Tierärztliche Hochschule Hannover€¦ · Unsere Lebensmittel schmecken allerdings nicht immer „von sich aus“. Gerade beim Fleisch ist die sekundäre Bildung von Aromastoffen

Tierärztliche Hochschule Hannover

Zentrum für Lebensmittelwissenschaften

Institut für Lebensmitteltoxikologie und Chemische Analytik

- Chemische Analytik -

Untersuchungen zum Aroma von

mariniertem Wildschweinefleisch mittels

Gaschromatographie / Massenspektrometrie

INAUGURAL – DISSERTATION

zur Erlangung des Grades

eines Doktors der Veterinärmedizin

- Doctor medicinae veterinariae -

( Dr. med. vet. )

vorgelegt von

Peter René Manteuffel-Groß

Kassel

Hannover 2008

Wissenschaftliche Betreuung durch Univ.-Prof. Dr. W. Ternes

1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Waldemar Ternes

2. Gutachter: Apl.-Prof. Dr. Bernhard Nowak

Tag der mündlichen Prüfung: 20. November 2008

Diese Arbeit wurde gefördert von der

Fritz-Ahrberg-Stiftung, Hannover

Meiner lieben Frau

und meinen Eltern

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Schrifttum

2.1 Physiologische Grundlagen

2.2 Entstehung von Aromastoffen in Fleisch

2.2.1 Prämortale Faktoren

2.2.2 Postmortale Faktoren

2.2.3 Aromaprecursoren

2.2.4 Lipidoxidation

2.2.5 Maillardreaktion und Streckerabbau

2.2.6 Aroma von Wildschweinefleisch

2.3 Buttermilcharoma

2.3.1 Erhitzte Milchprodukte

2.4 Weinaroma

2.5 Marinaden

2.6 Analytik

3 Material und Methoden

3.1 Arbeits- und Probenmaterialien

3.1.1 Chemikalien und Verbrauchsmaterial

3.1.2 Probenmaterial

3.2 Probenaufbereitung

3.2.1 Funktionsprinzip der Probenaufbereitung

3.2.2 Verwendete Trapping-Techniken

3.2.2.1 Adsorption auf Tenax® TA 60/90

3.2.2.2 Solid Phase Microextraction – SPME

3.2.2.3 Kondensat

3.2.3 Methodische Details

3.2.3.1 Dokumentation

3.2.3.2 Vorbereitung der Apparatur

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3.2.3.3 Marinieren

3.2.3.4 Probenaufbereitung unbehandeltes Fleisch

3.2.3.5 Probenaufbereitung mariniertes Fleisch

3.2.3.6 Probenaufbereitung mit Rotwein

3.2.3.7 Probenaufbereitung mit Buttermilch

3.2.3.8 Elution der Aromastoffe vom Tenax®

3.2.3.9 Extraktion der Aromastoffe aus Kondensat

3.2.3.10 Solid Phase Microextraktion (SPME)

3.3 Analyse

3.3.1 Messeinheit

3.3.2 GC/MS-Methoden

3.4 Charakterisierung der Aromastoffe

3.4.1 Identifikation

3.4.2 Quantifizierung mit der ersten Trennsäule

3.4.3 Verifizierung mit zweiter Trennsäule

3.5 Sensorische Untersuchung

3.6 Statistik

4 Ergebnisse

4.1 Auswahl und Einteilung der Aromastoffe

4.2 Aroma von Wildschweinefleisch in Rotweinmarinade

4.2.1 Transferstoffe

4.2.2 Reaktionsstoffe aus Marinade und Fleisch

4.2.2.1 10 %ige Alkoholmarinade

4.3 Aroma von Wildschweinefleisch in Buttermilchmarinade


4.3.2 Summationsstoffe

4.3.3 Transformationsstoffe

4.3.4 Buttermilchmarinade und Acetoingehalt

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4.3.4.1 Sensorikpanel

4.3.5 Verstärkung der Transformationsstoffe

4.4 Methodik

4.4.1 Simultane Erfassung der Aromastoffe mit drei Trap-

pingverfahren

4.4.1.1 Retentionszeitenunterschiede

4.4.1.2 Sensitivität der einzelnen Traps

4.4.1.3 Peakform

4.4.2 Einsatz einer zweiten Trennsäule

5 Diskussion

5.1 Auswirkung der Marinierung

5.1.1 Auswirkung der Rotweinmarinade

5.1.1.1 Entstehung der Reaktionsstoffe

5.1.2 Auswirkung der Buttermilchmarinade

5.1.2.1 Bedeutung von Acetoin für das Gesamtaroma

5.1.2.2 Verstärkung einzelner Transformationsstoffe

5.2 Methodik

5.2.1 Simultane Erfassung der Aromastoffe mit drei Trap-

pingtechniken

5.2.1.1 Unterschiede in den Retentionszeiten


5.2.1.3 Quantifizierung von Tenax®-Eluat und Kondensat

5.2.1.4 Einsatz von SPME zur Analytik von Brataromen

5.2.2 Einsatz einer zweiten Trennsäule zur Verifizierung

6 Zusammenfassung

7 Summary

8 Literaturverzeichnis

9 Anhang

9.1 Abbildungsverzeichnis

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9.2 Tabellenverzeichnis

9.3 Abkürzungsverzeichnis

9.4 Glossar

9.5 Messdaten

9.6 Flüchtige Verbindungen in Wildschweinefleisch

9.7 Massenspektren und Fragmentierung wichtiger Verbindungen

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Einleitung

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1. Einleitung

Fleisch, als eines der wichtigen Grundnahrungsmittel im westlichen Kulturkreis, ge-

langte in den letzten Jahrzehnten immer stärker in den Blickpunkt des Interesses der

Analytischen Chemie. Der Grund hierfür ist nicht zuletzt auch im erhöhten Fleisch-

konsum zu suchen. Laut FAO, der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der

Vereinten Nationen, stieg dieser weltweit zwischen 1979 und 1999 von 29,5 kg auf

36,4 kg pro Kopf und Jahr, in den Industrieländern von 78,5 kg auf 88,2 kg. (FAO,

World agriculture: towards 2015/2030. 2002). Der Fleischkonsum stieg in Deutsch-

land zwischen 1950 und 2004 von 26,2 kg auf 60,7 kg pro Kopf und Jahr. Der

Höchstwert wurde 1985 mit 66,1 kg erreicht (Berliner Zeitung, 26.11.2005).

Neben der Untersuchung von Gesundheitsrisiken durch Lebensmittel, beschäftigt

sich die Forschung auch mit der Qualität unserer Nahrungsmittel. Diese wird, im Fal-

le des Fleisches, durch folgende Einflussfaktoren bestimmt, die mit dem Auge nur

teilweise zu erkennen sind. Beim Einkauf ausschlaggebend sind Farbe, Struktur und

Marmorierung. Andere Qualitätsmerkmale wie Safthaltevermögen, Zartheit, Ge-

schmack, Inhaltsstoffe, Rückstandsarmut, Herkunft und Art der Haltung sind am zu-

geschnittenen Stück nicht ohne weiteres zu erkennen. Hierbei ist sicher einer der

wichtigsten, die Qualität bestimmenden Faktoren, der Geschmack eines Lebensmit-

tels. Geschmack und Geruch von Fleisch kommen in erster Linie durch die enthalte-

nen und bei der Zubereitung entstehenden Aromastoffe zustande.

Die Aromaforschung hat in der Lebensmittelchemie seit langem einen festen Platz. In

den Anfängen der Aromaforschung (um 1900) ging man davon aus, dass alle flüchti-

gen Verbindungen eines Lebensmittels zu seinem Aroma beitragen. Die Analytik

wurde hauptsächlich durch Gaschromatographie und Massenspektrometrie betrieben

und beschränkte sich auf die flüchtigen Verbindungen, die im Gaschromatogramm

identifiziert werden konnten. Erst das Wissen, dass nicht alle flüchtigen Verbindun-

gen zum Aroma eines Lebensmittels im gleichen Maße beitragen, führte zu einer ge-

änderten Methodik in der Analytik. Für eine umfassende Untersuchung zum Aroma

Einleitung

2

von Lebensmitteln ist vielmehr neben der reinen chemischen Identifikation auch eine

Bewertung der gefundenen Substanzen erforderlich. Ein Schritt in diese Richtung

stellt die mengenmäßige Bestimmung der einzelnen Substanzen dar. Setzt man die

gefundenen Konzentrationen noch zu den Geruchsschwellenwerten in Relation, er-

hält man eine differenziertere chemische Beschreibung des untersuchten Lebensmit-

tels, von der man erwarten kann, dass sie der Kontrolle durch eine sensorische Un-

tersuchung standhalten kann.

Unsere Lebensmittel schmecken allerdings nicht immer „von sich aus“. Gerade beim

Fleisch ist die sekundäre Bildung von Aromastoffen durch eine der Gewinnung fol-

gende Behandlung besonders wichtig. Diese kann sehr vielseitig sein. Hierunter fällt

beispielsweise die Reifung von Fleisch, das Zubereiten, wie eine thermische Be-

handlung, oder eben auch das Marinieren. Das auch als Beizen oder Einlegen be-

kannte Verfahren geht ursprünglich auf das Behandeln von Lebensmitteln mit

(Meer)salz zum Zwecke der Haltbarmachung zurück. Dies wird auch noch durch den

eigentlichen Wortsinn deutlich (Marinieren - aus dem französischen mariner von ma-

riné, „in Salzwasser eingelegt“ entlehnt).

Die Aromaforschung beschäftigt sich mit dem Thema Marinaden und Marinieren be-

reits seit einiger Zeit. Die Herangehensweise erstreckte sich bisher allerdings aus-

schließlich auf sensorische Untersuchungen. Aromaanalysen von marinierten Pro-

dukten sind in der wissenschaftlichen Literatur nur ausnahmsweise zu finden.

Dass Marinaden, neben verschiedenen anderen Effekten, eine Änderung des Aro-

mas von Lebensmitteln bewirken, ist allgemein bekannt. Die Frage nach den chemi-

schen Grundlagen eines solchen „geschmackmodifizierenden“ Effekts bleibt aber

bisher ungeklärt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, anhand von ver-

schiedenen Fleisch/Marinade-Modellen zu zeigen, welche Aromastoffe in welchem

Maße hierbei für die Abwandlung des Aromaeindrucks verantwortlich sind. Bei der

Auswahl wird auf Praxisnähe geachtet, also solche Kombinationen gewählt, die so

auch in Küchen eingesetzt werden.

Schrifttum

3

2. Schrifttum

2.1 Physiologische Grundlagen

Beim Verzehr von Nahrungsmitteln nimmt der Mensch ein komplexes Sinneserlebnis

wahr, welches aus dem Zusammenspiel verschiedener Sinnesrezeptoren entsteht

und schließlich im Gehirn verarbeitet und bewusst gemacht wird. Im angelsächsi-

schen Sprachgebrauch wird hierfür der Begriff der „flavour sensation“ verwendet.

Beteiligt sind die Geruchs-, Geschmacks-, Temperatur- und Schmerzrezeptoren der

oralen und pharyngealen Schleimhaut.

Das Aroma (griechisch ároma – das Gewürz(-kraut), der Duft, das Parfüm)

bezeichnet den spezifischen Geruch und/oder auch Geschmack, der durch einzelne

chemische Verbindungen oder Stoffgemische in Lebensmitteln verursacht wird, wo-

bei der Mensch in der Lage ist 10.000 verschieden Aromen und Gerüche zu unter-

scheiden. Das Zusammenspiel aller o.g. Rezeptoren und die unzähligen möglichen

Kombinationen von aromaaktiven Verbindungen lassen den Menschen diese Vielfalt

an Aromen und Gerüchen erleben. Hierbei spielen die Geschmacks- und Geruchsre-

zeptoren allerdings die entscheidende Rolle.

Die Geschmacksrezeptoren sind hauptsächlich in den Geschmacksknospen auf der

Zunge lokalisiert, aber auch in der Schleimhaut des Gaumens, der Epiglottis und des

Rachens zu finden (PIERAU 2000). Diese Rezeptoren werden durch die nichtflüchti-

gen, wasserlöslichen Moleküle der Nahrung stimuliert und vermitteln ausschließlich

die fünf Grundqualitäten sauer, süß, salzig, bitter und umami. Erst im Zusammen-

spiel mit der geruchlichen Wahrnehmung ist ein ganzheitliches Erleben von komple-

xen Aromen möglich (MATSUISHI et al. 2004). Die dominierende Rolle des Ge-

ruchssinnes wird auch im Falle von Erkältungen deutlich, wenn die Geruchsrezepto-

ren durch ödematisierte Schleimhäute in ihrer Funktion eingeschränkt sind und das

Aroma von Lebensmitteln nur begrenzt wahrgenommen wird. Malnic et al. zeigen,

Schrifttum

4

dass ein bestimmter Rezeptor zwar verschiedene Aromastoffe binden kann, aber

hierdurch nicht unbedingt stimuliert wird. Erst wenn das passende Molekül an seinen

entsprechenden Rezeptor bindet, wird von diesem ein Signal fortgeleitet (MALNIC et

al. 2003). Es gilt also ein Schlüssel-Schloss-Prinzip und die große Anzahl an Rezep-

toren, mehrere hundert sind bekannt, wird somit verständlich.

Dass Aromastoffe flüchtiger Natur sein müssen, erklärt sich aus der Anatomie von

Mensch und Tier, da sich das Riechepithel in der Schleimhaut der Nasenhöhle befin-

det. Geruchsaktive Stoffe gelangen entweder mit dem Atemstrom von außen, oder

über den Rachenraum beim Kauen zum Riechepithel der Nase. Man spricht daher

von orthonasaler bzw. retronasaler Wahrnehmung des Aromas (siehe Abbildung 1).

Letztlich kommen als Aromastoffe von Lebensmitteln diejenigen flüchtigen Verbin-

dungen in Frage, deren Konzentration im Lebensmittel höher liegt als die Mindest-

konzentration, die ein Stoff haben muss, um als Geruch wahrgenommen zu werden

und somit in der Lage ist, die so genannte Geruchsschwelle zu überschreiten

(BELITZ et al. 2001).

Abbildung 1: orthonasale und retronasale Wahrnehmung von Aroma

Schrifttum

5

2.2 Entstehung von Aromastoffen in Fleisch

Durch die Untersuchung von Fleisch verschiedener Tierarten und unterschiedlichster

Zubereitungen konnten in den vergangenen Jahrzehnten weit über 1000 flüchtige

Verbindungen aus Fleischprodukten identifiziert werden. Erst aus dem Zusammen-

spiel einer Vielzahl flüchtiger Stoffe, die sich in ihrer chemischen Natur unterscheiden

und deren Konzentrationen variieren, ergibt sich das typische Aroma bestimmter

Fleischzubereitungen (RAMARATHNAM et al. 1993). Da rohes Fleisch nur wenig

Aroma und einen blutigen Geschmack besitzt, kommt der Zubereitung bei der Ent-

stehung der großen Anzahl an flüchtigen Verbindungen die entscheidende Rolle zu.

Diese werden durch komplizierte, ineinander greifende Reaktionen zwischen nicht-

flüchtigen Komponenten des tierischen Gewebes und eventueller Zutaten generiert

(MOTTRAM 1991). Diejenigen Komponenten des Fleisches, die als Vorstufen für die

Bildung von Aromastoffen dienen können, werden Aromaprecursoren genannt und

bestehen aus verschiedensten Aminosäuren, Peptiden, Zuckern, Thiaminen, Nucleo-

tidmetaboliten, Lipiden und Produkten der Lipidoxidation (IMAFIDON u. SPANIER

2008). Die Komponenten der möglicherweise verwendeten Zutaten können zudem

allen möglichen chemischen Stoffgruppen angehören. Hieraus wird also deutlich,

dass das Vorhandensein bestimmter Aromavorläufer im Lebensmittel die Grundlage

für die Entstehung von Aroma durch eine spätere Behandlung des Produktes dar-

stellt. Im Falle von Fleischprodukten prägten Gonzales und Ockermann die Begriffe

prämortale und postmortale Faktoren (GONZALES u. OCKERMANN 2000), die im

Folgenden näher erläutert werden.

2.2.1 prämortale Faktoren

Als prämortale Faktoren werden diejenigen Einflüsse auf das Aroma von Fleisch be-

zeichnet, die durch das lebende Tier vor der Schlachtung bestimmt sind. Hier sind

die Spezies, Rasse und Fütterung zu nennen. Kreuzer zeigte hierzu, dass die Kom-

ponenten des Fleischaromas stark genetisch determiniert sind (KREUZER 1995).

Schrifttum

6

Bereits früh wurde deutlich, dass wässrige Fleischextrakte unabhängig von der Tier-

art, ein identisches Spektrum an flüchtigen Substanzen aufweisen und erst nach Zu-

gabe des entsprechenden Fettgewebes die jeweils arttypischen Aromanoten deutlich

werden (HORNSTEIN u. CROWE 1960). Dieses wird auch durch Untersuchungen

zum Aminosäuremuster von Fleisch verschiedener Tierarten gestützt, die einen an-

nähernd identischen und biologisch gleichwertigen Gehalt an Aminosäuren feststel-

len (MOLNAR 1995), wohingegen sich das Fettsäuremuster unterschiedlicher Tierar-

ten zum Teil deutlich voneinander abhebt (WOOD et al. 2003).

Tabelle 1: Fettgehalt und Fettsäuremuster von mageren Rind-, Lamm- und

Schweinesteaks (WOOD et al., 2003)

Rind Lamm SchweinFett (% des Steaks) 15,6 30,2 21,1

IMF16:0 Palmitinsäure 25 22,2 23,218:0 Stearinsäure 13,4 18,1 12,218:1 Ölsäure 36,1 32,5 32,818:2 Linolsäure 2,4 2,7 14,218:3 Linolensäure 0,7 1,37 0,9520:4 Arachidonsäure 0,63 0,64 2,21

Fettgewebe16:0 Palmitinsäure 26,1 21,9 23,918:0 Stearinsäure 12,2 22,6 12,818:1 Ölsäure 35,3 28,7 35,818:2 Linolsäure 1,1 1,3 14,318:3 Linolensäure 0,48 0,97 1,4320:4 Arachidonsäure keine Angaben

Hieraus lässt sich folgern, dass aus dem Fettanteil des Fleisches flüchtige Verbin-

dungen entstehen, die diesem eine charakteristische, tierartspezifische Aromanote

verleihen, während der fettfreie Anteil für das fleischige Basisaroma verantwortlich

ist.

Schrifttum

7

Wie oben erwähnt hat neben der Tierart auch die Rasse Einfluss auf die chemische

Zusammensetzung des Tierkörpers und somit, über die Konzentration eventueller

Aromaprecursoren, einen Anteil am spezifischen Aroma von Fleisch. Deutlich wird

dies zum Beispiel an einer Arbeit von Estevez et al., in der das Kocharoma von fett-

reichen Iberischen Schweinen mit dem einer modernen, auf hohen Magerfleischan-

teil gezüchteten Mastrasse verglichen wird und die Autoren einen höheren Gehalt an

Produkten der Lipidoxidation im Spektrum des mageren Fleisches nachweisen konn-

ten (ESTEVEZ et al. 2003). Erklärbar ist diese Beobachtung mit dem höheren relati-

ven Anteil von oxidationsfreudigen, mehrfach ungesättigten Fettsäuren im intramus-

kulären Fettgewebe der Mastrasse und größeren Mengen von Antioxidantien im

Muskel der freilaufend gehaltenen iberischen Schweine. Für das in dieser Arbeit

verwendete Probenmaterial vom Wildschwein (Sus scrofa) bedeutet dies, dass im

Vergleich zum Hausschwein ein Fleisch mit ähnlichem Gesamtfett- und Proteingehalt

verwendet wurde, wobei allerdings der Anteil an essentiellen Aminosäuren höher

ausfällt, der Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren deutlich geringer und der

Gehalt an Thiamin, einem wichtigen Aromavorläufer, beim Wildschwein höher kon-

zentriert ist (LAMMERS 2006).

Schließlich kann auch die Fütterung, als einer der prämortalen Faktoren, deutlichen

Einfluss auf das Aroma des Fleisches haben. Allerdings herrscht noch keine Einigkeit

unter den Autoren in welchem Maße die Fütterung hier einwirken kann. Hingegen

wird auch hier zum wiederholten Male deutlich, welche Rolle den Lipiden im Fleisch

zukommt. Kreuzer (KREUZER 1995) stellte hierzu fest, wie die Aromaausprägung

von Fleisch verbessert wird, wenn die Intensität der Fütterung, also die Energiekon-

zentration und damit die Fetteinlagerung im Muskel, zunehmen. Negative Effekte

lassen sich in einigen Fällen ebenfalls auf die Fütterung zurückführen. Fütterungs-

versuche an Schweinen zeigten deutlich eine nachteilige Beeinflussung des Fleisch-

aromas durch die Verabreichung von Fischmehl, verdorbenem Fleisch, gekochtem

Abfall oder Pferdemist (STRINGER 1970). Inwieweit das Nahrungsspektrum frei le-

bender Wildschweine, welches offensichtlich von einer konventionellen Mastschwei-

Schrifttum

8

neration abweicht, einen Einfluss auf das typische Wildschweinfleischaroma besitzt,

ist allerdings bisher nicht bekannt.

2.2.2 Postmortale Faktoren

Wie bereits erwähnt, besitzt frisches Fleisch vor einer Behandlung oder Zubereitung

nur wenig Aroma, einen metallischen, blutigen Geschmack und es lassen sich ana-

log hierzu auch nur wenig flüchtige Verbindungen isolieren, deren Aromaaktivität zu-

dem recht gering ist (ESTEVEZ et al. 2003; KEVEI u. KOZMA 1976). Erst durch eine

postmortale Behandlung und die dabei ablaufenden vielfältigen Reaktionen der

Fleischbestandteile und eventueller Zusätze entsteht ein Aroma, dessen Vielfältigkeit

in einer breiten Produkt- und Spezialitätenpalette Ausdruck findet.

Bei der thermischen Bildung von Aromastoffen werden die Inhaltsstoffe des Flei-

sches umgesetzt und es entstehen neue Substanzen, die bereits eigene Aromaakti-

vität besitzen können, oder auch Intermediärprodukte darstellen, die durch weitere

Umsetzung in Sekundärreaktionen zu Aromastoffen werden. Beim Erhitzen von

Fleisch und anderen Nahrungsmitteln laufen, abhängig von Temperaturbedingungen

und Wassergehalt, verschiedene primäre Reaktionen ab. Hierbei handelt es sich um

Pyrolyse von Aminosäuren und Peptiden, Kohlenhydratdegradation, Interaktionen

von Zuckern mit Aminosäuren, Thiaminabbau und Lipidoxidationen. Abgesehen von

der Pyrolyse und dem Kohlenhydratabbau, die nur bei extremen Temperaturbedin-

gungen eine Bedeutung haben (MOTTRAM 1991), laufen diese Reaktionen, aller-

dings in geringerem Maße, auch während der Lagerung und Reifung von Fleisch ab.

Ein weiterer, wichtiger Bildungsweg von Aromastoffen, ist deren Entstehung durch

enzymatische Bildung. Hierbei kann zwischen fleischeigenen und mikrobiellen En-

zymen unterschieden werden. Erstere spielen durch ihre degradierende Wirkung,

indem sie also das fleischeigene Gewebe zersetzen, vor allem bei der Bildung von

Aromaprecursoren für die Lipidoxidation und Maillardreaktion und somit bei der

Schrifttum

9

Fleischreifung eine Rolle. Proteolytische Aktivität besitzen vor allem Cathepsine, Cal-

paine, und in einer späteren Phase auch Exopeptidasen, während die verschiedenen

Lipasen für die Freisetzung von Fettsäuren sorgen (MARTIN et al. 2001; GONZALES

u. OCKERMANN 2000). Die enzymatische Aktivität ist abhängig von den herrschen-

den Temperaturbedingungen und dem pH-Wert und kann somit über die Einfluss-

nahme auf diese Faktoren während der Lagerung gesteuert werden (GANDEMER

2008; GONZALES u. OCKERMANN 2000). Mikrobielle Enzyme entfalten vielfältigere

Aktivität, indem sie über Protein- und Fettabbau hinaus auch zur Kohlenhydrat-, Fett-

säure- und Aminosäuredegradation oder zur Bildung von z. B. Estern fähig sind. Die

so entstehenden flüchtigen Verbindungen tragen häufig zum Aroma des entspre-

chenden Produktes bei und man nutzt diese Eigenschaft aus, indem die entspre-

chenden Bakterien- bzw. Pilzstämme den Lebensmitteln gezielt zugesetzt werden.

Tabelle 2 zeigt einige Beispiele für durch mikrobielle Enzyme gebildete Aromastoffe

und die Produkte in denen sie eine wichtige Rolle spielen.

Tabelle 2: Nichtflüchtige und flüchtige Verbindungen mit einem Beitrag zum Aroma

von fermentierten Fleischerzeugnissen und der mögliche Beitrag von Bak-

terien mit Bezug auf ihre biochemischen Aktivitäten in vitro (MONTEL et al.

1998; VERGNAIS et al. 1998).

Verbindung Aromaeindruck Bakterienspezies Bemerkung

Kohlenhydratfermentation

Essigsäure Essig S. waneri,S. carnosus

Herkunft aus Fettoxidation und Lipolyse durch fleischeigene Enzyme eben-so möglich

2,3-Butandion Butter S. saprophyticus,S. warneri

hohe Aromaaktivität, Gene-se auch durch Fettoxidati-on

Abbau von Aminosäuren

3-Methylbutanalmalzig,fruchtig

S. carnosus,S. xylosus

in Schinken vermutlich chemische Bildung via Streckerabbau, in Rohwurst mikrobielle Synthese wahr-scheinlich

Schrifttum

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Phenylacet-aldehyd blumig S. xylosus

wichtiger Aromastoff vie-ler Fleischzubereitungen, chemische Bildung aus Phe-nylalanin möglich

Esterbildung

Ethylester-butansäure

fruchtig,intensiv

S. waneri,S. xylosus,S. carnosus

bedeutendster Ester in verschiedenen Rohwürsten, mikrobielle Synthese, Ge-ruchsschwelle 1 µg/L Was-ser

Ethyl-2-methylpropionat

fruchtig,Apfel

S. waneri, S. xylosus, S. carnosus

wichtige Aromakomponente (fruchtig) mikrobieller Herkunft in Rohwurst, Ge-ruchsschwelle: 0,1 µg/L Wasser

Häufig ist der mikrobielle Syntheseweg nicht der einzige der zur Bildung eines be-

stimmten Aromastoffes führen kann. So kann zum Beispiel die Genese von Estern

einerseits durch mikrobielle Enzyme katalysiert werden, andererseits ist auch eine

chemische Entstehung nachgewiesen (MONTEL et al. 1998). Siehe hierzu auch Ka-

pitel 5.1.1.1.

Schrifttum

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Tabelle 3: Aromastoffe aus schwarzem Pfeffer mit Hinweisen auf sonstige Herkünfte

Aromastoff chemische Klasse Bemerkung

3-Methylbutanalmethylverzweigtes gesättigtes Aldehyd

Vorkommen in Fleischprodukten auch durch chemische oder en-zymatische Bildung

Sabinen bicyclisches Terpenbedeutendster Aromastoff im Pfeffer, auch in Cardamon

-Pinen bicyclisches TerpenVorkommen auch in Lorbeerblät-tern und Wacholder

Myrcen acyclisches TerpenVorkommen auch in Wacholder, metallische Geruchseigenschaf-ten

Linalool acyclisches TerpenVorkommen z. B. auch in Thymi-an und Majoran

Buttersäure CarbonsäureVorkommen in Fleischprodukten auch durch chemische oder en-zymatische Bildung

Methylbuttersäuremethylverzweigte Carbonsäure

Minorkomponenten im Pfeffer; schweißige Geruchsqualität

Schließlich lassen sich Aromastoffe auch von außen in ein Lebensmittel einbringen,

wozu man das Räuchern, Würzen oder auch das Marinieren zählen kann. Beim

Räuchern ist neben der Farbbildung und Konservierung nicht zuletzt die Ausbildung

eines typischen Raucharomas ein gewünschter Effekt. Dabei sind die flüchtigen

Phenole, die durch Pyrolyse von Polyphenolen des Holzes (vor allem Lignin) entste-

hen (BELITZ et al. 2001) von größter Bedeutung für die Aromabildung. Der Ge-

ruchseindruck der verschiedenen Phenole wird als rauchig, phenolisch, zum Teil mit

einer süßlichen Note beschrieben (BASTL 1999). Durch Würzen, lassen sich eine

Vielzahl an unterschiedlichen aromaaktiven Verbindungen in das Lebensmittel ein-

bringen. Beispielhaft sind in Tabelle 3 einige intensive Aromastoffe des Pfeffers dar-

gestellt.

Schrifttum

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2.2.3 Aromaprecursoren

Wohl jeder kennt das geflügelte Wort „Fett ist Geschmacksträger“. Auch aus wissen-

schaftlicher Sicht kann man dem kaum widersprechen, da, wie im Kapitel 2.2.1 be-

reits angedeutet, Lipide die tragende Rolle bei den Aromavorläufern spielen. Hin-

sichtlich der Lipide muss allerdings nach deren Lokalisation unterschieden werden.

Sowohl das Depotfett, bestehend aus Unterhautfettgewebe, Organfett und Fett der

Bauchhöhle, als auch das intra- und intermuskuläre Fett, das entlang der Muskelfa-

sern und der den Muskel durchziehenden und umgebenden Faszien lokalisiert ist,

besteht in erster Linie aus Triacylglyceriden (GANDEMER 2008). Äußere und innere

Membranen der Zellen und Zellorganellen sind hingegen aus Phospholipiden, Li-

poproteinen und Lipopolysacchariden aufgebaut und enthalten vor allem ungesättig-

te, essentielle Fettsäuren der -6-Gruppe, wozu Linolsäure und Arachidonsäure zäh-

len (MOLNAR 1995). Die Zusammensetzung der Fettsäuren ist bei allen Nutztieren

in erster Linie durch die aufgenommenen Futterfette und damit stark vom spezies-

spezifischen Nahrungsspektrum geprägt (MOLNAR 1995). Eine Lipidbiosynthese ist,

mit Ausnahme der essentiellen Fettsäuren, möglich. Der Bedarf wird, ein ausrei-

chendes, adäquates Angebot vorausgesetzt, allerdings aus der aufgenommenen

Nahrung gedeckt. Fette werden zum einen als wichtige Strukturkomponente benötigt

und sind andererseits notwendige Vorläufer der Eicosanoide, eine Gruppe von hor-

monähnlichen Substanzen, die als Immunmodulatoren und Neurotransmitter wirken

und an entzündlichen Prozessen im Körper beteiligt sind. Als Turn-over wird der

ständig und in allen Geweben stattfindende Umsatz der Fettsäuren bezeichnet. Da in

diesem auch die Nahrungsfette involviert sind, spiegelt die Zusammensetzung der

Triacylglyceride im Säugerorganismus diejenige der Nahrung wieder (GURR u.

