…S8 Rohstoffe S1 S2 S3 S4 S5a/S5b S6 S7a/S7b S8a/b/c Einwaage in [%] SI 30 30 30 35 35 35 35 35 S II 10 30 30 30 30 30 30 30 R II 30 10 10 10 10 10 10 10 FE 30 30 30 25 25 25 25/- 25 - - - - - - -/25 - S VIII Einwaage in g je kg NPS 30,0 30,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 25,0 Pfeffer weiß* 3,0 3,0 3,0 2,5 2,0/3,0 2,0 2,0 2,0 Na-Askorbat 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 KH (mono/di) 2,0/4,0 3,0/2,0 3,0/2,0 3,0/2,0 3,0/2,0 3,0/2,0 3,0/2,0 3,0/2,0 20 ml 20 ml - - - - - - - - 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Piment* - - - - 5,0/ - - - 4,0/-/- Kardamom* - - - - 0,5/ - - - 0,5/-/- Rotwein- - - - - 4,0/ - - - 4,0/-/- Paprika* - - - - - /0,5 - - -/-/0,5 Thymian* - - - - - /0,5 - - -/-/0,5 Rum- - - - - - /2,0 4,0 4,0 -/4,0/2,0 Rum-Lorbeer - - - - - /2,0 - - -/-/2,0 Koriander* - - - - - 0,5 0,5 -/0,5/- Starterkulturen (L. curvatus) Starterkulturen (Biobak L) Knoblauch Knoblauch *gemahlen Die Versuchsreihe Salami S8b stellt den sensorischen Favoriten bei der schnittfesten Rohwurst dar, was durch Untersuchungen nachgewiesen wurde. 6 Ergebnisse und Diskussion 109 6.2.2 Verfahrensführung 6.2.2.1 Zerkleinerungs- und Mengparameter Den ersten Schritt zur Herstellung der schnittfesten Rohwurst stellt die Granulierung des Fettersatzstoffes dar, das Produkt ist in Abbildung 37 dargestellt. Die Granulierung erfolgte im Fleischwolf, wobei das gewünschte Schnittbild der Rohwurst über den notwendigen Aufbau des Schneidsatzes entscheidet. Zum Einsatz kamen Ausgangslochscheiben von 2 bis 5 mm Lochdurchmesser. Die 2 bzw. 3 mm Lochscheiben zeigten hinsichtlich der Partikelgestaltung die besten Qualitäten. Abbildung 37: Darstellung des vorzerkleinerten Fettersatzstoffes (2 mm Granulat für den Einsatz in schnittfester Rohwurst) Die Herstellung des Grundbrätes erfolgte im Schneidmischer, das Einsatzmaterial wurde bei einer Messergeschwindigkeit von 2400 U/min und einer Schüsselgeschwindigkeit von 10 U/min auf den gewünschten Zerkleinerungsgrad gebracht. Die Gewürze und sonstigen Zutaten wurden zu Beginn des Zerkleinerungsschrittes untergemengt. In den ersten Versuchsreihen sollte insbesondere die Optimierung der Prozessstufe Mengen erfolgen. 6 Ergebnisse und Diskussion 110 Abbildung 38: Fließschema für die Herstellung von schnittfester Rohwurst mit Darstellung der Zerkleinerungs- und Mengprozesse im Schneidmischer (Scherpunkt Zerkleinerung/Mengung: Fleisch und FE) Die Abbildung 38 zeigt den schematischen Prozessverlauf zur Herstellung einer schnittfesten Rohwurst unter Einsatz des Schneidmischers. Nachteilig erwies sich eine hohe Mengintensität und eine starke Bräterwärmung, in deren Folge ein inhomogenes Schnittbild zu verzeichnen war. Der Einsatz eines Drehhebelkneters brachte deutliche Verbesserungen der ausgewiesenen Mengparameter (siehe Abbildung 39). 6 Ergebnisse und Diskussion 111 Abbildung 39: Fließschema für die Herstellung von schnittfester Rohwurst mit Darstellung der adaptierten Zerkleinerungs- und Mengprozesse (Schwerpunkt Zerkleinerung/Mengen: Fleisch und FE) 6.2.2.2 Brätbildung und -stabilisierung Der Einsatz des Drehhebelkneters bewirkte bei kürzeren Mengzeiten und geringeren thermischen Belastungen ein optisch ansprechendes Brät mit einer homogenen Verteilung der Bestandteile. Insbesondere die Bindung zwischen dem Fettersatzstoff und den Fleischteilchen profitierte von der Verfahrensänderung. Schon nach einem Tag der Fermentation wurden die Substitutteilchen fest vom Fleischbrät umschlossen und damit fixiert. Diese Ummantelung der Fettersatzstoffteilchen zeigt sich in der intensiven Bindung in Abbildung 40. 6 Ergebnisse und Diskussion 112 Abbildung 40: Brätzusammenhalt von schnittfester energiereduzierter Rohwurst nach dem Mengen mit Drehhebelkneter und nach Vorklimatisierungsphase Diese hoch adhäsive Fixierung wird durch die rasterelektronische Aufnahme der schnittfesten Rohwurst deutlich. Die Abbildung 41 zeigt die Bindung zwischen Fett und Brät (a) und die Bindung zwischen Fettersatzstoff und Brät (b). Abbildung 41: REM-Aufnahme von konventioneller und fettreduzierter Salami (Aufnahmezeitpunkt: nach Beendigung des Reifungsverfahrens) in 150facher Vergrößerung; a) konventionelle Variante, b) fettreduzierte Variante Wie in den rasterelektronischen Aufnahmen nachgewiesen, zeigt die fettreduzierte Rohwurst eine intensive Kontaktierung. Das ist auch dann nachzuweisen, wenn Hohlräume zwischen Brät und Fettersatzstoff auftreten. Treffen Fettersatzstoff und Brät aufeinander, gehen sie eine feste Verbindung ein, die als starke Zwischenkomponente anzusehen ist. Die Abbildung 42 zeigt die hoch adhäsive Verbindung zwischen den Komponenten. 6 Ergebnisse und Diskussion 113 Verbindungsschicht Abbildung 42: REM-Aufnahme der Kontaktierung von Fettersatzstoff und Brät in 1000facher Vergrößerung, Darstellung der Verbindungsschicht Bei der konventionellen Variante der Rohwurst (a) wird deutlich, dass keine so intensive Bindung besteht. Die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme in Abbildung 43 zeigt zwischen Speck und Fleischbrät Hohlstellen. Bei einem Anschnitt der Wurstwaren blieb aber die Verbindung der Komponenten erhalten. Es wird deutlich, dass Hohlstellen nicht zwingend zu einer geringeren Qualität führen müssen. Wichtig ist demnach, dass es Fixierungspunkte zwischen den Komponenten gibt. Diese sorgen für eine ausreichende Stabilität der Wurst und schaffen das arttypische Schnittbild. Hohlstellen Abbildung 43: REM-Aufnahme von konventioneller Salami, 20fach vergrößert, Darstellung der Hohlstellen zwischen Speck und Fleischbrät 6 Ergebnisse und Diskussion 114 6.2.3 Füllprozess Nach den Zerkleinerungs- und Mengprozessen schließt sich das Abfüllen des Brätes an. Die schnittfesten Rohwürste wurden in Hautfaserdärme (Code A, Kaliber 40/45) und Cellulosefaserdärme (Code C, D, E, F, Kaliber 40 bzw. 50) abgefüllt und dann gereift. Während der Reifung der fettreduzierten Rohwurst in einem Hautfaserdarm wurden durchschnittliche Masseverluste von ca. 41 % ermittelt. Dies war deutlich zu intensiv, was zu dem Fehler „Trockenrandbildung“ führte. Bei einem Einsatz von Cellulose als Darmmaterial zeigte sich kein signifikanter Unterschied (41,68 %; p = 0,318), jedoch stieg mit diesem Wechsel die Qualität der Wurst gravierend an. Cellulosefaserdärme weisen gute Bräthaftungseigenschaften auf. Sie lassen sich nach der Reifung gut von der Wurst ablösen und geben keinen Eigengeschmack an die Wurst ab [194]. Der eingesetzte Hautfaserdarm konnte diese Eigenschaften nicht einhalten. Schon während des Reifungsprozesses löste sich der Darm von der Brätoberfläche ab, das führte zu einer abweichenden Qualität und reduzierte in der Folge die Qualitätszahl der Wurst. Ein signifikanter Unterschied (p = 0,000) zeigte sich bei der Reifung von konventionellem Brät in Cellulosefaserdärmen. Die Masseverluste wurden hier mit etwa 31 % ermittelt, was insbesondere auf den unterschiedlichen Wassergehalt der verschiedenen Wurstwaren zu Beginn der Reifung zurück zu führen ist. 6.2.4 Entwicklung eines Hürdenkonzeptes 6.2.4.1 Rauchbeaufschlagung Die Tabelle 33 verdeutlicht das entwickelte Räucherregime. Die rechte Spalte zeigt die jeweilige Verweildauer der einzelnen Chargen im Rauch. Die Rauchbeaufschlagung unterscheidet sich bei den unterschiedlichen Chargen, da die optimale Verweildauer im Rauch ermittelt werden musste. So erfolgte die Rauchbeaufschlagung der Versuchsreihe S1 bis Schritt 38, was einer Verweildauer von 10,5 h entspricht. Das Räuchergut der Versuchsreihe S6 wurde hingegen nur bis Schritt 17 mit Kaltrauch behandelt. Bei der Charge S8 erfolgten zwei Räucherabfolgen, bis Schritt 14 in der ersten Räucherabfolge und bei der zweiten Räucherung bis Schritt 11. Der Räuchervorgang untergliedert sich in alternierende Prozessabfolgen. Neben der Rauchbeaufschlagung erfolgen auch immer Trocknungsschritte. Insbesondere die Trocknungsabfolgen bewirken eine starke Wasserabgabe des Räucherguts. Die energiereduzierte Wurst beinhaltet zu Reifungsbeginn einen hohen Wassergehalt, der sich bei bestimmten Bedingungen, wie sie beim Trocknungsvorgang im Räucherregime 6 Ergebnisse und Diskussion 115 vorkommen, drastisch reduziert. In der Folge kann sich ein Trockenrand ausbilden. Eine verkürzte und gestaffelte Rauchbeaufschlagung kann dem entgegenwirken, weil sich die Trocknungszeiten verringern und das Räuchergut in der Zeit zwischen den einzelnen Räucherabfolgen kontrolliert reifen kann. Bei der darauffolgenden Rauchbeaufschlagung ist der Wassergehalt der Wurst geringer und die Feuchtedifferenz zwischen Rauch (Umgebung) und Wurstoberfläche reduziert. Daraus ergibt sich eine reduzierte Verdunstung an der Phasengrenze Wurstoberfläche/Luftraum, weil sich die Massenpartialdichte von Wasser an der Oberfläche der Wurst reduziert (vergleiche Formel 2). Die Gefahr einer stark getrockneten Wurstoberfläche wird gemindert. Tabelle 33: Kaltrauchverfahren für die Versuchsreihen der schnittfesten Rohwurst SchrittNr. Prozess- Betriebs- Rauch- Code Schrittzeit [min] temp. [°C] intensität [%] Prozess 1 Röten, Wärmen, Reifen 1 60 22 2 Trocknen 2 15 22 3 Räuchern 23 30 22 4 Rauch kondensieren 12 5 22 5 Trocknen 2 10 22 6 Räuchern 23 30 22 7 Rauch kondensieren 12 5 22 8 Trocknen 2 10 22 9 Räuchern 23 30 22 10 Rauch kondensieren 12 10 22 11 Trocknen 2 10 23 12 Räuchern 23 30 23 13 Rauch kondensieren 12 5 23 2 10 23 14 Trocknen 15 Räuchern 23 30 23 16 Rauch kondensieren 12 5 23 17 Trocknen 2 10 23 18 Räuchern 23 30 23 19 Rauch kondensieren 12 5 23 20 Trocknen 2 10 23 21 Räuchern 23 30 23 22 Rauch kondensieren 12 5 23 23 Trocknen 2 10 24 24 Räuchern 23 30 24 Räucherabfolgen der Chargen 89 89 89 S5 (2. R.), S8 89 S4 (2 x), S5 (1. R.), S8 (1. R.) 89 S6, S7 89 89 89 6 Ergebnisse und Diskussion SchrittNr. 116 Prozess- Betriebs- Rauch- Code Schrittzeit [min] temp. [°C] intensität [%] Prozess 25 Rauch kondensieren 12 5 24 26 Trocknen 2 10 24 27 Räuchern 23 30 24 28 Rauch kondensieren 12 5 24 29 Trocknen 2 10 24 30 Räuchern 23 30 24 31 Rauch kondensieren 12 5 24 32 Trocknen 2 10 24 33 Räuchern 23 30 24 34 Rauch kondensieren 12 5 24 35 Trocknen 2 10 24 36 Räuchern 23 30 24 37 Rauch kondensieren 12 10 24 38 Trocknen 2 10 24 Räucherabfolgen der Chargen 89 S3 89 89 89 S1, S2 Zwischen den Räuchervorgängen wurden die Würste in der Klimareifungsanlage fermentiert. Die Räucherung stellt bei der schnittfesten Rohwurst eine wichtige Hürdensequenz dar. Durch den hohen Wassergehalt zu Beginn der Reifung ist sowohl mit einer Vermehrung der erwünschten als auch der unerwünschten Mikroflora zu rechnen. Die Oberfläche wird durch die antimikrobiell wirkenden Räucherbestandteile von unerwünschtem Schimmelpilzwachstum freigehalten. 6.2.4.2 Fermentationsverlauf Die energiereduzierte Rohwurst wies zu Beginn der Reifung einen hohen Startwassergehalt auf, da das Fettsubstitut einen mit Magerfleisch vergleichbaren Wassergehalt hat. Daraus resultierend musste das Reiferegime so verändert werden, dass die Wasserabgabe gezielt verlangsamt wurde. Deshalb wurde die Anpassungsphase während der Fermentation bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Die rel. Luftfeuchtigkeit wurde auf ca. 95 % festgelegt. Wie in Abbildung 44 dargestellt, ist die rel. Luftfeuchtigkeit bis zum Erreichen des sechsten Reifungstages auf einen Wert über 90 % eingestellt. Auch die Temperatur überschreitet Werte von 20 °C nicht, um umfangreiche Wasserabgaben an die Umgebung zu unterbinden. 117 100 45 90 40 80 35 70 30 60 25 50 20 40 15 30 20 10 10 5 0 Verlust in [%] rel. Luftfeuchtigkeit in [%] / Temperatur in [°C] 6 Ergebnisse und Diskussion 0 0. 1. 2. 3. 4. 5. n. 6. d. R. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Reiferegime in [d] rel. Luftfeuchtigkeit Temperatur Masseverlust Abbildung 44: Darstellung des Reiferegimes mit den Parametern rel. Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Reifedauer sowie Kennzeichnung des Masseverlustes der schnittfesten Rohwurst S2 Der Masseverlust von ca. 40 % am Ende der Reifung war akzeptabel. Ein Novum ist, dass dieser Wert schon nach einer Reifedauer von 12 d erreicht wurde. Positiv hervorzuheben ist bei dieser Charge, dass neben der Senkung der Reaktionszeit der pH-Wert schon nach kurzer Zeit in einen aus mikrobiologischer Sicht sicheren Bereich gesunken ist, was in Abbildung 45 sichtbar wird. Das Erreichen des pH-Wertes von ca. 5 nach zwei Fermentationstagen bestätigt die Konkurrenzfähigkeit der Starterkulturen und weist einen guten Fermentationsverlauf der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst auf, was bedeutend für das Gelingen der neuen Wurst war. 5,80 5,70 5,60 pH-Wert 5,50 5,40 5,30 5,20 5,10 5,00 4,90 4,80 0. 1. 2. 3. 4. 5. n. d. R. