Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Pflanzliche Alternativen zu konventionellen Wurstwaren auf Fleischbasis werden für den Lebensmittelmarkt immer wichtiger. Aufgrund steigender Ernährungsumstellungen der Verbraucher, sei es aus ethischem oder gesundheitlichem Aspekt, nehmen sich immer mehr Hersteller der Herausforderung an, ein leckeres Produkt auf pflanzlicher Basis zu entwickeln.
Fettoxidation verantwortlich für Fehlaromen
Die Schwierigkeit ein erfolgreiches pflanzliches Wurstsurrogat zu produzieren, liegt jedoch nicht allein im Geschmack oder der Optik der frischen Produkte. Auch die sensorischen, chemischen und mikrobiologischen Veränderungen während der Lagerung (=Haltbarkeit) müssen umfassend erforscht werden, denn die pflanzlichen Fleischalternativen verhalten sich anders als herkömmliche Wurstwaren. Während die mikrobiologische Stabilität bei herkömmlichen Wurstwaren u. a. durch längere Reifeprozesse und/oder Zugabe von Pökelsalz sowie Räucherung sichergestellt werden kann, werden pflanzliche Produkte häufig mittels Brühverfahren pasteurisiert.
Hinsichtlich sensorischer Veränderungen ist dem Verbraucher bei Wurstwaren die Farbveränderung, dem sogenannten „Vergrauen“ der Produkte bekannt. Die pflanzlichen Produkte setzen sich neben Proteinalternativen zu großen Teilen aus pflanzlichen Fetten (z. B. Sonnenblumenöl und Rapsöl) zusammen und werden dadurch anfällig für einen sauerstoffbasierten Verderbsmechanismus: die Fettoxidation. Da pflanzliche Fette sehr empfindlich gegenüber Oxidation sind, können die gebildeten Oxidationsprodukte zu Fehlaromen im Produkt führen.
Unsere Forschung der Sauerstoffempfindlichkeit von pflanzlichen Wurst- und Fleischsurrogaten
Das Ziel dieses Projektes bestand in der Ermittlung von Kennwerten für den Verderb von pflanzlichen Wurst- und Fleischsurrogaten; insbesondere im Hinblick auf die Sauerstoffzehrung, sensorischer Veränderungen und der Bestimmung von analytisch nachweisbaren Fettoxidationsparametern.
Die Kernpunkte des Vorhabens waren:
- Identifizierung geeigneter Rohstoffe
- Beurteilung des Einflusses der eingesetzten Öle
- Bewertung Oxidationsmarker und Farbveränderungen
- Korrelation sensorischer und analytischer Daten
Untersucht wurden zwei Produkte aus eigener Produktion auf Basis von Pilzmyzel-Protein die mit a) Rapsöl bzw. b) Sonnenblumenöl hergestellt wurden. Die Lagerung der Produkte erfolgte gekühlt (bei 6 °C) unter Schutzgasatmosphäre mit 0 %, 2 % und 20 % Sauerstoff in Stickstoff. Die Produkte wurden über die Lagerzeit von vier Wochen stichprobenartig untersucht.
Neben Oxidationsmarkern wie Pentanal und Hexanal konnten mittels analytischer Sensorik weitere Fettoxidationsprodukte wie (Z)-4-Heptenal, (E,E)-2,4-Nonadienal, (E,E-2,4)-Decadienal nachgewiesen werden, die einen Beitrag zur Fehlgeruchsbildung der Produkte zeigten. Die Konzentrationen stiegen exponentiell mit der Lagerdauer an und waren beim Produkt mit Sonnenblumenöl besonders hoch, was sich mit dem höheren Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren erklären lässt. Die deutliche Farbveränderung während der Lagerung basiert auf der Veränderung der zugesetzten Farbstoffe , die als sauerstoff- und lichtempfindlich gelten.
Die richtige Verpackung
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine möglichst sauerstofffreie Schutzgasatmosphäre die Oxidationsprozesse verlangsamen kann. Eine Möglichkeit das Produkt vor Sauerstoff zu schützen ist das Abpacken mit Schutzbegasungen aus Kohlenstoffdioxid und Stickstoff. Allerdings ist zu beachten, dass bei dieser gängigen Methode technisch bedingt eine Restsauerstoffmenge von bis zu 2 Vol.-% im Kopfraum der Verpackung verbleibt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass bereits diese Geringstmenge an Sauerstoff oxidative Produktveränderungen begünstigen.
So konnten in dieser Studie auch bei 2 % Sauerstoffgehalt die Oxidationsindikatoren Hexanal und Pentanal sowie sensorische Veränderungen innerhalb der Lagerung von vier Wochen nachgewiesen werden. Durch den Einsatz von Sauerstoffscavengern wurde eine Absenkung der Sauerstoffkonzentration auf nahezu 0 % erreicht. Durch die Reduktion der Sauerstoffkonzentration im Kopfraum der Verpackung wurde die Oxidation verhindert und die Konzentration an Hexanal und Pentanal blieb während der Lagerung konstant.
Zusammenfassend konnte im Projekt gezeigt werden, dass die Fettsäurezusammensetzung der Öle einen signifikanten Einfluss auf die Qualität der Produkte hat. Die Sauerstoffzehrung korrelierte mit den Farbveränderungen, der Bildung von Fettoxidationsprodukten und den sensorischen Veränderungen. Durch den Einsatz von Scavengern konnte die Oxidation verringert und somit die Haltbarkeit aus chemischer und sensorischer Sicht verlängert werden. In weiteren Projekten sollen die mikrobiologischen Veränderungen (qualitativ und quantitativ) genauer untersucht werden. Bei dieser Produktkategorie handelt es sich nach wie vor um ein „neues Milieu“ insbesondere im Hinblick auf eine sauerstofffreie Lagerung, die möglicherweise die Bildung bzw. Vermehrung anaerober Mikroorganismen (Sporenbildner) begünstigen könnte.