DITTON 1988).

Im Lebensmittel fällt den Lipiden neben den ernährungsphysiologischen Aspekten

vor allem der Beitrag zum sensorischen Eindruck, insbesondere dem Aroma, die

Schlüsselrolle zu (GANDEMER 2008). Entscheidend hierfür ist vor allem das Poten-

tial zur Oxidation, insbesondere der ungesättigten Fettsäuren und der daraus folgen-

Schrifttum

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de Einfluss auf die olfaktorische Qualität durch die Bildung von geruchsaktiven Ver-

bindungen, für das gewünschte Aroma, allerdings auch für das Fehlaroma. Die Re-

aktionsfreudigkeit der Fettsäuren nimmt mit steigender Anzahl von Allylgruppen im

Molekül zu (BELITZ et al. 2001). Allerdings ist auch die Carboxylgruppe der Fettsäu-

ren für die Bildung aromaaktiver Verbindungen wichtig, zum Beispiel für die Esterbil-

dung. Auf die Lipidoxidation im Fleisch nehmen eine Vielzahl von Faktoren Einfluss,

einschliesslich der Anwesenheit von Pro- (Metallionen, Natriumchlorid, Myoglobin)

und Antioxidantien (z. B. Vitamin E) im Muskel (CAVA et al. 1999), dem Fettgehalt

und Fettsäuremuster, sowie den Herstellungs- und Lagerbedingungen.

Neben der ernährungsphysiologischen Bedeutung von Thiamin (Vitamin B1) besteht

ein weiterer Grund für das wissenschaftliche Interesse an Thiamin darin, dass es als

Vorläufer für intensive, schwefelhaltige Aromastoffe dienen kann. In der biologisch

aktiven Form Thiaminpyrophosphat (TPP, auch Thiamindiphosphat, TDP) dient es

als Coenzym der Pyruvat-Dehydrogenase, der -Ketoglutarat-Dehydrogenase und

der Transketolase dem Stoffwechsel. Wird es für ca. 14 Tage dem Körper nicht mehr

zugeführt, sind die Reserven zu 50 % aufgebraucht, da es für Säugetiere essentiell

ist. Kann der Bedarf nicht ausreichend gedeckt werden, kommt es zu Mangelerkran-

kungen mit neurologischen Symptomen, wie z. B. bei der in Asien nach einseitiger

Ernährung mit poliertem Reis auftretenden Erkrankung Beri Beri (SCHWEIGERT

2000). Hohe Thiamingehalte finden sich in Hülsenfrüchten sowie im Keim und der

Aleuronschicht des Getreides. Fleisch von Schweinen, deren Futterration im Wesent-

lichen auf Getreide basiert, zeichnet sich durch einen hohen Vitamin B1-Gehalt

(LEONHARDT u. WENK 1997) aus und ist damit eine wichtige Thiaminquelle für den

Menschen. Thiamin ist hitzeempfindlich und wird in Abhängigkeit des pH-Wertes

beim Kochen zerstört (DWIVEDI u. ARNOLD 1973; ARNOLD et al. 1969). Aufgrund

seiner Wasserlöslichkeit geht ein weiterer Anteil durch austretende Zellflüssigkeit

beim Kochen verloren (AWONORIN u. AYOADE 1993). Es sind die thermischen Ab-

bauprodukte des Thiamins, vor allem 2-Methyl-3-furanthiol und dessen Dimer, die

zum allgemeinen Fleischaroma beitragen (KERSCHNER u. GROSCH 1998;

WHITYCOMBE u. MUSSINAN 1988).

Schrifttum

14

Das Vorhandensein von Aminosäuren und Zuckern ermöglicht die Bildung von

zahlreichen aromaintensiven Verbindungen. Die Ausbildung eines nicht speziesspe-

zifischen, fleischigen Aromas konnten Hornstein und Crowe (HORNSTEIN u.

CROWE 1960) durch die Erwärmung von wasserlöslichen Fleischbestandteilen er-

zeugen. Maillard beschreibt 1912 erstmalig Bräunungsreaktionen mit Zuckern und

Aminosäuren als Reaktionspartner. Die nach ihm benannten Reaktionen finden bei

jeder thermischen Behandlung von Lebensmitteln statt und tragen in einigen Fällen

zum gewünschten Aroma, wie etwa beim Braten von Fleisch, in anderen Fällen auch

zur Ausbildung von Fehlaromen, z. B. bei der Lagerung von Milchpulver

(SCHWAMBACH u. PETERSON 2006), bei.

2.2.4 Lipidoxidation

In praktisch allen Lebensmitteln, die eine ausreichende Menge an Fetten enthalten,

kann die Oxidation von Lipiden auftreten. Hierzu gehören Milch- und Fleischproduk-

te, Öle, Nüsse, aber auch weniger fettreiche Nahrungsmittel wie z. B. Gemüse. Die

Veränderungen können praktisch alle Eigenschaften betreffen. Das Aroma kann

durch neu entstandene flüchtige Verbindungen verändert sein, die Farbe kann als

Ergebnis von Kondensationsreaktionen von Oxidationsprodukten und Proteinen vari-

ieren und auch die Konsistenz ist möglicherweise durch oxidative Proteinvernetzung

verändert. Letztlich können auch Nährwert und Lebensmittelsicherheit betroffen sein

(KANNER u. ROSENTHAL 1992). Durch eine Vielzahl von ineinander greifenden

Reaktionen verläuft die Autoxidation sehr kompliziert, so dass die Untersuchungen

am Lebensmittel oft durch Modellversuche ergänzt werden müssen.

Die Geschwindigkeit mit der die Autoxidation voranschreitet, ist abhängig von der

Fettsäurezusammensetzung, der Konzentration und Wirksamkeit von Pro- und Anti-

oxidantien sowie dem Sauerstoff-Partialdruck und weiteren Lagerungsbedingungen

(Temperatur, Wassergehalt, Licht). Besonders anfällig für die oxidativen Prozesse

sind die, verstärkt in den Phospholipiden der zellulären Membranstrukturen lokalisier-

Schrifttum

15

ten, mehrfach ungesättigten Fettsäuren (KILIC u. RICHARDS 2003). Die Elementar-

schritte der Autoxidation, die als Radikalkettenreaktion gedeutet wird, besteht aus

dem Start über Radikale von zunächst unklarer Genese, dem Wachstum, der Ver-

zweigung sowie dem Kettenabbruch. Schematisch sind diese Schritte in Abbildung 2

dargestellt.

Kettenwachstum:

1) R• + O2 RO2

2) RO2• + RH ROOH + R•

3) RO• + RH ROH + R•

Kettenverzweigung:

4) ROOH RO• + •OH

5) 2ROOH RO2• + RO• +H2O

Kettenabbruch:

6) 2R•

7) R• + RO2 • stabile Produkte

8) 2RO2•

Kettenwachstum:

1) R• + O2 RO2

2) RO2• + RH ROOH + R•

3) RO• + RH ROH + R•

Kettenverzweigung:

4) ROOH RO• + •OH

5) 2ROOH RO2• + RO• +H2O

Kettenabbruch:

6) 2R•

7) R• + RO2 • stabile Produkte

8) 2RO2•

Abbildung 2: Elementarschritte der Autoxidation von Olefinen

Von besonderer Bedeutung ist die Peroxidation (Reaktion 2 aus Abbildung 2) der

ungesättigten Fettsäuren, die sich autokatalytisch beschleunigt, da Radikale durch

einen unimolekularen Zerfall (Reaktion 4 aus Abbildung 2) der Hydroperoxide ent-

stehen. Dieser Schritt wird durch Schwermetallionen (hier sind vor allem Eisen-Ionen

von Interesse) und Häm-Verbindungen begünstigt (HALLIWELL u. GUTTERIDGE

1984).

•

Schrifttum

16

Fe2+ + ROOH Fe2+ + RO• + OH–

Fe3+ + ROOH Fe3+ + ROO• + H+

Fe2+ + ROOH Fe2+ + RO• + OH–

Fe3+ + ROOH Fe3+ + ROO• + H+

Abbildung 3: Möglicher Mechanismus für den eisenvermittelten Zerfall von Hydroperoxi-

den

Des Weiteren stellen die geruchs- und geschmackslosen Hydroperoxide den Aus-

gangspunkt für die Bildung der flüchtigen Sekundärprodukte dar, welche eine Quali-

tätsänderung des Lebensmittels bewirken. Flüchtige Substanzen, die durch eine Au-

toxidation der Linolsäure, einem Bestandteil aller autoxidationsfähigen Lipide, ent-

stehen, sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Tabelle 4: Beispiele für Produkte der Lipidautoxidation und deren Bedeutung

Sekundärprodukte des Fettabbaus

chemische Klasse Vorläufer

Bedeutung; Geruchsschwelle; Aromaeindruck

Hexanal gesättigtes Aldehyd Linolsäure

Wichtige Aromakomponente in Schweinefleisch und-produkten; 4,5 µg/L Wasser; "grüner" Aromaeindruck

Hexansäure Carbonsäureverschiedene Fettsäuren

Entsteht in Fleisch-zubereitungen aus Fett-oxidation und enzymatischer Lipolyse; 3000 µg/L Wasser; kaum aromaaktiv

2-E-Heptenaleinfach unge-sättigtes Aldehyd

Linolsäure

Nachweisbar in zahlreichen Schweinefleischprodukten;13 µg/L Wasser; fettig, man-delartig

1-Octen-3-ol ungesättigter Alkohol

Arachidon-säure, Linol-säure

Wichtig für Schweinefleisch-aroma aufgrund der hohen Ge-halte an Arachidonsäure im Schweinefleisch; 1µg/L Was-ser; pilzige Note

Schrifttum

17

2,4-EE-Decadienalmehrfach un-gesättigtes Aldehyd

Linolsäure

mittlere Gehalte in Schwei-nefleisch und-produkten, aber große Aro-maintensität; 0,07 µg/L Was-ser; fettig

2-Pentylfuran Alkylfuranverschiedene ungesättigte Fettsäuren

Nachweis in gebratenem Schweinefleisch, Bedeutung im luftgetrockneten Schin-ken, 6 µg/L Wasser; nach Butter

Die Anfälligkeit für die beschriebenen oxidativen Prozesse wird bei thermisch behan-

delten Fleischprodukten noch zusätzlich durch die Zerstörung zellulärer Strukturen

und der daraus resultierenden Vermischung von Inhaltsstoffen, inklusive der Fettsäu-

ren und Prooxidantien, erhöht (REINECCIUS 1979). Dieser Effekt wird über die Zer-

kleinerung von Fleisch, wie es bei der Herstellung von Hackfleischprodukten üblich

ist, noch verstärkt (RHEE u. MYERS 2004).

Letztlich spielt die Oxidation von Fettsäuren mit den daraus resultierenden aromaak-

tiven Sekundärprodukten aber auch bei der erwünschten Entfaltung eines spezifi-

schen Aromas eine zentrale Rolle. Der Einfluss unterschiedlicher technologischer

Schritte auf ein Aromaspektrum ist in Abbildung 4 übersichtlich dargestellt.

Schrifttum

18

Abbildung 4: Einfluss von thermischer Behandlung, Pökelung und Lagerung auf das

Fleischaroma (SHAHIDI u. PEGG 1994)

2.2.5 Maillardreaktion und Streckerabbau

Die Maillard-Reaktion ist eine so genannte nicht-enzymatische Bräunungsreaktion.

Hierbei werden Aminosäuren und reduzierende Zucker unter Hitzeeinwirkung zu

neuen Verbindungen umgewandelt. Sie ist nicht zu verwechseln mit dem

Karamellisieren. Die Maillard-Reaktion ist bei der Zubereitung von Lebensmitteln von

großer Bedeutung und spielt dementsprechend auch eine wichtige Rolle in der

Lebensmittelindustrie, denn die braunen, Melanoidine genannten Endprodukte, sind

Schrifttum

19

geschmackintensiv und für das typische Aroma und die Färbung von eiweißreichen

Geröstetem, Gebackenem und Gebratenem verantwortlich. Die Reaktion verzögert

auch den Verderb, da die Melanoidine, wie das Pronyl-Lysin, Luftsauerstoff binden.

Eine schwach antibakterielle (keimhemmende) Wirkung konnte ebenfalls nachgewie-

sen werden (HIRAMOTO et al. 2004). Die Maillard-Reaktion kann aber auch uner-

wünschte Geschmacksveränderungen beim Sterilisieren von beispielsweise Fleisch

oder Milchprodukten (FERRETTI u. FLANAGAN 1972) hervorrufen und selbst ohne

Hitzeeinwirkung bei langer Lagerung proteinhaltiger Lebensmittel auftreten. Im

menschlichen Organismus ist die Maillard-Reaktion bei Alterungsprozessen an kör-

pereigenen Proteinen und bei Diabetes mellitus von großer Bedeutung. Hier sind es

vor allem oxidative Prozesse, die im Verlauf der Maillard-Reaktion zu einer Schädi-

gung von Gewebeproteinen führen können (SCHLEICHER 1991).

Der erste Schritt der Reaktion ist die Ausbildung eines N-Glykosides zwischen einem

Zucker und einer Aminosäure, welches durch eine protonenkatalysierte Umlagerung

in das so genannte Amadori-Produkt, eine Verbindung von geringer Stabilität, über-

führt wird. Durch Enolisierung und Abspaltung des Aminosäurerestes entstehen De-

soxyosone. Das 3-Desoxyoson wird über Wasserabspaltung und Ringschluss zu den

primären Zuckerabbauprodukten Furfural (Pentosen) bzw. Hydroxymethylfurfural und

5-Methylfurfural (Hexosen). Das 1-Desoxyoson wird durch weitere Wasserabspal-

tung in 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon oder das 5-Methyl-homologon, ab-

hängig vom ausgehenden Zucker, überführt. Alternativ können durch die Fragmentie-

rung der Koh -Dicarbonylverbindungen entstehen, welche einen ent-

scheidenden Beitrag am Streckerabbau leisten.

Schrifttum

20

25

253

A

1,2-Enolisation

C

C

NH

R

OH

CHOH

CHOH

H

- H2OC

C

NR

OH

C H

CHOH

H

+ H2O

- RNH2

C

C O

C H

CHOH

H O

H

- H2OC

C O

C H

C

H

H

O

3-Desoxyoson

Pentosen: R = HHexosen: R = CH2OH

O CRH

O

C

C

C

H

OH

N

OH

R

HH

CHOH

2,3-Enolisation

Amadori-Produkt

C

C

CHOH

CHOH

H

O

NR

HH

- RNH2

C

C

C

OH

H

CHOH

H

O

C

C

C

O

CHOH

H

O

H

H

1-Desoxyoson

O

HO O

R

Fragmentation

Pentosen: R = HHexosen: R = CH3

α-Dicarbonyl-verbindungen

B

C

C

C

O

R

H

O

H

H

Abbildung 5: Amadori-Produkt und dessen Reaktion zu wichtigen Zwischenprodukten der

Maillard-Reaktion (BELITZ et al. 2001)

Die beschriebenen Maillard-Produkte sind zu weiteren Reaktionen fähig, so dass es

zu Interaktionen von Furfural, Furanonen und den Dicarbonylen mit anderen reakti-

ven Verbindungen kommt, was die Anzahl ohnehin entstehender möglicher

Reaktionsprodukte noch vergrößert. Viele Verbindungen sind noch unbekannt und

oft entstehen heterocyclische Substanzen. Beispiel einer unerwünschten Maillard-

Reaktion ist die bei großer Hitze stattfindende Bildung des Karzinogens Acrylamid

aus der Aminosäure Asparagin (etwa in Kartoffel- und Getreideprodukten). Weitere

unerwünschte Maillard-Reaktionen führen zu zahlreichen, potentiell mutagen

A

B

Furfural aus Pentosen; Hydroxymethylfurfural aus Hexosen

5-Methyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Pentosen;2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3-(2H)-furanon aus Hexosen

Schrifttum

21

oder/und karzinogen wirkenden Verbindungen. Die Zusammenhänge sind teilweise

noch zu klären.

R1C

C

NH2

O

O

H

H

+C

C

O

O

R2

R3

α-Aminosäure Dicarbonyl

- H2O

- CO2

C

C

N

HO

R2

R3

CHR1

C

C

N

O

R2

R3

CH2

R1

+ H2O

CH

C

H2N

O

R2

R3

+RCH

O

α-AminoketonAldehyd

C

C

O

R2

R3

RC

C

N

O O

H

H

SCH3

z. B. Methional:R =

z. B. Phenylacetaldehyd:R =

+

- 2 H2O

CH

C

NH2

O

R5

R4

CH

C

N R2

R3

CH

C

NR5

R4

[O]

N

NR4

R5

R2

R3

Pyrazin

Abbildung 6: Reaktionsschemata zum Streckerabbau

Eine Fortführung der Maillard-Reaktion, der so genannte Strecker-Abbau, stellt eine

weitere wichtige Reaktion dar, bei der Aromastoffe entstehen. Bei der oxidativen De-

A Decarboxylierung

B Abspaltung des Aldehyds von der Aminogruppe

C Dimerisierung

A

B

C

Schrifttum

22

-Aminosäuren in Anwesenheit von, aus der

Maillard-Reaktion hervorgegangenen Dicarbonylverbindungen, entstehen, ausge-

hend von den Aminosäuren, um ein Kohlenstoff-Atom verkürzte Aldehyde und aus

den ursprüngli - -Aminoketone. Sowohl die Strecker-

Aldehyde, die zum Teil ausgesprochen a -Aminoketone

(sie dimerisieren zu den an der röstigen Note beteiligten Pyrazinen) spielen eine

wichtige Rolle beim Aroma von gebratenem Fleisch. Ein Überblick zu den Reaktio-

nen des Strecker-Abbaus ist in Abbildung 6 dargestellt.

2.2.6 Aroma von Wildschweinefleisch

Die bisher einzige Arbeit zum Aroma von Wildschweinefleisch stammt von Lammers

(LAMMERS 2006), der Besonderheiten hinsichtlich der chemischen Natur des Wild-

schweinefleisches aufzeigen konnte. Im Vergleich der Chromatogramme von Wild-

und Hauschweinefleisch zeigte sich, dass eine hohe Deckungsgleichheit existiert und

die Unterschiede in der Konzentration bestimmter aromaaktiver Substanzen begrün-

det sind. Hierbei stellte sich heraus, dass sich im Aromaprofil des deutschen Wild-

schweins geringere Anteile von Derivaten mehrfach ungesättigter Fettsäuren identifi-

zieren lassen, was sich mit einem unterschiedlichen Fettsäuremuster erklären lässt

(BERRISCH-HEMPEN 1995). Weiterhin konnte eine höhere Konzentration an Hete-

rozyklen, besonders der stark aromaaktiven, höher substituierten Pyrazine beobach-

tet werden. Eine Erklärung liefert Lammers hierfür zum einen mit einer höheren Brat-

temperatur aufgrund eines geringeren Wassergehaltes der Wildrasse und zum ande-

ren mit einem höheren Proteingehalt des Wildschweinefleisches. Und nicht nur der

absolute Proteingehalt ist höher, sondern auch der Gehalt an essentiellen Aminosäu-

ren (UHEROVA et al. 1992), worauf der Autor den höheren Gehalt an Phenylacetal-

dehyd und Methional zurückführt. Weiterhin wurden höhere Konzentrationen an Ace-

toin und Buttersäure in den Aromaextrakten des gebratenen Wildfleisches festge-

stellt, was aber unter Umständen auf eine längere Lagerzeit zurückzuführen sein

könnte. Die Beobachtung, dass die Unterschiede der beiden verglichenen Schweine-

Schrifttum

23

rassen hinsichtlich der Zusammensetzung der aromaaktiven Verbindungen eher

quantitativer als qualitativer Natur sind, deckt sich mit der Beobachtung, die auch

beim Vergleich unterschiedlicher Rassen anderer Tierarten gemacht wurde, so der

Autor.

Tabelle 5: Vergleich der Fettsäuremuster von Wild- und Hauschwein (BERRISCH-

HEMPEN 1995)

Fettsäuren (%) Wildschwein Hausschwein

16:0 Palmitinsäure 29,4 20-2718:0 Stearinsäure 13,9 10-1518:1 Ölsäure 41,1 40-5018:2 Linolsäure 5,9 7-1018:3 Linolensäure 0,6 0,1-1,020:4 Arachidonsäure 0,1 0,1-0,5

2.3 Buttermilcharoma

Zum Aromaprofil von Buttermilch existieren bis heute verschiedene Arbeiten, die sich

in ihrer Fragestellung in erster Linie mit der Haltbarkeit und der Qualität der unter-

suchten Proben beschäftigen. Hierfür wurden die Konzentrationen derjenigen flüchti-

gen Komponenten herangezogen, die für hohe Qualität und Haltbarkeit maßgeblich

sind.

Rankin und Bodyfelt (RANKIN u. BODYFELT 1995) entwickelten eben hierfür eine

verlässliche und schnelle Methode zum Nachweis von Diacetyl und Acetoin in But-

termilch mittels Gaschromatographie. Die Anreicherung der flüchtigen Substanzen

erreichten sie hierbei mit einer Purge-and-Trap-Methodik, bei der eine geringe Pro-

benmenge von 3 g Buttermilch in einem Probengefäß von einem Stickstoffgas durch-

strömt wurde und die Substanzen in einer Carboxen®-Falle konzentriert wurden. Die-

se wurde im Anschluss mit Aceton eluiert und das gewonnene Eluat mittels GC/MS

analysiert. Sie fanden die von ihnen entwickelte Methode als suffizient zum quantita-

Schrifttum

24

tiven Nachweis der Zielkomponenten Diacetyl und Acetoin, aber auch anderer flüch-

tiger Substanzen, nämlich 1-Propanol, 2-Butanon und Essigsäure.

Vasavada und Lillard fokussierten ihre Untersuchung ebenfalls auf die Haltbarkeit

von Buttermilch (VASAVADA u. LILLARD 1979). Ihr Interesse galt in erster Linie den

Veränderungen der Aromakomponenten nach einer Lagerung von zwei Wochen bei

7 °C. Die Probenaufbereitung fand mittels Etherextraktion in einem Likens und Ni-

ckerson Dampfdestillationsextraktor statt. Die Analyse der Proben erfolgte unter

Verwendung von Gaschromatographie, gekoppelt mit einem Flammenionisationsde-

tektor (FID). Gefunden wurden hierbei Acetaldehyd, Essigsäure, Diacetyl, Acetoin

und 2,3-Butandiol.

Ebenfalls unter dem Aspekt der Haltbarkeit untersuchte Gaafar (GAAFAR 1996) un-

terschiedlich lang gelagerte Buttermilchproben. Gearbeitet wurde hierbei mit der di-

rekten Headspace-Sampling-Technik, bei der eine 500 mL umfassende Probe für

drei Stunden bei 22 °C inkubiert wurde. Vom Headspace wurde anschliessend ein

Volumen von 3 mL direkt in einen mit einem FID gekoppelten Gaschromatographen

überführt. Zusätzlich wurden die Proben organoleptisch von einem Assessorenteam

hinsichtlich der Akzeptanz untersucht. Die in dieser Arbeit gefundenen Substanzen

waren ebenfalls Acetaldehyd, Essigsäure, Diacetyl, Acetoin und 2,3-Butandiol.

Zum metallischen off-Flavour den Buttermilch, häufig während der Lagerung entwi-

ckelt, veröffentlichten Heiler und Schieberle 1997 eine Arbeit (HEILER u.

SCHIEBERLE 1997) und identifizierten 2,6-EZ-Nonadienol als entscheidende Sub-

stanz für eben diese Geschmacksabweichung. Bei der eingesetzten Methodik han-

delte es sich zum einen um Gaschromatographie/Massenspektrometrie, zum ande-

ren um die sensorische Bestimmung der Aromakomponenten durch eine Gruppe ge-

schulter Assessoren. Die flüchtigen Verbindungen wurden zuvor aus dem Headspa-

ce der Proben gewonnen und in einer Kühlfalle gesammelt.

Schrifttum

25

Die in der Literatur zum Aromaprofil von Buttermilch gefundenen Substanzen sind in

Tabelle 6 zusammengefasst. Bei allen Arbeiten zu dieser Thematik wurden die Pro-

ben, wenn überhaupt, nur mäßig erhitzt. Eine Probenaufbereitung bei der Butter-

milch, abgesehen von der vorhergehenden Pasteurisierung der Milch als Ausgangs-

material, stark thermisch behandelt wurde und die dabei entstehenden Aromen ana-

lysiert wurden, ist in der Literatur nicht zu finden.

Tabelle 6: Aromaaktive Substanzen in Buttermilch und die dazugehörigen Ge-

ruchseindrücke

Verbindung Referenz Aromaeindruck

Acetaldehyd [2],[3],[4] grün, stechendEssigsäure [1],[2],[3] EssigDiacetyl [1],[2],[3],[4] ButterAcetoin [1],[2],[3] Butter2,3-Butandiol [2],[3] wachsig, pflanzlich2-Butanon [1] süsslich, ether1-Propanol [1] Alkohol2,6-EZ-Nonadienol [4] metallisch

[1]: (Rankin u. Bodyfelt 1995)[2]: (Gaafar 1996)[3]: (Vasavada u. Lillard 1979)[4]: (Heiler u. Schieberle 1997)

2.3.1 Erhitzte Milchprodukte

Milch, als Ausgangsprodukt vieler Lebensmittel, enthält natürlicherweise eine große

Anzahl von Keimen, die ohne entsprechende Maßnahmen schnell zum Verderb füh-

ren. Zur Haltbarmachung von Milch existieren verschiedene Verfahren, die entspre-

chend des jeweils gewünschten Ergebnisses eingesetzt werden. Eine Möglichkeit,

Milch längere Zeit haltbar zu machen, ist die starke Reduzierung der Keimzahl. Hier-

für setzte sich bald die Abtötung des Großteils der Keime durch Hitzebehandlung

durch und es wurden unterschiedliche Verfahren hierzu entwickelt. Die Erhitzung von

Milch hat allerdings auch unerwünschte Folgen, so zum Beispiel die teilweise Zerstö-

rung der wertgebenden Inhaltsstoffe oder die Induzierung von Fehlaromen. Die hier-

Schrifttum

26

für verantwortlichen Substanzen waren häufig bekannt, allerdings nicht die Mecha-

nismen ihrer Bildung (PATTON u. JOSEPHSON 1949). In der Folge weiterführender

Studien zum Phänomen der Aromaänderung in erhitzter Milch setzte sich die Er-

kenntnis durch, dass Maillardreaktionen und die hieraus entstehenden Verbindungen

zu unerwünschten Geschmacksveränderungen führen können. Verschiedene Fehl-

aromen in Milch und Milchprodukten sind bekannt und werden unter anderem mit

gekocht, abgestanden, schweflig (VAZQUEZ-LANDAVERDE et al. 2006) oder kara-

mellartig (COBB 1963) beschrieben. Bei der Entwicklung solcher Fehlaromen spielt

einerseits die oben beschriebene Maillardreaktion eine zentrale Rolle, andererseits

kann aber auch einfache Degradation der Lactose, oder aus Lactose gebildete Ver-

bindungen, zu Substanzen führen, die für die Bildung von Fehlaromen mitverantwort-

lich gemacht werden (BERG 1993). Einen allgemeinen Ansatz hierzu verfolgen

Scanlan et al. (SCANLAN et al. 1968), indem sie flüchtige Verbindungen in Rohmilch

und erhitzter Milch identifizieren. Tabelle 7 gibt die Ergebnisse in gekürzter Weise

wieder.

Schrifttum

27

Tabelle 7: Flüchtige Verbindungen in Rohmilch und thermisch behandelter Milch

(SCANLAN et al. 1968)

gefunden in gefunden inVerbindung

Rohmilcherhitzter

MilchVerbindung

Rohmilcherhitzter

Milch

Aceton x x Octansäure x xButanon x x Decansäure x x2-Pentanon x x Ethanol x x2-Heptanon x x 1-Octen-3-ol x2-Octanon x 1-Heptanol x2-Nonanon x x 2-Butoxyethanol x2-Decanon x Diacetyl x x2-Undecanon x Maltol x2-Tridecanon x Acetophenon x-Octalacton x Ethylacetat x x-Decalacton x x Benzothiazol x-Dodecalacton x x Toluen xHexanal x x Naphtalen xBenzaldehyd x x Dichlorobenzen x xFurfural x Trichlorobenzen x xPhenylacetaldehyd x Methyljodid x xVanillin x Benzonitril xHexansäure x x Chloroform x

2.4 Weinaroma

Zum Aromaprofil von Wein wurden zahlreiche Arbeiten durchgeführt, wobei grund-

sätzlich zwischen Rot- und Weißweinen zu unterscheiden ist. Zudem ist zu beachten,

welche Rebsorten untersucht wurden. Auch hier sind Unterschiede in der Zusam-

mensetzung der aromaaktiven Inhaltsstoffe zu finden. Eine Arbeit, die dies sehr gut

verdeutlicht, veröffentlichten Cabrita et al. (CABRITA et al. 2007). In ihrer Untersu-

chung zum Aromaprofil von Wein analysierten sie 5 Weißweine und 5 Rotweine aus

dem Anbaugebiet Alentejo in Portugal. Eingesetzt wurde GC-MS und GC-FID zur

Analyse der Substanzen, nachdem die Analyten mittels Festphasenextraktion isoliert

wurden. Die Autoren fanden Unterschiede im Aromaprofil, bedingt durch das Alter

der Weine, wobei hier vor allem die fermentativen Komponenten auffielen, aber auch

Schrifttum

28

zwischen den einzelnen Sorten, die sich in erster Linie in den glycosidisch gebunde-

nen aromaaktiven Substanzen unterschieden, die die Verfasser durch Säurehydroly-

se und ein enzymatisches Verfahren freisetzten.

Für die hier verwendete Rebsorte Dornfelder konnte in der Literatur allerdings nur

eine Arbeit gefunden werden, die sich konkret mit dem Aroma dieser Rebsorte be-

schäftigt (FISCHER et al. 2000). Fischer et al. untersuchten die Zusammensetzung

der flüchtigen Verbindungen dreier Rebsorten vor dem Hintergrund unterschiedlicher

Herstellungstechniken. Die Proben wurden mittels micro-extraction mit Freon 113

vorbehandelt und der gewonnene Extrakt mit GC-FID analysiert. Ein charakteristi-

sches Aromaprofil für Dornfelder Rotwein lässt sich dieser Arbeit allerdings leider

nicht entnehmen.