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Reiferegime in [d] Abbildung 45: Darstellung des pH-Verlaufes der Versuchsreihe S2 während der Klimareifungsphase 6 Ergebnisse und Diskussion 118 Tabelle 34 zeigt das Reiferegime der Versuchsreihe S5. Ableitend aus den Ergebnissen der vorherigen Versuchsreihen erfolgte die Räucherrauchbeaufschlagung in zwei Schritten. Zudem wurde eine hohe rel. Luftfeuchtigkeit, die Werte von 90 % nicht unterschreitet, angestrebt. Tabelle 34: Reiferegime der Versuchsreihe S5 Rel. S5 Schritt-Nr. Prozess- Schrittzeit Code [d] Prozess Betriebstemp. Luftfeuchte [°C] [%] 1 Vorklimatisierungsphase 2 1 21 - 20 96 - 94 Räucherprogramm 029 (bis Schritt 14) 1 Vorklimatisierungsphase 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 21 - 20 96 - 94 2 4 20,5 – 19,5 96 - 94 Räucherprogramm 029 (bis Schritt 11) 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 19,5 – 18,5 93 – 92 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 19,5 – 18,5 93 - 91 5 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4 18,5 – 17,5 91 - 90 Auch bei dieser Charge sank der pH-Wert sehr schnell in den Bereich des isoelektrischen Punktes, wodurch ein stabiles Produkt erreicht wurde. In Abbildung 46 wird deutlich, dass der pH-Wert nach ca. 10 d Fermentationszeit wieder über den Wert von 5,0 gestiegen ist. 45 5,8 5,6 35 5,4 30 25 5,2 20 5 15 pH-Wert Masseverlust in [%] 40 4,8 10 4,6 5 0 4,4 0. 1. n. d. 2. 1. R. 3. 4. 5. 6. n. d. 7. 2. R. 8. 9. 10. 11. 12. Reiferegime in [d] Masseverlust pH-Wert Abbildung 46: Darstellung des Masseverlustes und pH-Wert-Verlaufes der Versuchsreihe S5 während der Klimareifungsphase 6 Ergebnisse und Diskussion 119 In der Versuchsreihe S7 werden eine energiereduzierte und eine fettreiche Rohwurst, die unter identischen Bedingungen hergestellt wurden, verglichen. Hier sollten die unterschiedlichen Reifungseigenschaften deutlich gemacht werden. Nach dem Abfüllen des Brätes in die Därme, schloss sich die Fermentation an, die bei dieser Charge durch eine Räucherung von 5,15 h komplettiert wurde. Abbildung 47 zeigt das Schnittbild der energiereduzierten Variante (a) und der konventionellen Rohwurst (b). Beide Varianten weisen nach ca. 6 d eine leichte Trockenrandbildung auf. Nach Abschluss der Reifung war nur noch bei der energiereduzierten Rohwurst ein Trockenrand festzustellen. Dafür scheint die Bindung zwischen Brät und FE klarer und definierter zu sein, als bei der konventionellen Variante, was durch die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen unterstrichen wird. Abbildung 47: Darstellung der Schnittbilder der Versuchsreihe S7a) fettreduzierte und S7b) konventionelle Rohwurst; Kaliber 40 Deutlich wurde bei dieser Charge der unterschiedliche Masseverlust, so hatte die fettreiche Wurst nach 12 d Reifedauer einen Verlust von ca. 28 % zu verzeichnen. Die energiereduzierte Variante verlor unter den identischen Bedingungen 42 % an Masse. Die deskriptive Statistik der Masseverluste ist in Anhang A: Statistische Auswertung dargestellt. Umfangreiche Ergebnisse bestätigen diesen signifikanten Unterschied (p = 0,027). Eine Reduzierung des Trockenrandes, folglich die Senkung des starken Massenverlustes, konnte nur über einen gesenkten Trocknungsverlust erreicht werden. Die Erhöhung der rel. Luftfeuchtigkeit stellte keine Option dar, da sie bereits sehr hoch gewählt wurde und eine weitere Erhöhung eine Schimmelpilzbildung an der Oberfläche begünstigen würde. Auch die Senkung der Trocknungstemperatur wurde nicht als Optimierungsoption gewählt, da dieses die Reifungsdauer anheben und so die ökonomischen Bilanzen nachteilig belasten würde. Darum konnte nur ein zeitlich reduziertes Fermentationsregime oder eine Erhöhung des Darmkalibers eine Reduzierung der Trocknungsfehler bewirken. Zu beachten ist, dass eine Senkung der Reifedauer einen 6 Ergebnisse und Diskussion 120 sensorischen Qualitätsverlust bewirkt, weil das Aroma sich nicht ausreichend entwickeln kann. Aus diesem Grund wurde das Darmkaliber verändert. Eine Anhebung des Kaliberdurchmessers erzeugt ein ungünstigeres OberflächenVolumen-Verhältnis. Die Vergrößerung des Durchmessers verlängert den Weg (vergleiche Formel 1), den das Wasser bis zur Darmoberfläche zurücklegen muss und der Kapillartransport des Wassers wird erschwert. Diese Eigenschaft wirkte sich positiv auf den Reifungsverlauf der energiereduzierten Rohwurst aus. Neben einer Reduzierung der Wasserabnahme von ca. 40 % (Mittelwert: 41,67 %*) auf 35 % (Mittelwert: 34,96 %*), zeigte sich ein sehr ansprechendes Äußeres, eine Trockenrandbildung wurde vermieden (siehe Abbildung 48, *siehe Anhang A: Statistische Auswertung). Abbildung 48: Schnittbilder von schnittfesten Rohwursten am 6. Reifungstag der Klimareifung; S10a) konventionell und S10b) energiereduziert; Kaliber 50 Nach Abschluss der Klimareifung und entsprechender Nachreifung (insgesamt 19 d) konnte ein attraktives Wursterzeugnis erreicht werden. Zwar war eine leichte Faltenbildung erkennbar, jedoch trat dieser Qualitätsmangel auch bei der konventionellen Wurst auf (vergleiche Abbildung 49). Die leichte Faltenbildung ist auf die hohe Luftgeschwindigkeit der Klimareifungsanlage zurückzuführen, weil der Luftstrom die Wurstoberfläche abtrocknet. Die Luftgeschwindigkeit ist bei dem verwendeten Fabrikat manuell nicht steuerbar. 6 Ergebnisse und Diskussion 121 Abbildung 49: Schnittbilder von schnittfesten Rohwursten am 19. Reifungstag (Ende des Reifungsprozesses); S10a) konventionell und S10b) energiereduziert; Kaliber 50 Der pH-Wert-Verlauf ist bei beiden Varianten sehr ähnlich. Bei der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst scheint das Substitut keinen Einfluss auf den pH-Verlauf zu haben, wie in Abbildung 50 deutlich wird. In der Abbildung sind die Verläufe der Versuchsreihe S7 sowie die pH-Veränderung als Mittelwert (siehe Anhang A: Statistische Auswertung) aller folgenden Versuchsreihen dargestellt („S fettred.“ und „S konv.“). 6,00 5,80 5,60 pH-Wert 5,40 5,20 5,00 4,80 4,60 4,40 4,20 0. Tag 2. Tag 5. Tag 8. Tag 12. Tag 19. Tag S7 kon. 5,69 5,16 4,92 4,86 4,89 S7 fettred. 5,74 5,09 4,92 4,90 4,95 S fettred. 5,81 5,15 5,00 4,97 5,03 5,11 S konv. 5,77 5,29 5,08 5,01 5,08 5,10 Reifedauer in [d] Abbildung 50: Gegenüberstellung des pH-Verlaufes im Reifungsprozess von konventioneller und fettreduzierter Rohwurst-Versuchsreihen Die pH-Verläufe der optimierten Versuchsreihen S fettred. und S konv. münden in einem geringfügig höheren pH-Wert als die Versuchsreihe S7. Bei diesen Versuchsrei- 6 Ergebnisse und Diskussion 122 hen sind alle technologisch bedeutenden Zutaten sowie das Reifungsprogramm optimal aufeinander abgestimmt. Die Unterschiede der pH-Werte der zwei Wurstarten sind als nicht signifikant (0. d p = 0,441; 2. d p = 0,107; 5. d p = 0,375; 8. d p = 0,674; 12. d p = 0,465; 19. d p = 0,423) und somit als zufällig zu bewerten. 6.2.4.3 Wasseraktivität Die Wasseraktivität der entwickelten Rohwurst stellt trotz des hohen Wassergehaltes zu Beginn der Reifung keine Komplikation am Ende des Reifeverlaufes dar, da das Wasser in dem gebildeten Gelatinenetzwerk immobilisiert wird. Tabelle 35: Deskriptive Statistik der aw-Werte der schnittfesten Rohwurst N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung Salami konv. 5 0,900 0,915 0,90300 0,006708 Salami fettred. 5 0,910 0,915 0,91280 0,002588 Der Mittelwertvergleich zeigt einen geringen aber signifikanten Unterschied (p = 0,021). Die Wasseraktivität der konventionellen Salami ist somit kennzeichnend geringer (p = 0,010) als die der energiereduzierten Variante (Tabelle 35). In der Literatur wird ein durchschnittlicher aw-Wert von Rohwurst mit 0,91, folglich mit der gleichen Wasseraktivität wie der energiereduzierten Rohwurst, angegeben [78]. Der ermittelte Wert ist somit als ausreichend zu bewerten. 6.2.4.4 Hürdensequenzen Die bedeutenden Hürden bei der schnittfesten Rohwurst stellen in der ersten Reifephase die pH-Wertsenkung und in der zweiten die Trocknung dar. Die Ausbildung der Konkurrenzflora zu den Fleischverderbern wird trotz aller Veränderungen garantiert, wodurch der reduzierte Nitritpökelsalzzusatz (aus sensorischen Gründen) kompensiert wird. Als frühe Hürde wirken bei der energiereduzierten Rohwurst die antimikrobiellen Rauchbestandteile zu Beginn der Reifung (vergleiche Abbildung 51). 6 Ergebnisse und Diskussion Redoxpotential/ antimikrobielle Rauchbestandteile pH-Wertsenkung/ Säurebildung Aw-Wertsenkung Intensität Pökelstoffe 123 Räucherrauch Nitrit Eh Konkurrenzflora aw pH Reifedauer Abbildung 51: Darstellung des Hürdenkonzepts mit der Gewichtung der einzelnen Sequenzen für energiereduzierte schnittfeste Rohwurst 6.2.5 Energiereduzierung Aufgrund des totalen Austausches des zugesetzten Specks durch das Fettsubstitut wurde eine Energiereduzierung erreicht, die je nach Reifegrad unterschiedlich ausfällt. Abbildung 52 stellt den Verlauf des Wasser- und Fettgehaltes während der Klimareifung der energiereduzierten Rohwurst dar. Hier wird die Versuchsreihe S2 am Herstellungstag, nach sechs Tagen sowie nach Vollendung der Klimareifungszeit dargestellt. 80 70 60 50 Gehalt [%] 40 30 20 10 0 0d 6d 12 d Wassergehalt 72,15 62,90 56,68 Fettgehalt 4,01 4,09 6,32 Abbildung 52: Darstellung des Verlaufes des Wasser- und Fettgehaltes der Charge S2 während der Reifung [195] Deutlich wird die Abnahme des Wassergehaltes und entsprechend die Zunahme des Fettgehaltes. Der absolute Fettgehalt wird durch die Diffusion und Verdunstung des Wassers im Laufe der klimatischen Einflüsse konzentriert. Der resultierende Fettgehalt von 6,32 % ist als sehr gering zu bewerten. Im Gegensatz zu konventioneller Salami, 6 Ergebnisse und Diskussion 124 die einen Fettgehalt von ca. 35 % hat, wurde eine Energiereduzierung von über 80 % erreicht. Auch weitere Versuchsreihen bestätigen dieses Phänomen, die Fettgehalte schwanken nach Ende der Reifung zwischen 4,22 % und 9,27 % (siehe Tabelle 36). Tabelle 36: Deskriptive Statistik der Fettgehalte von 12. Reifungstag von der energiereduzierte Salami, sieben Versuchsreihen (Werte sind jeweils Mittelwerte aus einer Doppelbestimmung) N Fettgehalt Tag 12 Minimum 7 Maximum 4,22 9,27 Mittelwert Standardabweichung 7,2914 1,66499 Die Streuung der Werte, die in der Abbildung 53 einzusehen ist, liegt an den natürlichen Schwankungen der Rohstoffqualität, die bei jeder Charge den Fettgehalt geringfügig variieren kann [196]. Abbildung 53: Werteverteilung der Fettgehalte von energiereduzierter Salami am 12. Reifungstag 6.2.6 Farbe und Farbstabilität Die Farbe von schnittfester Rohwurst ist gekennzeichnet durch die „Maserung“ von roten und weißen Partikeln und wird als ein wichtiger sensorischer Parameter angesehen [197]. Durch eine längere Reifung wird die rote Farbe des Fleischbräts dunkler, somit sind die L*-Werte bei schnittfester Rohwurst meist nicht höher als 50 (vergleiche Kapitel 5.4.3). Die Abbildung 54 zeigt die Farbmesswerte der Versuchsreihe S7, wobei S7a die konventionelle und S7b die energiereduzierte schnittfeste Rohwurst darstellt. Gemessen wurde das Farbspektrum in 30-minütigen Abständen, die Intervallmessung sollte Aufschluss über die Stabilität der Farbe geben. 6 Ergebnisse und Diskussion 125 60 Zahlenwerte 50 40 30 20 10 0 0. min 30. min 60. min 0. min S7a 30. min 60. min S7b Proben m it Prüfintervallen L-Wert a-Wert b-Wert Abbildung 54: Gegenüberstellung der Farbmesszahlen (L*a*b*) von S7a) konventioneller Salami und S7b) energiereduzierter Salami, Darstellung der Stabilität der Messwerten: Grüne Markierung = L*-Werte, rote Markierung = a*-Werte und gelbe Markierung = b*-Werte Auffällig ist, dass die Werte der zwei Proben sehr ähnlich sind, nur die Farbstabilität, insbesondere der L*-Wert (grüne Markierung), scheint bei der konventionellen Variante konstanter gegenüber äußere Einflüsse, wie z. B. Luftkontakt, zu sein. Diese minimale Nachdunkelung der energiereduzierten Variante war jedoch so gering, dass sie sensorisch nicht auffällt. Die a*- und b*-Werte (rote und gelbe Markierung) waren bei beiden Proben stabil. Auch Wiederholungsuntersuchungen bestätigen die Ähnlichkeit der Werte. 60,00 Farbmesswerte 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 fettred. konv. fettred. L*-Wert Farbmesswerte 53,49 konv. fettred. a*-Wert 53,15 12,38 12,05 konv. b*-Wert 8,04 6,01 Probengegenüberstellung Abbildung 55: Darstellung der Farbemesswerte (L*a*b*) von fettreduzierter und konventioneller Salami (Mittelwerte der Versuchsreihen S9, S10, S10a) 6 Ergebnisse und Diskussion 126 In Abbildung 55 werden die Farbmesswerte von Salami dargestellt. Im Vergleich der Wurstsorten (energiereduziert und konventionell) zeigen die Helligkeits- und Rotwerte kaum Differenzen auf (p = 0,720 bzw. p = 0,402). Im Gelbwert ist jedoch eine signifikante Auffälligkeit zu vermerken (p = 0,001). Das ist auf den signifikanten Unterschied des b*-Wertes von Speck S VIII und Fettersatzstoff zurückzuführen (p = 0,049). Dieser Unterschied war im Schnittbild jedoch nicht wahrnehmbar und hat keinen Einfluss auf die Qualität der Wurst. Die L*- und a*-Werte von Speck und Fettersatzstoff unterscheiden sich jedoch nicht signifikant (p = 0,057 bzw. p = 0,078). 6.2.7 Sensorische Kontrollen Die sensorische Qualität der schnittfesten, energiereduzierten Rohwurst wurde an mehreren Abschnitten der Klimareifung kontrolliert. Diese Kontrollen sollten die qualitativ notwendige Reifedauer festlegen. Ø QZ 5 4 3 2 säuerlich Rand zu hart 1 0 zu frisch, unreif FE zu weich 12 d 14 d 19 d Abbildung 56: Qualitätszahlen in Reifedauer-Intervallen (nach 12, 14 und 19 d) der Versuchsreihe S8 Die Abbildung 56 gibt die Änderung der Gesamtqualität (Ø QZ) in Abhängigkeit des Reifestadiums wieder (die deskriptive Statistik der Qualitätszahlen wird in Anhang A: Statistische Auswertung dargestellt). Es werden die repräsentativen Qualitätsfehler gezeigt. Die dargestellte Versuchsreihe wurde bis zum Erreichen des 12. Tages in der Klimakammer fermentiert, danach erfolgte eine Lagerung bei abgesenkten Temperaturen (Klimaprogramm siehe Anhang B: Klimareifungsprogramme). Am 12. Reifungstag trat der Fehler „Fettersatzstoff zu weich“ auf, dieser wurde ab dem 14. Tag nicht mehr beobachtet. In diesem Reifestadium wurde die energiereduzierte Rohwurst jedoch durch die Fehler „zu frisch, unreif“ sowie „säuerlich“ qualitativ beein- 6 Ergebnisse und Diskussion 127 trächtigt. Zu diesem Zeitpunkt konnte noch keine signifikante Steigerung der Qualität nachgewiesen werden (p = 0,486). Erst ab einer Reifedauer von 19 Tagen war eine Behebung der Fehler zu vermerken. Es kann somit bestätigt werden, dass die Verlängerung der Reifedauer von 12 auf 19 Tage eine Qualitätssteigerung mit sich bringt. Das Reiferegime kann in der Folge durch eine 12-tägige Klimareifung und eine 7tägige Nachreifung unter Kühlbedingungen bei 7-12 °C (vakuumverpackt) verbessert werden. Insbesondere die Kühllagerung erbrachte eine signifikante Steigerung der Qualität (QZ 3,84 zu 4,22; p = 0,005). Es kann geschlussfolgert werden, dass der Fettersatzstoff und somit auch die schnittfeste Rohwurst eine Nachreifephase benötigt, um eine ansprechende feste Konsistenz zu erhalten. Die Nachreifephase bei tieferen Temperaturen ermöglicht eine Netzwerkstabilität der Gelatine. Es kommt zu einem stetigen Aufbau von kovalenten Bindungen. Der bedeutende Fehler der Charge S8 war die Bildung eines Trockenrandes (Fehler „Rand zu hart“), aus diesem Grund konnte die volle Punktzahl nicht vergeben werden. Wird die Wurst jedoch in einen höherkalibrigen Darm (Ø 50) abgefüllt und unter identischen Bedingungen gereift, entfällt der Qualitätsfehler Trockenrand. Die höherkalibrige Wurst wird dann mit einer Qualitätszahl von 4,9 bewertet. Diese Qualitätszahl wurde auch bei der äquivalenten konventionellen Rohwurst (gleiche Reifung) erzielt. Es gibt demzufolge keine sensorisch bedingten Unterschiede zwischen der entwickelten energiereduzierten und einer konventionellen Salami (siehe Anhang C: Ergänzende Ergebnisse). 6.2.8 Zielqualität der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst Die optimale Rezeptur wird von der Charge S8 gebildet, hier sind drei unterschiedliche Gewürzmischungen auf die Herstellungsbedingungen angepasst worden. In der Abbildung 57 wird das Herstellungsschema und das Reiferegime mit den entscheidenden Parametern rel. Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Kaltrauchbehandlung, Schrittdauer und Nachreifung sowie die Rezeptur (S8b) der energiereduzierten Schnittwurst gezeigt. Die Lagerung unter kühlen Temperaturen bei gleichzeitiger Vakuumverpackung am Ende der Reifung bewirkte eine Geschmacksverbesserung im Produkt. Neben der Anhebung des Ziel-pH-Wertes, wurden eine größere Vollmundigkeit und ein arttypisches Geschmacksprofil erzeugt. 6 Ergebnisse und Diskussion 128 Abbildung 57: Fließbild des Herstellungsverfahrens der favorisierten energiereduzierten schnittfesten Rohwurst In der Abbildung ist ersichtlich, dass die klimatechnischen Bedingungen Räuchern und Reifen alternierend stattfinden, was ein gutes Reifungsklima schafft. Das frühzeitige Räuchern bringt eine stabile Hürde, was elementar ist, da die Wurst gerade zu Beginn 6 Ergebnisse und Diskussion 129 der Fermentation einen sehr hohen Wassergehalt hat und durch die starke Abtrocknung im Reifeverlauf der Salzgehalt aus geschmacklichen Gründen reduziert werden musste. Das alternierende Klimaprogramm schafft außerdem eine weichere Hülle und ein ansehnliches Äußeres. Die Gefahr der Trockenrandbildung ist bei der energiereduzierten Wurst sehr hoch. Durch die hohe rel. Luftfeuchtigkeit und das Wechseln zwischen Rauch- und Feuchtigkeitsbeaufschlagung sowie durch die Verwendung eines höherkalibrigen Darms (Ø 50) konnte dieses Problem behoben werden. Lediglich eine faltige Oberfläche beeinflusste die Qualität und reduzierte die Qualitätszahl. Dieses Problem ist jedoch, wie bereits gesagt, auf die hohe Luftgeschwindigkeit (nachweislich 2-3 m/s) der Klimaanlage zurückzuführen. 6.2.9 Untersuchungen zum unbedenklichen Verzehr und zur Haltbarkeit des Fettes Die Untersuchungen zur Haltbarkeit und stabilen Qualität konzentrierten sich auf die mikrobiologische Sicherheit und die autoxidative Beständigkeit der energiereduzierten Wurst. Um einen mikrobiologischen Vergleichswert für die energiereduzierte Rohwurst zu erlangen, wurde zunächst eine Handelsprobe mikrobiologisch untersucht. Die Untersuchung erfolgte an einer Salami der Spitzenqualität der Marke „Die Thüringer“, Fa. Thüringer Fleisch- und Wurstspezialitäten, Arnstadt. Tabelle 37: Ermittelte mikrobiologische Keimzahlen der Handelsprobe „Die Thüringer“ [198] Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] PC-Agar Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl 8,2 x 10 5 1,0 x 10 8 BP-Agar Staphylokokken 8,0 x 10 5 1,0 x 10 3 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 3 GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 3 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 6 MRS-Agar Laktobazillen 7,4 x 10 1,0 x 10 8 7 Die hohen Werte für Staphylokokken und Laktobazillen in der Tabelle 37 machen deutlich, dass Starterkulturen verwendet wurden. Die weiteren Keimgruppen lagen jeweils unter dem Richtwert, was auf eine hohe Lebensmittelsicherheit hindeutet. Die mikrobiologische Qualität der energiereduzierten Rohwurst wurde zudem mit einer unter identischen Bedingungen hergestellten Salami (Charge S7) vergleichen, die Werte sind in Tabelle 38 einzusehen. 6 Ergebnisse und Diskussion 130 Tabelle 38: Ermittelte Keimzahlen der Charge S7 im Vergleich der konventionellen und der fettreduzierten Variante Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen [KbE/g] S7 konventionell PC-Agar Aerobe mesophile Richtwerte [KbE/g] S7 fettreduziert 1,0 x 10 5 6,1 x 10 5 1,0 x 10 8 5 4,1 x 10 5 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 3 3 1,0 x 10 3 3 1,0 x 10 6 1,0 x 10 8 Gesamtkeimzahl BP-Agar Staphylokokken 1,1 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 1,0 x 10 GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 1,0 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 2,0 x 10 MRS-Agar Laktobazillen 1,8 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 3 weniger als 1,0 x 10 2 weniger als 1,0 x 10 9 1,4 x 10 8 Bei dieser Charge wurde die Starterkultur BIOBAK L verwendet, die aus Staphylokokken und Laktobazillen besteht, was die hohen Werte der jeweiligen Keimgruppen erklärt. Das ermittelte Keimspektrum lässt die Aussage zu, dass sich die fettreduzierte Rohwurst sowohl im Vergleich mit einer Handelsprobe als auch mit einer Rohwurst mit normal belassenem Fettgehalt messen kann. Auch nach einer längeren Lagerzeit war die mikrobiologische Stabilität der Wurst noch gegeben. In der Abbildung 58 wird deutlich, dass im Lagerversuch nur die KbE/g der Laktobazillen und der Enterobakteriazeen steigt, alle weiteren Keimgruppen werden durch das Hürdenkonzept in ihrer Anzahl reduziert bzw. am Vermehren gehindert. Die Enterobakteriazeenvermehrung verbleibt jedoch innerhalb des Richtwertes. Das Laktobazillenwachstum lässt sich dadurch erklären, dass die Lagerung unter Vakuum vollzogen wurde. Dieses „Klima“ ist ideal für die Vermehrung von fakultativ anaeroben Mikroorganismen [199]. Solange es durch Steigerung des Wertes nicht zu einem sensorischen Nachteil kommt („zu sauer“), ist sie nicht zu beanstanden, da es sich um gesundheitlich unbedenkliche Starterkulturen handelt. 6 Ergebnisse und Diskussion 131 1,0 x 108 Laktobazillen 1,0 x 106 Keimgruppen Hefen + Schimmelpilze Pseudomonaden 1,0 x 103 Enterobakteriazeen 1,0 x 103 Staphylokokken 1,0 x 103 Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl 1,0 x 108 1 10 12. Reifetag 100 1000 10000 10000 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09 0 Erm ittelte Keim zahlen Langzeitversuch (5 Wochen) * rote Zahlen = Richtwerte in [KbE/g] Abbildung 58: Darstellung der Keimzahlen der energiereduzierten schnittfesten Rohwurst nach 12 Tagen sowie im Langzeitversuch nach 5 Wochen Die Haltbarkeit des Fettes bzw. des Fettersatzstoffes wurde durch die Fettkennzahlen Säurezahl und Jodzahl bestimmt. Dazu wurden in spezifischen Abständen Untersuchungen durchgeführt. Die Fettlokalisierung der untersuchten Würste nimmt 25 % ein. Die konventionelle Rohwurst beinhaltet folglich 25 % zugesetzten Schweinespeck (Jodzahl 58) und die fettreduzierten Variante 25 % des Fettersatzstoffes, der als Ölkomponente 9 % Sonnenblumenöl (Jodzahl 132) enthält. Die Abbildung 59 zeigt die Säurezahlentwicklung der schnittfesten Rohwürste in der Reifungs- und Lagerphase. Es wird deutlich, dass die energiereduzierte und die konventionelle Rohwurst einen sehr ähnlichen Verlauf der Werte nehmen (der Startwert liegt bei ca. 1). In der Reife- und Lagerphase liegen die Werte Säurezahl der energiereduzierten Rohwurst immer unter den Werten der konventionellen Wurst. Was hervorzuheben ist, da die Qualität des Fettes höher anzusetzen ist, je geringer der Wert der Säurezahl ist. Die Säurezahl von rohen Pflanzenölen und tierischen Fetten sollte zwischen 1 und 10 liegen (vergleiche Tabelle 14: Säurezahlen einiger ausgewählter Fette [173]), diese Werte werden von beiden Versuchsreihen eingehalten. Ein signifikanter Unterschied konnte nur am 21. Tag beobachtet werden (0. d p = 0,528; 14. d p = 0,196; 21. d p = 0,032; 35. d p = 0,374). Säurezahl 6 Ergebnisse und Diskussion 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 132 8,67 7,71 6,89 7,17 5,87 4,00 0,95 1,06 Brät 14 d 21 d 35 d Reifedauer in [d] S 9 (fettreduziert) S 9 (konventionell) Abbildung 59: Säurezahlen der schnittfesten Rohwurst an unterschiedlichen Reifetagen im Vergleich von konventioneller zu fettreduzierter Rohwurst Die Jodzahl gibt den Gehalt an ungesättigten Fettsäuren wieder. Es kann somit angenommen werden, dass sie bei der fettreduzierten Rohwurst höher liegt, da der Fettersatzstoff mit Sonnenblumenöl angereichert wurde und die Jodzahl dieses Öls bei 132 liegt. Jedoch ist die Anreicherung des Fettersatzstoffes von 9 % sehr gering, was die höhere Jodzahl der konventionellen Wurst erklärt (vergleiche Abbildung 60). Die Unterschiede der Werte sind eindeutig, signifikant ist jedoch nur der 21. Tag (0. d p = 0,077; 14. d p = 0,095; 21. d p = 0,038; 35. d p = 0,170)). 35 30 28,66 27,57 16,07 15,75 Jodzahl 25 20 26,42 18,99 15 15,25 10 10,38 5 0 Brät 14 d 21 d 35 d Reifedauer in [d] S 9 (fettreduziert) S 9 (konventionell) Abbildung 60: Jodzahlen der schnittfesten Rohwurst an unterschiedlichen Reifetagen im Vergleich von konventioneller zu fettreduzierter Rohwurst Die energiereduzierte Rohwurst wird ohne Speck hergestellt, was zu einer geringeren Jodzahl führt. Dies ist positiv zu bewerten, da so die Möglichkeit der Ranzidität herabgesetzt wird. 6 Ergebnisse und Diskussion 6.3 133 Verfahrensentwicklung energiereduzierter streichfähiger Rohwurst 6.3.1 Rezepturentwicklung Das Grundrezept für die energiereduzierte streichfähige Rohwurst wurde durch ein Teewurstrezept nach „Rügenwalder Art“ (fein) gebildet, wie im Kapitel 5.1 dargestellt. Der Fettanteil wurde durch den entwickelten Fettersatzstoff für streichfähige Rohwurst ersetzt, der zu gleichen Teilen aus dem Fertigprodukt ohne Öl und Speck besteht. Die Gewürze und sonstigen Zutaten wurden zu Beginn der Versuchsreihen stark eingeschränkt, die Rezeptur enthielt dann neben den Rohstoffen Fleisch, Fett und Fettersatzstoff nur technologisch bedeutsame Ingredienzien. Nach Erreichen der geforderten Qualitätskriterien, wie eine cremige Konsistenz, optimale Reifungsbedingungen sowie ein integriertes Hürden-Konzept, erfolgte die Anpassung an die arttypischen olfaktorischen sowie gustatorischen Anforderungen. Eine der wichtigsten Bedingungen ist neben der Energiereduktion das Beibehalten der Streichfähigkeit, der Anteil an Speck musste demnach noch partiell vorhanden sein. Erfolg versprechend war der Einsatz von sehr weichem Speck (deshalb erfolgte ein Austausch von Speck der Klasse S VIII durch S XI), aber auch durch den Zerkleinerungsgrad konnte die Streichfähigkeit unterstützt werden. Das Verhältnis von Speck und Fettersatzstoff musste so optimiert werden, dass zwar eine Energiereduktion stattfindet, aber auch die cremige Konsistenz der Wurst erhalten bleibt. Tabelle 39 gibt Aufschluss über die entwickelten Teewurstvarianten und stellt die grundlegenden Änderungen in der Rezeptur dar. 6 Ergebnisse und Diskussion 134 Tabelle 39: Versuchsreihen mit Rezepturangaben der energiereduzierten Teewurstvarianten Varianten Tee 1 Tee 2 Tee 3/4/5 Tee 6 Tee 7 Tee 8 Tee 9 Tee 10 Rohstoffe Einwaage in [%] R II 20 20 20 20 20 20 20 20 SI - - - - - - 50 50 S II 54 54 54 50 50 50 - - S XI 13 13 16 15 15 15 15 15 FE m. Ö. 13 13 10 15 15 15 15 15 FE o. Ö. Einwaage in g je kg Nitritpökelsalz 24 24 24 24 24 24 24 24 Pfeffer, weiß - 2 2 2 2 2 2 2 Paprika, - - - - - 1 1 1 - - - - - 0,2 0,2 0,2 Ingwer - - - - - 0,3 0,3 0,3 Rum - - - - - 3 3 3 Askorbinsäure - - - - - 1 1 1 Natriumaskorbat 1 1 1 1 1 - - - Monosaccharid 4,8 6 6 6 6 6 5 3 Disaccharid 3,2 - - - - - - - Starterkultur L. 