Einen Eindruck von der Vielfalt der in Rotwein vorkommenden Aromastoffe gibt Ta-

belle 8, in der 100 flüchtige Substanzen mit dem von ihnen vermittelten Aromaein-

druck aufgelistet sind.

Grundsätzlich gilt auch für Rotwein das gleiche wie für Buttermilch. Eine Probenauf-

bereitung, bei der Rotwein stark thermisch behandelt wurde und die dabei entste-

henden Aromen analysiert wurden, ist in der Literatur nicht zu finden.

Tabelle 8: Flüchtige Substanzen in Rotwein und ihr Aromaeindruck (GENOVESE et al.

2007)

Verbindung Aromadescriptor

Acetaldehyd fruchtig, Apfel

Ethylessigsäureester fruchtig, Apfel

Acetal Lösemittel

Ethylester-2-methylpropansäure fruchtig, Erdbeer

2,3-Butandion Butter

2-Methylpropylessigsäure süß, fruchtig, Apfel

Ethylbutansäureester fruchtig, Apfel, Kiwi

Ethylester-2-methylbutansäure Erdbeer

Ethylester-3-methylbutansäure fruchtig, Ananas, Passionsfrucht

Schrifttum

29

Hexanal grün, Gras

2-Methylpropanol krautig, Gras

3-Methylbutylessigsäure Banane

Ethylpentansäureester fruchtig, Apfel

3-Z-Hexenal Gras

3-Methyl-1-butanol krautig, Gras

3-E-Hexenal Gras

Ethylhexansäureester grüner Apfel

Acetoin Butter

Octanal grün, Gemüse

1-Octen-3-on nass, Pilze

1-Hexanol Gras

Z-Rosenoxid blumig, Rosen

3-Isopropyl-2-methoxypyrazin grüne Paprika, Gras

3-Z-Hexen-1-ol Gras

Nonanal leicht grün

2-Butoxyethanol Gras

Ethyloctansäureester blumig, Ananas

1-Octen-3-ol nass, Pilze

Essigsäure Essig

Furfural Mandel, süß

Decanal grün

Ethyl-3-hydroxybutansäureester fruchtig

Benzaldehyd Mandel, süß

3-Isobutyl-2-metoxypyrazin grüne Paprika, Gras

Vitispiran keine Angabe

2-E-Nonenal grün, holzig

Linalool Orangenblüten, blumig

Propansäure ranzig, Käse

2-Methylpropansäure Käse

2,6-EZ-Nonadienal junges Holz, Gurke

Ethylfurancarboxylsäureester leicht blumig

Methylbenzoesäure Mandel, fruchtig

Butansäure Käse

Ethyldecansäureester blumig, Zitrusfrucht

2-Acetylpyrazin nussig, Brotkruste

Phenylacetaldehyd Honig

Isoamyloctansäure fruchtig

3-Methylbutansäure Käse

Ethylbenzoesäureester leicht fruchtig

-Terpineol blumig3-Methylthio-1-propanol Knoblauch, gekochtes GemüseCarvon Pfefferminz

Schrifttum

30

Citronellol zitronig, blumig2,6-EZ-Nonadien-1-ol junges Holz, Gurke2-Phenylethylessigsäure blumig, Rosen-Damascenon Tee, blumig, TrockenfrüchteGeraniol Orangenblüten, blumigHexansäure Käse-Jonon lila, blumigGuajacol rauchigDihydromaltol Zuckerwatte, angenehm warm2-Phenylethylisobutansäure fruchtigZ-Whiskylacton Kokosnuss2-Phenethylalkohol Rosen-Jonon lila, blumigE-Whiskylacton KokosnussMaltol Zuckerwatte, Karamell4-Ethylguajacol rauchig, phenolischFuraneol Karamell, Erbeermarmelade-Nonalacton KokosnussOctansäure Käse, ranzigHomofuraneol Zuckerwatte, Karamell3-Methylphenol rauchig, Stall4-Propylguajacol rauchig, phenolischEthyl-3-phenyl-2-propensäure Kirsche, Pflaume, Süß-Decalacton Aprikose, PfirsichEugenol Nelke4-Ethylphenol Stall3-Ethylphenol Stall4-Vinylguajacol rauchigSotolon Heu, Wallnuss-Decalacton Aprikose, Pfirsicho-Aminoacetophenon süß, Erdbeere, SeifeMethylanthranilat fruchtig, TraubeSyringol rauchigHydroxymaltol Zuckerwatte, rauchig-Undecalacton Aprikose, PfirsichDecansäure ranzigEthylesteranthranilat fruchtigFarnesol-a leicht blumigFarnesol-c leicht blumigIsoeugenol Nelken4-Vinylphenol Phenolisch, medizinischDodecansäure leicht fettigMethoxyeugenol keine AngabeVanillin VanillePhenylessigsäure Honig, süßMethylvanillinsäure VanilleEthylestervanillinsäure VanilleAcetovanillon Vanille, Karamel

Schrifttum

31

2.5 Marinaden

Marinaden sind in vielen Ausprägungen bekannt. Die Basis von Marinaden bilden, je

nach Rezept und Verwendungszweck, saure Flüssigkeiten wie Essig, Wein, saure

Sahne, Buttermilch oder Zitronensaft, ergänzt um verschiedenste Kräuter und Ge-

würze, auch Pflanzenöl, Zwiebeln und Knoblauch, süße Zutaten wie Honig oder Zu-

cker und anderes. Wegen seiner zartmachenden Wirkung wird das Marinieren vor

allem bei sonst festem bis zähem Fleisch angewendet, besonders bei Wild und den

langfaserigen Stücken vom Rind sowie generell beim Fleisch älterer Tiere. Neben

vielen Wildgerichten ist Sauerbraten ein typisches Beispiel.

Neben dem ursprünglichen Zweck der Konservierung diente das Marinieren, vor Er-

findung der Kühltechnik, auch zur Maskierung beginnenden Verderbs, der durch zu

warmes Abhängen entstand und als Hautgout bezeichnet wird. Den Begriff der Mari-

nade nur auf die „Haushaltsmarinaden“ zu beschränken, würde allerdings zu kurz

greifen, denn als Marinaden müssen auch die Mischungen zum Behandeln von Le-

bensmitteln gesehen werden, die bei der industriellen Herstellung von Produkten

Verwendung finden. Diese könnte man als „technologische Marinaden“ oder „indus-

trielle Marinaden“ bezeichnen.

Der Begriff der Marinade wird auch in der wissenschaftlichen Literatur nicht immer

einheitlich verwendet. Er wird vielmehr häufig als Überbegriff für verschiedene, zur

Vorbehandlung von unterschiedlichsten Lebensmitteln, eingesetzte Mischungen von

Gewürzen, Flüssigkeiten, chemischen Zusätzen, etc. verwendet. In der englisch-

sprachigen Literatur werden zur genaueren Unterscheidung von Marinaden die Beg-

riffe Rub, Glaze, Brine, Raw Marinade und Cooked Marinade verwendet (JONES

2004). Im weiteren Sinne kann auch das Pökeln und Räuchern als Marinierung ver-

standen werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden diese Formen der Vor-

behandlung von Lebensmitteln, ebenso wie das Marinieren und Einlegen von Gemü-

se, Obst und anderen Produkten, hier nicht beachtet.

Schrifttum

32

Traditionell wurden Marinaden für mageres, trockenes Fleisch verwendet. Sie ent-

hielten primär drei funktionelle Komponenten, nämlich Säuren, Öl bzw. andere Flüs-

sigkeiten und aromatisierende Inhaltsstoffe, wie zum Beispiel bestimmte Gewürze.

Hierbei sorgt der Säureanteil für eine vermehrte Zartheit. Öl und andere Flüssigkei-

ten verbessern die Saftigkeit des Fleisches während und nach der Zubereitung und

aromatisierende Inhaltsstoffe sorgen für eine Modifizierung des Eigengeschmacks

der vorbehandelten Lebensmittel, um beim Konsumenten ein verbessertes Ge-

schmackserlebnis zu erzeugen (MCEVOY 2003).

In den Fokus der industriellen Nahrungsmittelproduktion gelangten Marinaden aus

dieser Tradition heraus ebenfalls zum Erreichen eben dieser gewünschten Eigen-

schaften. Eine weitergehende Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen

wurde durch das zunehmende Verständnis der Abläufe beim Marinieren erreicht.

Dies machte schließlich einen gezielteren Einsatz von Marinaden und einzelner

Komponenten gegen Ende des 20. Jahrhunderts möglich. Eine Reihe von positiven

Effekten auf das Nahrungsmittel Fleisch konnten wissenschaftlich nachgewiesen

werden.

Zu nennen sind in diesem Zusammenhang:

§ eine erhöhte Wasserbindung und damit eine verbesserte Ausbeute bei der

Zubereitung

§ ein zartmachender Effekt

§ eine verlängerte Haltbarkeit

§ die mögliche Verminderung unerwünschter Inhaltsstoffe im Ausgangsprodukt

und

§ die Verhinderung unerwünschter Inhaltsstoffe durch die Zubereitung

§ ein positiveres Erscheinungsbild von marinierten Produkten, sowie

§ eine Verbesserung des Geschmacks und daraus resultierend

§ eine erhöhte Verbraucherakzeptanz.

Schrifttum

33

Beispielhaft seien hier einige Arbeiten ausgewählt, die solche Effekte beschreiben.

So kann der Zusatz von Phosphat die Bildung von Actomyosin während des rigor

mortis verhindern und damit die Wasserbindungskapazität des Fleisches erhöhen.

Den gleichen Effekt hat der Zusatz von Salz zu Marinaden, allerdings in diesem Fall,

indem die Löslichkeit der Proteine erhöht wird und die Anzahl von Ionen im Fleisch

steigt (MCEVOY 2003).

In zahlreichen Studien wurde auch versucht nachzuweisen, auf welche Weise die

Zartheit von Fleisch verbessert werden kann. Hierzu konnte gezeigt werden, dass die

Injektion von Papain in das Muskelfleisch älterer Hennen zu einem zarteren Endpro-

dukt führt (ANON 1982). Gonzales et al. (GONZALEZ et al. 2001) fanden einen ähn-

lichen Zusammenhang für Rindfleisch und verwendeten in ihrer Arbeit, den für seine

Festigkeit bekannten M. cutaneus trunci. Sie erreichten die weichmachende Wirkung

allerdings mit einer CaCl2-Marinierung und erklärten den Effekt mit der Aktivierung

von Calpain-Proteasen durch die Calziumionen. Vergleichend arbeiteten Mendiratta

et al. (MENDIRATTA et al. 2004) auf diesem Gebiet, indem sie verschiedene Sub-

stanzen, wie zum Beispiel einprozentige Essigsäure oder einprozentige Natriumbi-

carbonat-Lösung auf ihre zartmachende Wirkung prüften. Sie verwendeten ebenfalls

Fleisch älterer Legehennen. Büffelfleisch als Ausgangsmaterial setzten hingegen

Naveena und Mendiratta (NAVEENA u. MENDIRATTA 2004) ein und untersuchten

hieran die weichmachende Wirkung von Ingwerextrakt.

Außerdem ist die Haltbarkeit von Fleischerzeugnissen von Interesse. Buses et al.

(BUSES u. THOMPSON 2003) zeigten, dass sich die Haltbarkeit von gefrorenen,

vakuumverpackten Hühnerbrustfilets mit Hilfe einer phosphathaltigen, gewürzten Ma-

rinade erhöhen ließ. Dziezak (DZIEZAK 1991) erweitert dies um den Nachweis, dass

auch bei wiederholtem Auftauen und Einfrieren eine verbesserte Haltbarkeit zu errei-

chen ist. In diesem Zusammenhang zu sehen ist auch die Verminderung von patho-

genen Keimen, wie zum Beispiel Listeria monocytogenes, durch den Einsatz von Ma-

rinaden-Formulierungen. Dies konnten Carroll et. al (CARROLL et al. 2007) an Trut-

Schrifttum

34

hahnbrustfilets nachweisen. Sie machten hierfür die Verlängerung der lag-Phase der

Mikroorganismen verantwortlich.

Die Verringerung der Konzentration unerwünschter Inhaltsstoffe in Lebensmitteln ist

ein weiteres Ziel, von dem gezeigt werden konnte, dass es mit dem Marinieren von

Fleisch zu erreichen ist. Hecht (HECHT 1987) führte, kurz nach der Tschernobyl-

Katastrophe, den Nachweis der Verminderung der radioaktiven Belastung von Wild-

bret mittels klassischen, gebräuchlichen Beizverfahren, wobei er Rotwein, Essig, But-

termilch und Weinsäure einsetzte.

Unerwünschte Inhaltsstoffe entstehen allerdings auch bei der Zubereitung von Flei-

scherzeugnissen. Zum Beispiel konnten Salmon et al. (SALMON et al. 1997) zeigen,

dass die Bildung heterozyklischer aromatischer Amine, wie sie beim Grillen von

Fleisch entstehen, durch Marinieren des Ausgangsprodukts vermindert werden kann.

Neben der Abnahme der Konzentration von heterozyklischen aromatische Aminen,

war für Shin und Ustunol (SHIN u. USTUNOL 2004) darüber hinaus auch die Frage

der Verminderung des allgemeinen kanzerogenen Potentials von Bedeutung.

Mit der Erzielung bestimmter Geschmackseindrücke durch Marinaden und ihrem

Einsatz in ausgewählten Fleischprodukten beschäftigen sich erwartungsgemäß

ebenfalls zahlreiche Arbeiten. Gerns (GERNS 2002) stellt zum Beispiel eine Methode

zur Produktion von entbeintem Schinken mit dem Aroma von knochenhaltigem

Schinken, unter Zuhilfenahme einer Zucker und Ananassaft enthaltenden Lake vor.

McKenna et al. (MCKENNA et al. 2003) beschreiben den positiven Effekt einer

Cranberry-Marinade auf die sensorischen Eigenschaften von Lammfleisch. In beiden

Arbeiten wurden die Daten mittels eines Sensorikpanels erhoben. Goce et al. (GOCE

et al. 1993) untersuchten verschiedene Fruchtsaucen, um das Aroma von Fleisch

und anderen Lebensmitteln zu verstärken. Aber auch der Reduzierung unerwünsch-

ter Geschmackseindrücke wurde bereits Aufmerksamkeit geschenkt. Zum Beispiel in

den Arbeiten von Sindelar et al. (SINDELAR et al. 2003a; SINDELAR et al. 2003b),

die zeigen konnten, dass Marinierung von Schweinefleisch die hier zum Teil vor-

Schrifttum

35

kommenden unerwünschten Aromen mindern kann. Eingesetzt wurde hierfür ein

Versuchsaufbau mit einem electronic-nose-Detektor. Und auch auf den so genann-

ten Warmed-Over-Flavour kann das Marinieren von Fleisch Einfluss haben. Landes

(LANDES 1972) zeigte bereits in den siebziger Jahren, dass die von ihm verwendete

Marinade in der Lage ist, mit steigendem Polyphosphat-Anteil den Warmed-Over-

Flavour zu vermindern. In et al. (IN et al. 2002) analysierten ein traditionelles korea-

nisches Rindfleischgericht auf seine flüchtigen, aromaaktiven Komponenten. Die

hierfür eingesetzte Methodik zur Probenaufbereitung bestand in gleichzeitiger

Dampfdestillation und –extraktion kombiniert mit Flüssigextraktion und Festphasen-

extraktion und anschließender gaschromatographischen Analyse.

Marktorientierte Studien zum Thema existieren ebenfalls zahlreich. Die Verbraucher-

akzeptanz von marinierten Fleischprodukten untersuchen zum Beispiel, neben ande-

ren Aspekten, Aktas und Kaya (AKTAS u. KAYA 2001), wobei hierfür ein Sensorik-

panel bestehend aus 5 Personen zur Verfügung stand. Hashim et al. (HASHIM et al.

1999) überprüfen die Verbraucherakzeptanz für ein mit einer Honigmarinade behan-

deltes Hühnerfleischprodukt, wobei ebenfalls mit einem Sensoirkpanel gearbeitet

wurde. O´Donnel (O'DONNELL 2004) beschreibt den steigenden Marktanteil von

Grillprodukten in den USA und berücksichtigt hierbei auch Marinaden und mit Grill-

aromen versetzte Lebensmittel.

Auch zur Methodik des Marinierens und hier vor allem zur industriellen Anwendung,

wurden verschiedene Arbeiten durchgeführt und daraus folgend eine Reihe von Pa-

tenten angemeldet. Zum Beispiel für Injektionsverfahren oder das so genannte Va-

kuum-Tumbling.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zahlreiche Studien zum Einfluss des Mari-

nierens auf Fleischprodukte existieren und hierfür in erster Linie sensorische sowie

physikalische Methoden eingesetzt werden. Unser angestrebtes Ziel, nämlich die

chemisch-analytische Identifizierung von aromawirksamen Inhaltstoffen in marinier-

ten Fleischprodukten, wurde bisher nicht verfolgt. Es existieren nur wenige Arbeiten,

Schrifttum

36

bei denen zum Thema Marinaden und Aroma von Fleischerzeugnissen eine che-

misch-analytische Methodik eingesetzt wurde, wie die oben bereits erwähnte Arbeit

von In et al. (IN et al. 2002) und eine weitere Arbeit über ein traditionelles chinesi-

sches Geflügelfleischgericht (LIU et al. 2007).

In beiden Veröffentlichungen beschränken sich die Autoren jedoch lediglich auf die

einfache Analyse der flüchtigen Verbindungen, eine Aufklärung, welchen Effekt die

Marinierung des Fleisches auf die aromaaktiven Inhaltsstoffe hat, fand nicht statt. In

et al. spekulieren zwar im Disskusionsteil ihrer Arbeit, welche der gefundenen flüchti-

gen Verbindungen aus dem Fleisch und welche aus der Marinade stammen könnten,

ein Nachweis ist aber aufgrund des Versuchsdesigns nicht führbar, da ausschliess-

lich das marinierte Produkt analysiert wurde und keine Analyse der Marinade und

des Fleischs allein, im Sinne einer Kontrolle, erfolgte. Liu et al. hingegen integrieren

in ihren Versuchsansatz unmarinierte Kontrollproben, gehen aber bei der Präsentati-

on ihrer Ergebnisse nicht mehr auf einen eventuell vorhandenen Unterschied des

marinierten und unmarinierten Produktes ein und lassen diese Frage gänzlich unbe-

antwortet.

Ein Forschungsbedarf, zu der in dieser Arbeit erhobenen Fragestellung, dürfte somit

vorhanden sein.

2.6 Analytik

Die Analyse aromaaktiver, flüchtiger Verbindungen von Nahrungsmitteln stellt immer

noch eine große Herausforderung an den Forschenden. Besonders der Schritt der

Probenaufbereitung ist aus verschiedenen Gründen nicht unproblematisch. Die zu-

meist niedrigen Konzentrationen der Analyten (ppb-Bereich), verschiedene Wech-

selwirkungen mit der Probenmatrix, die Komplexität der Aromen (z. B. sind für Kaffee

annähernd 800 Komponenten beschrieben), die unterschiedlichen Siedepunkte und

Schrifttum

37

nicht zuletzt die Instabilität einiger Moleküle, machen die besondere Schwierigkeit

der Aromaanalytik aus (PARLIMENT 1997).

In der Aromaforschung haben sich verschiede Methoden etabliert und hier vor allem

das „dynamic headspace“- und das „purge and trap“-Verfahren. Letztlich sind beides

so genannte Headspace-Methoden, bei denen eine Interferenz des Adsorbens, also

das Material mit dem die Analyten fixiert werden, mit der Probenmatrix ausgeschlos-

sen wird. Beim dynamic headspace, werden die Analyten dem Dampfraum über der

Probe permanent entnommen und auf einem Adsorbens angereichert. Bei festen

Proben wird hierzu ein Trägergasstrom über die Probenmatrix geleitet, bei flüssigen

Proben kann das oben erwähnte purge and trap angewendet und das Trägergas

durch die Probe geführt werden. Die Headspace-Methoden erlauben also eine Auf-

konzentrierung der Analyten, was bei geringen Konzentrationen von Vorteil ist, indem

die flüchtigen Verbindungen permanent abgeführt werden und sich ein Gleichgewicht

über der Probe nicht einstellen kann.

Das Fixieren kann auf einem festen Adsorbens, das vom Trägergas umströmt wird,

oder in einem flüssigen Lösemittel, durch welches das Trägergas geführt wird, erfol-

gen (WAMPLER 1997). Im Anschluss müssen die Lösemittel in einem weiteren Ar-

beitsschritt durch Eindampfen aufkonzentriert werden, um sie für den anschließen-

den, eigentlichen Analyseschritt verwendbar zu machen. Dieser Schritt bleibt aber

auch bei den festen Adsorbenten nicht aus, da die fixierten Substanzen von diesen

mit Lösemitteln wiederum eluiert werden müssen. Eine Ausnahme hiervon bildet die

Solid-Phase-Microextraction (SPME), eine erst Anfang der 90er Jahre eingeführte

Analysetechnik (ARTHUR u. PAWLISZYN 1990), die sich aber als fester Bestandteil

in der Aromaforschung etabliert hat. Beim SPME-Verfahren wird eine mit Adsor-

bensmaterial beschichtete Faser in den Gasraum über der Probe geführt und expo-

niert. Die Analyten können an das Material binden und ohne weiteren Zwischen-

schritt wird die Faser direkt in den Einlass des Gaschromatographen überführt, wo

die thermische Desorption der gebundenen Substanzen erfolgt.

Schrifttum

38

Für die eigentliche Analyse der Aromakomponenten hat sich die Kopplung von

Gaschromatographie mit einem geeigneten Detektor (oft ein Massenspektrometer)

etabliert (YOUNG et al. 1997). Genau genommen stellt die Gaschromatographie den

letzten Schritt der Probenaufarbeitung dar, bei dem die zu analysierenden Substanz-

gemische möglichst in die einzelnen Komponenten aufgetrennt werden. Sie ist, auf-

grund der flüchtigen Natur der Aromastoffe einerseits und der Vielzahl der Verbin-

dungen in den Aromaextrakten andererseits, mit ihrer hohen Trennleistung die chro-

matographische Methode der Wahl, um die Gemische zu fraktionieren. Die Notwen-

digkeit einer großen Trennkapazität verdeutlicht auch die Länge der verwendeten

Kapillarsäulen von 50 Metern und mehr. Das Spektrum der eingesetzten stationären

Phasen ist breit; in den meisten Fällen wird mit einer mäßig bis starken Polarität ge-

arbeitet. Nicht selten werden zwei Säulen mit unterschiedlicher Beschichtung in einer

Studie eingesetzt, um ein umfangreicheres Bild des untersuchten Aromaprofils zu

erhalten (BASTL 1999).

Material und Methoden

39

3 Material und Methoden

3.1 Arbeits- und Probenmaterialen

3.1.1 Chemikalien und Verbrauchsmaterial

Tenax® TA 60/80 wurde von Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Artikelnummer

11982 und von Alltech Associates Inc., Deerfield / Illinois, Artikelnummer 04916, be-

zogen. Die Materialien für die SPME-Analyse des Brataromas stammen von der Fir-

ma Suppelco, Schnelldorf. Im Einzelnen handelt es sich um den Faserhalter (SPME

Holder Manual, 57328-U) und 50/30 µm Divinylbenzol/Carboxen auf Polydimethylsi-

loxan-Stableflex-Fasern (CAR/DVB/PDMS), (57328-U). Polypropylenkartuschen und

Polyethylenfritten mit 20 µm Porengröße zur Fixation des Tenax® wurden von Sigma-

Aldrich GmbH, Taufkirchen, Artikelnummer 57026, bezogen.

Tabelle 9: Verwendete Chemikalien mit Bezugsquelle und Reinheitsgrad

Name der Substanz Bezugsquelle Artikel-Nr. Reinheit

Chemikalien zur allgemeinen Verwendung

Diethylether Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 123990010 99%

Dodecansäure Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 167280050 99%

Für Teil: Rotwein-Marinade

2-Methyl-1-propanol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 158280010 99%

2-Methyl-1-butanol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 158271000 98%

3-Methyl-1-butanol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 126485000 98%

2,3-Butandiol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 107640050 98%

Ethylbutansäureester Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 118180050 99%

Ethyloctansäureester Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 150510050 99%

Ethyldecansäureester Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 165000050 99%

2-Phenylethanol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 130180050 98%

Ethyllactat Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Germany E34102 98%

Ethylhexansäureester Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Germany 148962 99%


40

Für Teil: Buttermilch-Marinade

Furfural Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 181100250 99%

2-Furanmethanol Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 181122500 99%

Benzoesäure Acros Organics b.v.b.a, Geel, Belgium 423470250 99,60%

Essigsäure Riedel-de Haën GmbH, Seelze, Germany 27221 99-100%

Octansäure Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland 21650 98%

Decansäure Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland 21410 98%

Acetoin Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland 540

2-Furylmethylketon Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland 48200

Maltol Fluka Chemie GmbH, Buchs, Switzerland 55849

5-Methylfurfural Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Germany 66911 97%

Hexansäure ABCR GmbH & Co. KG, Karlsruhe, Germany AV13789 99%

Buttersäure Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Germany B103500 99%

2,3-Butandion Sigma-Aldrich GmbH, Taufkirchen, Germany B85307 97%

9-Decensäure SAFC Inc., St. Louis, Missouri, USA W366005 90+%

3.1.2 Probenmaterial

Aus Kostengründen wurde für einige Fragestellungen und zur Einstellung der Ver-

suchsbedingungen kein Wildschweinefleisch verwendet. Hierfür wurden Nacken-

steaks im Strang vom deutschen Hausschwein verwendet, die aus dem örtlichen

Einzelhandel bezogen wurden. Im Einzelnen wurde dieses Probenmaterial verwen-

det für:

§ Festlegung von ungefährer Bratentemperatur

§ Festlegung von ungefährer Bratendauer

§ Ausmaß des Einengens des Tenax®-Eluates

§ Vorversuche zum Aromaeffekt der einzelnen Marinaden

Die Fleischstücke wurden in ca. 2 cm starke Scheiben geschnitten und anschließend

in Portionen zu jeweils 3 Scheiben (etwa 350 Gramm) portioniert, eingefroren und bis

zum Versuch bei -18 °C gelagert.


41

Für die eigentlichen Versuche zum Aromaeffekt des Marinierens, inklusive der Quan-

tifizierung, wurde Fleisch vom deutschen Wildschwein (sus scrofa) verwendet. Ein-

gesetzt wurde Fleisch von der Hinterkeule zweier unterschiedlicher Tiere. Beides

waren nach Angaben der Jäger, ca. 2-3-jährige Keiler. Die Tiere wurden in Nieder-

sachsen, beziehungsweise in Sachsen-Anhalt erlegt. Die Keulen wurden tiefgefroren

angeliefert und nach Erhalt zum Entbeinen und Zerteilen aufgetaut. Das Fleisch wur-

de analog zum Hausschweinefleisch in etwa 2 cm dicke Scheiben geschnitten und in

Portionen zu ca. 350 g mit jeweils 3 Scheiben aufgeteilt. Die Probenportionen wur-

den aus Teilstücken so kombiniert, das etwa ein gleich hoher Anteil an sichtbarem

Fett pro Portion erreicht wurde. Im Anschluss wurden die Proben wieder eingefroren

und bei -18 °C bis zur Verarbeitung gelagert.

Als Rotwein wurde ein sortenreiner Rotwein der deutschen Rebsorte Dornfelder

ausgewählt. Die Gründe hierfür waren sein harmonischer Charakter bei moderatem

Säuregehalt (HILLEBRAND et al. 2003) und einem etwas überdurchschnittlichen Al-

koholgehalt von 12 %. Bewusst wurde Dornfelder von einem großen Hersteller

(Blanchet®, Racke GmbH + Co. KG, Bingen am Rhein) bezogen, da hierbei von einer

gleich bleibenden Qualität und damit der Reproduzierbarkeit ausgegangen werden

konnte und vor allem die Verfügbarkeit im Einzelhandel gegeben war. Die Flaschen

wurden bis zum Gebrauch geschlossen bei Zimmertemperatur aufbewahrt. Einmal

geöffnete und angebrochene Flaschen wurden nicht weiter verwendet.

Ebenso wie der Rotwein wurde auch die Buttermilch von einem großen Anbieter

(Müller®, Molkerei Alois Müller GmbH & Co. KG, Fischach) erworben. Hierfür waren

die gleichen Gründe, nämlich Reproduzierbarkeit aufgrund gleich bleibender Qualität

und problemloser Verfügbarkeit, ausschlaggebend. Laut Angaben des Herstellers

enthält „Müller Reine Buttermilch“ pro 100 Gramm 3,4 g Eiweiß, 4,1 g Kohlenhydrate

(davon 4,1 g Zucker), 0,9 g Fett (davon 0,6 g ungesättigte Fettsäuren), 0,0 g Ballast-

stoffe, 0,06 g Natrium, 120 mg Calcium und 35 mg Lecithin bei einem Brennwert von

171 kJ. Zur Herstellung des Produkts wird pasteurisierte Milch verwendet. Die But-

termilch wurde nach dem Kauf im Einzelhandel ungeöffnet, bei 4 °C gelagert.


42

3.2 Probenaufbereitung

3.2.1 Funktionsprinzip der Probenaufbereitung

Die Apparatur zur Gewinnung der während des Bratenvorgangs entstehenden Aro-

mastoffe, wurde ursprünglich von Specht (SPECHT 1993) entwickelt und von ver-

schiedenen Autoren (LAMMERS 2006; BASTL 1999) in modifizierter Form zur Ana-

lyse von Brataromen eingesetzt. Der Versuchsaufbau folgt dem Prinzip des Dynamic

Headspace, indem die im Dampfraum über der Probe entstehenden Aromastoffe von

einem Trägergasstrom ständig abgeführt werden und auf bzw. in geeigneten Mate-

rialien adsorbiert und angereichert werden. Die Apparatur wurde für die vorliegende

Fragestellung modifiziert, indem sie um ein weiteres Analyse-Element, nämlich die

Solid Phase Microextraction, erweitert wurde. Außerdem wurden die durch die Küh-

lung des Trägergasstroms „ausgewaschenen“ und im aufgefangenen Kondensat ge-

lösten flüchtigen Verbindungen bisher nicht analysiert.

Der detaillierte Aufbau der Apparatur ist in Abbildung 7 gezeigt und wird im folgenden

näher erklährt.