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml 2 ml edel- süß Kardamom, gemahlen curvatus Starterkultur bzw. - - - - - - - 4 einphasig einphasig zweiphasig zweiphasig einphasig einphasig einphasig einphasig Biobak fit Kutterverfahren 6 Ergebnisse und Diskussion 135 6.3.2 Steuerung der inneren und äußeren Parameter 6.3.2.1 Zerkleinerungs- und Mengprozesse Der Herstellungsprozess der streichfähigen Rohwurst beginnt mit der Zerkleinerung des Fettersatzstoffes (mit Speck), dazu musste dieser im Fleischwolf unter Verwendung einer 5 mm Ausgangslochscheibe vorzerkleinert werden. Anschließend folgte die Nachzerkleinerung im Schneidmischer mit einer Messerwellengeschwindigkeit von 2400 U/min und einer Schüsselgeschwindigkeit von 10 U/min. Nach dem Erreichen einer cremigen Konsistenz wurden das Magerfleisch und die sonstigen Zutaten zugegeben und die Schüsselgeschwindigkeit auf 20 U/min erhöht, damit eine homogene Verteilung der Zutaten beschleunigt wird. Die Messergeschwindigkeit wurde nicht erhöht, damit die Wärmeentwicklung und die thermische Belastung im Brät gering gehalten werden. Bei einer Temperatur von ca. +20 °C (in den anfänglichen Versuchsreihen schon bei tieferen Temperaturen) wurde der Kuttervorgang beendet. Die Gewürze und technologisch notwendigen Zutaten wurden im Zerkleinerungsvorgang untergemengt. Bei der streichfähigen Wurst ist demzufolge der Zerkleinerungsprozess auch gleichzeitig ein Mengprozess. 6.3.2.2 Räucherverfahren Die Rauchbeaufschlagung der energiereduzierten Teewurst erfolgte nach dem in Tabelle 40 angegebenen Kaltrauchverfahren. Die Räucherung findet nach der Vorklimatisierungsphase statt. Die Vorklimatisierung ist je nach Variante unterschiedlich ausgeprägt. Das angewandte Kaltrauchverfahren beginnt mit einer Temperatur von 25 °C und endet bei 29 °C. 6 Ergebnisse und Diskussion 136 Tabelle 40: Kaltrauchverfahren für streichfähige Rohwurst Schritt-Nr. Prozess ProzessCode Schrittzeit [min] Betriebstemperatur [°C] 1 Röten, Wärmen, Reifen 1 60 25 2 Trocknen 2 15 25 3 Räuchern 23 30 25 4 Rauch kondensieren 12 5 25 5 Trocknen 2 10 25 6 Räuchern 23 30 25 7 Rauch kondensieren 12 5 25 8 Trocknen 2 10 25 9 Räuchern 23 30 25 10 Rauch kondensieren 12 10 25 11 Trocknen 2 5 25 12 Räuchern 23 30 29 13 Rauch kondensieren 12 10 29 14 Trocknen 2 10 29 Rauchintensität [%] 89 89 89 89 Das angewandte Räucherverfahren eignet sich sowohl für energiereduzierte als auch für Teewurst mit einem üblich belassenen Fettgehalt. 6.3.2.3 Klimareifeverfahren Die Tabelle 41 zeigt das Klimareifungsverfahren der Versuchsreihe Tee 1. Die relative Luftfeuchtigkeit wurde im Verlauf der Fermentation von 86 % innerhalb von sechs Tagen auf 80 % gesenkt, die vorherrschende Temperatur wurde von 20 °C auf 18 °C reduziert. Die Vorklimatisierungsphase betrug bei diesem Klimareifungsverfahren sechs Stunden. Tabelle 41: Klimareifungsprogramm für Tee 1 Tee 1 Schritt-Nr. 1 Prozess ProzessCode Vorklimatisieren 2 Schrittzeit Betriebstemperatur Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 6 20 86 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 17 20 86 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 27 20 84 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 86 18 80 In Folge dieser Klimabehandlung war ein sehr unansehnliches Produkt mit faltigem Äußeren zu verzeichnen (siehe Abbildung 61), weil die Würste bei dieser niedrigen 6 Ergebnisse und Diskussion 137 Luftfeuchte zu viel Wasser in zu kurzer Zeit abgaben. Es entstand ein Trockenrand, der durch die unsachgemäße Klimareifung und die Verwendung eines inadäquaten Darms entstanden ist. Zudem wurde in dieser Versuchsreihe das Brät nur bis Temperaturen von ca. +13 °C ausgekuttert, dies hatte eine ungenügende Streichfähigkeit zur Folge, zusätzlich waren die Fasern des Specks sichtbar, was negativ bewertet wurde. Abbildung 61: Darstellung der Verfahrensfehler (leichte Trockenrandbildung sowie ungenügende Zerkleinerung) der Versuchsreihe Tee 1 Abbildung 62 stellt die Massenänderung der Probe Tee 1 dar. Gezeigt wird einen Masseverlust von über 25 % innerhalb von sechs Tagen, was für eine streichfähige Rohwurst eindeutig zu hoch ist. Konventionelle streichfähige Rohwurst weist nach zwei Wochen Fermentation einen Masseverlust von etwa 12 % auf [165], was schon als hoch zu bewerten ist. 430 30 410 Masse in [g] 370 20 350 15 330 310 10 290 Verlust in [%] 25 390 5 270 250 0 0d n.d.R. 1d 2d 5d 6d Reifeabschnitte Masseverlust in [g] Masseverlust in [%] Abbildung 62: Darstellung des Masseverlustes der Probe Tee 1 während der Klimareifungsphase 6 Ergebnisse und Diskussion 138 6 5,75 5,5 pH-Wert 5,25 5 4,75 4,5 4,25 4 3,75 3,5 pH-Wert Tee 1 0. Tag 1. Tag 2. Tag 5. Tag 6. Tag 7. Tag 5,66 5,14 4,86 4,62 4,72 4,83 Reiferegime in [d] Abbildung 63: Darstellung des pH-Verlaufes der Probe Tee 1 während der Klimareifungsphase Der sehr stark abfallende pH-Wert (siehe Abbildung 63) trug neben der durch den Masseverlust auftretenden Verfestigung zusätzlich zur Ausbildung der Struktur der Würste bei. Wie die Abbildung zeigt, sank der pH-Wert von anfänglichen 5,66 bis zum 5. Tag auf 4,62 und stieg danach langsam wieder auf einen Wert von 4,83 an. Jedoch war auch dieser Wert zu gering. Eine Teewurst soll zwar eine säuerliche Note besitzen, jedoch nicht extrem sauer sein. Die Quintessenz dieser Versuchsreihe war eine Reduzierung des Kohlenhydratgehaltes, eine Erhöhung der Zerkleinerungsphase (Auskutterung bis +20 °C) und der relativen Luftfeuchte sowie die Verlängerung der Vorklimatisierungsphase. Das Klimareifungsprogramm der Versuchsreihe Tee 6 begann mit einer 24-stündigen Vorklimatisierungsphase bei einer Temperatur von 22 °C und einer sehr hohen relativen Luftfeuchtigkeit von 95 % (vergleiche Tabelle 42). Diese Parameter verhinderten eine zu starke Wasserdiffusion in den Würsten und schränkten die Verdunstung des Wassers an der Wurstoberfläche ein. Da die energiereduzierte Rohwurst zu einer enormen Wasserabgabe neigt, müssen diese Parameter zwingend eingehalten werden. 6 Ergebnisse und Diskussion 139 Tabelle 42: Klimareifungsprogramm für Tee 6 Tee 6 Schritt-Nr. Prozess ProzessCode 1 Vorklimatisieren 2 Schrittzeit Betriebstemperatur Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 24 22 95 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 85 Der Kohlenhydratgehalt dieser Versuchsreihe wurde mit 0,6 % festgelegt, wie in Abbildung 64 zu erkennen, sank der pH-Wert auch hier nach abgeschlossener Reifedauer auf einen Wert von 4,83, in dessen Folge die Streichfähigkeit nicht aufrechterhalten wurde. 6 5,75 pH-Wert 5,5 5,25 5 4,75 4,5 4,25 4 Tee 6 0. Tag 1. Tag 5,75 5,22 4. Tag 6. Tag 7. Tag 4,67 4,73 4,83 Reiferegime in [d] Abbildung 64: Darstellung des pH-Verlaufes der Probe Tee 6 während der Klimareifungsphase Die starke Säuerung förderte zudem die erhöhte Wasserabgabe im Brät, auch bei dieser Versuchsreihe war ein Masseverlust von ca. 24 % zu verzeichnen (siehe Abbildung 65). Ziel musste demzufolge eine weitere Senkung des Kohlenhydratgehaltes und ein besseres adaptiertes Klimaverfahren sein. 140 250 30 240 230 25 220 210 20 200 15 190 180 170 160 10 Verlust in [%] Masse in [g] 6 Ergebnisse und Diskussion 5 150 0 Anfang 1d nach Räuchern 4d 6d 7d Reifeabschnitte Masseverlust in [g] Masseverlust in [%] Abbildung 65: Darstellung des Masseverlustes der Probe Tee 6 während der Klimareifungsphase Das Klimaverfahren der Teewurst Tee 10 beinhaltete eine ebenfalls 24-stündige Vorklimatisierungsphase. Dem Räucherschritt folgte jedoch nur noch ein 24 h andauernder Reifungsschritt mit den vergleichbaren Parametern (bei der Versuchsreihe Tee 6 dauerte dieser Schritt noch 72 h, siehe Tabelle 42 und Tabelle 43). Tabelle 43: Klimareifungsprogramm für Tee 10 Tee 10 Schritt-Nr. 1 Prozess ProzessCode Vorklimatisieren 2 Schrittzeit Betriebstemperatur Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 24 22 95 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 85 Der Kohlenhydratgehalt wurde bei dieser Variante auf 0,3 % gesenkt. In der Abbildung 66 werden die pH-Verläufe der Proben Tee 10 und Tee N beschrieben, dabei ist Tee N eine streichfähige Teewurst mit normal belassenem Fettgehalt. Sie unterscheidet sich nur in dem Speckanteil bzw. Fettersatzstoffgehalt sowie in der Kohlenhydratmenge (0,6 %) von der Variante Tee 10. Trotz der unterschiedlichen Kohlenhydratreserven enden beide Varianten am 7. Reifungstag bei einem pH-Wert von 5,11. Dabei sank jedoch der pH-Wert der Versuchsreihe Tee 10 (mit Fettersatzstoff) im Reifungsprozess stärker ab, obwohl der Kohlenhydratgehalt in der Rezeptur um die Hälfte geringer war, als der der Variante Tee N (ohne Fettersatzstoff). 6 Ergebnisse und Diskussion 141 5,7 5,6 5,5 pH-Wert 5,4 5,3 5,2 5,1 5 4,9 4,8 4,7 0. Tag 1. Tag 4. Tag 7. Tag Tee 10 5,63 5,18 5,05 5,11 Tee N 5,58 5,26 5,21 5,11 Reiferegime in [d] Abbildung 66: Vergleich des pH-Verlaufs von Tee 10 und Tee N während der Klimareifungsphase Der Wassergehalt der zwei Varianten unterschied sich nach der Klimareifungsphase um fast 10 %. Die Teewurst Tee 10 besaß nach 7 d Reifung noch ca. 64 % Wasser, die Variante Tee N hingegen nur noch ca. 55 %, was auf die unterschiedlichen Wassergehalte zu Beginn der Fermentation zurückzuführen ist (Werte siehe Anhang C: Ergänzende Ergebnisse). Der höhere Wassergehalt der energiereduzierten Variante lässt sich durch den eingesetzten Fettersatzstoff erklären. Dieser enthält im Vergleich zu Speck ein höheren Wassergehalt (Fettersatzstoff besitzt ca. 70 % Wasser, S XI ca. 20 %). Das Wasser des Fettersatzstoffes ist jedoch in dem aufgebauten Kollagennetzwerk fest immobilisiert, wodurch bei einem optimal adaptierten Klimareifungsverfahren ein arttypischer Masseverlust auftritt. Der erhöhte Wassergehalt (zu Beginn sowie nach der Fermentation) der fettreduzierten Rohwurst scheint vielmehr den Kohlenhydraten eine optimale Verteilung im Brät zu gewähren und so den Starterkulturen eine bestmögliche Verstoffwechselung zu erlauben. 6 Ergebnisse und Diskussion 142 5,80 5,60 pH-Wert 5,40 5,20 5,00 4,80 4,60 4,40 0. Tag 1. Tag 2. Tag 5. Tag 7. Tag Ø energiered. 5,61 5,23 5,03 5,05 5,08 Ø konv. 5,62 5,36 5,00 4,91 4,89 Reifetag Abbildung 67: Durchschnittliche pH-Verläufe der streichfähigen Rohwürste (Mittelwerte der energiereduzierten und konventionellen Chargen) Aus den Versuchen wird deutlich, dass eine mit dem Fettersatzstoff hergestellte Teewurst einen geringeren Kohlenhydratspeicher vorweisen muss, als eine konventionell angefertigte, weil der pH-Wert schneller in einen aus Sicht der Lebensmittelsicherheit optimalen Bereich sinkt (siehe Abbildung 67). Ist der Kohlenhydratvorrat zu hoch gewählt, sinkt der pH-Wert zu früh ab und eine säurebedingte Denaturierung wäre die Folge, die energiereduzierte Wurst würde schnittfest werden. Bei der streichfähigen Variante kann die Theorie aufgestellt werden, dass der hohe Wassergehalt einen beschleunigten Start der Fermentation bewirkt. Bei der streichfähigen Rohwurst hat das Substitut somit einen Einfluss auf die pH-Verläufe. Die Unterschiede der pH-Werte sind jedoch nicht signifikant und müssen als zufällig angesehen werden (0. d p = 0,860; 1. d p = 0,107; 2. d p = 0,832; 5. d p = 0,358; 7. d p = 0,173). 6.3.3 Darmmaterialien Es wurden die im Material- und Methodenteil angegebenen Därme (Code A und B) spezifisch der Herstellerempfehlung getestet. Wird die energiereduzierte Teewurst in dem Hautfaserdarm (Code A) gereift, ist ein durchschnittlicher Wasserverlust von etwa 23 % zu vermerken, eine konventionelle Teewurst verliert unter identischen Bedingungen nur etwa 14 %. Dieser Unterschied ist als signifikant anzusehen (p = 0,000). Jedoch ist der Masseverlust der energiereduzierten Rohwurst in diesem Darm als zu hoch einzustufen. Der starke Masseverlust bewirkt ein faltiges Äußeres und eine Verfestigung der Wurstmasse, eine ausgeprägte Streichfähigkeit wird verhindert. Daher wurde ein Darm mit einem angepassten Material geprüft. Bei Änderung des Materials 6 Ergebnisse und Diskussion 143 zu Kunststoff (Code B) wurde ein signifikant geringerer (p = 0,000) Wasserverlust bei der fettreduzierten Wurst verzeichnet (ca. 10 % Masseverlust; siehe Anhang A: Statistische Auswertung). Das Material lässt keine starke Wasserabgabe zu, wodurch eine Trockenrandbildung und eine Ausbildung einer festen Struktur vermieden wurden. Es konnte somit bewiesen werden, dass der Darm einen nachweislichen Einfluss auf das Reifungsverhalten hat. 6.3.4 Fettreduzierung Eine handelsübliche streichfähige Teewurst hat laut Herstellerangaben 41 % Fett, eine fettreduzierte Teewurst einen Fettgehalt von 27 % (vergleiche Tabelle 44). Wird der Fettersatzstoff mit 30 % in die Rezeptur für Teewurst nach „Rügenwalder Art“ eingearbeitet, wird niemals ein Fettgehalt über 18 % erreicht, vielmehr liegt er zwischen 10 und 15 %, je nach Ausgangsmaterial und Reifungsgrad. Da eine ausgeprägte Streichfähigkeit insbesondere vom Fettgehalt abhängig ist (die Fleischpartikel müssen vom Speck ummantelt sein), ist ein Fettgehalt unter 14 % nicht ratsam. Wie in der Tabelle einzusehen, kommt es bei einem geringeren Fettgehalt als 14 % zu einer Verfestigung der Brätstruktur. Tabelle 44: Fettgehalte der Versuchsreihen Tee 1 bis Tee 10 am 7. Reifungstag Versuchsreihe Durchschnittlicher Fettgehalt in [%] Streichfähigkeit Teewurst ohne Fettreduzierung nach Re- 23,81 ja 41,00 ja 27,00 ja 13,84 Ja, aber Konsistenz ist zeptur 1502 Teewurst nach Rügenwalder Art der Firma Rügenwalder Mühle (Zwischenahn) Teewurst nach Rügenwalder Art der Firma Du darfst – Unilever (Hamburg) Tee 1 sehr fest Tee 2 12,36 nein Tee 3 12,16 nein Tee 4 12,25 nein Tee 5 9,99 nein Tee 6 13,67 Ja, aber Konsistenz ist sehr fest Tee 7 16,61 ja Tee 8 16,95 ja Tee 9 17,45 ja Tee 10 14,97 ja 6 Ergebnisse und Diskussion 144 6.3.5 aw-Wert-Verlauf Die Wasseraktivität von Lebensmitteln steht in enger Korrelation zum mikrobiologischen Verderb und demnach zur Lagerstabilität. Ein hoher aw-Wert setzt die Haltbarkeit eines Lebensmittels herab. In der Tabelle 45 wird der aw-Wert von fetthaltiger Teewurst mit dem von energiereduzierter Teewurst nach Abschluss der Klimareifung (7 d) dargestellt. Tabelle 45: Deskriptive Statistik der aw-Werte der optimierten streichfähigen Rohwürste nach Abschluss der Klimareifung N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung Teewurst konv. 4 0,940 0,960 0,94750 0,009574 Teewurst fettred. 