43

Abbildung 7: Apparatur zur Anreicherung von flüchtigen Substanzen aus dem

Dampfraum über der bratenden Probe


44

Während des Bratprozesses wird von einer angeschlossenen Vakuumpumpe ein

Unterdruck erzeugt, der dafür sorgt, dass ein kontinuierlicher Strom des Trägergases

durch die Apparatur fließt. Im unteren Teil, bestehend im Wesentlichen aus der Brat-

pfanne mit Glasdeckel, erfolgt die thermische Behandlung der jeweiligen Proben.

Dieser Teil der Apparatur ist gasdicht verschlossen und einzig ein Lufteinlass erlaubt

während des Bratprozesses das Eintreten des Trägergases. Dieses besteht aus

Raumluft, die durch eine mit Aktivkohle gefüllte Filternutsche gereinigt wird. Während

des Bratens gelangen jedoch nicht nur flüchtige Verbindungen in den Dampfraum,

sondern auch, je nach Art der Probe, erhebliche Mengen an Wasser aus dem

Fleisch, die mit dem Trägergasstrom zu den nachfolgenden Teilen des Versuchsauf-

baus gelangen.

Dieses Wasser wird im zweiten Teil der Apparatur entfernt. Hier wird der Trägergas-

strom durch zwei hintereinander geschaltete Dimroth-Kühler geleitet. Hierbei kon-

densiert ein Großteil des mitgeführten Wassers aus und wird in dem unten befestig-

ten Rundkolben aufgefangen.

Zwischen den Kühlern ist über ein modifiziertes Reduzierstück ein SPME-Halter ein-

gefügt. Die Faser kann auf diese Weise mehr oder weniger weit in den Trägergas-

strom geführt werden.

Am Ende des zweiten Dimroth-Kühlers wird das nun weitgehend trockene Trägergas

durch eine mit einem Adsorbens (Tenax® TA 60/90) gefüllte Kartusche geleitet. Hier-

nach verlässt das Trägergas den Versuchsaufbau und wird abgeführt. Die genaue

Vorgehensweise während der Probenaufbereitung ist in Kapitel 3.2.3 erläutert.

Im Einzelnen wurden die Teile des Versuchsaufbaus von folgenden Quellen bezo-

gen:

§ Bratpfanne: Modell „Romana“ ;Ø 20 cm; Firma Schulte Ufer, Sundern; modifi-

ziert im eigenen Haus durch einen verbreiterten Auflagering aus Edelstahl.


45

§ Teflonring: passend für Pfanne und Glasdeckel, Firma LAT, Garbsen.

§ Flanschklemme: passend für Pfanne und Glasdeckel, Firma LAT, Garbsen

§ Membranvakuumpumpe: N 735.3 mit IP 44-Motor, Firma KNF Neuberger,

Freiburg i. Br.

§ Vakuumkontroller: Vakuummeter 7221 Sekto, Firma Van der Heijden, Dörent-

rup

§ Wärmequelle: elektrische Kochplatte Kalorik 5253, Firma LAT, Garbsen

§ Stempel für Fleischprobe: Edelstahlstiel und –platte, Eigenbau

§ Standardglasteile: Firma LAT, Garbsen

§ Glasteile Sonderanfertigungen exkl. Reduzierstück NS 29-14: Firma LAT,

Garbsen

§ Reduzierstück NS 29-14: Glasbläserwerkstatt der Medizinischen Hochschule

Hannover

3.2.2 Verwendete Trappingtechniken

Die Anreicherung der beim Braten entstehenden und durch den Trägergasstrom aus

dem Headspace der Probe abgeführten flüchtigen Substanzen erfolgt an drei ver-

schiedenen Stellen im Versuchsaufbau.

3.2.2.1 Adsorption auf Tenax® TA 60/90

Zur Adsorption der flüchtigen Substanzen auf Tenax® TA 60/90 werden 0,3 g des

Adsorbens in eine 6 mL Polypropylenkartusche eingewogen. Das Granulat wird von

zwei passenden Polyethylenfritten mit 20 µm Porengröße in Position gehalten. Das

Adsorbensmaterial zwischen den Fritten wurde hierbei mäßig komprimiert. Für den

Anschluss an die Apparatur wird ein Glasrohr mit einem teflonbeschichteten Dich-

tungsring am offenen Ende der Kartusche fixiert. Die auf diese Weise vorbereiteten

Kartuschen werden kurz vor dem Probenlauf mit 3 mL Diethylether konditioniert und


46

anschließend mit Heißluft für ca. drei Minuten getrocknet. Danach wird die Tenax-

Trap an die Apparatur am Ende des zweiten Dimroth-Kühlers angeschlossen.

3.2.2.2 Solid Phase Microextraction - SPME

Die zweite Adsorption von Brataromen erfolgt auf einer SPME-Faser. Diese wird vor

dem jeweiligen Bratendurchgang im Injection Port des Gaschromatographen bei 220

°C für 30 Minuten konditioniert. Anschließend wird der SPME-Halter an der Appara-

tur angeschlossen, indem er in das umgebaute Reduzierstück zwischen die beiden

Dimroth-Kühler eingeführt wird. Die Faser bleibt bis zum Beginn der eigentlichen

Probenaufbereitung eingezogen in der Schutzhülle.

3.2.2.3 Kondensat

Schließlich wird während des gesamten Bratendurchganges die in den Bratendämp-

fen enthaltene Feuchtigkeit aus dem Trägergasstrom auskondensiert. Zusammen mit

der auskondensierenden Flüssigkeit werden auch die darin enthaltenen Substanzen,

unter anderem auch Aromastoffe, aus dem Trägergasstrom entfernt. Die Lösung wird

am unteren Ende der Destillationskolonne in einem 100 mL Rundkolben aufgefangen

und nach weiter unten näher beschriebenen Zwischenschritten ebenfalls auf darin

gelöste aromaaktive Verbindungen untersucht.

3.2.3 Methodische Details

3.2.3.1 Dokumentation

Der Versuchsverlauf und die genauen Bedingungen des jeweiligen Ansatzes werden

in einem Protokollheft für jede Probenaufbereitung, inklusive der Zwischenschritte bis

zum Auftragen auf den Gaschromatographen, einzeln nach einem einheitlichen

Schema festgehalten.


47

Abbildung 8: Schema zur Protokollierung des Verlauf der Probenaufbereitung

3.2.3.2 Vorbereitung der Apparatur

Während der Probenaufbereitung gelangen, je nach verarbeiteter Probe, unter-

schiedliche Anteile dieser in den Dampfraum und werden mit dem Trägergasstrom in

der gesamten Apparatur verteilt. Es ist daher erforderlich nach jeder Probenaufberei-

tung, die Apparatur in ihre wesentlichen Bestandteile zu zerlegen und zu reinigen.

Pfanne und Glasteile werden hierzu mit konventionellem Geschirrspülmittel gründlich


48

gesäubert und anschließend sorgfältig mit klarem Wasser ausgespült, um alle Spu-

ren des Reinigungsmittels vollständig zu entfernen. Vor dem nächsten Einsatz wird

die Versuchsanordnung entweder mit Heißluft oder über Nacht getrocknet.

zum Vakuumcontroller

Fleischprobe

Abbildung 9: Luftstrom (Pfeile) in der Bratapparatur während der Aufheizphase; die

gereinigte Umluft durchströmt die Pfanne, nicht aber Kühleinheit und Te-

nax® ; das Fleisch wird erst abgesenkt, bzw. die Marinade erst zugegeben

bei Erreichen der Brattemperatur (vergl. Abbildungen 7 und 10)

Vor Beginn jeder Probenaufbereitung werden die Tenax®- und SPME-

Adsorptionspositionen wie oben beschrieben vorbereitet. Die Apparatur wird ver-

schlossen und die Heizplatte angeschaltet. Der Unterdruck wird angelegt, wobei der

Luftstrom allerdings noch nicht über die Tenaxkartusche geleitet wird. Die Abbildun-

gen 9 und 10 veranschaulichen dies am Beispiel einer Fleischprobe.

Erst mit Erreichen der gewünschten Pfannentemperatur von 230 °C, wird der Luft-

strom über Kühlung und Adsorbens geleitet, ein Unterdruck von 850 mbar eingestellt

und die Proben in Kontakt mit dem Pfannenboden gebracht. Im Falle von Fleisch als

Probe, erfolgt dies durch Absenken der unter dem Stempel befestigten Fleischschei-

be. Im Falle von Marinade als Probe, durch Zugabe der entsprechenden Menge über


49

den mittleren der 3 NS-Hälse, der zusammen mit einem Quickfix-Adapter das Durch-

führen des Proben-Stempels durch den Glasdeckel in den Garraum der Pfanne er-

möglicht. Näheres zu der Vorgehensweise der Probenaufbereitung ist in den jeweili-

gen Kapiteln weiter unten zu finden.

Fleischprobe

zum Vakuumcontroller

Abbilung 10: Luftstrom (Pfeile) in der Bratapparatur während der Bratphase; die Probe

befindet sich auf dem Pfannenboden, die freigesetzten flüchtigen Verbin-

dungen gelangen mit dem Luftstrom über die Kühleinheit zu den Adsorpti-

onspositionen, bzw. werden mit der Feuchtigkeit auskondensiert (vergl. Ab-

bildungen 7 und 9)

3.2.3.3 Marinieren

Das portionierte Fleisch wird zunächst über 24 Stunden bei 4 °C aufgetaut. Hiernach

werden mit einer Spritze und aufgesetzter Kanüle ca. 15 mL Marinade in jede

Fleischscheibe injiziert, wovon etwa die Hälfte im Fleisch verbleiben. Die Stücke

werden anschließend in einer verschließbaren Polyethylen-Frischhaltebox platziert

und mit Marinade übergossen bis sie vollständig bedeckt sind. Die Box wird ver-

schlossen und bis zur Probenaufbereitung für 6 Tage, im Falle der Rotweinmarinade

und 4 Tage, im Falle der Buttermilchmarinade, bei 4 °C gelagert. Das Fleisch wurde


50

während dieser Zeit regelmäßig gewendet, um eine gleichmäßige Benetzung des

Fleisches zu gewährleisten.

3.2.3.4 Probenaufbereitung unbehandeltes Fleisch

Vor Versuchsbeginn wird das portionierte Fleisch bei 4°C über 24 Stunden zum auf-

tauen gebracht. Die aufgetauten Fleischscheiben werden mit geglühtem Bindedraht

an der Unterseite des Edelstahlstempels befestigt, dieser durch den mittleren NS-

Hals des Glasdeckels geführt und mittels eines Quickfixadapters fixiert. Pfanne und

Deckel werden mit der Flanschklemme verbunden und die Apparatur so verschlos-

sen. Bis zum Erreichen der entsprechenden Pfannentemperatur von 230 °C, ver-

bleibt der Stempel unterhalb des Glasdeckels. Sobald der Pfannenboden die Brat-

temperatur erreicht hat, die Kontrolle erfolgt mit Hilfe eines Infrarotthermometers,

wird der Luftstrom wie in Kapitel 3.2.3.2 beschrieben umgeleitet und eine Standard-

lösung (100 µL Dodecansäure 350 µg) in den Garraum pipettiert. Alternativ wurde

ein weiterer interner Standard zugegeben (Pyridin), der aber zur Auswertung nicht

verwendet wurde. Die Zugabe der Standardsubstanz und die tatsächliche Rückge-

winnung beim Bratendurchgang, dienen der Beurteilung der Qualität desselben. Un-

mittelbar anschließend wird der Stempel mit dem Fleisch auf den Pfannenboden ab-

gesenkt und es wird ein leichter Anpressdruck ausgeübt, um ein möglichst vollstän-

diges Aufliegen des Fleisches auf dem Pfannenboden zu erreichen. Die Fleisch-

scheiben werden beidseitig gebraten. Zum Wenden der Fleischscheiben wurde der

Trägergasstrom wieder umgeleitet, wie in Abbildung 9 zu sehen, die Apparatur ge-

öffnet und die Pfanne mit klarem Wasser gereinigt. Ziel ist es das Fleisch praxisnah

zuzubereiten, d. h. die Dauer des Bratvorgangs ist nicht exakt definiert. Mittels Sicht-

kontrolle durch den Glasdeckel werden die Fleischstücke bis zum Erreichen einer

guten Bräunung, in der Regel 5-6 Minuten für die erste Seite und 2-3 Minuten für die

zweite Seite, gebraten. Insgesamt wurden so etwa 350 Gramm Fleisch gebraten,

was in der Regel 3 Fleischscheiben entspricht, die nacheinander beidseitig gebraten

wurden.


51

3.2.3.5 Probenaufbereitung mariniertes Fleisch

Die Verarbeitung des marinierten Fleisches erfolgt analog zu der des nicht marinier-

ten Fleisches. Allerdings ist in der Regel eine etwas längere Bratdauer nötig, da sich

der höhere Feuchtegehalt der Probe auf die Bratentemperatur auswirkt.

3.2.3.6 Probenaufbereitung mit Rotwein

Auch hier wurden die zwei o. g. Standardlösungen vor Beginn der eigentlichen Pro-

benaufbereitung zugegeben. Bei der Aufbereitung der Rotweinmarinade wurden ins-

gesamt 80 mL eingesetzt, die nacheinander über den mittleren Hals des Glasdeckels

in Portionen zu jeweils 20 mL zugegeben wurden. Vor Zugabe der nächsten Portion

wird abgewartet bis das vorherige Quantum nahezu vollständig einreduziert ist, wo-

bei allerdings ein Verkohlen verhindert werden muss. Der eingedampfte Rotwein

verbleibt in der Pfanne und wird durch Zugabe der nächsten Portion resuspendiert.

Die gesamte Bratendauer beträgt somit in der Regel ca. 8 Minuten. Pfannentempera-

tur und angelegter Unterdruck werden wie beim Braten der Fleischproben gewählt.

3.2.3.7 Probenaufbereitung mit Buttermilch

Bei der Aufbereitung der Buttermilch wurden insgesamt 3 Bratdurchgänge mit jeweils

60 mL, insgesamt also 180 mL, Buttermilch nacheinander durchgeführt. Zwischen

jedem Durchgang wurde die Pfanne mit klarem Wasser gereinigt. Die 60 mL jeden

Durchgangs wurden nach und nach zu jeweils 20 mL über den mittleren NS-Hals des

Glasdeckels zugegeben. Analog zum Rotwein, wurde das nächste Quantum erst zu-

gegeben nachdem die vorherige Portion einreduziert war ohne zu stark zu Bräunen.

Die gesamte Bratendauer betrug hierbei ca. 3 mal 5 Minuten. Pfannentemperatur

und angelegter Unterdruck werden ebenfalls wie beim Braten der Fleischproben ge-

wählt. Die Zugabe der Standardsubstanzen erfolgte auch hier vor der eigentlichen

Probenaufbereitung.


52

3.2.3.8 Elution der Aromastoffe vom Tenax®

Die Überführung der leicht flüchtigen Substanzen vom Adsorbens in ein geeignetes

Lösungsmittel stellt den letzten Schritt der Probenaufbereitung bezüglich der Tenax-

Adsorptionsstrecke dar. Hierzu wird die Tenax®-Kartusche unmittelbar nach Beendi-

gung der Bratdurchgänge mit 3 mL Diethylether gespült und die flüchtigen Substan-

zen so vom Adsorbens eluiert. Das so gewonnene Eluat wird unter einem seichten

Stickstoffstrom auf etwa 150 µL eingeengt. Um bei der Quantifizierung von Konzen-

trationsschwankungen, welche durch das Einengen verursacht werden, unabhängig

zu bleiben, wird das genaue Gewicht des konzentrierten Eluates mit einer Feinwaage

auf 1 µg genau bestimmt. Als Alternative zur Gewichtsbestimmung wurde vor dem

Einengen eine definierte Menge einer Standardlösung zupipettiert, die aber nicht zur

Auswertung herangezogen wurde.

3.2.3.9 Extraktion der Aromastoffe aus Kondensat

Die im Kondensat gelösten Aromastoffe müssen zunächst aus der wässrigen Lösung

in ein geeignetes Lösemittel überführt werden, was analog zur Elution des Tenax®,

den letzten Schritt der Probenaufbereitung bezüglich der Gewinnung der über das

Kondensat gewonnenen Aromastoffe darstellt. Hierzu wird das Volumen des Kon-

densates bestimmt und dieses in einen Scheidetrichter überführt und mit Diethylether

(¼ des Kondensatvolumens) ca. 2 Minuten ausgeschüttelt. Die wässrige Phase wird

verworfen, bzw. für eventuelle weitere Analysen zurück gestellt, und ebenfalls wie

oben bereits beschrieben eingeengt.

3.2.3.10 Solid Phase Microextraction (SPME)

Unmittelbar vor Beginn des eigentlichen Bratenvorgangs und noch vor Zugabe der

Standardsubstanzen, wird die Faser aus der schützenden Hülse herausgeschoben.

Faserhalter und Einstellung des SPME-Halters sind so gewählt, dass die Spitze der

Faser gerade kurz vor dem Zentrum der vertikalen Achse der beiden Dimrothkühler


53

endet. Dadurch ist eine möglichst nahe Position an den Bratendämpfen gewährleis-

tet, ohne dass die Spitze von, vom oberen Kühler abtropfenden, Kondenswasser ge-

troffen werden kann.

3.3 Analyse

3.3.1 Messeinheit

Die Analyse der aufbereiteten Proben erfolgte mit einem Gaschroma-

tographie/Massenspektroskopie-System. Die Funktionsweise wird in Abbildung 11

verdeutlicht.

Abbildung 11: Schematische Darstellung der Funktionsweise des GC/MS-Systems

<<<

Magnetfeld senkrecht zur Zeichenebene

Beschleunigung”

“

“

“

“

Verstärker

DetektorIonisierung

Hochvakuum-Pumpe

Ofen mitTemperaturprogrammierung

Injektorsystem

Probe

Tägergas (He)

Gaschromatographie

Massenspektrometrie

BP 20 (Wax) Säule

MS ChemStation


54

Für alle Analysen gelten die folgenden Parameter. Unterschiede der einzelnen Me-

thoden werden in Kapitel 3.3.2 aufgeführt. Bei der Steuerungssoftware für das

GC/MS-System handelt es sich um HP G3410 ChemStation, Version C03.00

Gaschromatographie:

§ Gerätetyp: HP 5890 Series II GC mit HP 7673 Autosampler;

Hewlett-Packard, Palo Alto, USA

§ 1. Trennsäule: Kapillarsäule, CP-Wax 52 CB;

60 m x 0,25 mm x 0,25 µm; Varian, Palo Alto, USA

§ 2. Trennsäule: Kapillarsäule, DB-5,

30 m x 0,32 mm x 1,00 µm; Agilent Technologies, Santa

Clara, USA

§ Injektortyp: splitless

§ Trägergas: Helium, Reinheitsgrad 4.6; Fa. Linde, München

§ Säulenvordruck: 80 kPa

§ Injektortemp.: Methodenabhängig, siehe dort

§ Flussrate: Methodenabhängig, siehe dort

§ Temperaturprog.: Methodenabhängig, siehe dort

Massenspektrometrie:

§ Gerätetyp: HP 5989 A MS; Agilent Technologies, Santa

Clara, USA

§ Ionisationsform: Elektronenstoß-Ionisation (EI)

§ Ionenquellentemp.: 200 °C

§ Ionisierungsenergie: 70 eV

§ Quadrupoltemp.: 150 °C

§ Tuning: standard autotune

§ EM-Voltage: relative

§ Solvent Delay: Methodenabhängig, siehe dort


55

Das Prinzip der Massenspektrometrie beruht auf der Fragmentierung der zu Identifi-

zierenden Verbindung, wobei ein charakteristisches Set von Molekülfragmenten

(Massenspektrum) entsteht. Bei der Aufnahme eines Massenspektrums wird vom

Detektor die Intensität der Ionen in Abhängigkeit vom Masse/Ladungsverhältnis re-

gistriert. Die analogen Signale (Gauß-Kurven) werden zu einem Strich zusammenge-

fasst und man erhält ein Strichspektrum. Dieses Massenspektrum kann in Form einer

Tabelle oder in der übersichtlicheren, grafischen Form angegeben werden. Abbil-

dung 12 zeigt beispielhaft das grafisch dargestellte Massenspektrum am Beispiel von

2,3-Octandion.

Auf der Ordinate wird die relative Intensität der Ionen, auf der Abszisse das Mas-

se/Ladungsverhältnis dargestellt. Die absolute Intensität wird meist nur als Zahl für

den intensivsten Peak angegeben. Das Signal bei der höchsten Masse stellt (von

wenigen Ausnahmen abgesehen) den Molekülionenpeak dar. Aus diesem Peak kann

direkt das Molekulargewicht der Probe entnommen werden. Da die Atome, aus de-

nen organische Moleküle aufgebaut sind, auch natürliche Isotope enthalten, werden

die Peaks in Massenspektren von einem oder mehreren so genannten Isotopen-

peaks begleitet. Aus den Intensitätsverhältnissen der Isotopenpeaks kann die Sorte

und Anzahl der Atome, die in der Probe enthalten sind, ermittelt werden.

Alle Signale im Massenspektrum, deren Masse kleiner als die des Molekülions ist,

entstehen durch eine Fragmentierung der Probemoleküle. Man nennt diese Peaks

Fragmentionenpeaks. Sie liefern Aussagen über die Struktur des Analyten.

Der Basispeak ist das Signal mit der höchsten Intensität. Darauf bezieht man sich bei

der Berechnung der relativen Intensität aller anderen Peaks.


56

Abbildung 12: Strukturformel und Massenspektrum von 2,3-Octandion; nicht alle

Peaks wurden bezeichnet

3.3.2 GC/MS-Methoden

Im Rahmen der Analyse der Aromastoffe war es erforderlich unterschiedliche Metho-

den einzusetzen. So erfordert die Analyse der mittels SPME extrahierten Aromastof-

fe eine andere GC/MS-Methodik als die Untersuchung von Aromakonzentraten aus

Tenax®-Eluat oder Kondensatkonzentraten. Ebenso müssen auch für die verwende-

ten Kapillarsäulen verschiedene GC-Bedingungen gewählt werden. Auch zur Quanti-

fizierung der ausgesuchten Verbindungen in den Aromaextrakten, müssen andere

Parameter am Massenspektrometer gewählt werden. Die Methoden werden durch

die Anpassung der einzelnen Parameter in der GC/MS-Steuerungssoftware einge-

richtet und gespeichert.


57

Grundsätzlich muss zwischen Scan- und SIM-Methoden unterschieden werden. Me-

thoden mit Scan-Modus sind geeignet um Vollspektren aufzunehmen und so Über-

sichtschromatogramme zu generieren. Mit diesen Chromatogrammen lassen sich in

den Stoffdatenbanken nach ähnlichen Massenspektren suchen und so Vorschläge

zu den gefundenen Substanzen erhalten oder unbekannte Massenspektren interpre-

tieren. Im Scan-Modus werden nacheinander zahlreiche unterschiedliche Ionenmas-

sen „gescannt“, was mit einer reduzierten Empfindlichkeit erkauft wird, da für eine

bestimmte Ionenmasse nur eine kurze Messzeit zur Verfügung steht.

Der SIM-Modus (Selected Ion Monitoring) bietet die Möglichkeit nur wenige ausge-

wählte Ionenmassen zu registrieren. Durch die längere Messzeit je Ion wird eine hö-

here Empfindlichkeit erreicht, wodurch sich dieser Modus zur Quantifizierung ausge-

wählter Zielsubstanzen eignet. Bei der Auswahl der SIM-Massen sind, sofern mög-

lich, intensive Ionen des Ziel-Analyten im oberen Massenbereich (Molekülion, inten-

sive Fragmentionen) zu wählen. Der GC-Retentionsbereich kann für die Messung

mehrerer Analyten in einem Lauf in Zeitfenster mit unterschiedlichen SIM-Massen

unterteilt werden (SIM-Tabelle). Die Auswahl der Zielionen in Verbindung mit der Ein-

richtung eines entsprechenden Zeitfensters stellt sicher, dass nur der gewünschte

Analyt erfasst wird.


58

Im Folgenden sind die Hauptparameter der GC/MS-Methoden, mit denen die vorge-

stellten Ergebnisse gewonnen wurden, vorgestellt.

— GC/MS-Methode: GL_MOD2

Die GL_MOD2-Methode wurde als Standardmethode (Scan) zur Analyse der Aroma-

konzentrate, also aus Tenax®-Trap und Kondensat, mit der 1. Trennsäule benutzt.

GL_MOD2Art des Auftragens AutosamplerInjektionsvolumen (µL) 1Solvent delay (min) 7,5Injektions-Temperatur (°C) 250Trägergasdruck (kPa) 140Flussrate (mL/min) 1,29Geschwindigkeit (cm/sek) 28,9Ofentemp. Initial 40 °C für 5 min.Ofentemp. Anstieg 5°C / min.Ofentemp. Ende 200°C für 30 min.

— GC/MS-Methode: TRENN_2

TRENN_2 war Standardmethode (Scan) für die Analyse der mittels SPME gewonn-

nen Aromastoffe, ebenfalls für die erste Trennsäule.

TRENN_2Art des Auftragens ManuellInjektionsvolumen (µL) —Solvent delay (min) —Injektions-Temperatur (°C) 220Trägergasdruck (kPa) 180Flussrate (mL/min) 1,75Geschwindigkeit (cm/sek) 33,7Ofentemp. Initial 40 °C für 10 min.Ofentemp. Anstieg 5°C / min.Ofentemp. Ende 200°C für 15 min.


59

— GC/MS-Methode: Q_MAR

Mit Q-Mar wurde die Quantifizierung der ausgewählten Komponenten der Rotwein-

marinierung durchgeführt. Diese ist eine SIM-Methode. Die GC/MS-Parameter sind

identisch mit denen der GL_MOD2-Methode.

Q_MARVerbindung Beginn des Zeitfensters (min) Zielionen

Ethylbutansäureester 8,00 71;882-Methyl-1-propanol 10,80 743-Methyl-1-butanol 14,65 55;70Ethylhexansäureester 15,70 88;99Milchsäureethylester 18,00 45Ethyloctansäureester 21,00 88;1012,3-Butandiol 23,80 47Ethyldecansäureester 26,50 88Benzenethanol 31,00 91;92Dodecansäure 45,00 73

— GC/MS-Methode: SIM_BM

Ebenfalls auf GL_MOD2 basierende Methode zur Quantifizierung (SIM) der Zielsub-

stanzen (ausgenommen der aliphatischen Carbonsäuren) der Buttermilchmarinie-

rung. Die GC/MS-Parameter sind identisch mit denen der GL_MOD2-Methode, mit

Ausnahme des Solvent Delays, der auf 7,0 Minuten verkürzt wurde.

SIM_BMVerbindung Beginn des Zeitfensters (min) Zielionen

2,3-Butandion 7,00 86Acetoin 17,00 43Furfural 22,00 95;962-Furylmethylketon 23,00 955-Methylfurfural 24,80 109;1102-Furanmethanol 26,80 97;98Maltol 33,20 1269-Decensäure 41,00 55Benzoesäure 44,00 105;122Dodecansäure 45,00 73


60

— GC/MS-Methode: Q_BM_S

Methode zur Aufnahme der Kalibrierkurven für die Quantifizierung (Scan) der alipha-

tischen Carbonsäuren, basierend auf GL_MOD2 mit identischen Parametern.

— GC/MS-Methode: JW_2

Die Standardmethode (Scan) zur Analyse der Aromakonzentrate mit der zweiten

Trennsäule.

JW_2Art des Auftragens AutosamplerInjektionsvolumen (µL) 1Solvent delay (min) 3,8Injektions-Temperatur (°C) 250Trägergasdruck (kPa) 3Flussrate (mL/min) 1,29Geschwindigkeit (cm/sek) 41Ofentemp. Initial 40 °C für 5 min.Ofentemp. Anstieg 5°C / min.Ofentemp. Ende 200°C für 20 min.

— GC/MS-Methode: JW_S

JW_S war Standardmethode (Scan) für die Analyse der mittels SPME gewonnnen

Aromastoffe mit der zweiten Trennsäule.

JW_SArt des Auftragens ManuellInjektionsvolumen (µL) —Solvent delay (min) —Injektions-Temperatur (°C) 220Trägergasdruck (kPa) 3Flussrate (mL/min) 1,29Geschwindigkeit (cm/sek) 41Ofentemp. Initial 40 °C für 10 min.Ofentemp. Anstieg 5°C / min.Ofentemp. Ende 200°C für 15 min.


61

3.4 Charakterisierung der Aromastoffe

Die Daten wurden mit Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung generiert, bearbei-

tet, ausgewertet und schließlich gespeichert. Hierzu war das Softwarepaket HP

G1034 ChemStation, Version C03.00 auf einem PC installiert, der mit der GC/MS-

Einheit gekoppelt war. Eine graphische Darstellung der gewonnenen Informationen

war mit der Software ebenfalls möglich. Für den Abgleich von Massenspektren stand

die elektronische Spektrenbibliothek Wiley275 zur Verfügung.

3.4.1 Identifikation

Aus den GC/MS-Analysen ergeben sich zwei grundlegende Informationen über die

einen Peak erzeugenden Verbindungen. Zum einen ist dies das Massenspektrum,

das durch die Ionisation und den darauffolgenden Zerfall des Analyten generiert wird.

Zum anderen die spezifische Retentionszeit für eine bestimmte Substanz bei gege-

benen chromatographischen Bedingungen.

In der Regel erlaubt der computergestützte Vergleich der Massenspektren mit den

Referenzspektren der elektronischen Spektrenbibliothek zunächst eine vorläufige

Identifikation der interessanten Verbindungen. Vorraussetzung hierfür ist ein mög-

lichst vollständiges und reines Spektrum der jeweiligen Substanz. Die Vollständigkeit

ist letztlich abhängig von der dem Massenspektrometer zur Verfügung stehenden

Substanzmenge und von dessen Empfindlichkeit. Sie kann daher durch ein höheres

Injektionsvolumen verbessert werden. Die Reinheit eines Spektrums ist möglicher-

weise durch Coeluierende Substanzen beeinträchtigt. Das resultierende Mischspekt-

rum ist häufig schwierig zu identifizieren. Hilfreich kann die manuelle Bestimmung

des genauen Aufnahmepunktes des Spektrums sein, oder die Änderung der Chro-

matographiebedingungen, um eine bessere Trennung der zum gleichen Zeitpunkt

eluierenden Stoffe zu erreichen, zum Beispiel durch den Einsatz einer weiteren

Trennsäule mit verschiedenartiger Polarität.


62

Nachdem die interessierenden Verbindungen einstweilig identifiziert wurden, werden

zur endgültigen Absicherung Vergleichsubstanzen auf das System aufgetragen. Die

hiermit erzeugten Massenspektren und Retentionszeiten werden mit denen der Ana-

lyten verglichen. Im Falle einer Übereinstimmung bei beiden Säulen gilt die Identifika-

tion als hinreichend abgesichert.