4 0,918 0,923 0,92025 0,002217 Deutlich wird der signifikante Unterschied der Werte für die Wasseraktivität (p = 0,016). Der aw-Wert der fettreicheren Wurst ist kennzeichnend höherer (p = 0,008), obwohl der Wassergehalt dieser Variante geringer ist. Dies bestätigt erneut die Theorie, dass das Kollagennetzwerk das enthaltene Wasser stark immobilisiert. Die energiereduzierte Wurst enthält zwar mehr Wasser, ist aber unanfälliger für mikrobiologische Verderbnisreaktionen, da der Anteil an freiem Wasser geringer ist, sie ist somit aus Sicht der Wasseraktivität lagerstabiler. 6.3.6 Kontrolluntersuchungen zur Findung der Zielqualität 6.3.6.1 Mikrobiologische Qualitätskontrolle Der Vergleich der Keimbelastung der Probe Tee 1 (Starterkultur Lactobacillus curvatus) mit den Richtwerten lässt erkennen, dass keine mikrobiologische Beanstandung vorlag. Die Gesamtkeimzahl liegt zwar geringfügig oberhalb des Richtwertes, sie besitzt aber nur eine Indikatorfunktion, so dass keine Aussage über den Gehalt an humanpathogenen Keimen oder Verderbniserregern der Lebensmittel getroffen werden kann. Die Werte der übrigen Keimgruppen liegen unterhalb der Richtwerte. Die ermittelten Werte sind der Tabelle 46 zu entnehmen. 6 Ergebnisse und Diskussion 145 Tabelle 46: Auswertung der mikrobiologischen Kontrolle für Tee 1 nach Abschluss der Klimareifung Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] 8 1,0 x 10 8 2 1,0 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 3 Pseudomonaden weniger als 2,0 x 10 2 1,0 x 10 3 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 1,0 x 10 3 1,0 x 10 6 MRS-Agar Laktobazillen 2,5 x 10 1,0 x 10 8 PC-Agar Aerobe mesophile Gesamtkeimzahl 1,3 x 10 BP-Agar Staphylokokken weniger als 2,0 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen GSP-Agar 7 Die Keimgehalte der Proben Tee 6 sowie Tee 10 (vergleiche Tabelle 47) sind gut zu bewerten. Die erhöhte Gesamtkeimzahl resultiert aus dem hohen Gehalt an Laktobazillen, die jedoch das Repertoire der Starterkulturen (Lactobacillus curvatus) bilden. Tabelle 47: Mikrobiologische Auswertung der Proben Tee 6 und Tee 10 nach Abschluss der Klimareifung Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen [KbE/g] Richtwerte [KbE/g] Tee 6 PC-Agar Aerobe mesophile Gesamt- 3,2 x 10 Tee 10 8 1,5 x 10 10 1,0 x 10 8 2 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 3 3 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 6 1,0 x 10 8 keimzahl BP-Agar Staphylokokken weniger als 1,0 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 1,0 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 1,0 x 10 3 weniger als 1,0 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 1,0 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 MRS-Agar Laktobazillen 8,0 x 10 7 1,9 x 10 10 Der Vergleich der energiereduzierten Teewürste mit einer handelsüblichen Teewurst (Teewurst, fein nach „Rügenwalder Art“, Fa. Rügenwalder Mühle) zeigt, dass auch bei der konventionellen Wurst die aerobe mesophile Gesamtkeimzahl überschritten wird (Tabelle 48). 6 Ergebnisse und Diskussion 146 Tabelle 48: Mikrobiologische Keimzahlbestimmung von konventioneller Teewurst, Fa. Rügenwalder Mühle Nährmedien Keimgruppen Ermittelte Keimzahlen Richtwerte [KbE/g] [KbE/g] PC-Agar Aerobe mesophile Gesamtkeim- 2,0 x 10 8 1,0 x 10 8 6 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 3 3 1,0 x 10 3 2 1,0 x 10 6 1,0 x 10 8 zahl BP-Agar Staphylokokken 2,7 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen weniger als 2,0 x 10 GSP-Agar Pseudomonaden weniger als 1,0 x 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze weniger als 2,0 x 10 MRS-Agar Laktobazillen 1,1 x 10 5 Die Probe Tee N (konventionelle Vergleichsprobe) entspricht nur bedingt den mikrobiologischen Anforderungen (siehe Tabelle 49). Besondere Aufmerksamkeit sollte dem hohen Gehalt an Pseudomonaden zukommen. Eine genaue Anzahl an gewachsenen Pseudomonaden-Kolonien konnte nicht ermittelt werden, da diese durch ein Zusammenwachsen keine klaren Koloniegrenzen erkennen ließen und somit ein Auszählen der einzelnen Kolonien nicht möglich war. Auch der Keimgehalt an Enterobakteriazeen, Hefen und Schimmelpilzen war bei dieser Teewurst relativ hoch. Die Werte lagen noch im Bereich der Richtwerte, erfordern aber besondere Aufmerksamkeit bei längerer Lagerung. Im Vergleich der Probe Tee N und Tee 1 wird deutlich, dass das energiereduzierte Produkt aus Sicht der Mikrobiologie ein sehr sicheres Produkt darstellt. Die Streichwurst scheint sogar unbelasteter als eine konventionelle Teewurst zu sein, was mit dem niedrigeren aw-Wert in Verbindung gebracht werden kann. Tabelle 49: Mikrobiologische Auswertung der Probe Tee N im Vergleich zu Probe Tee 1 Ermittelte Keimzahlen [KbE/g] Nährmedien Keimgruppen Tee N PC-Agar Aerobe mesophile Gesamtkeim- 1,3 x 10 Tee 1 9 1,3 x 10 8 zahl 3 2 BP-Agar Staphylokokken* weniger als 1,0 x 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen 1,1 x 10 GSP-Agar Pseudomonaden n. a., da hoher Keimgehalt YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze 3,5 x 10 3 weniger als 1,0 x 10 MRS-Agar Laktobazillen 2,2 x 10 8 2,5 x 10 3 weniger als 2,0 x 10 2 weniger als 2,0 x 10 weniger als 2,0 x 10 2 3 7 Selbst nach einer Lagerung von sieben Wochen konnte keine mikrobiologische Instabilität vorgefunden werden (vergleiche Anhang C: Ergänzende Ergebnisse). 6 Ergebnisse und Diskussion 147 6.3.6.2 Sensorische Qualitätskontrolle Die Bestimmung der Qualitätszahl begann mit handelsüblichen Proben. Dazu wurden eine Rügenwalder Teewurst, fein mit 41 % Fettgehalt und eine Diät Teewurst der Marke „Du darfst“ mit 27 % Fett einer sensorischen Prüfung unterzogen. Tabelle 50: Sensorische Auswertung handelsüblicher Teewursterzeugnisse Produkt Qualitätszahl [Ø] Teilnehmerzahl Teewurst nach „Rügenwalder Art“ 4,3 8 3,43 8 fein, der Fa. Rügenwalder Mühle Diät Teewurst, der Marke „Du darfst“ Auffällig ist die schlechte Bewertung der im Handel vertretenen Diät-Teewurst, bei einer Qualitätszahl von 3,43 sind merkliche Abweichungen zu verzeichnen (vergleiche Tabelle 50). Dies ist als sehr schlecht zu bewerten. Die energiereduzierte Rohwurst mit Fettersatzstoff wies als schlechteste Qualitätszahl einen Wert von 3,81 auf. Dieser Wert wurde unter Verwendung des Hautfaserdarmes erreicht, der eine hohe Wasserabgabe zuließ und mit einem resultierenden Trockenrand eine Qualitätsabweichung induzierte. Die energiereduzierte Teewurst startet folglich mit einer höheren Qualitätszahl als das energiereduzierte Handelsprodukt. Ein Austausch des Darmes (Code B) bewirkte eine Steigerung der Qualitätszahl auf 4,39. Eine Definierung des Klimareifungsverfahrens konnte eine Qualitätszahl von 4,6 erzielen, weil eine Trockenrandbildung und eine Verfestigung der Struktur verhindert werden konnte. Das Nichterreichen der vollen Punktzahl wurde dem Fehler „porig“ zugesprochen, dieser Fehler ist jedoch dem Füllvorgang zuzuschreiben (Anhang A: Statistische Auswertung und Anhang C: Ergänzende Ergebnisse). 6.3.6.3 Kontrolle der autoxidativen Veränderungen Untersucht wurden bei dieser Wurstsorte die Säure- sowie die Jodzahl, um die autoxidative Stabilität zu überprüfen. Die untersuchte konventionelle Teewurst besitzt einen Schweinespeckanteil von 30 %, die energiereduzierte Wurst einen Anteil von 15 %, weil sie zusätzlich den Fettersatzstoff beinhaltet. Dadurch kommt es zu unterschiedlichen Fettkennzahlen, was sich in der Abbildung 68 zeigt. Die ermittelten Werte der Säurezahl der fettreduzierten und konventionellen Teewurst verlaufen parallel. Die Säurezahl der energiereduzierten Rohwurst war während des gesamten Untersuchungszeitraumes geringer, was sich aus der Reduzierung des Speckgehaltes ableiten lässt. Ein signifikanter Unterschied konnte am 35. Tag festgestellt werden (0. d p = 0,619; 7. d p = 0,300; 14. d p = 0,142; 21. d p = 0,168; 35. d p = 0,045). Hinsichtlich der autoxidativen Veränderungen wird durch die Säurezahl die 6 Ergebnisse und Diskussion 148 Überlegenheit der energiereduzierten Wurst gegenüber konventioneller Rohwurst deutlich. 9 8,28 8 7,76 7 6,24 5,57 Säurezahl 6 5,50 5 5,69 5,35 4,68 4 3 2 2,04 1,61 1 0 Brät 7d 14 d 21 d 35 d Reifedauer in [d] Tee 10 (fettreduziert) Tee 10 (konventionell) Abbildung 68: Verlauf der Werte der Säurezahlen der streichfähigen Rohwurst nach der Herstellung, am Herstellungsende (7. Tag) sowie nach unterschiedlichen Lagertagen Die Jodzahl zeigte bei der konventionellen Wurst höhere Werte als bei dem energiereduzierten Äquivalent, was mit dem höheren Fettgehalt begründet werden kann (siehe Abbildung 69). Auch tierische Fette besitzen ungesättigte Fettsäuren. Bezüglich der ungesättigten Fettsäuren ist die konventionelle Rohwurst sogar höherwertiger, was sich in der höheren Jodzahl widerspiegelt, jedoch muss beachtet werden: je höher der Anteil an ungesättigten Verbindungen ist, umso schneller tritt auch die Ranzigkeit in einem Produkt ein. Die Werte der Jodzahlen der Vergleichsproben verlaufen parallel. Signifikante Unterschiede sind nur in den ersten zwei Untersuchungsabschnitten zu vermerken (0. d p = 0,023; 7. d p = 0,003; 14. d p = 0,191; 21. d p = 0,177; 35. d p = 0,087). 6 Ergebnisse und Diskussion 149 30 25 Iodzahl 20 15 24,29 21,77 20,93 19,83 21,57 16,50 14,62 14,61 14,05 11,50 10 5 0 Brät 7d 14 d 21 d 35 d Reifedauer in [d] Tee 10 (fettreduziert) Tee 10 (konventionell) Abbildung 69: Verlauf der Werte der Jodzahlen der streichfähigen Rohwurst nach der Herstellung, am Herstellungsende (7. Tag) sowie nach unterschiedlichen Lagertagen 6.3.6.4 Kontrolle der Farbstabilität Die Farbstabilität wurde nach ausgewählten Intervallen der Reifung und Lagerung gemessen, die Zeitintervalle nach dem Anschnitt der Würste wurden mit 0. min, 30. min und 60. min gewählt. Das sollte Auskunft über die Stabilität der Farbe bei Kontakt mit Luftsauerstoff geben. In der Abbildung 70 wird deutlich, dass am Herstellungstag der a*-Wert (aus dem L*a*b*-Farbraum) nicht vollständig ausgebildet war. Das liegt daran, dass in diesem Stadium die Pökelfarbbildung noch nicht abgeschlossen ist, sie beginnt vielmehr. Die Ausbildung der Pökelfarbe ist eine Zeitfunktion, Nitrit aus dem Nitritpökelsalz muss weiter abgebaut werden, damit sich das Stickstoffmonoxid (NO) an das Myoglobin anlagern kann. Das durch Sauerstoffanwesenheit gebildete Oxymyoglobin wird zu Metmyoglobin oxidiert – das leuchtend rote Brät wird langsam bräunlich [200]. „Die Nitrosogruppe […] wird auf das Metmyoglobin übertragen, wobei Nitrosometmyoglobin entsteht“ [69]. Dieses wird zu Nitrosomyoglobin reduziert und die Pökelfarbe ist gebildet. Diese Vorgänge brauchen einige Zeit, sie werden zwar durch Askorbinsäure oder dessen Salz beschleunigt, aber die endgültige Farbe wird erst im Verlauf der Reifung gebildet. In der Graphik ist weiterhin ersichtlich, dass der Gelbwert in der ersten Reifungswoche leicht sinkt (vergleiche 0. Tag und 7. Tag). Die Gelb- und Rotwerte gleichen sich vielmehr an, es entsteht eine arttypische Färbung der Wurst. Die a*- und b*-Werte veränderten sich im Verlauf der weiteren Lagerung nur unwesentlich. Innerhalb der Prüfintervalle ist keine auffällige Wertänderung feststellbar Im Vergleich der L*-Werte vom 7. 6 Ergebnisse und Diskussion 150 und 26. Tag wird deutlich, dass auch dieser Wert sehr stabil geblieben ist. Daraus kann abgeleitet werden, dass die energiereduzierte Teewurst bei Anwesenheit von Luftsauerstoff eine sehr stabile und ausgeprägte Farbe bzw. Farbstabilität besitzt, auch nach fünf Wochen Lagerung traten keine signifikanten Farbunterschiede auf (L*-Wert p = 0,906; a*-Wert p = 0,256; b*-Wert p = 0,303). 