3.4.2 Quantifizierung mit der ersten Trennsäule

Da zur letztendlichen Beurteilung der Aromawirkung einer Verbindung auch deren

Konzentration von Bedeutung ist, ist eine Bestimmung unumgänglich. Hierfür steht in

der GC/MS-Software ein eigener Programmteil zur Verfügung. Um von den, durch

das Einengen verursachten Konzentrationsschwankungen unabhängig zu sein, wird

wie oben bereits erwähnt, das Volumen der Probe nach dem Einengen bestimmt und

so ein Korrekturfaktor ermittelt. Ein weiterer Korrekturfaktor ergibt sich aus der Kon-

zentration des internen Standards Dodecansäure, der zur Beurteilung der Effektivität

des jeweiligen Bratdurchgangs dient.

Zur eigentlichen Quantifizierung werden, durch Auftragen unterschiedlich konzent-

rierter Referenzsubstanzen, zunächst für jede Substanz Kalibrierkurven erstellt. Die

Signalstärke der Analyten kann nun objektiviert werden und unter Einbeziehung der

beiden Korrekturfaktoren in eine Konzentrationsangabe umgerechnet werden.

Die Quantifizierung erfolgte für alle Substanzen im SIM-Modus, mit Ausnahme der

aliphatischen Carbonsäuren innerhalb der Versuchsreihen zur Buttermilchmarinade.

Sie wurde außerdem ausschließlich mit der ersten Trennsäule durchgeführt.


63

3.4.3 Verifizierung mit zweiter Trennsäule

Nach Abschluss der in 3.4.1 und 3.4.2 beschriebenen Schritte, wurden die Aroma-

konzentrate zur Überprüfung der gewonnenen Daten zusätzlich mit einer zweiten

Trennsäule analysiert. Hierbei ging es lediglich um eine qualitative Kontrolle. Die

Quantifizierung, die bereits mit der ersten Trennsäule durchgeführt wurde, wurde

nicht wiederholt. Außerdem wurden die Bratversuche mit frischem Probenmaterial

wiederholt, um Einflüsse der Tiefkühllagerung der Aromakonzentrate ausschließen

zu können und um während des Einsatzes der zweiten Trennsäule ebenfalls SPME-

Chromatogramme zu erhalten. Damit waren alle 3 Aromaextrakte überprüfbar. Die

Abbildung 13 stellt das Analyseschema grafisch dar.

Abbildung 13: Schema zur Analyse der Bratproben mit 1. und 2. Trennsäule. Die Pfeile

zwischen den einzelnen Elementen symbolisieren die wechselseitige, quali-

tative Überprüfung von Befunden


64

3.5 Sensorische Untersuchung

Um festzustellen, ob die bei der GC/MS-Analyse gefundenen Effekte der Buttermilch-

Marinierung auf das Fleisch bei einer sensorischen Untersuchung eine Auswirkung

zeigen (siehe Kapitel 4.3.4 und 5.1.3.1), wurde ein aus 7 Personen bestehendes

Sensorikpanel zusammengestellt. Die Panelisten stammten aus dem Arbeitskreis

„Chemische Analytik“ und hatten allesamt keine oder wenig Erfahrung mit sensori-

schen Untersuchungen. Sie können also somit den ungeschulten Verbraucher reprä-

sentieren, der nicht über Geschmacksproben auf den Test vorbereitet wurde.

Die Versuchspersonen hatten zwei unterschiedlich vorbehandelte Fleischproben,

bestehend aus je 3 Scheiben Nackensteaks vom deutschen Hausschwein, zu beur-

teilen und zwar jeweils einmal während des Bratens und einmal nach dem Abkühlen.

Die eine Probe wurde nach der üblichen Vorgehensweise mit frischer Buttermilch

mariniert, die andere Probe wurde mit Buttermilch mariniert, die bis 4 Tage vor Ab-

lauf des Mindesthaltbarkeitsdatums bei 4 °C gelagert wurde. Beide wurden auf die

gleiche Weise, wie oben beschrieben, zubereitet; auf die Zugaben des internen

Standards wurde allerdings verzichtet. Außerdem wurde sichergestellt, dass die Pa-

nelisten beide Proben optisch nicht unterscheiden konnten. Die Untersuchung be-

schränkte sich auf den olfaktorischen Eindruck.


65

3.6 Statistik

Die statistische Auswertung der erhobenen Daten erfolgte computergestützt, unter

Verwendung von Microsoft® Excel 2003. Durchgeführt wurde die Einfaktorielle Vari-

anzanalyse für unabhängige Stichproben. Außerdem wurde der Vertrauensbereich

der Messdaten für den Vergleich der Sensitivität der verwendeten Trappingtechniken

(siehe Kapitel 3.2.2) ermittelt, um die Signifikanz der gefundenen Unterschiede

bestimmen zu können.

Ergebnisse

66

4 Ergebnisse

4.1 Auswahl und Einteilung der Aromastoffe

Die Auswahl der zu identifizierenden und quantifizierenden Aromastoffe erfolgte, in-

dem die Chromatogramme von unbehandeltem Fleisch (uF), Rotwein-Marinade (Mr),

Buttermilch-Marinade (Mb) und mariniertem Fleisch (mFr bzw. mFb) miteinander

verglichen wurden, wobei uF als Kontrolle diente. Alle diejenigen Substanzen, die in

den Chromatogrammen von mFr / mFb und nicht in uF vorkamen und dabei eine hin-

längliche Größe aufwiesen, wurden zunächst identifiziert und später quantifiziert.

Quantifizierbar waren allerdings nur solche Stoffe, deren Signal in den Chroma-

togrammen der Aromaextrakte zu finden war.

Die Substanzen konnten zudem in Kategorien eingeteilt werden und zwar in solche,

die in mFr vorkamen, aber nicht in uF, sowie in Mr nicht bzw. in geringem Maß zu

finden waren; außerdem in solche, die in allen drei Proben gefunden wurden; und

schließlich in solche, die nicht in uF aber in mFr / mFb und dabei bereits in Mr bzw.

Mb zu finden waren. Letztere konnten zum Teil weiter unterteilt werden, so dass sich

letztlich 4 verschiedene Kategorien ergaben, in die die charakterisierten Verbindun-

gen eingeteilt werden konnten:

Zu finden in Mb / Mrund mFb / mFr

Transferstoffe(wenn per se in

Mb / Mr enthalten)

Zu finden (nur)in mFb / mFr

Reaktionsstoffe

Zu finden in uF, Mb / Mrund mFb / mFr

Summationsstoffe

Transformationsstoffe(wenn durch thermische Be-handlung in Mb entstanden)

Ergebnisse

67

Für alle klassifizierten und im folgenden erläuterten Verbindungen gilt, dass wenn sie

versprachen eine nennenswerte Konzentration im marinierten Produkt aufzuweisen

oder aufgrund ihrer Aromaqualität von Interesse zu sein schienen, sie sicher identifi-

ziert und quantifiziert wurden.

Um Missverständnissen vorzubeugen, soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich

betont werden, dass das Ziel der vorliegenden Arbeit nicht darin bestand eine Rot-

wein- oder Buttermilchanalytik durchzuführen. Die Analyse der Aromastoffe in diesen

Substraten dient als Kontrolle und zum Vergleich mit dem Aroma der marinierten

Probe. Besonders für das Aromaspektrum von Rotwein gilt, dass lediglich Haupt-

komponenten näher bestimmt wurden.

Auch die Bestimmung des Brataromas von Wildschweinefleisch gehörte nicht zu den

eigentlichen Zielen dieser Arbeit. Auf die Identifizierung von flüchtigen Verbindungen

aus dem Headspace von gebratenem Wildschweinefleisch konnte jedoch nicht völlig

verzichtet werden. Zum einen fällt die Orientierung in den Chromatogrammen von

mariniertem Wildschweinefleisch leichter, wenn zumindest die Hauptkomponeneten

des Wildschweinearomas bekannt sind. Zum anderen ist es erforderlich, die Aroma-

stoffe des gebratenen Wildschweinefleisches zu kennen, um durch das Marinieren

erzeugte Veränderungen erkennen zu können. Die Identifizierung der flüchtigen Ver-

bindungen erfolgte mittels Wiley-Spektrenbibliothek und Vergleichsdaten aus der

Literatur (LAMMERS 2006). In der Arbeit von Lammers war die Identifizierung des

Aromas von gebratenem Wildschweinefleisch im Vergleich zum Aroma von gebrate-

nem Hausschweinefleisch eins der Primärziele und es konnten durch entsprechend

intensive Suche insgesamt 55 flüchtige Verbindungen nachgewiesen werden. In der

vorliegenden Arbeit wurden 28 Stoffe gefunden die bei Lammers ebenfalls beschrie-

ben sind. Weitere 8 Verbindungen (Acetaldehyd, 2-Propanon, 2-Propenal, Ethanol,

Pentanal, 2-Butenal, 2,3-Butandiol und 2,3-Dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-

pyran-4-on), die Lammers nicht beschreibt, wurden durch den Vergleich der erhalte-

nen Massenspektren mit denen der Wiley-Spektrenbibliothek identifiziert. Eine Tabel-

le mit den hier gefundenen Aromastoffen ist im Anhang zu finden.

Ergebnisse

68

4.2 Aroma von Wildschweinefleisch in Rotweinmarinade

Insgesamt wurden in den Versuchsreihen zur Rotweinmarinade neun Substanzen

charakterisiert, wobei es sich um fünf Transferstoffe und vier Reaktionsstoffe handel-

te. Abbildung 14 zeigt beispielhaft die Chromatogramme von uF, Mr und mFr im Ver-

gleich. Die durchschnittlichen Konzentrationen der Verbindungen sind in Tabelle 11

übersichtlich dargestellt.

Ergebnisse

69

Abbildung 14: Vergleich der Tenax®-Chromatogramme von unbehandeltem Wildschwei-

nefleisch (uF), Rotweinmarinade (Mr) und in Rotwein mariniertem Wild-

schweinefleisch (mFr). Erstellt unter Verwendung der 2. Trennsäule; die

Reaktionsstoffe sind mit einem Kreis gekennzeichnet (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle10)

Ergebnisse

70

Tabelle 10: Legende zu den Abbildungen 14 und 15; Die Identifizierung der Aromastoffe

des Wildschweinefleischs erfolgte nur mittels Wiley-Spektrenbibliothek und

Vergleichsdaten aus der Literatur (LAMMERS 2006))

Peaknummer in Abb. 14und 15

Aromastoffe des Wildschweinefleischs

Peaknummer in Abb. 14und 15

Tranfer- undReaktionsstoffe

a Pentanal 1 2-Methyl-1-propanolb 1-Pentanol 2 3-Methyl-1-butanolc Hexanal 2a 2-Methyl-1-butanold Heptanal 3 2,3-Butandiole 2-E-Heptenal 4 Ethylbutansäureesterf Octanal 5 Ethyllaktatg 2-E-Octenal 6 Ethylhexansäureesterh 1-Octanol 7 2-Phenylethanoli Nonanal 8 Ethyloctansäureesterj 2-E-Nonenal 9 Ethyldecansäureesterk Decanall 2-E-Decenalm 2,4-EE-Decadienaln 2-E-Undecenal

S1 int. Standard (Dodecansäure)

S2 int. Stand. Pyridin(nicht verwendet)

S3 int. Stand -Pinen(nicht verwendet)


Wie bereits oben erwähnt, wurden diejenigen Verbindungen, die per se bereits in der

Marinade enthalten sind und auch in mariniertem Fleisch wiedergefunden wurden, zu

den Transferstoffen gezählt.

Von 2-Methyl-1-propanol ist bekannt, dass es als wichtiger Aromastoff

in vielen verschiedenen alkoholischen Getränken zu finden ist. Hierzu

gehören sowohl Spirituosen wie Tequila (ARRIZON u. GSCHAEDLER

2007) oder Whiskey (CALDEIRA et al. 2007). Aber auch in Weinen gehört 2-Methyl-

1-propanol zu den wichtigsten höheren Alkoholen (SEHOVIC et al. 2007). Sowohl in

Ergebnisse

71

den Tenax®-Chromatogrammen, als auch in den Kondensat-Chromatogrammen

wurde regelmäßig ein kräftiges Signal gefunden, wogegen es in den Chroma-

togrammen vom SPME-Typ deutlich schwächer ausfiel.

2-Methyl-1-butanol wird als Aromastoff beschrieben, der in vielen

unterschiedlichen Lebensmitteln zu finden ist. Vor allen Dingen in

Äpfeln (AABY et al. 2002) und Apfelsaft, wo er ganz wesentlich

zum Gesamtaroma beiträgt (HEY et al. 2007). Aber auch in diversen anderen Früch-

ten wie Bananen (JORDAN et al. 2000) oder Kiwi (JORDAN et al. 2002b) spielt er

eine wichtige Rolle. Neben Früchten wurde 2-Methyl-1-butanol aber auch als Inhalts-

stoff in gerösteten Kaffeebohnen (PUVIPIROM u. CHAISERI 2003), Olivenöl

(BENTIVENGA et al. 2004), oder Käse (STEFANON u. PROCIDA 2004) beschrie-

ben. Diese Substanz wurde allerdings erst entdeckt, als die Aromaextrakte unter

Verwendung der 2. Trennsäule erneut analysiert wurden. Die Massenspektren von 2-

Methyl-1-butanol und 3-Methyl-1-butanol sind nahezu identisch. Sie unterscheiden

sich nicht in der Qualität der beteiligten Massen, sondern lediglich in deren relativen

Anteilen. Zudem eluieren beide Verbindungen von der 1. Trennsäule nahezu zum

gleichen Zeitpunkt, wodurch der Anschein entstand, dass lediglich ein Peak vorhan-

den sei. Erst in den Chromatogrammen der 2. Säule, war eine leichte Trennung der

Substanzen erkennbar. Da die Quantifizierung mit der 1. Kapillarsäule durchgeführt

wurde, wurden 2-Methyl-1-butanol und 3-Methyl-1-butanol zusammen quantifiziert

und selbst mit Hilfe der 2. Säule wäre eine Konzentrationsbestimmung aufgrund des

qualitativ gleichen Massenspektrums und der immer noch unvollständigen Trennung

nicht möglich gewesen. Das Verhältnis der beiden Stoffe kann allerdings, über den

Vergleich der Flächen unter der Kurve, auf ungefähr 1:10 geschätzt werden. Da der

Aromaeindruck beider Verbindungen ähnlich ist, fällt dies nur wenig ins Gewicht. Le-

diglich die Geruchsschwelle liegt für 3-Methyl-1-butanol um etwa das 50fache niedri-

ger.

Ähnlich wie 2-Methyl-1-butanol ist auch 3-Methyl-1-butanol als

Inhaltsstoff in Wein bereits beschrieben worden und trägt ebenfalls

Ergebnisse

72

zum Aroma vieler anderer Lebensmittel bei. Auch 3-Methyl-1-butanol ist in Kiwi

(JORDAN et al. 2002b), Bananen (JORDAN et al. 2000) und Olivenöl (GARCIA-

GONZALEZ et al. 2007) zu finden. Elss beschreibt es allerdings auch als Produkt

fermentativer Prozesse (ELSS et al. 2006) in unterschiedlichen Getränken und Nah-

rungsmitteln. Die Substanz ist von den höheren aliphatischen Alkoholen des Weines

mit 40 bis 70 %, abhängig vom jeweiligen Produkt, der am höchsten konzentrierte

(SEHOVIC et al. 2007). Dies deckt sich auch mit unseren Ergebnissen, denn in den

Chromatogrammen der Weinmarinade erzeugte 3-Methyl-1-butanol den, nach dem

mutmaßlichen Ethanolsignal, mit Abstand größten Peak. In den mFr-

Chromatogrammen erschien dieser Peak zwar kleiner, aber immer noch sehr promi-

nent. Die spezielle Problematik diese Verbindung betreffend, ist im vorigen Abschnitt

dieses Kapitels bereits beschrieben worden.

Ein ebenfalls regelmäßig in Wein vorhandener Inhaltsstoff ist 2-

Phenylethanol, der als aromaaktive Substanz auch in anderen Lebens-

mitteln bekannt ist. Unter anderem ist er beschrieben in Käse (LOPEZ-

SOTO-YARRITU et al. 2007), Fleischprodukten (SONG et al. 2008) oder

Teeblättern (CHO et al. 2007). Sehovic beschreibt ihn als den wichtigsten aromati-

schen Alkohol in Wein (SEHOVIC et al. 2007) und für bestimmte Gemüsesorten und

Blumen stellt er sogar einen entscheidenden Faktor für das Gesamtaroma dar

(TIEMAN et al. 2006). Der 2-Phenylethanolpeak war in unseren Chromatogrammen

regelmäßig deutlich in Mr und mFr (etwas schwächer) vorhanden.

Der 2-wertige Alkohol 2,3-Butandiol spielt eher als aromaaktive Ver-

bindung in Milchprodukten eine Rolle (COGAN 1974), ist aber auch als

Inhaltsstoff in Wein beschrieben und kann dort sogar, zusammen mit

anderen Substanzen und Parametern, als Herkunftsindikator genutzt

werden (GREMAUD et al. 2004). Nicht zuletzt deswegen gilt 2,3-Butandiol als wichti-

ge „Minor-Komponente“ (KOSIR u. KIDRIC 2002). Die Verbindung gehörte auch in

unseren Aromaextrakten zu den geringer konzentrierten Stoffen.

Ergebnisse

73

Schließlich wurde ein weiterer Transferstoff für die Charakterisie-

rung ausgewählt. Ethyllaktat ist als wichtige Verbindung für das

Aroma unterschiedlicher Spirituosen wie Tequila (LACHENMEIER

et al. 2006) oder Fruchtschnäpse (TUPAJIC et al. 2007; RODRIGUEZ-MADRERA u.

SUAREZ-VALLES 2007) bekannt. Außerdem trägt Ethyllaktat auch zum Aroma von

Früchten wie der Passionsfrucht (JORDAN et al. 2002a) sowie Käse (BERTUCCIOLI

et al. 1986) oder Kokosnüssen (BORSE et al. 2007) bei. In erster Linie ist es aber ein

wichtiger Aromastoff in Rot- (VILANOVA u. MARTINEZ 2007) und Weißwein

(PEREZ-COELLO et al. 2003). Ethyllaktat gehört in den Mr- und mFr-Proben zu den

am stärksten konzentrierten aromaaktiven Substanzen.

4.2.2 Reaktionsstoffe aus Marinade und Fleisch

Als Reaktionsstoffe wurden diejenigen flüchtigen Verbindungen klassifiziert, die

durch das Einlegen im marinierten Produkt neu entstanden sind. Es handelte sich

hierbei um 4 Ethylester.

Ethylbutansäureester ist der kurzkettigste der vier gefun-

denen Ester. Der Ethylester der Buttersäure ist in vielen

Früchten als aromaaktive Verbindung enthalten. In Äpfeln

der dänischen Sorte Gravenstein, ist er eine der am höchsten konzentrierten flüchti-

gen Verbindungen und kann als Indikator für die Reife dieser Äpfel genutzt werden

(AABY et al. 2002). In einer Vielzahl anderer Früchte ist der Stoff ebenfalls vorhan-

den, zum Beispiel in Erdbeeren (LIU et al. 2004) oder verschiedenen Traubensorten,

um nur einige zu nennen. In letzteren wird Ethylbutansäureester sogar zu den cha-

rakteristischen Aromakomponenten gezählt (YUN u. KI 2007). Es verwundert daher

nicht, dass sie auch in vielen alkoholischen Getränken auf Traubenbasis, wie Wein-

bränden (REINHARD 1969) oder Weinen (LINSENMEIER et al. 2006), eine wichtige

aromaaktive Komponente darstellt. Dieser Reaktionsstoff konnte nur in Chroma-

togrammen von mFr gefunden werden. Eine saubere Darstellung war weder mit der

Ergebnisse

74

1. noch mit der 2. Trennsäule möglich, da stets eine Coelution mit weiteren Substan-

zen stattgefunden hat. Die Identifikation konnte aber über die Retentionszeit und die

charakteristischen Massen 71 und 88, die nicht Teil des Spektrums der coeluieren-

den Substanzen sind, stattfinden.

Ethylhexansäureester war der am stärksten konzentrierte

Reaktionsstoff, der in den Aromaextrakten gefunden wurde.

Es handelt sich um einen weiteren Fruchtester, der sowohl

in Wein (GONZALEZ-MARCO et al. 2008) beschrieben wurde, als auch in unter-

schiedlichen Früchten, wie Äpfeln (CHEN et al. 2007), Papaya (BALBONTIN et al.

2007) oder Orangen (OBENLAND et al. 2003). Auch in Käse wird Ethylhexansäure-

ester zu den wichtigen Aromastoffen gezählt (LY et al. 2008). Analog zu Ethylbutan-

säureester fand auch hier eine Coelution mit weiteren Substanzen statt, allerdings

nur bei Verwendung der 1. Trennsäule. Allerdings wurde Ethylhexansäureester auch

in den Mr-Chromatogrammen in geringen Mengen gefunden und dies aufgrund der

erwähnten Coelution erst bei den Kontrollversuchen mit der 2. Trennsäule.

Nach der Quantifizierung des nächsten Reaktionsstof-

fes zeigte sich auch dieser als sehr hoch konzentriert.

Ethyloctansäureester ist ebenfalls in geringen Men-

gen in den Mr-Chromatogrammen zu finden, was auch durch die Literaturrecherche

bestätigt wird. Zhang et al. berichten über verschiedene Weinsorten, die diesen Ester

enthalten (ZHANG et al. 2007). Andere Autoren konnten Ethyloctansäureester zum

Beispiel in Kokosnüssen (JIROVETZ et al. 2003) oder Mango (LALEL et al. 2003)

nachweisen. Auch hier fand bei Verwendung der 1. Trennsäule eine Coelution gleich

mit einer ganzen Reihe anderer Verbindungen statt. Die Identifizierung war wiederum

durch die korrekte Retentionszeit und das Vorhandensein typischer Massenfragmen-

te möglich.

Ergebnisse

75

Schließlich konnte ein weiterer Reaktionsstoff iden-

tifiziert werden. Ethyldecansäureester erzeugte in

den Chromatogrammen von mFr ein schwaches,

aber deutliches und reproduzierbares Signal. Obwohl als Weininhaltsstoff beschrie-

ben (KOMES et al. 2007) konnte in den Aromaextrakten der Rotweinmarinade diese

Verbindung nicht nachgewiesen werden. Auch hier war in den Chromatogrammen,

durch Verwendung der 2. Trennsäule, ein deutlicheres Signal zu erkennen.

Tabelle 11: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Rotwein mariniertem

Wildschweinefleisch, die Nummern Reaktionsstoffe sind fett gedruckt

Mittlere Konzentration (Stan-dardabweichung) der Aromastoffe in µg/kg mariniertem Fleisch

n=6

Retentionszeit (Te-nax® und Kondensat)

in minPeaknr. in Abb.

14Verbindung

Tenax® Kondensat 1. Säule 2. Säule

Vorkom-men in SPME-Chroma-togr.¹

1 2-Methyl-1-propanol 786 (382) 2731 (1258) 3517 11,2 4,7 x

2 3-Methyl-1-butanol² 12132 9,5

2a 2-Methyl-1-butanol²

5012 (2009) 8468 (3642)1348

14,9

9,7

xx

3 2,3-Butandiol 1080 (430) 128 (68) 1208 25,1 11,6 —

4 Ethylbutansäureester 454 (270) 81 (18) 535 9,5 11,3 x

5 Ethyllaktat 2553 (833) 2568 (1167) 5121 18,9 12 x

6 Ethylhexansäureester 1502 (561) 59 (13) 1561 16,1 18,8 x

7 2-Phenylethanol 625 (293) 3043 (2052) 3668 32,7 23 xx

8 Ethyloctansäureester 1443 (376) 51 (16) 1494 21,9 25,3 x

9 Ethyldecansäureester 171 (61) 14 (13) 185 27,2 30,9 x

1 Die Anzahl der Kreuze bezieht sich auf die Stärke des entsprechenden Peaks in den SPME-Chromatogrammen² Die anteiligen Konzentrationen von 2-Methyl-1-butanol und 3-Methyl-1butanol wurden aufgrund der Flächenverhältnisse semiquantitativ geschätzt (siehe hierzu auch die Erläuterungen im Kapitel 4.2.1).

4.2.2.1 10 %ige Alkoholmarinade

Um den Mechanismus der Entstehung der Reaktionsstoffe während des Marinierens

aufzuklären, wurden Nackensteaks vom deutschen Hausschwein in einer 10-%igen

Lösung von Bio-Ethanol auf die gleiche Weise mariniert, wie dies normalerweise mit

Ergebnisse

76

Rotwein und Wildschweinefleisch durchgeführt wird. Auch die Probenaufbereitung

und Analyse per GC/MS erfolgten analog. Bei der Auswertung der Chromatogramme

konnten zusätzlich zu den Verbindungen des unbehandelten Fleisches alle vier Re-

aktionsstoffe wiedergefunden werden. Transferstoffe wurden, abgesehen von einem

Ethanolpeak in den SPME-Chromatogrammen, erwartungsgemäß nicht festgestellt.

Abbildung 15: Beispiel eines Tenax®-Chromatogramms; Fleisch vom deutschen Haus-

schwein 6 Tage in 10-%iger Alkohollösung mariniert; Erstellt unter Verwen-

dung der 1. Trennsäule; die Reaktionsstoffe sind mit einem Kreis gekenn-

zeichnet (zur Nummerierung der Peaks siehe Tabelle 10)

Ergebnisse

77

4.3 Aroma von Wildschweinefleisch in Buttermilchmarinade

In den Versuchreihen zur Buttermilchmarinade konnten ein Transferstoff, sieben

Transformationsstoffe und fünf Summationsstoffe, also insgesamt 13 Verbindungen

hinsichtlich Art und Menge bestimmt werden. Ein weiterer Transferstoff (Diacetyl)

wurde identifiziert, konnte aber aufgrund seiner Position im Chromatogramm nicht

quantifiziert werden. Abbildung 16 zeigt beispielhaft die Chromatogramme von uF,

Mb und mFb im Vergleich. Die durchschnittlichen Konzentrationen der Verbindungen

sind in den Tabellen 13 und 14 übersichtlich dargestellt.

Ergebnisse

78

Abbildung 16: Vergleich der Tenax®-Chromatogramme von unbehandeltem Wildschweine-

fleisch, Buttermilchmarinade und in Buttermilch mariniertem Wildschweine-

fleisch. Erhalten unter Verwendung der 1. Trennsäule (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle 12)

Ergebnisse

79

Tabelle 12: Legende zu Abbildung 16; Die Identifizierung der Aromastoffe des Wild-

schweinefleischs erfolgte nur mittels Wiley-Spektrenbibliothek und Ver-

gleichsdaten aus der Literatur (LAMMERS 2006))

Peaknummer in Abb. 16

Aromastoffe des Wildschweine-

fleischs

Peaknummer in Abb. 16 Transferstoffe

a Hexanal 1 Diacetyl

b Heptanal 2 Acetoin

c 1-Pentanol Transformationsstoffe

d Octanal 4 Furfural

e 2-E-Heptenal 5 2-Furyl-methylketon

f Nonanal 6 5-Methylfurfural

g 2-E-Octenal 8 2-Furanmethanol

h Essigsäure 10 Maltol

i ? — 9-Decensäure

j 2-E-Nonenal 14 Benzoesäure

k 1-Octanol Summationsstoffe

l 2-E-Decenal 3 Essigsäure

m 2-E-Undecenal 7 Buttersäure

n 2,4-EE-Decadienal 9 Hexansäure

o ? 11 Octansäure

S1 int. Standard (Dodecansäure) 12 Decansäure

S2 int. Stand. Pyridin(nicht verwendet)


Auch hier wurden diejenigen Verbindungen, die per se bereits in der Marinade ent-

halten sind und in mariniertem Fleisch wieder vorzufinden waren, zu den Transfer-

stoffen gezählt.

Zum typischen Aroma von Buttermilch tragen bekanntermaßen mehrere, teilweise

verwandte Substanzen bei. Im Wesentlichen sind dies Diacetyl und dessen Derivat

Acetoin, sowie Dimethylsulfid und Essigsäure (GAAFAR 1996). Bis auf Dimethylsul-

Ergebnisse

80

fid konnten alle Aromastoffe gefunden und identifiziert werden. Allerdings wurden

von diesen nur Acetoin als Transferstoff und Essigsäure als Summationsstoff (siehe

unter 3.4.2) quantifiziert.

Die Retentionszeit von Diacetyl betrug bei Verwendung der 1. Trenn-

säule etwa 7,5 Minuten und war in der Regel durch den Solventdelay

nicht vollständig im Chromatogramm enthalten bzw. vom Lösemittel-

peak überdeckt. Außerdem fand in mariniertem Fleisch eine Coelution mit einer Ver-

bindung (Pentanal) des Wildschweinefleisches statt. In den Chromatogrammen vom

SPME-Typ fand zwar auch eine Coelution statt, aber Diacetyl war nicht vom Solvent-

delay bzw. Lösemittelpeak verdeckt, was das Auffinden der Substanz erleicherte

(siehe auch Kapitel 5.2.1.4). Da man aufgrund der Peakgröße ohnehin von einer

sehr niedrigen Konzentration ausgehen konnte, wurde auf eine Quantifizierung ver-

zichtet. Durch einen Vergleich mit Peaks ähnlicher Verbindungen, wie dem Acetoin-

peak, kann allerdings von einer durchschnittlichen Konzentration in der Größenord-

nung von etwa 500 µg/kg (ca 1:13) ausgegangen werden. Ein ähnliches Verhältnis

nennen auch Singh et al. für die fermentative Produktion von Diacetyl und Acetoin in

Käse (Singh et al. 2003).

Anders Acetoin, das in den Mb-Chromatogrammen ein sehr markan-

tes Signal erzeugte und auch in den mFb-Chromatogrammen als

deutlicher Peak wiederzufinden war. Die Substanz vermittelt einen

butterartigen Geruchseindruck und zählt zu den wichtigen aromabestimmenden Ver-

bindungen in Buttermilch (siehe oben) und anderen Milchprodukten wie Käse

(KONDYLI et al. 2002) oder Yoghurt (SARKAR u. MISRA 2001), in denen sie von

Starterkulturen produziert wird (GARCIA-QUINTANS et al. 2008). Acetoin ist aber

auch in anderen Lebensmitteln enthalten, wie zum Beispiel in verschiedenen Früch-

ten (VISAI et al. 1997).

Ergebnisse

81

4.3.2 Summationsstoffe

Wie oben bereits erwähnt, wurden diejenigen Stoffe als Summationsstoffe kategori-

siert, die in allen drei Aromaextrakten zu finden waren (uF, Mb, mFb) und stellen

letztlich eine Unterkategorie der Transferstoffe dar. Es handelte sich hierbei um fünf

geradzahlige, aliphatische Carbonsäuren. Die Konzentration dieser Stoffe war in ma-

riniertem Fleisch deutlich höher als in unbehandeltem Fleisch. Um festzustellen wie

stark die Konzentration dieser Stoffe durch das Marinieren zunimmt, wurde diese

sowohl in mFb, als auch in uF bestimmt.

Der Summationseffekt von Essigsäure war der zweitgrößte aller Summa-

tionsstoffe. Die Zunahme war zunächst schwer abzuschätzen, da in den

Chromatogrammen die mit der ersten Trennsäule produziert wurden, Es-

sigsäure zusammen mit mehreren anderen Substanzen coeluierte. Durch die Quanti-

fizierung konnte schließlich eine Zunahme um mehr als das 4-fache festgestellt wer-

den. Dies ist nicht verwunderlich, da Buttermilch durchaus hohe Gehalte an Essig-

säure aufweist (VASAVADA et al. 1985).

In mFb wurde der 2,3-fache Gehalt an Buttersäure im Vergleich zu

uF festgestellt. Diese C4-Carbonsäure ist sowohl in erhitzter Milch, als

auch in kultivierten Milchprodukten, wie Buttermilch, beschrieben

(ALM 1982).

Eine ähnliche Verstärkung wurde auch für Hexansäure ge-

messen, die in mFb etwa zwei mal stärker konzentriert ist als in

uF. Scanlan et al. beschreiben Hexansäure sowohl in Roh-

milch als auch in erhitzter Milch (SCANLAN et al. 1968).

Für die nächst höhere der geradzahligen Carbonsäuren,

die Octansäure, konnte die größte Zunahme aller

Summationsstoffe in mariniertem Fleisch festgestellt

Ergebnisse

82

werden. In den uF-Chromatogrammen war ein entsprechendes Signal zwar regel-

mäßig, aber recht schwach vorhanden. Die Chromatogramme von Mb wiesen jedoch

vergleichsweise starke Octansäure-Peaks auf. Dementsprechend ergab sich durch

die Verstärkung in mFb annähernd das 8-fache der Konzentration. Auch Octansäure

wird von Scanlan als ein Inhaltsstoff in Rohmilch und erhitzter Milch beschrieben

(SCANLAN et al. 1968).

Das gleiche gilt auch für Decansäure. Als letzter

charakterisierter Summationsstoff konnte er aller-

dings in den Aromakonzentraten von unbehandel-

tem Fleisch durchgehend nicht festgestellt werden. In einigen SPME-

Chromatogrammen von uF konnte jedoch ein entsprechendes Signal gefunden wer-

den. Daher muss auch Decansäure zu den Summationsstoffen gezählt werden, ohne

jedoch in den uF-Proben quantifizierbar zu sein.

4.3.3 Transformationsstoffe

Eine weitere Unterkategorie der Transferstoffe stellen die Transformationsstoffe dar.

Ebenso wie diese, sind sie bereits in den Chromatogrammen von Mb zu finden, sind

aber per se keine Inhaltsstoffe von Buttermilch, sondern entstehen erst durch die

thermische Behandlung während der Probenaufbereitung, unter den für Buttermilch

sonst unüblichen Bratbedingungen.

Diejenige Verbindung, die hier die geringste Konzent-

ration aufwies, war 9-Decensäure. Das Signal war

ausschließlich in Kondensat-Chromatogrammen und

teilweise in SPME-Chromatogrammen zu finden. Die Substanz wurde bisher in Bier

(CHEN u. HO 1981) und Wein (DRAWERT et al. 1974) nachgewiesen und soll ein

milchiges Aroma aufweisen. Sie wird außerdem indirekt für die Entwicklung eines

Ergebnisse

83

Fehlaromas von Milchfett verantwortlich gemacht, indem sie als Vorläufer für

S-Decalacton dient (KEENEY u. PATTON 1956).

Das kräftigste Signal hingegen erzeugte 2-Furanmethanol, vor allem in

den Kondensatchromatogrammen von Mb und mFb. Die Substanz kann

entstehen indem Laktose zu Laktulose isomerisiert und anschließend

unter Hitzeeinwirkung zu 2-Furanmethanol abgebaut wird (BERG 1993).

Außerdem stand dieser Stoff bereits recht früh im Verdacht bei der Karamellisierung

und Bräunungsphänomenen in Milch eine Rolle zu spielen (PATTON u.

JOSEPHSON 1949). In Parmigiano-Reggiano Käse soll er für ein nussiges Aroma

verantwortlich sein (QIAN u. REINECCIUS 2002), zusammen mit einem weiteren

Tranferstoff, der in den Aromaextrakten von Mb und mFb gefunden wurde, dem Fur-

fural.

Auch Furfural wird für bestimmte Fehlaromen in Milchprodukten

mitverantwortlich gemacht. Berichtet wird zum Beispiel über einen

faden, abgestandenen Geschmack in Magermilch (FERRETTI u.

FLANAGAN 1972), oder von gekochtem, bitteren Aroma in ultrahocherhitzter Roh-

milch (COLAHAN-SEDERSTROM u. PETERSON 2005). Furfural erzeugte einen

deutlichen Peak in allen Chromatogrammen von Mb und mFb.

Wie die anderen, ebenfalls hier besprochenen, Furanderivate, entsteht

auch 5-Methylfurfural während der so genannten Maillardreaktion aus

den in der Buttermilch enthaltenen Zuckern (siehe Kapitel 2.2.5 und

3.1.2). Eine Veröffentlichung, in der über diese Verbindung als Inhalts-

stoff eines Milchproduktes berichtet wird, konnte jedoch, trotz intensiver Suche, nicht

gefunden werden. Allerdings leistet sie in vielen anderen Nahrungsmitteln einen Bei-

trag zum Aroma, wie zum Beispiel in Balsamicoessig (GIORDANO et al. 2003), oder

spielt eine wichtige Rolle beim Reifungsprozess von Weinbrand (CALDEIRA et al.

2006). Das entsprechende Signal war in den Chromatogrammen von Mb und mFb

durchweg vorhanden. 5-Methylfurfural gehörte sogar zu den Substanzen, deren

Ergebnisse

84

Peak in den Chromatogrammen von mariniertem Fleisch deutlich stärker ausgeprägt

war als in den Chromatogrammen der Buttermilchmarinade (siehe hierzu auch Kapi-

tel 4.3.5).

Ein ähnliches Rechercheergebnis wie für 5-Methylfurfural ergab sich für

2-Furylmethylketon. Mit einer Ausnahme konnte keine Veröffentlichung

gefunden werden, die diese Verbindung als flüchtige Substanz in Milch-

produkten beschreibt. Lediglich Moinas et al. berichten über den Gehalt

von 2-Furylmethylketon als Aromastoff in Camembert (Moinas et al. 1975). In den

Chromatogrammen von Mb und mFb wurde ein kleiner Peak gefunden, der jedoch in

letzteren, ähnlich wie im Falle von 5-Methylfurfural, deutlich kräftiger ausfiel (siehe

Kapitel 4.3.5).

Ein weiterer hier quantifizierter Transformationsstoff ist eher als Zusatz zur

Konservierung vielfältiger Lebensmittel bekannt. Benzoesäure erzeugte

besonders in den Kondensatchromatogrammen von Mb und mFb ein aus-

geprägtes Signal. Thierry und Maillard zeigten, dass Benzoesäure durch

bakteriellen Abbau aus Hippursäure entsteht (THIERRY u. MAILLARD 2002), wäh-

rend von anderen Autoren auch demonstriert wurde, dass neben bakteriellem Kata-

bolismus auch spontaner Abbau von Phenylalanin zu ihrer Entstehung führt und dies

ein Fehlaroma in Käse entstehen lässt (GUMMALLA u. BROADBENT 2001). Hierzu

passt auch die Beobachtung von Kato et al. die Benzoesäure als Produkt der thermi-

schen Behandlung von Casein beschreiben (KATO et al. 1972).

Schliesslich konnte eine weitere Verbindung als Transformationsstoff

identifiziert werden, die allerdings eher zu den geringer konzentrierten

Stoffen in Mb und mFb zählt. Das von Maltol erzeugte Signal war

besonders in den Chromatogrammen vom Kondensat-Typ deutlich zu

erkennen und gehörte auch zu den Peaks, die in mFb kräftiger als in Mb zu sein

schienen. Maltol ist eine Verbindung, die in Milchprodukten eher zu den unerwünsch-

Ergebnisse

85

ten Substanzen zählt, da sie mit karamellartigen Fehlaromen (COBB 1963) und

Bräunungsreaktionen (KARAGUL-YUCEER et al. 2002) in Verbindung gebracht wird.

Tabelle 13: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Buttermilch mariniertem

Wildschweinefleisch; Transfer und Transformationsstoffe

Mittlere Konzentration (Standard-abweichung) der Aromastoffe in µg/kg mariniertem Fleisch; n=6

Retentionszeit (Te-nax® und Kondensat)

in minPeaknr. in Abb.

16Verbindung

Tenax® Kondensat 1. Säule 2. Säule

Vorkommen in SPME-Chromat.¹

1 Diacetyl² – – 500 7,7 6,9 x

2 Acetoin 1771 (1073) 4685 (1442) 6456 17,3 7,4 x

4 Furfural 157 (138) 164 (67) 321 22,3 12,4 xx

5 2-Furyl-methylketon

104 (101) 124 (51) 228 23,4 15,5 xx

6 5-Methylfurfural 116 (124) 148 (95) 264 25,1 17,5 x

8 2-Furanmethanol 167 (99) 562 (394) 729 27,1 13,4 xx

10 Maltol 93 (78) 117 (51) 209 33,8 23,1 xx

— 9-Decensäure 58 (22) 97 (24) 155 41,6 27,2 — / x

14 Benzoesäure 168 (93) 532 (327) 700 44,6 25,1 x

1 Die Anzahl der Kreuze bezieht sich auf die Stärke des entsprechenden Peaks in den SPME-Chromatogrammen² Die Konzentration von Diacetyl wurde anhand der Peakgröße geschätzt

Ergebnisse

86


Wildschweinefleisch; Summationsstoffe

1 Die Anzahl der Kreuze bezieht sich auf die Stärke des entsprechenden Peaks in den SPME-Chromatogrammen

4.3.4 Buttermilchmarinade und Acetoingehalt

Der Verlust des charakteristischen Aromas von Milchprodukten ist häufig auf Ände-

rungen im Gehalt der das Aroma bestimmenden flüchtigen Verbindungen zurückzu-

führen (SANDINE u. ELLIKER 1970). Gafaar stellte hierzu fest, dass der Acetoinge-

halt von Buttermilch nach 15-tägiger Lagerung bei 8 °C um etwa 97 % absinkt

(GAAFAR 1996). Ein ähnliches Phänomen wurde im Rahmen der Versuche zur But-

termilchmarinierung festgestellt. Als Fleisch vom deutschen Hausschwein mit But-

termilch mariniert wurde, die kurz vor Ablauf des MHDs stand, konnte nur noch ein

sehr reduzierter Acetoingehalt im marinierten Produkt festgestellt werden. Das glei-

che Vorgehen, aber unter Verwendung von frischer Buttermilch, erzeugte in den er-

stellten Chromatogrammen hingegen kräftige Acetoinpeaks. Als Kontrolle wurde er-

neut Buttermilch bis kurz vor Ablauf des MHDs gelagert und aufgearbeitet. Auch hier

konnte, im Vergleich zu frischer Buttermilch, ein deutlich verminderter Gehalt an Ace-

toin festgestellt werden. Der Vergleich der durchschnittlichen Flächen unter der Kur-

ve der Acetoinpeaks von frischer und gelagerter Buttermilch ergab ein Verhältnis von

ca. 1:3. Die Abbildung 17 stellt den Sachverhalt anhand ausgewählter Chroma-

togramme beispielhaft dar. Gegenübergestellt sind jeweils die Acetoinpeaks von fri-

Mittlere Konzentration (Standardabweichung)der Aromastoffe in µg/kg; n=6

unbehandeltes Fleisch mariniertes FleischPeaknr

inAbb 16

Verbindung

Tenax® Kondensat Tenax® Kondensat

Vorkom-men inSPME-Chrom.¹

3 Essigsäure 252 (95) 461 (142) 713 1000 (103) 2067 (702) 3067 xx

7 Buttersäure 149 (130) 1269 (234) 1418 451 (122) 2871 (1415) 3322 xx

9 Hexansäure 570 (356) 599 (315) 1169 389 (113) 2044 (1285) 2433 xxx

11 Octansäure 88 (56) 72 (18) 160 422 (135) 854 (653) 1276 xxx

12 Decansäure 0 0 0 690 (295) 486 (440) 1176 xx

Ergebnisse

87

scher Buttermilch und Buttermilch kurz vor Ablauf des MHD, sowie von Fleisch das

mit frischer Buttermilch und Buttermilch die kurz vor Ablauf des MHD stand, mariniert

wurde.

Abbildung 17: Acetoinpeaks im Vergleich (Tenax®-Chromatogramme, erhalten unter Ver-

wendung der 1. Trennsäule); Wildschweinefleisch mariniert mit Buttermilch

kurz vor Ablauf des MHD (1), Wildschweinefleisch mariniert mit frischer

Buttermilch (2), Buttermilch kurz vor Ablauf des MHD (3), Frische Butter-

milch (4); (Peaknummern: b = Heptanal, d = Octanal, e = 2-E-Heptenal, S2 =

int. Standard (Pyridin, nicht verwendet))

4.3.4.1 Sensorik Panel

Um festzustellen, ob die reduzierte Acetoinkonzentration einen Einfluss auf das Ge-

samtaroma von in Buttermilch mariniertem Fleisch hat, wurde ein Sensorikpanel zu-

sammengestellt und eine Versuchsreihe hierzu durchgeführt. Die sensorische Unter-

suchung ist als Abrundung der Ergebnisse aus dem analytischen Teil gedacht. Die

Aussagen eines ungeschulten Sensorikpanels, bestehend aus 7 Personen, haben

Ergebnisse

88

keine statistische Aussagekraft. Im vorliegenden Fall sollen sie aber mögliche Ten-

denzen aufzeigen, anhand derer die praktische Relevanz von analytischen Ergebnis-

sen besser beurteilt werden kann.

Verglichen wurde Hausschweinefleisch, das mit Buttermilch mariniert wurde, die bis

einen Tag vor Ablauf des MHD im Kühlschrank gelagert wurde, und Hausschweine-

fleisch, das mit frischer Buttermilch mariniert wurde.

Tabelle 15: Ergebnisse des Sensorikpanels

während des Bratens nach dem AbkühlenProband

kein Unter-schied

frischer¹ kein Unter-schied

intensiver¹mit butter-milchartiger

Note¹

1 X X X

2 X X

3 X X

4 X X X

5 X X

6 X X

7 X X

¹ Bezieht sich auf das mit frischer Buttermilch marinierte Fleisch

4.3.5 Verstärkung der Transformationsstoffe

Alle Transformationsstoffe der Versuchsreihe zur Buttermilchmarinierung sind sowohl

in den Chromatogrammen von Mb als auch in denen von mFb zu finden. Beim Ver-

gleich der Chromatogramme fällt jedoch auf, dass einige dieser Verbindungen in

mFb scheinbar ausgeprägtere Signale erzeugen als in Mb.

Ergebnisse

89

Abbildung 18: Vergleich der Signalstärke der Transformationstoffe in Chromatogrammen

(Tenax®, 1.Trenssäule) von Buttermilchmarinade (Mb) und mit Buttermilch

mariniertem Fleisch (mFb)

Der hier gezeigte Vergleich der Chromatogramme vermittelt lediglich einen Eindruck

von der stärkeren Intensität der Signale. Der tatsächliche Gehalt ergibt sich erst nach

Einbeziehung der Korrekturfaktoren für den Erfolg des Bratendurchgangs und für das

Ergebnisse

90

Maß des Einengens. Nach rechnerischer Auswertung zeigt sich beim Vergleich der

korrigierten, durchschnittlichen Fläche unter der Kurve (AUC) (Summen aus Tenax®

und Kondensat) der einzelnen Transformationsstoffe von Mb und mFb ein wesentlich

deutlicheres Bild, das den Eindruck, den der bloße Anschein der Chromatogramme

vermittelt, klar bestätigt. Ein Vergleich der tatsächlichen Konzentrationen ist hier nicht

möglich, da die Aromaextrakte von Mb nicht im SIM-Modus analysiert wurden und

umgekehrt für die Chromatogramme im Scan-Modus keine Kalibriergeraden erstellt

wurden. Die AUC-Werte der Verbindungen wurden sowohl für Mb als auch für mFb

im Scan-Modus (GL-MOD2) unter Verwendung der 1. Trennsäule ermittelt und sind

somit vergleichbar!

Furfural

2-Furylmethylketon

5-Methylfurfural

2-Furanmethanol

Maltol

durchschnittl. AUCs Mb

durchschnittl. AUCs mFb0

500000000

1000000000

1500000000

2000000000

2500000000

AUC

Abbildung 19: Korrigierte, durchschnittliche Flächen unter der Kurve (AUC; Summen aus

Tenax® und Kondensat) der Transformationsstoffe in Buttermilchmarinade

(Mb) und in mit Buttermilch mariniertem Wildschweinefleisch (mFb)

Aus Abbildung 19 kann man entnehmen, dass mit Ausnahme von Furfural alle Trans-

formationsstoffe in mFb um ein vielfaches stärkere Signale erzeugen und somit we-

Ergebnisse

91

sentlich stärker konzentriert sein müssen, als in Mb (siehe hierzu auch Kapitel

5.1.2.2).

4.4 Methodik

4.4.1 Simultane Erfassung der Aromastoffe mit drei Trappingverfahren

Die simultane Erfassung der flüchtigen Verbindungen einer Probe mit drei verschie-

denen Trappingtechniken macht ein Vergleich dieser unterschiedlichen Anreiche-

rungsverfahren möglich. Bei der Gegenüberstellung der Chromatogramme fallen Un-

terschiede in den Retentionszeiten der einzelnen Verbindungen ebenso auf wie un-

terschiedliche Peakgrößen. Die Form der Peaks bleibt in den verschiedenen Chro-

matogrammtypen allerdings erhalten.

4.4.1.1 Retentionszeitenunterschiede

Die Retentionszeiten der flüchtigen Verbindungen sind in den Chromatogrammen,

die von den Aromakonzentraten gewonnen werden, also den Tenax®- und Konden-

satchromatogrammen, gleich. Deutlich unterschiedliche Retentionszeiten weisen

hingegen die SPME-Chromatogramme auf. Tabelle 16 listet eine Auswahl von Stof-

fen mit den zugehörigen Retentionszeiten auf. Die Verbindungen wurden so ausge-

wählt, dass sie über die gesamte Laufzeit des Chromatogramms verteilt sind und

„frei stehend“ sind, also in ihrer Adsorption an die feste Phase der Trennsäule und

damit ihrer Retentionszeit möglichst wenig von anderen Verbindungen beeinflusst

werden. Für den Vergleich wurden Chromatogramme von rotweinmariniertem Wild-

schweinefleisch ausgewählt, die mit der 2. Trennsäule erhalten wurden, da hier zur

Analyse der Aromaextrakte und SPME Methoden mit identischem Trägergasfluss

und Ofenparametern gearbeitet wurde.

Ergebnisse

92

Tabelle 16: Unterschiede der Retentionszeiten ausgewählter Verbindungen in

Chromatogrammen der Aromaextrakte (Tenax® und Kondensat) und SPME-

Chromatogrammen (2. Trenssäule)

Verbindung RT T/K RT SPME AbstandRT SPME - RT T/K

2-Methyl-1-propanol 5,3 4,9 -0,43-Methyl-1-butanol 9,4 10,2 0,8Hexanal 11,5 14,2 2,72-Hydroxyethylesterpropansäure 12,2 15,2 31-Hexanol 14,3 18,2 3,9Heptanal 15,4 19,5 4,12-E-Heptenal 17,6 22 4,4Ethylhexansäureester 19 23,6 4,6Nonanal 22,8 27,5 4,72-E-Nonenal 24,5 29,4 4,9Ethyloctansäureester 25,5 30,4 4,92-E-Decenal 27,7 32,6 4,92,4-EE-Decadienal 29,4 34,2 4,82-E-Undecenal 30,6 35,5 4,9


Zum Vergleich der Signalintensität, die einzelne Verbindungen im Chromatogramm

erzeugen und damit der Affinität der Verbindungen zu den jeweiligen Traps, wurden

mehrere Stoffe ausgesucht. Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurden solche Sub-

stanzen ausgesucht, die in jedem Chromatogrammtyp frei stehend waren, deren

Signale also nicht mit denen anderer Verbindungen vermischt sind. Außerdem sollte

die Auswahl der Verbindungen repräsentativ sein, was dadurch erreicht wurde, dass

möglichst über die gesamte Länge des Chromatogramms Beispiele gewählt wurden.

Die Verbindungen wurden zudem in Stoffklassen kategorisiert, um eine eventuelle

Systematik zu erkennen. Für die ausgesuchten Substanzen wurden die Flächen un-

ter der Kurve von sechs Chromatogrammen gemessen und gemittelt. Die so erhalte-

nen Mittelwerte der Fläche unter der Kurve (AUC) einer Verbindung wurden für jeden

Chromatogrammtyp ermittelt und miteinander verglichen. Auch hier muß der Ver-

Ergebnisse

93

gleich mit AUCs erfolgen, da einzelne Substanzen ausgewählt wurden, die sich für

einen Vergleich, aus oben genannten Gründen, eignen und die nicht quantifiziert

wurden. Die Einbeziehung der Korrekturfaktoren für den Erfolg des Bratdurchgangs

(interner Standard) und für das Maß des Einengens war hier nicht erforderlich, weil

nicht unterschiedliche Bratdurchgänge miteinander verglichen wurden.

Verglichen wird lediglich die Affinität bestimmter Substanzen für die drei verschiede-

nen Trappingtechniken, indem, beispielsweise für die Verbindung Hexanal, die AUCs

von sechs Bratdurchgängen (n=6) in den hierbei erhaltenen Tenax®-

Chromatogrammen ermittelt und summiert wurden. Von den gleichen sechs Brat-

durchgängen wurden ebenfalls die Hexanal-AUCs in den SPME- und Kondensat-

Chromatogrammen verglichen (vergleiche hierzu auch Kapitel 4.3.5).

Tabelle 17: Mittelwerte und Standardabweichung der Flächen unter der Kurve (AUC)

von mit verschiedenen Trappingtechniken erhaltenen flüchtigen Verbindun-

gen von rotweinmarinieretm Wildschweinefleisch

Mittelwerte der AUCs (Standardabweichung) n=6Verbin-dung

Tenax Kondensat SPME

p¹

gesättigte Aldehyde

Pentanal 3216800 (2427554) 2342250 (1511878) 1147300 (938086) NSHexanal 10384009 (8030893) 1017877 (695750) 2032280 (1673054) T/K,T/S

Heptanal 15302082 (8856708) 512710 (644332) 1179392 (940653) T/K,T/S

Octanal 28868210 (11978648) 674719 (643987) 5336121 (4899348) T/K/S

Nonanal 71583374 (28545995) 1526968 (1081685) 25235575 (19799621) T/K/S

Decanal 6138886 (3113800) — — 3611406 (2043106) T/K,K/S

einfach ungesättigte Aldehyde2-E-Hexenal 1499289 (1358412) — — — — T/K,T/S

2-E-Heptenal 23796396 (11911647) 1923191 (1178036) 5065753 (4527782) T/K,T/S

2-E-Nonenal 7913888 (3296779) — — 4673115 (3050474) T/K,K/S

mehrfach ungesättigte Aldehyde2,4-EE-Heptadienal

7100527 (3406974) 1555456 (1060368) 3898798 (3198084) T/K

2,4-EE-Decadienal

9059856 (3933396) 2446827 (1541616) 14434312 (6443662) T/K,K/S

Alkohole1-Hexanol 4172048 (1662687) 2051110 (685568) 697813 (494175) T/K,T/S

1-Octanol 7063720 (2891215) 1581955 (858973) 3218931 (1811900) T/K,T/S

Ergebnisse

94

verzweigtkettige Alkohole2-Methyl-1-propanol

5144826 (2090221) 16404237 (9850541) 1101880 (545102) T/K/S

3-Methyl-1-butanol

47560894 (14899996) 96545382 (46722235) 8837405 (3645342) T/S,K/S

Säuren

Butansäure 3849056 (2111531) 11526928 (4006059) 2131581 (1723081) T/K,K/S

Hexansäure 1469262 (509976) 7260322 (2773151) 1239839 (493215) T/K,K/S

Octansäure 983258 (369054) 2853308 (1480134) 946485 (371434) T/K,K/S

Aromaten

Benzenethanol 2740731 (579710) 16286914 (6027780) 2184212 (640200) T/K,K/SPhenylacetal-dehyd

2146100 (760752) 2467354 (787132) 1240455 (524540) K/S

¹ Wahrscheinlichkeit eines statistischen Unterschiedes zwischen: T/K = Tenax® und Kondensat, T/S = Tenax® und SPME, K/S = Kondensat und SPME, T/K/S = Tenax®, Kondensat und SPME; NS = kein signifikanter Unterschied.

Einen Eindruck von der Situation im Chromatogramm vermittelt auch Abbildung 20,

die einen Ausschnitt aus jeweils einem Tenax®-, einem Kondensat- und einem

SPME-Chromatogramm ein und derselben Probenaufbereitung von rotweinmarinier-

tem Wildschweinefleisch zeigt. Erfasst sind in diesem Ausschnitt ein mehrfach unge-

sättigtes Aldehyd (2,4-EE-Decadienal, Peaknummer 11), eine Carbonsäure (Hexan-

säure, Peaknummer 17) und eine aromatische Verbindung (Benzenethanol,

Peaknummer 19).

Abbildung 20: Vergleich der Signalstärken in unterschiedlichen Typen von Chroma-

togrammen (Peaknummerierung: 11 = 2,4-EE-Decadienal, 17 = Hexansäure,

19 = Benzenethanol)

Ergebnisse

95

4.4.1.3 Peakform

Die Peakform einer Verbindung ist in den unterschiedlichen Chromatogrammtypen

grundsätzlich gleich, sofern ein und dieselbe Trennsäule zur Auftrennung des Sub-

stanzgemisches verwendet wird. In geringem Maße wird sie aber durch die Konzent-

ration einer Verbindung mitbestimmt. Eine hohe Konzentration einer Substanz lässt

zum Beispiel deren Peak sehr steil und abrupt abfallen, während eine geringere

Konzentration eine sanfter auslaufende Peakform erzeugt. Ein Beispiel hierfür gibt

Abbildung 21, die den jeweils gleichen Ausschnitt aus einem Tenax®-

Chromatogramm (links) und einem Kondensat-Chromatogramm (rechts) von rot-

weinmariniertem Wildschweinefleisch zeigt. Am Peak von 2-E-Heptenal ist der oben

beschriebene Sachverhalt deutlich zu erkennen. Da es sich hier im Prinzip um quali-

tativ gleiche Aromaextrakte handelt und vor allem die GC/MS-Bedingungen identisch

sind, können andere Gründe für die unterschiedliche Peakform ausgeschlossen wer-

den.

Abbildung 21: Beispiel für die Abhängigkeit der Peakform einer Verbindung von deren

Konzentration; Tenax® links, Kondensat rechts

Ergebnisse

96

Wie oben bereits angedeutet, kann sich die Form eines Peaks allerdings deutlich

ändern, wenn zur Auftrennung von Stoffgemischen eine Trennsäule mit unterschied-

licher Polarität verwendet wird (DOMOTOROVA et al. 2005).

4.4.2 Einsatz einer zweiten Trennsäule

Beim Vergleich von Chromatogrammen die mittels der ersten und der zweiten

Trennsäule erzeugt wurden, kommen zu unterschiedlichen Peakgrößen und Retenti-

onszeiten, die zwischen den verschiedenen Chromatogrammtypen differierten (siehe

Kapitel 4.4.1.1 und 4.4.1.2), noch eine unterschiedliche Reihenfolge der Komponen-

ten und Peakformen hinzu. Es entstehen also zunächst völlig andersartig erschei-

nende Chromatogramme. Abbildung 22 stellt beispielhaft zwei Chromatogramme

nach Elution von Tenax® gegenüber, die vom selben Aromakonzentrat gewonnen

wurden.

Ergebnisse

97

Abbildung 22: Gegenüberstellung zweier Chromatogramme vom selben Aromakonzentrat.

Auftrennung mit der ersten Trennsäule Varian, CP-Wax 52 CB (oben). Auf-

trennung mit der zweiten Trennsäule Agilent Technologies, DB-5 (unten).

Beispielhaft wurden einige prominente Peaks indiziert (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle 18)

Ergebnisse

98

Tabelle 18: Legende zu Abbildung 22

Peaknummer in Abb.22

Verbindung

a 2-Methyl-1-propanol

b Pentanal

c 3-Methyl-1-butanol

d Ethyllaktat

e Heptanal

f 2-E-Heptenal

g Octanal

h 2-E-Octenal

i Nonanal

j 2-E-Nonenal

k 2-E-Decenal

l 2,4-EE-Decadienal

m 2-E-Undecenal

S interner Standard (Dodecansäure)

Bei der Auswertung der Chromatogramme von der zweiten Trennsäule konnten alle

Komponenten, die bereits in den Chromatogrammen von der ersten Trennsäule ge-

funden wurden, wieder identifiziert werden. Der eigentliche Grund für den Einsatz

einer zweiten Trennsäule mit anderer Polarität und damit unterschiedlicher Auflö-

sung, war zum einen die Verifizierung der bereits gemachten Beobachtungen, zum

anderen das Aufdecken neuer Sachverhalte, die bei der Auswertung der ersten

Chromatogramme zunächst übersehen oder falsch interpretiert wurden.

Tatsächlich wurde bei dieser Überprüfung festgestellt, dass ein zuvor als 3-Methyl-1-

butanol interpretiertes Signal, eigentlich von zwei unterschiedlichen Verbindungen

erzeugt wurde, nämlich den Isomeren 3-Methyl-1-butanol und 2-Methyl-1-butanol.

Abbildung 23 zeigt den entsprechenden Bereich einmal in einem Chromatogramm,

das mit der ersten Trennsäule gewonnen wurde und zum Vergleich, den entspre-

chenden Bereich im Chromatogramm nach Verwendung der zweiten Trennsäule.