7. Tag Herstellungstag (0. Tag) 70 70 60 60 50 50 0. min 40 0. min 40 30. min 30 60. min 30. min 30 20 20 10 10 0 60. min 0 L- Wer t a- Wer t b- Wer t L- Wer t F a r b we r t e a- Wer t b- Wer t F a r b we r t e 14. Tag 20. Tag 70 70 60 60 50 50 0. min 40 0. min 40 30. min 30. min 30 60. min 30 20 20 10 10 60. min 0 0 L- Wer t a- Wer t L- Wer t b- Wer t a- Wer t b-Wer t F a r b we r t e F a r b we r t e 26. Tag 70 60 50 0. min 40 30. min 30 60. min 20 10 0 L- Wer t a- Wer t b- Wer t F a r b we r t e Abbildung 70: Farbstabilitätsprüfung der Versuchsreihe Tee 10 in definierten Zeitintervallen nach dem Anschnitt sowie im Verlauf der Reifung und Lagerung Eine Gegenüberstellung der energiereduzierten streichfähigen Rohwurst mit einer konventionellen Teewurst zeigt, dass die L*-Werte in einem ähnlichen Helligkeitsbereich liegen, auch die a*- und b*-Werte sind vergleichbar. Die Unterschiede sind als zufällig anzusehen (p = 0,359 bzw. p = 0,896). Die L*-Werte der energiereduzierten Streich- 6 Ergebnisse und Diskussion 151 wurst sind in den getesteten Zeitintervallen jedoch beständiger, als die der konventionellen (vergleiche Abbildung 71). Die Farbhelligkeit weist einen geringen signifikanten Unterschied auf (p = 0,014), die Differenz der Mittelwerte beträgt 1,268. Die energiereduzierte Wurst ist um diesen Wert dunkler. Ursächlich hierfür ist, dass die Struktur der energiereduzierten Teewurst auf Grund des Kollagennetzwerkes geschlossener ist und so das Licht weniger gestreut wird. Die Wurst erscheint demzufolge etwas dunkler. Der Unterschied ist jedoch so gering, dass er für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Um diesem Phänomen entgegen zu wirken, kann die Rezeptur dahingehend verändert werden, dass der Anteil an Schweinefleisch (helleres Fleisch) erhöht wird, was sich nicht negativ auf die Qualität oder den Preis der Wurst auswirkt. 70 Farbmesswerte 60 50 L-Wert 40 a-Wert 30 b-Wert 20 10 0 0. min 30. min 60. min 0. min 30. min 60. min Prüfintervalle Abbildung 71: Vergleich der Farbmesswerte von energiereduzierter und konventioneller Teewurst am 7. Reifetag; Darstellung der Stabilität der Messwerte durch grüne Markierung = L*-Werte, rote Markierung = a*-Werte und gelbe Markierung = b*-Werte 6.3.7 Finalprodukt und Hürdenkonzept der streichfähigen Rohwurst Die Rezeptur und das Herstellungsverfahren der energiereduzierten streichfähigen Rohwurst wird in Abbildung 72 dargestellt. 6 Ergebnisse und Diskussion Speck wolfen 152 FE und Speck vermengen Scherbeneis Härten Kutterschüssel kühlen Eis/Wasser entfernen Vorzerkleinerung im Fleischwolf Zerkleinerung Ein-PhasenVerfahren Feinzerkleinerung Mengen Füllen in Kunststoffdärme GEHAsortiertes, chargiertes, angefrostetes Fleisch Gewürze, Starterkulturen, NPS Rohstoffe in [%] S I 50; R II 20; FE o. Ö. 15; S XI 15 Gewürze und sonstige Zutaten in [g/kg] NPS 24,0; Pfeffer, weiß 2,0; Paprika, edelsüß 1,0; Kardamom, gemahlen 0,2; Ingwer, gemahlen 0,3; Rum 3,0; Askorbinsäure 1,0; KH (mono) 3,0; Starterkultur Biobak fit 4,0 bzw. L. curvaturs 2ml Klimareifungsprogramm Vorklimatisierung 1. Schritt (Schritt-Nr. 1): Vorklimatisierung (Code 2); Schrittdauer 24h; Temperatur 22°C; rel. Luftfeuchtigkeit 95% 2. Schritt: Räucherprogramm Nr. 028 für 4,5h Kalträuchern 3. Schritt (Schritt-Nr. 1): Schwitzen, Wärmen, Reifen (Code 2); Schrittdauer 24h; Temperatur 22°C; rel. Luftfeuchtigkeit 95% 4. Schritt (Schritt- Nr. 2): Schwitzen, Wärmen, Reifen (Code 2); Schrittdauer 72h; Temperatur 20°C; rel. Luftfeuchtigkeit 90% Klimareifung 5. Schritt (Schritt-Nr. 3): Schwitzen, Wärmen, Reifen (Code 2); Schrittdauer 48h; Temperatur 20°C; rel. Luftfeuchtigkeit 85% Streichfähige Rohwurst Abbildung 72: Fließschema des Herstellungsverfahrens für die energiereduzierte streichfähige Rohwurst Die bedeutende Hürde bei der streichfähigen Rohwurst stellt die pH-Wertsenkung dar (siehe Abbildung 73). Die Trocknung bzw. die Wasseraktivität ist bei einer handelsüblichen Teewurst zu vernachlässigen, da der minimale Wasserverlust nur sekundär zu einer Haltbarkeitsverlängerung führt. Bei der energiereduzierten Teewurst ist die Wasseraktivität jedoch so stark ausgeprägt, dass sie die Haltbarkeit wesentlich beeinflusst. Bedeutend ist bei der Streichwurst zudem die Rauchbehandlung. Die frühe Rauchbeaufschlagung bewirkt über die antimikrobiellen Bestandteile im Räucherrauch eine schimmelfreie Oberfläche und sorgt so schon früh im Reifungsprozess für ein stabiles Produkt. Durch den raschen pH-Abfall sowie eine stabile Nitritkonzentration hat die 6 Ergebnisse und Diskussion 153 Hürde Rauchbeaufschlagung bei dieser Wurst eine geringere Bedeutung als bei energiereduzierter schnittfester Rohwurst. Abbildung 73: Darstellung des Hürdenkonzepts mit Gewichtung der einzelnen Sequenzen für energiereduzierte streichfähige Rohwurst 6.4 Konfektionierung und Vermarktung Der Fettersatzstoff kann in unterschiedlichen Geometrien und Aufbereitungen angeboten werden. Es besteht die Möglichkeit diesen als „Gelblock“ gekühlt oder gefroren zum Einsatz zu bringen. Auch eine Verkaufsform als Granulat ist durchführbar, hier bieten sich ebenfalls die unterschiedlichen Aggregatzustände an. Bei einem gefrorenen Granulat müsste über den Einsatz von Trennmitteln (Erhöhung der Rieselfähigkeit) diskutiert werden. Aus der erfolgreichen Vakuumgefriertrocknung des Substituts resultiert eine weitere Form der Vermarktung. Das getrocknete Granulat kann durch Zerkleinerung in eine Pulverform gebracht werden, wodurch eine optimale Lagerung für den Kunden entstehen würde. Versuche haben bestätigt, dass eine Rehydratation mit Wasser durchführbar ist. Dazu muss der pulverisierte Fettersatzstoff mit ca. 90 °C warmem Wasser dispergiert werden. Nach der Aushärtung entsteht ein Produkt mit vergleichbarer Farbe und Festigkeit. Bei der Markteinführung der Rohwurst müsste zunächst geprüft werden, ob die Leitsätze der Fleischverordnung eingehalten werden. Eine Salami (Leitsatzkennziffer 2.211.05) muss einen BEFFE-Gehalt von min. 12 % aufweisen. Das heißt chemisch gesehen muss der BEFFE-Gehalt im Fleischeiweiß min. 80 % betragen, folglich darf der BE-Gehalt im Fleischeiweiß maximal 20 % ausmachen. Bei einer Teewurst nach „Rügenwalder Art“ (Leitsatzkennziffer 2.212.1) darf der BEFFE-Gehalt nicht unter 10 % liegen. Das Verhältnis im Fleischeiweiß muss min. 85 % BEFFE und max. 15 % BE betragen [16]. 6 Ergebnisse und Diskussion 154 Die energiereduzierte Rohwurst übersteigt jedoch die maximalen Werte für den Bindegewebseiweißgehalt (vergleiche Abbildung 74, die zur Berechnung verwendeten Werte sind der Tabelle 10 zu entnehmen). Die (roten) Werte in der Abbildung zeigen, dass z.B. die energiereduzierte Salami den maximalen BE-Wert (20 %) um mehr als 10 % übersteigt. Die konventionelle Salami hingegen unterschreitet den Wert um ca. 10 %. Streichfähige Rohwurst darf maximal einen Bindegewebseiweißgehalt im Fleischeiweiß von 15 % haben. Die energiereduzierte Teewurst überschreitet diesen Wert ebenfalls um mehr als 10 %, die konventionelle Teewurst hingegen hat einen um 5 % geringeren BE-Gehalt als von den Leitsätzen gefordert wird. 25 Gehalte in [%] 20 15 BE BEFFE 10 5 0 S fettred. S konv. Tee fettred. Tee konv. BE 6,5 1,525 4,97 1,64 BEFFE 13,6 13,675 13,38 13,86 Abbildung 74: Berechnete BEFFE- und BE-Werte von konventioneller und fettreduzierter Rohwurst sowie prozentuale Gehalte im Fleischeiweiß (rote Werte) Wie bei anderen Produktentwicklungen müssen dieser Wurst Phantasienamen gegeben werden, um sie vermarkten zu können. Damit kann der Fettersatzstoff in Abhängigkeit des Produktionsverfahrens unmittelbar in den Prozessablauf integriert werden. Die Benennung des Produkts muss so erfolgen, dass sie gesetzeskonform ist, um „Täuschungen“ der Verbraucher auszuschließen. Dieser Forderung folgend könnte die schnittfeste energiereduzierte Rohwurst unter der Bezeichnung „Die Schnittige – nach Art einer Salami“ und die streichfähige unter dem Namen „Die Streichleichte – nach Art einer Teewurst“ in den Handel gelangen. Ein Beispiel für das verpackte Produkt zur Vermarktung gibt Abbildung 75. 6 Ergebnisse und Diskussion 155 Abbildung 75: Darreichungsvorschlag mit Verpackung und Label für die energiereduzierten Rohwürste 7 Zusammenfassung und Ausblick 7 156 Zusammenfassung und Ausblick Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Substitut zu entwickeln, welches den Energiegehalt in Rohwürsten reduziert. Handelsübliche Formen der Energiereduzierung, wie die Fettreduzierung und Erhöhung des BEFFE-Wertes haben im praktischen Vertrieb zahlreiche Nachteile, was auf qualitative Mängel z.B. ein verändertes Schnittbild und Aromaverlust sowie stark erhöhte Produktionskosten und damit höhere Verbraucherpreise zurückzuführen ist. Weitere Möglichkeiten der Energiereduzierung werden in der Verwendung von Ballaststoffen, speziellen Faser- und Füllstoffen sowie in Fettersatzstoffen auf Stärkebasis gesehen. Alle diese Stoffe bewirken jedoch eine Geschmacksveränderung sowie eine Verteuerung des Endproduktes und wurden als Lösung ausgeschlossen. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Energiereduzierung durch den Einsatz eines kollagenhaltigen Fettersatzstoffes unter Einhaltung aller Qualitätskriterien möglich ist. Dazu musste jedoch zuerst ein optimaler Rohstoff gefunden werden. Untersucht wurde der Einsatz von Pulvergelatinen. Es zeigte sich, dass die Verwendung solcher Gelatinen erhebliche Nachteile mit sich bringen. Die Versuchsreihen mit Pulvergelatine ergaben, dass beim Einsatz in der Rohwursttechnologie ein sehr rascher pH-Abfall erfolgte, was auf die als Rieselhilfen eingesetzten Kohlenhydrate zurückzuführen ist. Diese wurden im Fermentationsvorgang von den Starterkulturen verstoffwechselt und es kam zu einer unkontrollierten Fermentation. Das Enderzeugnis wies eine abweichende Qualität auf. Weiterhin zeigte sich ein sehr unattraktives Schnittbild. Auch der Zusatz von Ballaststoffen zur Strukturaufwertung stellte keine Behebung des Problems dar. Ein weiteres Manko sind die hohen Produktionskosten. Diese Nachteile machten es erforderlich den „Lieferanten“ für den Rohstoff Kollagen zu ändern. Daraus ableitend wurden alle experimentellen Arbeiten in der Folge ausschließlich mit Schweineschwarten durchgeführt. Um den funktionellen Rohstoff Kollagen (Gelatine) nutzen zu können, mussten die Schweineschwarten einer Temperaturbeaufschlagung unterzogen werden. Der thermische Aufschluss hatte die Aufgabe, das enthaltende Kollagen in Gelatine umzuwandeln und eine Wasserimmobilisierung zwischen den Kollagensträngen zu bewirken. Das Erwärmen in Wasser führte zudem zu einer erheblichen Extraktion des anhaftenden Fettes. Nach einer definierten Zerkleinerung entstand ein Schwartenzwischenprodukt, welches Grundlage für die Herstellung des Fettersatzstoffes war. 7 Zusammenfassung und Ausblick 157 Die gelatinehaltige Schwartenmasse musste zur Farbausbildung mit Wasser und in der Regel pflanzlichem Öl vermengt werden. Dazu ist ein Energieeintrag nötig, der von fleischereitypischen Maschinenausrüstungen getragen werden kann. Es hat sich gezeigt, dass Sonnenblumenöl einen optimalen Zusatz darstellt. Mit diesem Öl wird die Farbe von Speck bestmöglich imitiert und es zeigen sich sehr gute Bindungseigenschaften bei der Einarbeitung des Fettersatzstoffes in das Rohwurstprodukt. Vor einer Einarbeitung muss das Fettersatzstoffprodukt gehärtet werden, hierfür erwiesen sich Temperaturbereiche von 7-12 °C als optimal. Die Versuche zeigten, dass die Geometrie des Fettersatzstoffes bei der schnittfesten Rohwurst als Granulat vorliegen muss, um ein Schnittbild zu erzeugen, dass das Aussehen von konventioneller Rohwurst perfekt imitiert. Das Fertigprodukt Fettersatzstoff bewirkt jedoch in der schnittfesten Rohwurst eine Veränderung der Fermentation. Bedeutend ist die Einhaltung hoher Luftfeuchtigkeit, da das Produkt zu einer schnellen Trockenrandbildung neigt, was auf den hohen Wassergehalt zu Beginn der Klimareifung zurückzuführen ist. Um eine Trockenrandbildung zu verhindern, muss die Diffusionsgeschwindigkeit reduziert werden, was durch hohe Luftfeuchtigkeit, angepasste Darmmaterialien und -kaliber erreicht wird. Um eine mit konventionellen Rohwürsten vergleichbare Qualität zu erreichen, muss die schnittfeste Wurst 12 d fermentiert und anschließend unter gesenkten Temperaturen nachgereift werden. Das Nachreifen bewirkt die notwendige Verfestigung des Fettersatzstoffes, ohne diese Nachlagerung wird eine sehr cremige innere Beschaffenheit bemängelt. Das Gelatinenetzwerk benötigt eine ausreichende Ruhephase, um die Verbindungen der einzelnen Stränge im Molekül aufzubauen und dauerhaft zu stabilisieren. Nach der vollständigen Reifung hat die schnittfeste Rohwurst einen Fettgehalt von weniger als 10 %. Der Fettersatzstoff der streichfähigen Rohwurst macht keinen Zusatz von Sonnenblumenöl erforderlich, weil die starke Zerkleinerung der Wurst den Fettersatzstoff derart zerkleinert, dass die graubraune Färbung verdeckt wird. Das Entfernen des pflanzlichen Öls bewirkt in der Folge eine Reduzierung der ungesättigten Fettsäuren, was eine längere Haltbarkeit aus autoxidativer Sicht gewährleistet. Bei dieser Wurstsorte wird der Fettersatzstoff zu gleichen Teilen