Ergebnisse

99

Abbildung 23: Ausschnittchromatogramme im Bereich der Methylbutanole; links, erste

Trennsäule Varian, CP-Wax 52 CB; rechts, zweite Trennsäule Agilent

Technologies, DB-5

Deutlich wird, dass zunächst keine ausreichende Trennung der beiden Stoffe erfolgte

und erst bei der Wiederholung der Versuchsreihen und Auftrennung der Stoffgemi-

sche mit der zweiten Trennsäule eine Separation erkennbar wurde.

Außerdem konnte ein weiterer Sachverhalt festgestellt werden, der vorher nicht er-

kannt wurde. Die in den Proben von rotweinmariniertem Wildschweinefleisch gefun-

denen Ethylester sind bereits im Rotwein in sehr geringen Mengen vorhanden. Er-

schwerend kam hinzu, dass die Ethylester, bei Verwendung der ersten Trennsäule

ausnahmslos mit anderen, wesentlich konzentrierteren Verbindungen eluierten und

somit von diesen maskiert wurden. Erst der Einsatz der zweiten Trennsäule ergab

Chromatogramme, in denen die Fruchtaromen isolierter erscheinen und somit auch

in den Aromaextrakten der Rotweinmarinade zu erkennen waren.

Diskussion

100

5 Diskussion

5.1 Auswirkung der Marinierung

Welchen Sinneseindruck eine chemische Verbindung vermittelt ist naturgemäß sub-

jektiv. Die Angaben zum Aromaeindruck einer bestimmten Substanz weichen in der

Literatur zum Teil erheblich voneinander ab und auch in einschlägigen Datenbanken

sind keine einheitlichen Beschreibungen zu finden. Eine festgelegte, offizielle Be-

schreibung des Aromas einer Substanz existiert nicht. Allerdings kann man davon

ausgehen, dass eine flüchtige Verbindung von unterschiedlichen Personen zumin-

dest in ähnlicher Weise beschrieben wird. Die in den Tabellen 20 bzw. 21 genannten

Aromaeindrücke sind der Literatur entnommen und mit der jeweiligen Quellenangabe

versehen.

Ähnliches gilt auch für die Grenze der Wahrnehmbarkeit. Die Angaben unterschiedli-

cher Quellen weichen zum Teil deutlich voneinander ab. Auch dies ist verständlich,

da hier ebenfalls keine verbindlichen Werte existieren, sich entsprechende „Messun-

gen“ nur mit der menschlichen Nase durchführen lassen und somit ebenfalls subjek-

tiven Charakter besitzen (CHYAU et al. 2003). Ebenfalls kann man hier davon aus-

gehen, dass die Angaben zu Geruchsschwellen aus unterschiedlichen Quellen sich

zumindest in ihren Größenordnungen gleichen.

Die Aromaaktivität der Verbindungen ist dabei je nach ihrer Flüchtigkeit unterschied-

lich, wobei dies wiederum von ihren chemischen Eigenschaften, der Art der Lebens-

mittelmatrix, z. B. von einem kohlenhydratreichen oder fettreichen Lebensmittel

(GODSHALL 1997), abhängig ist. Zur Gewichtung der unterschiedlichen flüchtigen

Verbindungen eines Lebensmittels kann der sogenannte „Aromawert bzw. odour

value“ (ROTHE u. THOMAS 1963) bestimmt werden, der als Stoffkonzentration ge-

teilt durch die Geruchsschwelle der Verbindung im Lebensmittel definiert ist. Nachtei-

lig ist dabei, dass alle Aromastoffe quantitativ analysiert werden müssen.

Diskussion

101

Eine Alternative hierzu stellt die sogenannte Aromaextrakt-Verdünnungsanalyse

(AEVA) dar. Dabei werden die gewonnenen Aromaextrakte schrittweise mit einem

Lösungsmittel verdünnt, gaschromatographisch getrennt und durch Abriechen des

Trägergasstromes analysiert. Auf diese Weise wird für jeden Aromastoff der Verdün-

nungsfaktor (FD-Faktor) bestimmt (GROSCH 1990). Eine Quantifizierung der Ver-

bindungen ist hierbei für die Gewichtung nicht unbedingt nötig.

Die Massenspektren der wichtigsten Verbindungen und die entsprechende Molekül-

fragmentierungen sind im Anhang aufgeführt.

5.1.1 Auswirkung der Rotweinmarinade

Zur Gewichtung der charakterisierten Verbindungen aus den Aromaextrakten von

rotweinmariniertem Wildschweinefleisch wurden die Aromawerte erechnet, indem die

Konzentrationen (siehe Tabelle 11) durch die Geruchschwellenwerte dividiert wur-

den. Außerdem wurde ein „theoretischer Fd-Faktor“ ermittelt, indem, ausgehend von

der jeweiligen Konzentration, die Anzahl möglicher Verdünnungsschritte bis zum Er-

reichen der Geruchsschwelle bestimmt wurde.

Die Bedeutung einer Substanz ist umso größer, je größer der Aromawert und der

„theoretische Fd-Faktor“ sind. Verbindungen mit einem Aromawert bzw. einem „theo-

retischen Fd-Faktor“ kleiner 1 sind für das Aroma des marinierten Produktes nicht

relevant, da ihre Konzentration die Schwelle der Wahrnehmbarkeit nicht überschrei-

tet.

Zu berüchsichtigen ist allerdings, dass die, der Literatur entnommenen, Geruchs-

schwellenwerte für die Wahrnehmbarkeit der Substanzen in Wasser gelten. Die hier

gewonnenen Aromastoffe liegen jedoch in Ether vor. Es wird daher davon ausge-

gangen, dass die Größenordnungen der angegeben Geruchsschwellen für die flüch-

tigen Verbindungen in Ether vergleichbar mit denen in Wasser sind.

Diskussion

102

Tabelle 19: Aromaeindruck und Geruchsschwellen, sowie ermittelte Aromawerte und

„theoretische Fd-Faktoren“ der Transfer- und Reaktionsstoffe, die im Zuge

der Versuchsreihen zur Rotweinmarinierung identifiziert und quantifiziert

wurden.

Verbindung Aromaeindruck

Geruchs-schwellen in

Wasser(Referenz)

Aromawert„theor. Fd-

Faktor“

2-Methyl-1-propanol weinartig 16 ppm (1) 0,220 < 13-Methyl-1-butanol weinartig 0.41 ppm (1) 29,590 82-Methyl-1-butanol weinartig 20 ppm (1) 0,067 < 1

2,3-Butandiol pestizidartig, schweflig, Zwiebeln – (2) – –

Ethylbutansäureester fruchtig, Apfel, Birne, Banane 0.02 ppm (3) 26,750 8

Ethyllactat milchig, Erdbeere 14 ppm (3) 0,366 < 1Ethylhexansäureester fruchtig, Banane 0.00001 ppm (1) 156100 327682-Phenylethanol nach Rosen 1 ppm (1) 3,668 1Ethyloctansäureester fruchtig, blumig 0.005 ppm (1) 298,8 128Ethyldecansäureester fruchtig 0.122 ppm (1) 1,516 1

Referenznr.: 1 - (QIAN u. WANG 2005)2 - (JORDAN et al. 2003)3 - (VILANOVA u. MARTINEZ 2007)

Betrachtet man die in Tabelle 19 angegebenen Aromawerte und „theoretischen Fd-

Faktoren“, wird deutlich, dass 2-Methyl-1-propanol, 2-Methyl-1-butanol sowie

Ethyllaktat keinen Beitrag zum Aroma von rotweinmariniertem Wildschweinefleisch

leisten dürften.

Zur Geruchsschwelle von 2,3-Butandiol, konnte in der Literatur keine Angabe ge-

funden werden. Die Substanz wird aber häufig, zum Beispiel in der GESTIS-

Stoffdatenbank (http://www.dguv.de/bgia/de/gestis/stoffdb/index.jsp), als relativ ge-

ruchlos beschrieben. Deswegen und aufgrund der relastiv niedrigen Konzentration in

den Aromaextrakten von mFr, ist eine Relevanz für das Gesamtaroma von marinier-

tem Fleisch ebenfalls eher unwahrscheinlich.

http://www.dguv.de/bgia/de/gestis/stoffdb/index.jsp)

Diskussion

103

Die Konzentration sowohl von 2-Phenylethanol, als auch von Ethyldecansäu-

reester überschreitet, zumindest theoretisch, knapp die Grenze der Wahrnehmbar-

keit. Ob diese geringe Überschreitung der Geruchsschwelle tatsächlich nenneswerte

Auswirkungen auf das Gesamtaroma des marinierten Fleisches hat, erscheint an-

hand der Ergebnisse in Tabelle 19 zweifelhaft. Andererseits zählen Jordan et al. 2-

Phenylethanol zu den, das Gesamtaroma bestimmenden Verbindungen in Guaven-

püree (JORDAN et al. 2003), obwohl sogar nur eine geringere Konzentration (2,51

mg/kg), als die hier ermittelte, festgestellt wurde Die Autoren kamen zu diesem Er-

gebnis, da, in den von ihnen durchgeführten GC/O-Versuchen, 2-Phenylethanol von

allen beteiligten Panelisten deutlich wahrgenommen werden konnte.

Obwohl 3-Methyl-1-butanol mit über 12 mg/kg die am stärksten konzentrierte Sub-

stanz in den Aromaextrakten von mFr ist, ergibt sich nach Einbeziehung der Ge-

ruchsschwelle lediglich ein vergleichsweise mäßiger Aromawert. Trotzdem ist eine

deutliche Anreicherung des Gesamtaromas von rotweinmariniertem Wildschweine-

fleisch zu erwarten, was durch den Vergleich mit anderen Lebensmitteln bestätigt

wird. In Bier wird 3-Methyl-1-butanol zu den primären Geruchsstoffen gezählt, was

Schieberle an verschiedenen Biersorten nachweisen konnte (SCHIEBERLE 1991).

Die dort ermittelten Aromawerte (zwischen 6,7 und 61,1) gleichen den hier gefunde-

nen Beträgen in ihrer Größenordnung ebenso, wie in einer spanischen Rotweinsorte

(zwischen 2,6 und 7,1), wo die Verbindung ebenfalls zu den, das Gesamtaroma stark

beeinflussenden Verbindungen gezählt wird (VILANOVA u. MARTINEZ 2007).

Eine ähnliche Gewichtung wie für 3-Methyl-1-butanol konnte auch für Ethylbutan-

säureester ermittelt werden, die sich in diesem Fall aus der Kombination einer eher

geringeren Konzentration in mFr, mit einer niedrigen Geruchsschwelle ergab. Der

kurzkettigste der charakterisierten Fruchtester wird von Vilanova und Martinez eben-

falls zu den fünf potentesten Aromakomponenten in zwei unterschiedlichen Jahrgän-

gen (2002 und 2003) einer spanischen Rotweinsorte gezählt (VILANOVA u.

MARTINEZ 2007). Die Autoren ermittelten ähnliche Konzentrationen und Aromawer-

te (2002: 310 µg/L und Aromawert von 15,5; 2003: 830 µg/L und Aromawert von

Diskussion

104

41,5) in dem von ihnen analysierten Wein, wie in den hier untersuchten Proben von

rotweinmariniertem Wildschweinefleisch. Fd-Faktoren in einer Größenordnung, die

dem hier ermittelten theoretischen Fd-Faktor ähnelt, konnten für Ethylbutansäurees-

ter auch in Headspaceproben von zwei Apfelsorten festgestellt werden (Elstar: Fd-

Faktor von 2; Cox Orange: Fd-Faktor von 16). Die Autoren zählen auch hier den Es-

ter der Buttersäure zu den Hauptaromakomponenten (FUHRMANN u. GROSCH

2002).

Wie im Kapitel 4.2.2 bereits beschrieben wurde, gilt Ethylhexansäureester nicht nur

in Obst, sondern auch in vielen anderen Lebensmitteln, als ein wichtiger Fruchtester.

In Erdbeeren wird die Verbindung, trotz eines verhältnismäßig niedrigen Fd-Faktors

von nur 27, zu den Hauptaromastoffen gezählt (FUKUHARA et al. 2005). In Wein der

Rebsorte Spätburgunder wurde für Ethylhexansäureester ein Fd-Faktor von 128 er-

mittelt und die Substanz, zusammen mit anderen Ethylestern, für eine „tropische

Fruchtnote“ des Weins verantwortlich gemacht (FANG u. QIAN 2005). Auch in Bier

nach Pilsener Brauart zählt der Ethyester der Hexansäure zu den wichtigen Kompo-

nenten für das Gesamtaroma. In einer Untersuchung zum Aroma dieser Biersorte

fanden die Autoren eine durchschnittliche Konzentration von 205 µg Ethylhexansäu-

reester pro Liter Bier und ermittelten einen Fd-Faktor von 128 und einen Aromawert

von 41 (FRITSCH u. SCHIEBERLE 2005) (hier Konz.: 1561 µg/L, theoret. Fd-Faktor

32768, Aromawert: 156100). Die Abweichungen im Verhältnis zwischen ermittelter

Konzentration und Aromawert, sind mit unterschiedlichen Geruchsschwellenwerten

erklärbar, die zur Berechnung der Aromawerte verwendet wurden. Eine Arbeit, die

ähnlich hohe Konzentartionen, Fd-Faktoren oder Aromawerte für Ethylhexansäurees-

ter aufweist, konnte nicht gefunden werden, was die Bedeutung dieses Fruchtesters

für das Aroma des rotweinmarinierten Fleischproduktes unterstreicht.

Der dritte Fruchtester, der aufgrund seiner, die Geruchsschwelle überschreitenden,

Konzentration eine Relevanz für das Gesamtaroma des rotweinmarinierten Fleisches

besitzen zu scheint, ist Ethyloctansäureester. Der Ethylester der Octansäure wird in

einer italienischen Hartkäsesorte zu den potentesten Aromakomponenten gezählt

Diskussion

105

und soll hier zusammen mit weiteren Ethylestern für ein fruchtiges Aroma verantwort-

lich sein (QIAN u. REINECCIUS 2003). Bei Aromaextrakt-Verdünnungsanalysen er-

mittelten die Autoren Fd-Faktoren zwischen 16 und 128, abhängig von der jeweils

verwendeten Trennsäule. In einer spanischen Rotweinsorte, wo je nach Jahrgang

Aromawerte zwischen 32 und 46 ermittelt wurden (Konzentrationen: 160 µg/L und

230 µg/L), zählt die Verbindung ebenfalls zu den 10 potentesten Aromastoffen (VILA-

NOVA u. MARTINEZ 2007).

Die hohen Aromawerte und theoretischen Fd-Faktoren machen deutlich, mit welcher

Potenz, besonders die Fruchtester C8 und C10, das Gesamtaroma des rotweinmari-

nierten Wildschweinefleischs beinflussen. Auch der Vergleich mit der Literatur betstä-

tigt dies und zeigt, im Falle von Ethylhexansäureester, für den trotz ausführlicher Su-

che kein Lebensmittels mit ähnlich hohem Aromawert oder Fd-Faktor gefunden wer-

den konnte, die herausragende Bedeutung dieses Reaktionsstoffes für Modifizierung

des Aromas von mFr.

5.1.1.1 Entstehung der Reaktionsstoffe

Während der Marinierung des Fleisches in Rotweinmarinade findet offensichtlich die

Veresterung von im Rotwein enthaltenem Ethanol mit im Schweinefleisch, als Ab-

bauprodukte des Fettgewebes, enthaltenen Fettsäuren (WATANABE u. SATO 1969)

statt, was zur Bildung von vier verschiedenen (C6, C8, C10, C12) Ethylestern führt.

Hierfür gilt folgende vereinfachte Reaktionsgleichung.

Durch die Erzeugung dieser Verbindungen unter Verwendung einer reinen Alkohol-

marinade, konnte der oben beschriebene einfache Reaktionsmechanismus hinläng-

lich nachgewiesen werden.

Diskussion

106

Fruchtester kommen als Aromastoffe in verschiedenen Lebensmitteln natürlicherwei-

se vor (siehe Kapitel 4.2.2). Eine durch bestimmte Behandlung eines Lebensmittels

initiierte Bildung ist in Käsen (LY et al. 2008) und vor allem in alkoholischen Geträn-

ken (YUNOKI et al. 2007) von Bedeutung, wo die Entstehung auf der mikrobiellen

Fermentation beruht. In dieser Arbeit konnte die Entstehung dieser Reaktionsaromen

für ein mariniertes Fleischprodukt zum ersten Mal beschrieben werden.

5.1.2 Auswirkung der Buttermilchmarinade

Für die Gewichtung der Aromastoffe in buttermilchmariniertem Wildschweinefleisch

wurde analog zu der Vorgehensweise in mFr verfahren. Auch hier wurden, über die

gemessenen Konzentrationen und Geruchsschwellenwerte aus der Literatur, die Aro-

mawerte und theoretischen Fd-Faktoren ermittelt. Für die Übertragbarkeit von Ge-

ruchschwellenwerten einzelner Verbindungen in Wasser auf das hier verwendete

Etherkonzentrat, gilt auch ebenfalls die, im vorigen Kapitel bereits erwähnte, Ein-

schränkung.

Diskussion

107


„theoretische Fd-Faktoren“ der Transfer- Summations- und Transformations

stoffe, die im Zuge der Versuchreihen zur Buttermilchmarinierung identifi-

ziert und quantifiziert wurden.

AromaeindruckGeruchs-

schwellen in WasserVerbindung

(Referenz)

Aromawert„theor. Fd-

Faktor“

Essigsäure Essig 60 ppm (1) 0,051 < 1Buttersäure ranzig, käsig 1 ppm (1) 3,322 1Hexansäure ranzig, käsig 1 ppm (1) 2,433 1Octansäure sauer, nach Ziege 0,91 ppm (1) 1,402 < 1Decansäure ranzig, seifig 1 ppm (1) 1,176 < 1Diacetyl¹ butterartig, süß 0,000025 ppm (2) 20000 8192

Acetoin butterartig, milchig, nach Pilzen 0,8 ppm (2) 8,07 4

Furfural nach Kartoffeln 0,003 ppm (2) 107 322-Furylmethylketon – – – –5-Methylfurfural süß, blumig – (2) – –2-Furanmethanol süß, nach honig 8 ppm² (2) 0,091 < 1Maltol karamellartig 35 ppm (3) 0,006 < 1

9-Decensäure ölig, fettig, gekoch-tes Fleisch – (4) – –

Benzoesäure blumig – (4) – –

¹ Die Konzentration für Diacetyl wurde geschätzt (siehe Kapitel 4.3.1)² Geruchsschwellenwert von 2-Furanmethanol:

https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/MAT10200.pdf

Referenznummer: 1 - (QIAN u. WANG 2005)2 - (RANAU u. STEINHART 2005)3 - (QIAOXUAN et al. 2002)4 - (FANG u. QIAN 2005)

Die Konzentrationen der meisten der quantifizierten Aromastoffe in mFb überschrei-

ten nicht die hier angenommenen Geruchsschwellen und dürften somit keinen Ein-

fluss auf das Aroma von buttermilchmariniertem Wildschweinefleisch haben. Hierzu

zählen 3 der Summationsstoffe Essigsäure, Octansäure und Decansäure, sowie

die Transformationsstoffe 2-Furanmethanol und Maltol. Für 2-Furylmethylketon, 5-

Methylfurfural, 9-Decensäure und Benzoesäure konnten in der Literatur keine Ge-

ruchsschwellenwerte gefunden werden, weswegen eine Bewertung dieser Verbin-

dungen nicht stattfinden kann.

Diskussion

108

Die Konzentrationen von Buttersäure und Hexansäure liegen lediglich knapp über

den Geruchsschwellen und sind somit theoretisch wahrnembar.

Die enorm hohe Konzentration von Acetoin in den Proben von buttermilchmarinier-

tem Wildschweinefleisch wird durch eine relativ hohe Geruchsschwelle relativiert, so

dass letztendlich lediglich ein Aromawert von 8 und ein „theoretischer Fd-Faktor“ von

4 erreicht wird. Fernández-García stellt in einer spanischen Käsesorte eine nahezu

identische Konzentration für Acetoin fest und macht die Verbindung zusammen mit

anderen Aromastoffen für den „fermentierten Milch“-Charakter des jungen Käses

verantwortlich (FERNÁNDEZ-GARCÍA 1996). Einen vergleichbaren Fd-Faktor für

Acetoin (durchschnitttl. Fd-Faktorer 4,8) mittelten Ferreira et al. in einer spanischen

Rotweinsorte, gaben in ihrer Arbeit aber weder eine Konzentration an, noch wird die

Bedeutung diese Wertes im Gesamtaroma diskutiert (FERREIRA et al. 2001).

Für Furfural wurde in der vorliegenden Arbeit ein „theoretischer Fd-Faktor“ von 32

(Aromawert = 107) ermittelt. Er liegt damit höher als in der Mispelfrucht, in der ein

Fd-Faktor von 4 im frischen Produkt und 64, nach 3-monatiger Lagerung bei 37 °C,

festgestellt werden kann (TAKAHASHI et al. 2000). Fd-Faktoren ähnlicher Größen-

ordnung (Fd-Faktor 16) lassen sich in Proben von ultrahocherhitzter Milch feststellen,

in denen ein Fehlaroma fetsgestellt wurde, für das Furfural zusammen mit anderen

Verbindungen entscheidend verantwortlich gemacht wird (COLOHAN-

SEDERSTROM u. PETERSON 2005).

Der höchste Aromawert / „theoretische Fd-Faktor“ (20000 / 8192) konnte für Diacetyl

festgestellt werden. Für diese Tatsache ist die sehr niedrige Geruchsschwelle ver-

antwortlich. In italienischem Hartkäse konnte Diacetyl in Aromaextrakt-

Verdünnungsanalysen als eine der potentesten Verbindungen bestimmt werden (Fd-

Faktoren zwischen 64 und 265). Die Analyse wurde von einer erfahrenen Versuchs-

person durchgeführt und die Autoren machen letzlich Diacetyl für die butterartige No-

te in diesen Käsen verantwortlich (QIAN u. REINECCIUS 2003).

Diskussion

109

Die Relativierung der Konzentration der in mFb quantifizierten Verbindungen macht

deutlich, wie das, zwar recht niedrig konzentrierte, aber dafür geruchsintensive Dia-

cetyl das Gesamtaroma stark beeinflussen dürfte. Das theoretisch wahrnehmbare

Acetoin kommt allerdings, aufgrund des ähnlichen Geruchseindrucks sowie des viel-

fach niedrigeren Aromawerts und Fd-Faktors, wohl kaum zur Geltung. Furfural hin-

gegen, unterscheidet sich im Geruchseindruck von den butterartigen Verbindungen

und besitzt um wahrgenommen zu werden auch ausreichend hohe Aroma- und Fd-

Werte. Die hier gemachte Bewertung wird außerdem durch die angestellten Litera-

turvergleiche bestätigt.

Die Bildung von Maillardprodukten durch thermische Einwirkung ist in Fleisch, wie

auch in anderen Lebensmitteln, seit längerem bekannt und beschrieben (ROHAN

1970). Allerdings wird in dieser Arbeit die Bildung dieser Transformationsaromen

durch das Marinieren und anschließende Zubereiten eines Lebensmittels zum ersten

Mal nachgewiesen.

5.1.2.1 Bedeutung von Acetoin für das Gesamtaroma

Die Ergebnisse der sensorischen Untersuchung zeigen eine deutliche Tendenz da-

hingehend, dass die Fleischprobe, die mit frischer Buttermilch (Probe A; Probe B

wurde mit Buttermilch kurz vor Ablauf des MHD mariniert) mariniert wurde, positiver

bewertet wird (siehe hierzu Tabelle 15). Dies zeigt sich vor allem darin, dass alle Pa-

nelisten das Aroma von Probe A nach dem Abkühlen als intensiver bewerteten. Wäh-

rend des Bratprozesses stellten 3 von 7 Panelisten fest, dass Probe A einen frische-

ren Geruchseindruck vermittelte. Außerdem wurde nach dem Abkühlen der Probe

von 2 Personen eine butterartige Komponente wahrgenommen.

Aufgrund der mittels GC/MS gewonnenen Ergebnisse kann man davon ausgehen,

dass der Hauptunterschied der beiden Proben im Acetoingehalt besteht. Das Ver-

hältnis kann anhand der AUCs geschätzt werden und dürfte in etwa im Bereich von

1:10 bis 1:20 liegen (vergl. hierzu auch Singh et al. (SINGH et al. 2003) und Abbil-

Diskussion

110

dung 17). Die Ergebnisse des Sensorikpanels bestätigen daher die im vorigen Ab-

schnitt gezogene Schlußfolgerung über einen spürbaren Einfluss von Acetoins auf

das Gesamtaroma von buttermilchmariniertem Fleisch.

5.1.2.2 Verstärkung einzelner Transformationsstoffe

Wie oben bereits erwähnt, entstehen die Transformationsstoffe durch die thermische

Behandlung der Marinade. Da in Mb ausschließlich Marinade (180 mL) und in mFb

lediglich Marinade als Anhaftung und Inhalt im Fleisch (ca. 45 mL) aufbereitet wor-

den war und somit bei der Aufbereitung von Mb wesentlich mehr Ausgangsmaterial

zur Bildung von Transferstoffen vorhanden war, wären die kräftigeren Signale eher in

den Chromatogrammen der Buttermilchmarinade zu erwarten gewesen. Da dies je-

doch nicht der Fall ist, kann die größere Menge an Ausgangsverbindungen nicht aus-

schlaggebend für die Konzentration der entstehenden Transformationsstoffe sein

(vergl. hierzu auch die Kapitel 3.2.3.3, 3.2.3.4, 3.2.3.5 und 3.2.3.7).

Ein Faktor für die verstärkte Bildung der Transformationsstoffe könnte die längere

Bratdauer sein, die bei der Aufbereitung des marinierten Fleisches zwangsläufig er-

reicht wird (mFb: 30 Minuten vs. Mb: 15 Minuten). Eine Angleichung der Bratdauer

hätte jedoch entweder die Zugabe der doppelten Menge Buttermilch, oder eine ge-

ringere Brattemperatur erfordert.

Eine alternative Erklärung für das beobachtete Phänomen könnte in einer höheren

Brattemperatur liegen, die während der Probenaufbereitung unter Anwesenheit von

Fleisch vermutlich erreicht wird. Durch die Art der Probenaufbereitung von Mb allein,

bei der, um eine Verkohlung zu vermeiden und gleichzeitig eine ausreichende Menge

flüchtige Verbindungen freizusetzen, die Buttermilchmarinade der Apparatur sukzes-

sive zugesetzt wird (siehe Kapitel 3.2.3.7), erfolgt eine permanente Abkühlung der

Bratpfanne. Außerdem tritt während der Aufbereitung des marinierten Fleisches Fett

aus, was zusätzlich dafür sorgen könnte, dass beim Braten von mFb eine höhere

Diskussion

111

Brattemperatur erreicht wird. Eine verstärkte Bildung von Maillard-Produkten in

Milchprodukten ist beschrieben (CATTANEO et al. 2008).

Aufgrund dieser Vermutung wurde versucht, durch forciertes Braten der Butter-

milchmarinade allein, die beobachtete verstärkte Bildung der Transformationstoffe zu

reproduzieren. Die übliche Vorgehensweise wurde hierbei abgeändert und die Mari-

nade deutlich stärker gebraten, indem erst nach wesentlich stärkerer Bräunung der

Marinade nachgegossen wurde. Eine stärkere Bildung der Transformationsstoffe

konnte hierdurch allerdings ebenso wenig hervorgerufen werden, wie durch die Auf-

bereitung der überstehenden Marinade, nachdem in dieser Fleisch eingelegt war.

5.2 Methodik

5.2.1 Simultane Erfassung der Aromastoffe mit drei Trappingtechniken

5.2.1.1 Unterschiede in den Retentionszeiten

Im Kapitel 4.4.1.1 wurden für einzelne, geeigntete Verbindungen die Retentionszei-

ten in den SPME-Chromatogrammen und den Tenax/Kondensat-Chromatogrammen

tabellarisch gegenübergestellt. Abbildung 24 stellt die Zunahme dieser Retentions-

zeitenunterschiede im zeitlichen Verlauf des Chromatogramms dar. Grundlage sind

die in Tabelle 16 dargestellten Retentionszeiten. Beim graphischen Vergleich wird

deutlich, wie die Retentionszeitenunterschiede ,der in der ersten Hälfte der GC-

Laufzeit eluierenden Verbindungen, schnell zunehmen, während die Retentionszei-

tenunterschiede, der ab etwa 15 Minuten eluierenden Verbindungen, in etwa gleich

groß bleiben.

Für die differierenden Retentionszeiten sind verschiedene, mit den unterschiedlichen

GC-Auftragsystemen zusammenhängende Gründe, denkbar. Zum einen könnte die

Diskussion

112

unterschiedliche Form der Injektion (Tenax®/Kondensat = Injektion flüssiger Aroma-

konzentrate; SPME = thermische Desorption von an die Faser adsorbierten Verbin-

dungen) auf den Gaschromatographen verantwortlich sein. Denkbar ist allerdings

auch, dass das verhältnismäßig große Lösemittelvolumen, das beim Te-

nax®/Kondensat-System mit auf die Kapillarsäule gelangt, die unterschiedlichen Re-

tentionszeiten erzeugt. Ein weiterer Grund könnte die unterschiedliche Injektortempe-

ratur sein, die bei der SPME-Analyse 220°C (Schonung der SPME-Faser) und bei

der Analyse der Aromaextrakte 250°C betrug. Die restlichen GC-Parameter waren

identisch (siehe Kapitel 3.3.2), mit Ausnahme der Ofenendtemperatur, die anstatt für

15 Minuten (SPME) für 20 Minuten (Tenax® und Kondensat) gehalten wurde, was

sich allerdings auf die Retentionszeiten nicht ausgewirkt haben kann.

Es konnte nur eine Arbeit gefunden werden, in der auf Unterschiede in den Retenti-

onszeiten eingegangen wurde. Povolo und Contarini beobachteten beim Vergleich

der beiden unterschiedlichen Extraktionsweisen ebenfalls Abweichungen in den Re-

tentionszeiten der Chromatogramme vom SPME- und Tenax®-Typ und machen, trotz

gleicher GC-Bedingungen, unterschiedliche Flussraten des Trägergases verantwort-

lich (POVOLO u. CONTARINI 2003), allerdings findet keine nähere Erläuterung statt.