mit Speck vermengt. Die Beibehaltung eines geringen Restspeckanteils ist notwendig, um die Streichfähigkeit aufrecht zu erhalten, was durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen bewiesen wurde. Neben der Einhaltung eines spezifischen Klimareifungsverfahrens ist für die Ausbildung einer hohen Qualität die Wahl eines geeigneten Darmmaterials wichtig. Ideal hat sich unter den Herstellungsbedingungen ein Darm aus Kunststoff erweisen, da sich bei 7 Zusammenfassung und Ausblick 158 dem Material die Diffusionsintensitäten beeinflussen lassen. Die geringe Permeabilität des Materials verhindert einen starken Wasseraustritt. Unter diesen Bedingungen wird bei dieser Wurstsorte in einem Zeitraum von sieben Tagen ein ausgeprägtes und arttypisches Qualitätsbild erreicht. Trotz eines Fettgehaltes von etwa 15 % ist die energiereduzierte Streichwurst arttypisch und erfüllt alle Forderungen hinsichtlich der sensorischen Qualitätskriterien. Die analytischen Untersuchungen belegen, dass die energiereduzierten Rohwürste hinsichtlich der Mindesthaltbarkeit wenigstens mit konventionellen Erzeugnissen vergleichbar sind, bzw. die Mindesthaltbarkeiten übertreffen. Letzteres wird durch die mikrobiologischen und sensorischen Kontrollen sowie die Bestimmungen zum autoxitativen Verhalten bestätigt. In den mikrobiologischen Untersuchungen lag die Keimbelastung immer unter den Werten von konventionellen Produkten. Zudem konnten sensorische Kontrollen hohe Qualitäten belegen und auch nach arttypischen Lagerfristen keine sensorischen Abweichungen nachgewiesen werden. In Kontrollen auf autoxidative Veränderungen konnte bewiesen werden, dass energiereduzierte Produkte hinsichtlich der Säurezahlen immer unter den Werten der Vergleichsproben lagen, womit eine hohe Haltbarkeit der Erzeugnisse festgestellt werden konnte. Auch der höhere Wassergehalt der Rohwürste ist nicht negativ zu bewerten, da durch das Gelatinenetzwerk das Wasser so stark immobilisiert wird, das ein geringerer bzw. mit herkömmlichen Produkten vergleichbarer aw-Wert konstatiert werden kann. Die Hürde Wasseraktivität ist demnach voll ausgeprägt. Änderungen ergeben sich im Säuerungsverhalten, so muss die streichfähige Rohwurst mit einer geringeren Konzentration an Kohlenhydraten ausgestattet sein, da sich durch den erhöhten Wassergehalt ein optimaler Nährboden für die Starterkulturen bildet. Die Intensität und Geschwindigkeit der Säuerung ist zu Beginn der Reifung erhöht. Es kann festgestellt werden, dass es möglich ist, eine energiereduzierte Rohwurst (schnittfest und streichfähig) herzustellen, die vergleichbare Qualitätseigenschaften vorweist, wie Rohwurst mit herkömmlichem Materialeinsatz. Die Verfahrensführung und die Zusätze und Hilfsstoffe müssen entsprechend angepasst werden. Das Verfahren macht keine zusätzlichen Maschinenausrüstungen notwendig, was herkömmliche Produktionsstätten zur Produktion geeignet erscheinen lässt. Neben einer wesentlichen Verbesserung der ernährungsphysiologischen Eigenschaften der Produkte ist, infolge der Reduzierung der finanziellen Aufwendungen für Rohstoffe, mit einer nennenswerten Senkung der Herstellungskosten zu rechnen. Das macht den entwickelten Fettersatzstoff zu einem idealen Austauschstoff für Speck. 7 Zusammenfassung und Ausblick 159 Der nächste Schritt ist die Überführung des Fettersatzstoffes in eine großtechnische Verfahrensführung. Dazu kann in einer isolierten Produktionslinie der Fettersatzstoff hergestellt und anschließend verbraucherspezifisch konfektioniert werden. In der Arbeit konnten bereits mögliche Konservierungsformen gezeigt werden. Neben einer gekühlten oder gefrorenen Aufbereitungsgeometrie ist die Haltbarmachung durch Sublimation durchführbar. Es wurde an der Pulverisierung des Fettersatzstoffes geforscht. Dazu wurde aus dem sublimierten Fettersatzstoff (Granulat) im labortechnischen Maßstab Pulver entwickelt, das durch Dispergieren in warmem Wasser wieder rehydratisiert werden konnte. So könnte dem Kunden (Wurstproduzent) eine leichte und gut lagerfähige Variante des Fettersatzstoffes angeboten werden. Die Reaktivierung mit warmem Wasser könnte im Schneidmischer der jeweiligen Produzenten erfolgen. Die Konfektionierungsarten sind von unterschiedlicher Preisgestaltung. Soll der Fettersatzstoff eine preisgünstige Alternative zu Speck bleiben, ist die Verkaufsform des gekühlten „Gelblockes“ zu bevorzugen. Literaturverzeichnis 160 Literaturverzeichnis 1. Nestle.de, Zu wenig Zeit zum Essen. Fleischwirtschaft, 2009. 89(3): S. 68. 2. Barthomeuf, L., S. Droit-Volet, und S. Rousset, Obesity and emotions: Differentiation in emotions felt towards food between obese, overweight and normalweigt adolescents. 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Anhang A: Statistische Auswertung 170 Anhang A: Statistische Auswertung A1: Fettersatzstoff Tabelle A1.1: Deskriptive Statistik der PE-Werte von Speck und Schwartenzwischenprodukten N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung Speck 12 21.0 45.5 35.792 7.0339 S 1h 12 7.0 10.0 8.583 0.8211 S 1,5h 12 6.0 8.5 7.417 0.7334 S 2h 12 7.0 11.0 9.250 1.3056 S 3h 12 17.0 19.0 18.000 0.7071 S 5h 12 17.0 19.0 18.042 0.4981 Gültige Werte (Listenweise) 12 Tabelle A1.2: Deskriptive Statistik der PE-Werte der Fettersatzstoff-Chargen N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung FE 1u2 12 37,50 41,50 39,2500 1,28806 FE3a 12 19,00 21,00 20,0000 0,85280 Fe3b 12 15,00 17,50 16,0000 0,87905 Fe3c 12 16,00 18,00 16,8333 0,65134 FE3d 12 13,00 14,50 13,7917 0,49810 Fe4 12 25,00 32,00 26,8750 1,86017 FE5.1 6 98,00 125,00 118,7500 10,27010 Fe5.2 6 97,00 109,00 103,1667 4,53505 Fe5.3 6 98,00 125,00 114,8333 10,28429 FE5.4 4 129,00 142,50 135,5000 5,70088 FE5.5 4 120,00 127,00 122,7500 3,40343 Fe6a.1 12 27,00 34,00 30,5417 2,18942 FE6a.2 12 13,00 20,50 16,1250 2,32697 FE6a.3 12 9,50 16,00 12,3333 1,83815 FE6a.4 12 11,00 14,00 12,4583 0,96433 FE6b.1 12 19,00 22,00 20,9167 0,97312 FE6b.2 6 43,00 52,00 47,9167 3,85249 FE6b.3 12 33,00 51,50 41,7917 8,23368 FE6b.4 12 22,00 28,00 24,6250 2,39436 FE7a.1 12 59,00 68,00 63,5417 3,00347 Anhang A: Statistische Auswertung N 171 Minimum Maximum Standardabweichung Mittelwert FE7a.2 12 35,00 40,00 36,7500 1,42223 FE7a.3 12 22,00 25,00 23,3750 1,08972 FE7a.4 12 12,00 14,50 13,2083 0,78214 FE7b.1 12 58,00 75,00 64,9167 4,96274 FE7b.2 12 27,50 36,00 33,5000 2,14264 Fe7b.3 12 21,00 24,50 22,7917 1,13735 FE7b.4 12 12,00 16,00 14,0417 1,26954 FE8 S2h.1 12 34,00 37,00 34,9583 0,96433 FE8 S2h.2 12 15,50 17,50 16,0833 0,63365 FE8 S2h.3 12 9,00 10,00 9,5000 0,42640 FE8 S2h.4 36 7,00 12,00 9,7083 1,32220 FE8 o.Ö.1 12 32,00 35,00 33,0833 1,16450 FE8 o.Ö.2 12 17,00 18,00 17,5000 0,42640 FE8 o.Ö.3 12 12,00 14,00 12,9583 0,72169 FE8 o.Ö.4 12 9,00 9,50 9,1250 0,22613 FE9.1 12 23,50 26,00 24,9167 0,87473 FE9.2 12 11,00 12,00 11,1250 0,31079 FE9.3 12 7,00 8,50 7,6250 0,56909 FE10.1 12 25,00 27,00 26,1667 0,71774 Fe10.2 12 10,50 13,00 11,5000 0,85280 Fe10.3 12 7,00 8,00 7,4167 0,41742 FE10.4 12 6,00 8,00 6,9583 0,54181 Fe11.sp1 12 12,00 30,50 20,1667 6,36515 Fe11.sp2 12 12,00 22,00 15,3333 3,40009 Fe11.sp3 12 14,00 19,00 16,3750 1,97858 FE8 0.8 12 19,00 32,00 25,0833 4,14418 FE8 0.6 12 17,00 19,00 17,6667 0,57735 FE8 0.4 12 16,00 18,00 17,0833 0,63365 FE8 0.2 12 13,00 16,00 14,0417 0,78214 Tabelle A1.3: Deskriptive Statistik der PE-Werte der Fettersatzstoffäquivalente FE8 (80%) N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung PE von FE8 mit Öl 36 7,00 12,00 9,7083 1,32220 PE von FE8 ohne Öl 12 9,00 9,50 9,0833 0,19462 Anhang A: Statistische Auswertung 172 Tabelle A1.4: Deskriptive Statistik der Farbmesswerte des Fettersatzstoffes bei -18 °C L* a* b* 5 5 5 Minimum 75,640 0,030 9,480 Maximum 77,390 0,240 10,840 Arithmetisches Mittel 76,420 0,176 10,074 Standardabweichung 0,858 0,086 0,499 N A2: Schnittfeste Rohwurst Tabelle A2.1: Deskriptive Statistik des Masseverlustes bei unterschiedlichem Fettgehalt (Probe S7) S7 fettreduziert S7 konventionell 3 3 Minimum 40,650 22,670 Maximum 43,790 32,080 Arithmetisches Mittel 41,977 27,873 Standardabweichung 1,626 4,784 N Tabelle A2.2: Deskriptive Statistik des Masseverlustes bei Verwendung unterschiedlicher Kaliber (Salami) N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung Kaliber 40 3 40,28 42,86 41,6733 1,30236 Kaliber 50 2 34,78 35,14 34,9600 0,25456 Tabelle A2.3: Deskriptive Statistik des Masseverlustes bei unterschiedlichen Darmmaterialien bei Salami (konventionell und fettreduziert) Hautfaserdarm (fettred.). Cellulosedarm (fettred.) Cellulosedarm (konv.) 5 9 9 Minimum 34,000 25,220 22,070 Maximum 46,930 53,300 41,380 Arithmetisches Mittel 41,110 41,683 31,264 Standardabweichung 5,436 10,179 6,802 N Tabelle A2.4: Deskriptive Statistik der Qualitätszahlen in unterschiedlichen Reifestadien bei energiereduzierter Salami 12. d 14. d 19. d 9 9 9 Minimum 3,400 3,200 4,000 Maximum 4,400 4,000 4,400 Arithmetisches Mittel 3,956 3,844 4,222 Standardabweichung 0,324 0,279 0,211 N Anhang A: Statistische Auswertung 173 Tabelle A2.5: Deskriptive Statistik des pH-Verlaufes der schnittfesten Rohwurst (Wiederholungsversuche); werden in der Arbeit mit „S fettred.“ und „S konv.“ gekennzeichnet N Minimum Maximum Mittelwert Standardabweichung Mittelwerte der Wiederholungsversuche der energiereduzierten Salami 0. d 3 5,71 5,92 5,8067 0,10599 2. d 3 5,05 5,21 5,1467 0,08505 5. d 3 4,92 5,06 5,0000 0,07211 8. d 3 4,87 5,07 4,9733 0,10017 12. d 3 4,98 5,10 5,0333 0,06110 19. d 3 5,08 5,16 5,1100 0,04359 Gültige Werte (Listenweise) 3 Mittelwerte der Wiederholungsversuche der konventionellen Salami 0. d 3 5,72 5,84 5,7700 0,06245 2. d 3 5,29 5,30 5,2933 0,00577 5. d 3 5,01 5,13 5,0767 0,06110 8. d 3 4,98 5,04 5,0100 0,03000 12. d 3 5,06 5,12 5,0800 0,03464 19. d 3 5,08 5,11 5,0933 0,01528 Gültige Werte (Listenweise) 3 A3: Streichfähige Rohwurst Tabelle A3.1: Deskriptive Statistik der pH-Werte der energiereduzierten Teewurst (10, 10b, 10c, 10e) 0. d 1. d 2. d 5. d 7. d 4 4 4 4 4 Minimum 5,460 5,180 4,950 5,000 5,020 Maximum 5,680 5,280 5,070 5,080 5,110 Arithmetisches Mittel 5,610 5,228 5,025 5,047 5,077 Standardabweichung 0,102 0,050 0,054 0,034 0,039 N Tabelle A3.2: Deskriptive Statistik der pH-Werte der konventionellen Teewurst (10d, 10f, Tee N, 10i) 0. d 1. d 2. d 5. d 7. d 4 4 4 4 4 Minimum 5,580 5,240 4,890 4,730 4,670 Maximum 5,650 5,560 5,210 5,210 5,110 Arithmetisches Mittel 5,620 5,357 5,002 4,913 4,885 Standardabweichung 0,032 0,147 0,146 0,216 0,189 N Anhang A: Statistische Auswertung 174 Tabelle A3.3: Deskriptive Statistik der Qualitätszahl von Tee 10, Teilnehmer 6, Fehler: porig bzw. Hohlräume unter der Hülle Tee 10 N 6 Minimum 4,200 Maximum 5,000 Arithmetisches Mittel 4,600 Standardabweichung 0,322 Tabelle A3.4: Deskriptive Statistik des Masseverlustes bei unterschiedlichen Darmqualitäten von Teewurst fettreduziert und konventionell Hautfaserdarm (fettred.). Hautfasedarm (konv.). Kunststoffdarm (fettred.) 4 4 4 Minimum 22,150 12,790 8,090 Maximum 23,250 14,290 11,360 Arithmetisches Mittel 22,778 13,692 9,919 Standardabweichung 0,525 0,665 1,367 N Tabelle A3.5: Deskriptive Statistik der QZ von handelsüblicher Teewurst Rügenwalder Teewurst Du darfst 8 8 Minimum 4,300 3,000 Maximum 4,300 3,900 Arithmetisches Mittel 4,300 3,425 Standardabweichung 0,000 0,296 N Tabelle A3.6: Deskriptive Statistik der QZ von Teewurst bei Verwendung von unterschiedlichen Därmen Code A Code B 4 4 Minimum 3,000 3,750 Maximum 4,700 5,000 Arithmetisches Mittel 3,813 4,388 Standardabweichung 0,863 0,566 N Anhang B: Klimareifungsprogramme 175 Anhang B: Klimareifungsprogramme Tabelle B1: KLS-Programm Tee1 [201] Prozess Tee 1 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [min] [°C] [%] 6 20 86 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 17 20 86 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 27 20 84 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 86 18 80 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [min] [°C] [%] 24 20 95 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 4 22 95 20 95 Tabelle B2: KLS-Programm Tee2 Prozess Tee 2 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 Räucherprogramm Nr. 028 KLS defekt Tabelle B3: KLS-Programm Tee3 Prozess Tee 3 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 12 KLS defekt Würste für ca. 14 d im Kühlschrank gelagert Tabelle B4: KLS-Programm Tee4 Prozess Tee 4 ProzessCode Schritt-Nr. 5 Vorklimatisieren 2 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 24 22 70 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 21 20 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 70 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 85 Anhang B: Klimareifungsprogramme 176 Tabelle B5: KLS-Programm Tee5 Prozess Tee 5 Schritt-Nr. 1 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte Code [h] [°C] [%] 2 24 22 95 Prozess- Vorklimatisieren Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 85 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 18 80 Tabelle B6: KLS-Programm Tee6 Tee 6 Schritt-Nr. 1 Prozess Schwitzen, Wärmen, Reifen ProzessCode Schrittzeit Betriebstemperatur Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 2 24 22 95 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 85 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 24 22 95 Tabelle B7: KLS-Programm Tee7 Prozess Tee 7 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Vorklimatisieren 2 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 85 Tabelle B8: KLS-Programm Tee8 Prozess Tee 8 Schritt-Nr. 1 Vorklimatisieren Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte Prozess-Code [h] [°C] [%] 2 24 22 95 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 85 Würste für 7 d im Kühlschrank nachreifen Anhang B: Klimareifungsprogramme 177 Tabelle B9: KLS-Programm Tee9 Prozess Tee 9 Schritt-Nr. 1 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte Code [h] [°C] [%] 2 24 22 95 Prozess- Vorklimatisieren Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 20 85 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [h] [°C] [%] 24 22 95 Würste für 7 d im Kühlschrank nachreifen Tabelle B10: KLS-Programm Tee10 und Wiederholungsversuche Prozess Tee 10 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Vorklimatisieren 2 Räucherprogramm Nr. 028 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 24 22 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 72 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 48 20 85 Schrittzeit Betriebstemp. Rel. Luftfeuchte [d] [°C] [%] 1 22 95 Tabelle B11: KLS-Programm S1 Prozess S1 ProzessCode Schritt-Nr. 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 Räucherprogramm Nr. 029 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 6 20 90 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 7 20 85 KLS-Abbruch Fehlerhafte Reifung Tabelle B12: KLS-Programm S2 [202] Rel. S2 Schritt-Nr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 20 95 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 20 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 19 93 Räucherprogramm 029 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 2 19 90 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 18 88 5 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 18 85 6 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 18 80 Anhang B: Klimareifungsprogramme 178 Tabelle B13: KLS-Programm S3 Rel. S3 Schritt-Nr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 2 20 95 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 19 93 Raucherprogramm 029 ( bis Schritt 29) 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 2 19 95 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 18 93 5 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4 18 90 Tabelle B14: KLS-Programm S4 Rel. S4 Schritt-Nr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] Anpassungsphase/ 1 2 3h 21 - 20 - 2 2 20,5 – 19,5 96 - 94 19,5 – 18,5 93 – 92 Vorklimatisierungsphase 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen Raucherprogramm 029 ( bis Schritt 14) 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4 Raucherprogramm 029 (bis Schritt 14) 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 19,5 – 18,5 93 - 91 5 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 18,5 – 17,5 91 - 90 6 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4 18 - 17 90 - 88 2 ? manuelle Prüfung 17,5 88 - 87 7 Schwitzen, Wärmen, Reifen Tabelle B15: KLS-Programm S5 Rel. S3 Schritt-Nr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 21 - 20 96 - 94 Raucherprogramm 029 ( bis Schritt 14) 1 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 21 - 20 96 - 94 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 20,5 – 19,5 96 - 94 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 19,5 – 18,5 93 - 92 Raucherprogramm 029 ( bis Schritt 11) 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 19,5 – 18,5 92 - 91 5 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 5 18,5 – 17,5 91 - 90 Anhang B: Klimareifungsprogramme 179 Tabelle B16: KLS-Programm S6 Rel. S6 SchrittNr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] Anpassungsphase/ 1 2 1 Vorklimatisierungsphase Raucherprogramm 029 (bis Schritt 17) 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 1 KLS defekt: 0. Tag im KLS mit offener Tür und Lüftung auf 5 1. Tag 4,5 h Geräuchert dann in den Kühlschrank (ca. 8-12 °C) Tabelle B17: KLS-Programm S7 Rel. S7 SchrittNr. ProzessCode Prozess Schrittzeit Betriebstemp. [d] [°C] Luftfeuchte [%] 1 Vorklimatisierungsphase 2 4h 19 70 2 1d 19 94 - 99 Anpassungsphase/ 1 Vorklimatisierungsphase Raucherprogramm 029 (bis Schritt 17 ) 1 Vorklimatisierungsphase 2 1d 19-22 80-98 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3d 18-19 94-96 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3d 17-17,5 93-92 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4d 17-17,5 89-90 . Tabelle B18: KLS-Programm S8, S9 und Wiederholungsversuche Rel. S8 Schritt- Prozess Nr. Prozess- Schrittzeit Betriebstemp. Code [d] [°C] Luftfeuchte [%] 1 Vorklimatisierungsphase 2 1 20,5-19,5 96-94 Räucherprogramm 029 (Schritt 2 bis Schritt 14) 1 Vorklimatisierungsphase 2 1 20,5-19,5 96-94 2 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 19,5-18,5 94-92 Räucherprogramm 029 (Schritt2 bis Schritt 11) 3 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 3 19,5-18,5 92-90 4 Schwitzen, Wärmen, Reifen 2 4 18,5-17,5 90-88 Nachreifen - 7 7-12 - Anhang C: Ergänzende Ergebnisse 180 Anhang C: Ergänzende Ergebnisse Tabelle C1: pH-Werte der streichfähigen Rohwurst pH-Wert Teewurst Probennummer Herstellungstag 1d 2d 5d 7d Tee 1 5,66 5,14 4,86 4,62 4,72 (6d)/4,83 (7d) Tee 2 5,48 5,04 4,69 4,76 - Tee 3 5,64 5,18 5,05 5,06 4,93 Tee 4 - 5,48 5,01 4,89 4,91 Tee 5 5,85 5,23 4,93 4,92 4,91 Tee 6 5,75 5,22 4,67 (4d) 4,73 (6d) 4,83 Tee 8 5,70 5,11 5,01 4,93 4,86 Tee 9 5,67 5,13 5,04 4,82 4,87 Wiederholungsversuche pH-Wert fettreduzierte Teewurst Tee 10 5,63 5,18 5,07 5,05 (auch 4d) 5,11 Tee 10b 5,46 5,26 5,06 5,08 5,09 Tee 10c 5,68 5,19 4,95 5,00 5,02 Tee 10 e 5,67 5,28 5,02 5,06 5,09 pH-Wert konventionelle Teewurst Tee 10d 5,64 5,24 4,89 4,93 4,95 Tee 10 f 5,61 5,56 5,00 4,73 4,67 Tee N 5,58 5,26 5,21 5,21(auch 4d) 5,11 Tee 10 i 5,65 5,37 4,91 4,78 4,81 Tabelle C2: pH-Werte der schnittfesten Rohwurst pH-Wert Salami Probennummer Herstellungstag 1d 2d 5d 6d 9d 12 d 19 d S1 5,81 5,41 5,02 4,65 4,41 4,65 4,7 - S2 5,74 5,37 5,01 5,00 5,00 5,15 5,06 - S3 6,00 5,88 5,54 5,12 5,08 5,07 5,12 - S4 5,79 5,77 5,61 - 5,10 5,10 5,20 - S4 konv. 5,70 5,72 5,65 5,04 4,99 5,10 5,11 - S5a 5,72 5,67 5,14 4,95 4,97 5,00 5,07 - S5b 5,72 5,70 5,16 5,04 5,00 5,03 5,03 - S6a 5,71 5,63 5,66 5,27 5,21 5,25 5,16 - Anhang C: Ergänzende Ergebnisse 181 pH-Wert Salami Probennummer Herstellungstag 1d 2d 5d 6d 9d 12 d 19 d S6b 5,72 5,71 5,60 5,22 5,23 5,01 5,03 - S7a 5,69 5,66 5,16 4,92 4,90 4,86 4,89 - S7b 5,74 5,65 5,09 4,92 4,90 4,90 4,95 - S8a,b,c - 5,64 5,05 4,92 4,90 4,87 4,98 5,08 Wiederholungsversuche pH-Wert fettreduzierte Salami S9 5,71 5,05 4,92 4,87 4,98 5,08 5,71 5,05 S10 5,79 5,21 5,06 5,07 5,10 5,16 5,79 5,21 S10a 5,92 5,18 5,02 4,98 5,02 5,09 5,92 5,18 Wiederholungsversuche pH-Wert konventionelle Salami S9 konv. 5,75 5,30 5,13 5,04 5,12 5,08 5,75 5,30 S10 konv. 5,72 5,29 5,09 4,98 5,06 5,11 5,72 5,29 S10a konv. 5,84 5,29 5,01 5,01 5,06 5,09 5,84 5,29 Tabelle C3: Masseverluste der schnittfesten Rohwurst Gewichtsverlust Salami-Chargen Probe Reifestadium Material Masseverlust in [%] S1 14 d Hautfaserdarm 46,15 Hautfaserdarm 40,06/46,93 S2 12 d Cellulosefaserdarm 46,08/48,70/45,98 Hautfaserdarm 34,00/38,41 Cellulosefaserdarm 36,36/36,55/37,89 S3 12 d S4 12 d Cellulosefaserdarm 52,44/53,30/53,04 S4 konv. 12 d Cellulosefaserdarm 38,46/41,38/37,69 S5 12 d Cellulosefaserdarm 41,80/42,18 S6 12 d Cellulosefaserdarm 30,60/34,62/25,22 S6 konv. 12 d Cellulosefaserdarm 29,51/22,07/22,67 S7 12 d Cellulosefaserdarm 40,65/43,79/41,49 S7 konv. 12 d Cellulosefaserdarm 28,87/32,08/22,67 S8 12 d Cellulosefaserdarm 41,88/45,54/44,27 S9 12 d Cellulosefaserdarm 42,94/42,86 S10 12 d Cellulosefaserdarm Ø 40: 40,28/ Ø 50: 35,14 S10a 12 d Cellulosefaserdarm Ø 50: 34,78 S10a konv. 12 d Cellulosefaserdarm Ø 50: 29,52 Anhang C: Ergänzende Ergebnisse 182 Tabelle C4: Masseverluste der streichfähigen Rohwurst Gewichtsverlust Teewurst-Chargen Probe Reifestadium Material Masseverlust in [%] Tee 1 6d Hautfaserdarm 26,33 Tee 2 5d Hautfaserdarm 15,22/13,94 Tee 3 7d Hautfaserdarm 17,85/22,90/19,59 Tee 4 6d Hautfaserdarm 31,25/29,36/29,19 Tee 5 7d Hautfaserdarm 30,16/30,74/32,11 Tee 6 7d Hautfaserdarm 24,49/24,58/23,72 Tee 7 - - - Tee N 7d Hautfaserdarm 14,29/12,79/13,61 Hautfaserdarm 26,60/29,61/30,37 Tee 8 7d Kunststoffdarm 8,50 Hautfaserdarm 23,17/23,25 Kunststoffdarm 8,33 Hautfaserdarm 22,54 Kunststoffdarm 9,88/8,27 Hautfaserdarm 22,15 Kunststoffdarm 8,09 Kunststoffdarm 11,36/10,34 Hautfaserdarm 14,08 Kunststoffdarm 8,27 Tee 9 7d Tee 10 7d Tee 10b 7d Tee 10c 7d Tee 10d 7d Keine Werte für Tee 10e, Tee10f, Tee10i Tabelle C5: Qualitätszahlen der schnittfesten Rohwurst-Chargen QZ Salami Probe Darmmaterial Qualitätszahl /Anmerkung Fehler S1 Hautfaserdarm 1,7 KLS-Abbruch nach 14d Fehlreifung Hautfaserdarm 2,6 Cellulosefaserdarm 2,4/2,4/2,1 Starke Trockenrandbildung, zu salzig Hautfaserdarm 1 S2 bildung S3 S4 Cellulosefaserdarm 4,0/4,0/4,0 Trockenrandbildung, Falten zu viel/zu tief, - 4,3/3,7/4,2 Trockenrandbildung, Falten zu viel/zu tief, S4 konv. S5a Hülle ungeeignet, Herrichtung mangelhaft, Starke Trockenrand- Nicht bewertet Cellulosefaserdarm 3,6/3,6/4,0 Zu salzig, Trockenrandbildung, Anhang C: Ergänzende Ergebnisse 183 QZ Salami Probe S5b Darmmaterial Qualitätszahl /Anmerkung Cellulosefaserdarm Fehler Falten zu viel/zu tief, FE/Textur zu 3,3/3,3/4,0 weich; zu frisch, unreif, sauer, Rand zu hart S6 KLS-Abbruch Fehlerhafte Reifung S6 konv. S7 Nicht bewertet S7 konv. S8 [12d] Cellulosefaserdarm 3,4/4,4/4,1/3,6/4,0/3,7/4,2/4,0/4,2 Säuerlich, zu frisch, unreif, FE zu weich, Rand zu hart, Trockenrandbildung, Falten zu viel/zu tief, salzig S8 [14d] Cellulosefaserdarm 4,0/4,0/4,0/4,0/4,0/3,6/4,0/3,8/3,2 Säuerlich, zu frisch, unreif, Rand zu hart, Trockenrandbildung, Falten zu viel/zu tief, charakteristisches Aroma fehlt, porig S8 [16d] Cellulosefaserdarm 4,0/4,4/4,4 Rand zu hart, Trockenrandbildung, Falten zu viel/zu tief, salzig S 8 [19d] Cellulosefaserdarm 4,0/4,4/4,4/4,4/4,4/4,4/4,0/4,0/4,0 Rand zu hart, Trockenrandbildung, porig, Falten zu viel/zu tief S9 Nur Äußerlich bewertet ohne QZ leichte Trockenrandbildung (Fehlergewichtung entspricht Charge S8) S10 S10a Cellulosefaserdarm Ø 50 4,9/4,9/4,9 Falten zu viel S10a konv. Cellulosefaserdarm Ø 50 4,9/4,9/4,9 Falten zu viel Tabelle C6: Qualitätszahlen der streichfähigen Rohwurst-Chargen QZ Teewurst Probe Darmmaterial Qualitätszahl Fehler Tee1 Hautfaserdarm faserig, Lufteinschlüsse, Trockenrandbildung, Konsistenz zu fest, zu sauer* Tee 2 Hautfaserdarm Reifung abgebrochen* Tee 3 Hautfaserdarm Reifung abgebrochen* Tee 4 Hautfaserdarm hefiger Geruch, Wurst ungenießbar Fehlreifung* Tee 5 Hautfaserdarm 3,2 Falten zu viel/zu tief, Konsistenz zu fest, Rand zu hart, salzig, porig, Hohlstellen, Trockenrand Tee 6 Hautfaserdarm Tee 7 Tee 8 3,5/3,5/3,5 Streichfähigkeit/Bindung mangelhaft, Trockenrand, Falten zu viel/zu tief, Konsistenz zu fest, Bindegewebe sichtbar Nicht bewertet Hautfaserdarm 3,1/3,6/3,5/3,2/3,1/3,2/4,1/3,7/3,5 Bindegewebe sichtbar, Falten zu viel/zu tief, salzig, sauer, zu trocken, Anhang C: Ergänzende Ergebnisse 184 QZ Teewurst Probe Darmmaterial Qualitätszahl Fehler bröcklig, Rand zu hart, Streichfähigkeit mangelhaft, zu fest Kunststoffdarm 4,0/3,5 Porig, Bindegewebe sichtbar, säuerlich Tee N Hautfaserdarm 2,7/3,3/3,4/4,2/3,4/4,2/3,7 Hülle nicht abziehbar, Hohlstellen, porig, Zerkleinerung ungenügend, Würzung zu schwach, charakteristisches Aroma fehlt Hautfaserdarm 3,0 Hülle nicht abziehbar, Hohlstellen, porig Kunststoffdarm 4,1 Porig, bröcklig Kunststoffdarm 4,7 porig Hautfaserdarm 4,4 Porig, Hohlräume unter Hülle Kunststoffdarm 5,0 - Tee 10c Kunststoffdarm 4,3/4,5 Bindegewebe sichtbar, porig, bröcklig Tee 10d Kunststoffdarm 4,4 porig Tee 10 e Kunststoffdarm 4,2/4,9 Hohlräume unter Hülle, Farbe zu blass, Rauch zu schwach Tee 10f Kunststoffdarm 3,8/3,9 Risse, säuerlich, Falten zu viel, Hohlstellen, sauer Referenzprobe (Rügenwalder Teewurst) Kunststoffdarm 4,3/4,3/4,3/4,3/4,3/4,3/4,3/4,3 Kunststoffdarm 3,8/3,5/3,9/3,3/3,3/3,3/3,0/3,3 Tee 9 Tee 10 Tee 10b Referenzprobe (Du Darfst) Säuerlich, bitter, Bindegewebe sichtbar Schmierig, Bindegewebe sichtbar, porig, Risse, ausölend, charakteristisches Aroma fehlt, fremdartig, Rauch zu schwach, Hohlstellen, Würzung nicht abgestimmt, bitter, bröcklig * keine QZ bestimmt, darum Aufzählung der Fehler Tabelle C7: Vergleich der ermittelten Keimzahlen der Teewurst nach 7 Wochen Lagerung mit den Richtwerten Nährmedium Keimgruppe Ermittelte Keimzahl [KbE/g] Richtwert [KbE/g] Aerobe mesophile 2,1 10 1,0 10 Gesamtkeimzahl Erhöhung der Gesamtkeimzahl resultiert aus erhöhtem Laktobazillengehalt BP-Agar Staphylokokken < 1,0 10 1,0 10 VRBD-Agar Enterobakteriazeen < 2,0 10 1,0 10 GSP-Agar Pseudomonaden < 2,0 10 1,0 10 YGC-Agar Hefen + Schimmelpilze < 2,0 10 1,0 10 MRS-Agar Laktobazillen n. a. 1,0 10 10 8 PC-Agar 3 2 2 2 3 3 3 6 8