Die Boebachtung von Povolo und Contarini lässt vermuten, dass dies auch die Re-

tentionszeitenunterschiede verursacht haben könnte. In den angewendeten GC-

Methoden JW_2 und JW_S sollten zwar theoretiosch identische Flussraten herr-

schen (identischer Trägergasdruck und Säulendurchmesser, siehe Kapitel 3.3.2),

allerdings könnten die tatsächlichen Trägergasflüsse, bedingt durch unterschiedliche

Septen und Liner im Einlassbereich des Gaschromatographen, voneinander abwei-

chen.

Diskussion

113

Abbildung 24: Graphische Darstellung der Retentionszeitenunterschiede


Abbildung 25 stellt die Ergebnisse des Vergleichs der unterschiedlichen Trapping-

systeme Tenax® Kondensat und SPME graphisch dar (eine tabellarische Darstellung

der Messergebnisse wurde im Kapitel 4.4.1.2 gegeben). Hierbei fällt auf, dass in den

Tenax®-Chromatogrammen die Signale der gesättigten Aldehyde, der ungesättigten

Aldehyde und der Alkohole stärker betont sind. In den Kondensat-

Chromatogrammen treten die verzweigtkettigen Alkohole, die Säuren und Aromaten

am deutlichsten hervor. Lediglich die mehrfach ungesättigten Aldehyde scheinen in

den SPME-Chromatogrammen am stärksten ausgeprägt zu sein, zumal man hier

Diskussion

114

davon ausgehen muss, dass die Chromatogramme vom SPME-Typ grundsätzlich

eine etwas geringere Abundance aufweisen (ELMORE et al. 1997).

Die Unterschiede der analysierten Trapping-Systeme hinsichtlich der Sensitivität für

bestimmte hier beobachtete Substanzen, ist mit den physikalischen Eigenschaften

der jeweiligen Analyten in Kombination mit den Besonderheiten der entsprechenden

Traps erklärbar. Die Erklärung für die beobachtete hohe Sensitivität der Kondensat-

Extrakte für verzweigtkettige Alkohole, Säuren und Aromaten ist die stärkere Polarität

und damit hohe Wasserdampfflüchtigkeit dieser Verbindungen. Eine Verbindung ist

polar, wenn sie funktionelle Gruppen enthalten deren charakteristische Elektronen-

verteilung dem Molekül ein beträchtliches elektrisches Dipolmoment erteilen. Diese

Gruppen bedingen, aufgrund der Ausbildung von zwischenmolekularen Kräften, die

Affinität zu anderen polaren Verbindungen, wie z. B. Wasser (BELITZ et al. 2001).

Für die Polarität der hier betrachteten Substanzklassen lässt sich grundsätzlich fol-

gende Reihenfolge ableiten: unpolar: Aldehyd – Aromat – Alkohol – Carbonsäure

:polar. Allerdings spielen hierbei auch die restlichen am Molekül beteiligten Gruppen

eine Rolle, so dass über die jeweilige Polarität letztlich immer im Einzelfall entschie-

den werdem muß (siehe auch die im Vergleich zum Tenax® relativ stärkere SPME-

Abundance für die längerkettigen Verbindungen einer Stoffklasse). Am Beispiel der

beiden hier betrachteten Aromaten wird dies besonders deutlich. Benzenethanol

zeigt aufgrund der stärker polar wirkenden Hydroxylgruppe eine deutlich höhere

Abundance in den Kondensat-Chromatogrammen als Phenylacetaldehyd mit der

weniger polar wirkenden Aldehydgruppe.

Diskussion

115

Abbildung 25: Vergleich der AUC-Mittelwerte ausgewählter Verbindungen in unterschiedli-

chen Typen von Chromatogrammen; zwischen welchen Trappingsystemen

ein signifikanter Unterschied der Mittelwerte einer Verbindung besteht (p <

0,05), ist jeweils über der entsprechenden Säulengruppe gekennzeichnet:

T/K = zwischen Tenax® und Kondensat; T/S = zwischen Tenax® und SPME;

K/S = zwischen Kondensat und SPME; T/K/S = zwischen Tenax®, Kondensat

und SPME; NS = kein signifikanter Unterschied. (zur Nummerierung der

Säulengruppen siehe Tabelle 21)

AUC

Diskussion

116

Tabelle 21: Legende zu Abbildung 25

Nr. in Abb. 25 Verbindung

gesättigte Aldehyde

1 Pentanal2 Hexanal3 Heptanal4 Octanal5 Nonanal6 Decanal

einfach ungesättigte Aldehyde

7 2-E-Hexenal8 2-E-Heptenal9 2-E-Nonenal

mehrfach ungesättigte Aldehyde

10 2,4-EE-Heptadienal11 2,4-EE-Decadienal

Alkohole

12 1-Hexanol13 1-Octanolverzweigtkettige Alkohole

14 2-methyl-1-propanol15 3-methyl-1-butanol

Säuren

16 Butansäure17 Hexansäure18 Octansäure

Aromaten

19 Benzenethanol20 Phenylacetaldehyd

Beim Vergleich der Chromatogramme vom Tenax®- und SPME-Typ ist zu berück-

sichten, dass bei der SPME-Analytik moderat flüchtige und stark lipophile Substan-

zen besser detektierbar sind (PELUSIO et al. 1995). Passend hierzu kann man in

Abbildung 25 eine im Vergleich zum Tenax® relativ stärkere SPME-Abundance für

die längerkettigen Verbindungen einer Stoffklasse erkennen. Eine Tendenz zur Dis-

kriminierung polarer Verbindungen gegenüber dem Tenax®-System wird allerdings

nicht sichtbar. Die Affinität zu unterschiedlich polaren Substanzen lässt sich durch

Diskussion

117

die Beschichtung der verwendeten SPME-Faser jedoch stark beeinflussen

(BELTRAN et al. 2006). Tatsächlich ist die hier verwendete Faser mit einer kombi-

nierten Beschichtung versehen und laut Angaben des Herstellers auch für die Detek-

tion polarer Substanzen gut geeignet. Damit könnte die erwartete Diskriminierung

polarer Substanzen nicht zum Tragen kommen, beziehungsweise von anderen do-

minanteren Effekten überlagert werden und wäre somit nicht erkennbar.

5.2.1.3 Quantifizierung von Tenax®-Eluat und Kondensat

In früheren Arbeiten wurde die Quantifizierung und Identifizierung von Verbindungen

die, mit der hier verwendeten Methodik zur Probenaufbereitung gewonnen wurden,

ausschließlich in Tenax®-Extrakten vorgenommen (LAMMERS 2006). Eine Quantifi-

zierung der interessierenden Verbindungen, die im gleichzeitig gewonnenen Kon-

densat gelöst sind, wurde bisher nicht durchgeführt. Abbildung 26 vergleicht die un-

terschiedlichen Ergebnisse einer Quantifizierung nur der Tenax®-Extrakte (isolierte

Quantifizierung), mit der Quantifizierung sowohl der Tenax®-Extrakte als auch der

Kondensat-Extrakte und anschließender Summation der Beträge (kombinierte Quan-

tifizierung), am Beispiel der interessierenden Verbindungen der Versuche zur Rot-

weinmarinierung. Deutlich wird, dass die Konzentrationen von 2-Methyl-1-propanol,

3- und 2-Methyl-1-butanol, Ethyllaktat und 2-Phenylethanol im Ergebnis deutlich zu

niedrig ausgefallen wären, wäre nur in den Tenax®-Extrakten allein quantifiziert wor-

den. Dadurch hätte sich auch die Relation der flüchtigen Verbindungen untereinan-

der verschoben. Bei der isolierten Quantifizierung hätte beispielsweise 2-

Phenylethanol nur den 7. Rang unter den quantifizierten Verbindungen eingenom-

men. Bei der kombinierten Quantifizierung dagegen, ist 2-Phenylethanol die am dritt-

stärksten konzentrierte Verbindung. Ähnliches würde auch für 2-Methyl-1-propanol

gelten (vergl. Tab. 11). Eine Quantifizierung der an die SPME-Faser gebundenen

Verbindungen ist, aufgrund der verhältnismäßig geringen Substanzmengen, sicher

vernachlässigbar.

Diskussion

118

Hierdurch wird deutlich, dass die hier verwendete Dynamic-Headspace-Methodik

hinsichtlich der quantitativen Aussagefähigkeit, erst mit Quantifizierung beider Frakti-

onen, also in Tenax®- und Kondensat-Extrakten zuverlässige Ergebnisse liefert und

somit „vollständig“ ist.

Abbildung 26: Vergleich der Ergebnisse der Quantifizierung interessierender Verbindun-

gen in nur Tenax®-Extrakten (vorn) und Tenax®- und Kondensat-Extrakten

(hinten); siehe hierzu auch Tabelle 11

5.2.1.4 Einsatz von SPME zur Analytik von Brataromen

Grundsätzlich wird die SPME-Technik als eigenständige Methodik zur Gewinnung

von Aromaextrakten neben statischem und dynamischem headspace sampling be-

schrieben (KOLB 1999). Bei der klassischen Art der SPME-Anwendung wird die Fa-

Diskussion

119

ser mit der Matrix in Kontakt gebracht, bzw. nur im Dampfraum über der Probe expo-

niert. Der Analyt reichert sich nun nach den Gesetzmäßigkeiten der Verteilung und

Adsorption auf der Faser an.

In der Literatur sind allerdings auch Arbeiten zu finden, bei denen die SPME-

Methodik als Dynamic Headspace Technik angewendet wird und somit ist der Ein-

satz von SPME als Dynamic Headspace Methode keineswegs völlig neu (WAR-

DENKCI et al. 2004). Über eine deutliche Reduzierung der notwendigen Expositi-

onsdauer berichten in diesem Zusammenhang Silva et al. (SILVA et al. 2004).

Eine Anwendung in Kombination mit der in dieser Arbeit verwendeten Apparatur zur

Erfassung von Brataromen wurde bisher noch nicht beschrieben und der simultane

Einsatz zweier anderer, mit dieser Apparatur erprobten Trapping-Techniken, ermög-

licht eine Evaluation des Einsatzes von SPME. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse,

deren Stichhaltigkeit anhand bewährter Trapping-Methoden überprüft wurde, kann

die Applikation der SPME-Technik zusammen mit der hier durchgeführten Art der

Probenaufbereitung als erfolgreich bezeichnet werden. Im Vergleich mit den Chro-

matogrammen des Tenax®- und Kondensat-Typs scheint die allgemeine Abundace

der SPME-Chromatogramme regelmäßig geringer auszufallen (ELMORE et al.

1997), ist aber für eine Identifikation der erhaltenen Peaks in der Regel ausreichend.

Voraussetzung für eine ausreichend hohe Abundance ist allerdings die Aufarbeitung

von ausreichend großen Mengen Probenmaterial, um eine hinreichende Substanz-

konzentration im Bratdampf zu erreichen. Außerdem darf die Expositionsdauer, wäh-

rend der die SPME-Faser den vorbeiziehenden Bratdämpfen ausgesetzt ist, nicht zu

kurz ausfallen. Beides ist aber auch Voraussetzung um ausreichend hohe Substanz-

konzentrationen in den Aromakonzentraten zu erhalten und muss somit ohnehin si-

cher gestellt werden. Letztlich konnten alle Verbindungen die in den Chromatogram-

men vom Tenax®- oder Kondensat-Typ auch in den SPME-Chromatogrammen, zu-

mindest in Spuren, festgestellt werden

Diskussion

120

Weitere Gründe für den Einsatz der SPME-Analytik im Rahmen der hier durchgeführ-

ten Untersuchungen war zum einen das mögliche Auffinden von Substanzen, die in

den Chromatogrammen vom Tenax®- oder Kondensat-Typ, aufgrund unterschiedli-

cher Adsorptionseigenschaften, nicht entdeckt worden wären und zum anderen die

Möglichkeit, Verbindungen aufzuspüren, die in den Tenax®- und Kondensat-

Chromatogrammen durch den Solvent-delay nicht zu identifizieren gewesen wären.

In diesem konkreten Fall kam, mit Ausnahme von Diacetyl (vergl. Kapitel 4.3.1), kei-

ner der genannten Vorteile zum Tragen.

5.2.2 Einsatz einer zweiten Trennsäule zur Verifizierung

Trennsäulen mit unterschiedlicher Polarität kommen in der Aromaanalytik durchaus

zum Einsatz (FRUTOS et al. 1988). Allerdings muss bei der hier angewendeten Me-

thodik eine klare Abgrenzung zur mehrdimensionalen Gaschromatographie stattfin-

den, bei der ein Stoffgemisch gleichzeitig mit zwei hintereinander geschalteten Kapil-

larsäulen aufgetrennt wird (SHELLIE u. MARRIOTT 2003).

Die beim Einsatz der zweiten Trennsäule gemachten Beobachtungen (siehe Kapitel

4.4.2) sind von relativ geringer Bedeutung für das Gesamtergebnis. Die Methylbuta-

nole, die zuvor als eine Verbindung wahrgenommen und daher zusammen quantifi-

ziert wurden, vermitteln einen sehr ähnlichen Geruchseindruck, bei einer Geruchs-

schwelle immerhin auf ähnlichem Niveau (siehe Tabelle 20). Eine gesonderte Quan-

tifizierung wäre auch unter Verwendung der zweiten Trennsäule nicht möglich gewe-

sen, da die Massenspektren der beiden Isomere sich im Wesentlichen nur in der Re-

lation der einzelnen beteiligten Massen voneinander unterscheiden (Abbildung 27)

und eine vollständige Trennung auch mit der zweiten Trennsäule nicht erfolgte. Auf-

grund der Ähnlichkeit ihrer sensorischen Eigenschaften fällt die gemeinsame Kon-

zentrationsbestimmung daher nur wenig ins Gewicht.

Diskussion

121

Abbildung 27: Vergleich der Massenspektren von 3-Methyl-1-butanol und 2-Methyl-1-buta-

nol

Auch die Entdeckung von Ethylestern (siehe Kapitel 4.2.2 und Abbildung 14) im Wein

durch den Einsatz der zweiten Trennsäule ändert nur wenig am Gesamtbefund. Ob-

wohl keine Quantifizierung der Ethylester im Wein erfolgte, ist deren geringe Kon-

zentration hier, im Gegensatz zur Konzentration im marinierten Fleisch, wo eine

Quantifizierung erfolgte, allein vom Anschein her bereits offensichtlich (ca. 10-fach

höher konzentriert in mariniertem Fleisch). Lediglich die Einordnung als reine Reakti-

onsstoffe müsste erweitert werden, da sicher auch ein, mutmaßlich sehr geringer,

Transferanteil an der Gesamtmenge der Ethylester im rotweinmarinierten Fleisch

vorhanden ist.

Im Ergebnis konnte die dieser Arbeit zugrundeliegende Zielsetzung erreicht werden.

Es wurde ein Beitrag zum Verständnis der chemischen Grundlagen von stattfinden-

den und sensorisch häufig beschriebenen Modifikationen des Aromas von Wild-

fleischprodukten durch Marinaden geleistet. Indem zahlreiche Substanzen, die das

Gesamtaroma von gebratenem Wildschweinefleisch ergänzen, identifiziert und in

ihrer Konzentration bestimmt wurden, konnten die gefundenen Verbindungen in Ka-

tegorien eingeteilt und chemische Vorgänge während des Marinierens und der an-

schliessenden Zubereitung des Produkts aufgeklärt werden. Durch die Einbeziehung

Diskussion

122

von Geruchsschwellenwerten und FD-Faktoren aus der Literatur wurde außerdem

eine Gewichtung der Befunde vorgenommen, um diese somit in ihrer Relevanz be-

werten zu können.

In methodischer Hinsicht konnte das Verfahren zur Probenaufbereitung dahingehend

erweitert werden, dass ein in qualitativer Hinsicht vollständigeres Aromaspektrum

aufgenommen, in quantitativer Hinsicht ein realistischeres Bild der Konzentrationen

der interessierenden, chemischen Verbindungen gewonnen und damit ein wirklich-

keitsgetreuerer Einblick in die Verhältnisse gegeben werden konnte.

Letztlich trug der Einsatz einer 2. Trennsäule hierbei zur Absicherung und Stärkung

der erhaltenen Resultate bei.

Zusammenfassung

123

6 Zusammenfassung


Untersuchungen zum Aroma von

mariniertem Wildschweinefleisch mittels

Gaschromatographie / Massenspektrometrie

Um erstmalig die Änderungen im Aromaprofil von Wildschweinefleisch, die durch das

Marinieren stattfinden, chemisch zu untersuchen, wurde eine Dynamic-Headspace-

Methode eingerichtet, die es ermöglicht, die während des Bratvorgangs freigesetzten

flüchtigen Verbindungen mit verschiedenen Sammel-Systemen (SPME, Tenax® und

Kondensat) zu erfassen und anschliessend mittels Gaschromatographie, unter Ver-

wendung von 2 Trennsäulen mit unterschiedlicher polarität, und Massenspektro-

metrie zu analysieren. Untersucht wurden die Auswirkungen, einer Rotwein- und ei-

ner Buttermilchmarinade auf das Aromaprofil von gebratenem Wildschweinefleisch.

Relevante chemische Verbindungen wurden durch den Vergleich mit kommerziell

erhältlichen Standardsubstanzen sicher identifiziert, quantifiziert und in Kategorien

zusammengefasst. Eine Gewichtung der Bedeutung für das Gesamtaroma fand au-

ßerdem statt. Die gewählte Methodik erlaubte zudem einen Vergleich der verwende-

ten Sammel-Systeme.

In den Untersuchungen zum Aromaprofil von rotweinmariniertem Wildschweine-

fleisch wurden sechs Transferstoffe identifiziert und quantifiziert. Diese konnten so-

wohl in Rotweinmarinade, als auch in mariniertem Fleisch nachgewiesen werden (2-

Methyl-1-butanol, 3-Methyl-1-butanol, 2-Methyl-1-propanol, 2,3-Butandiol, Ethyllaktat,

2-Phenylethanol). Vier Fruchtester wurden als Reaktionsstoffe klassifiziert (Ethylbu-

tansäureester, Ethylhexansäureester, Ethyloctansäureester, Ethyldecansäureester),

Zusammenfassung

124

die durch das Marinieren im Fleisch aus der Veresterung des Weinethanols mit den

Fettsäuren, als Abbauprodukte des Schweinefetts, entstanden.

Bei den Untersuchungen zur Auswirkung der Buttermilchmarinade auf das Wild-

schweinefleisch konnten zwei Transferstoffe bestimmt werden (Diacetyl, Acetoin).

Von Acetoin ist bekannt, dass seine Konzentration in länger gelagerter Buttermilch

abnimmt. Dieser Effekt konnte auch hier festgestellt und die Bedeutung für das Ge-

samtaroma von buttermilchmariniertem Wildschweinefleisch mittels eines Sensorik-

Panels verifiziert werden. Als Transformationsstoffe wurden Substanzen zusammen-

gefasst, die per se in Buttermilch nicht enthalten sind und erst durch die thermische

Behandlung der Buttermilch entstehen. Sie wurden sowohl in den Chromatogram-

men der Buttermilchmarinade als auch in buttermilchmariniertem Fleisch detektiert

(Furfural, 2-Furylmethylketon, 5-Methylfurfural, 2-Furanmethanol, Maltol, 9-

Decensäure, Benzoesäure). Als Summationsstoffe, Verbindungen die in unbehandel-

tem Fleisch, in Buttermilchmarinade und in mariniertem Fleisch, zu finden sind, in

letzterem in signifikant erhöhter Konzentration, wurden fünf Carbonsäuren (Essig-,

Butan-, Hexan-, Octan-, Decansäure) zusammengefasst.

Hinsichtlich der verwendeten Methodik der Probenaufbereitung wurden die drei ver-

schiedenen Sammelsysteme miteinander verglichen und unterschiedliche Sensitivitä-

ten sowie Retentionszeiten der verschiedenen Trappingtechniken bezüglich einzel-

ner Stoffklassen beziehungsweise Verbindungen festgestellt und diskutiert.

In der vorliegenden Arbeit konnten somit zum ersten Mal diejenigen flüchtigen Ver-

bindungen identifiziert werden, die für, durch Marinieren von Fleisch erzeugte, Aro-

maänderungen verantwortlich sind. Ebenfalls zum ersten Mal konnte hierbei die Ent-

stehung von Reaktionsaromen in einer Fleisch-Marinade-Kombination nachgewiesen

werden.

Summary

125

7 Summary


Analyses about the aroma

of marinated wild boar meat by

gas chromatography / mass spectrometry

The aim of the present study was to analyze the changes in the aroma profile of meat

products which occur through marination. Therefore a dynamic headspace method

was established which allows to accumulate volatiles arising from frying meat on dif-

ferent collecting systems (SPME, Tenax® and Kondensat) to analyze them by gas

chromatography / mass spectrometry subsequently, using two capillary columns with

different polarities. The effects of a red wine- and a buttermilk-marinade on the

aroma profile of pan fried wild boar meat were examined. Relevant compounds were

identified and quantified by comparing them with commercially available standard

substances and categorized afterwards. A weighting of their impact on the overall

aroma of the marinated meat was conducted also. Furthermore the chosen method

admits a comparison of the applied collecting systems.

During the test series concerning the aroma profile of pan fried wild boar meat mari-

nated with red wine, six transfer substances have been identified and quantified,

which have been detected in red wine marinade as well as in marinated meat (2-

methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-ethyl-1-propanol, 2,3-butanediol, ethyl lakta-

te, 2-phenethyl ethanol. A number of four volatiles were categorized as reaction sub-

stances (ethyl butanoate, ethyl hexanoate, ethyl octanoate, ethyl decanoate) and are

well known as fruit flavors. It is shown that they emerge from the esterification of

middle molecular meat fatty acids with wine ethanol.

Summary

126

Investigations about the alterations in the chemical nature of the aroma of pan fried

wild boar meat marinated with buttermilk resulted in the characterization of two com-

pounds that were categorized as transfer substances (diacetyl, acetoin). Acetoin is

known to decline in its concentration during storage of buttermilk. We could observe

this effect in our data too and were able to determine the relevance for the overall

aroma of pan fried wild boar meat marinated with buttermilk, by performing a sensory

panel trial. As transformation substances these compounds were classified that do

not belong to the intrinsic compounds of buttermilk, but are generated by thermal

treatment in this marinade. They were detected in the chromatograms of pure but-

termilk as well, as in these of buttermilk marinated meat (furfural, 1-(2-furanyl)-

ethanone, 5-methylfurfural, 2-furanmethanol, maltol, 9-decenoic acid, benzoic acid).

As summation substances five carboxylic acids which could be found in non-treated

meat, buttermilk marinade and marinated meat, in the latter in a significant higher

concentration, (acetic, butanoic, hexanoic, octanoic, decanoic acid) were subsumed.

Regarding the assessment of the three applied methods of sampling, different sensi-

tivities and retention times of certain compound categories and substances have

been observed and discussed.

Therefore, in the here presented dissertation several volatiles could be discovered for

the first time, which are responsible for the alterations in the flavor of a marinated

meat product, as well as the formation of aroma active reaction substances in a

meat-marinade combination.

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Anhang

147

9 Anhang

9.1 Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: orthonasale und retronasale Wahrnehmung von Aroma……………………...-4-

Abbildung 2: Elementarschritte der Autoxidation von Olefinen……………………..………-15-

Abbildung 3: Möglicher Mechanismus für den eisenvermittelten Zerfall von Hydropero-

xiden……………………………………………………………………………….......-16-

Abbildung 4: Einfluss von thermischer Behandlung, Pökelung und Lagerung auf das

Fleischaroma (SHAHIDI u. PEGG 1994)….……………………………………..-18-

Abbildung 5: Amadori-Produkt und dessen Reaktion zu wichtigen Zwischenprodukten der

Maillard-Reaktion (BELITZ et al. 2001)…….……………………………………-20-

Abbildung 6: Reaktionschemata zum Strecker-Abbau………………………………………..-21-

Abbildung 7: Apparatur zur Anreicherung von flüchtigen Substanzen aus dem

Dampfraum über der bratenden Probe………………………………………….-43-

Abbildung 8: Schema zur Protokollierung des Verlauf der Probenaufbereitung………...-47-

Abbildung 9: Luftstrom (Pfeile) in der Bratapparatur während der Aufheizphase; die

gereinigte Umluft durchströmt die Pfanne, nicht aber Kühleinheit und Te-

nax®; das Fleisch wird erst abgesenkt, bzw. die Marinade erst zugegeben

bei Erreichen der Brattemperatur (vergl. Abbildungen 7 und 10)………....-48-

Abbildung 10: Luftstrom (Pfeile) in der Bratapparatur während der Bratphase; die Probe

befindet sich auf dem Pfanneboden, die frei gesetzten flüchtigen Verbin-

dungen gelangen mit dem Luftstrom über die Kühleinheit zu den Adsorpti-

onspositionen, bzw. werden mit der Feuchtigkeit auskondensiert (vergl. Ab-

bildungen 7 und 9)…………………….………………………………………..…...-49-

Abbildung 11: Schematische Darstellung der Funktionsweise des GC/MS-Systems…….-53-

Anhang

148

Abbildung 12: Strukturformel und Massenspektrum von 2,3-Octandion; nicht alle

Peaks wurden bezeichnet………………………………………………………….-56-

Abbildung 13: Schema zur Analyse der Bratproben mit 1. und 2. Trennsäule. Die Pfeile

zwischen den einzelnen Elementen symbolisieren die wechselseitige, quali-

tative Überprüfung von Befunden...................................................................-63-

Abbildung 14: Vergleich der Tenax®-Chromatogramme von unbehandeltemWildschwei-

nefleisch (uF), Rotweinmarinade (Mr) und in Rotwein mariniertem Wild-

schweinefleisch (mFr). Erstellt unter Verwendung der 2. Trennsäule; die

Reaktionsstoffe sind mit einem Kreis gekennzeichnet (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle10)..……………………………..………….………....….-69-

Abbildung 15: Beispiel eines Tenax®-Chromatogramms; Fleisch vom deutschen Haus-

schwein 6 Tage in 10-%iger Alkohollösung mariniert; Erstellt unter Verwen-

dung der 1. Trennsäule; die Reaktionsstoffe sind mit einem Kreis gekenn-

zeichnet (zur Nummerierung der Peaks siehe Tabelle 10)…………………..-76-

Abbildung 16: Vergleich der Tenax®-Chromatogramme von unbehandeltem Wildschweine-

fleisch, Buttermilchmarinade und in Buttermilch mariniertem Wildschweine-

fleisch. Erhalten unter Verwendung der 1. Trennsäule (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle 12)………………………………………………………..-78-

Abbildung 17: Acetoinpeaks im Vergleich (Tenax®-Chromatogramme erhalten unter Ver-

wendung der 1. Trennsäule); Wildschweinefleisch mariniert mit Buttermilch

kurz vor Ablauf des MHD (1), Wildschweinefleisch mariniert mit frischer

Buttermilch (2), Buttermilch kurz vor Ablauf des MHD (3), Frische Butter-

milch (4); (Peaknummern: b = Heptanal, d = Octanal, e = 2-E-Heptenal, S2 =

int. Standard (nicht verwendet))………………………….……………………....-87-

Abbildung 18: Vergleich der Signalstärke der Transformationstoffe in Chromatogrammen

(Tenax®, 1.Trenssäule) von Buttermilchmarinade (Mb) und mit Buttermilch

mariniertem Fleisch (mFb)……………………………………………….………..-89-

Abbildung 19: Durchschnittliche Fläche unter der Kurve (AUC) der Transformationsstoffe

in Buttermilchmarinade (Mb) und in mit Buttermilch mariniertem Wild-

schweinefleisch (mFb)………………………………………….…………………..-90-

Anhang

149

Abbildung 20: Vergleich der Signalstärken in unterschiedlichen Typen von Chroma-

togrammen (Peaknummerierung: 11 = 2,4-EE-Decadienal, 17 = Hexansäure,

19 = Benzenethanol)………………………………………………………..……....-94-

Abbildung 21: Beispiel für die Abhängigkeit der Peakform einer Verbindung von deren

Konzentration; Tenax® links, Kondensat rechts……………….…………….-95-

Abbildung 22: Gegenüberstellung zweier Chromatogramme vom selben Aromakonzentrat.

Auftrennung mit der ersten Trennsäule Varian, CP-Wax 52 CB (oben). Auf-

trennung mit der zweiten Trennsäule Agilent Technologies, DB-5 (unten).

Beispielhaft wurden einige prominente Peaks indiziert (zur Nummerierung

der Peaks siehe Tabelle 18)…………………………………………….……..…-97-

Abbildung 23: Ausschnittchromatogramme im Bereich der Methylbutanole; links, erste

Trennsäule Varian, CP-Wax 52 CB; rechts, zweite Trennsäule Agilent

Technologies, DB-5………………………………………………….……………...-99-

Abbildung 24: Graphische Darstellung der Retentionszeitenunterschiede……………….-113-

Abbildung 25: Vergleich der AUC-Mittelwerte ausgewählter Verbindungen in unterschiedli-

chen Typen von Chromatogrammen; zwischen welchen Trappingsystemen

ein signifikanter Unterschied der Mittelwerte einer Verbindung besteht (p <

0,05), ist jeweils über der entsprechenden Säulengruppe gekennzeichnet:

T/K = zwischen Tenax® und Kondensat; T/S = zwischen Tenax® und SPME;

K/S = zwischen Kondensat und SPME; T/K/S = zwischen Tenax®, Kondensat

und SPME; NS = kein signifikanter Unterschied. (zur Nummerierung der

Säulengruppen siehe Tabelle 21)…………………………………….………....-115-

Abbildung 26: Vergleich der Ergebnisse der Quantifizierung interessierender Verbindun-

gen in nur Tenax®-Extrakten (vorn) und Tenax®- und Kondensat-Extrakten

(hinten); siehe hierzu auch Tabelle 11…………………………...…………….-118-

Abbildung 27: Vergleich der Massenspektren von 3-Methyl-1-butanol und 2-Methyl-1-buta

nol……………………………...………………….………………………………….-121-

Anhang

150

9.2 Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Fettgehalt und Fettsäuremuster von mageren Rind-, Lamm- und

Schweinesteaks (WOOD et al. 2003)……………………………………………...-6-

Tabelle 2: Nichtflüchtige und flüchtige Verbindungen mit einem Beitrag zum Aroma

von fermentierten Fleischerzeugnissen und der mögliche Beitrag von Bakte-

rien mit Bezug auf ihre biochemischen Aktivitäten in vitro (MONTEL et

al. 1998; VERGNAIS et al. 1998)…………………………………………………..-9-

Tabelle 3: Aromastoffe aus schwarzem Pfeffer mit Hinweisen auf sonstige Herkünf-

te……………………………………………...……………………………...…………-10-

Tabelle 4: Beispiele für Produkte der Lipidautoxidation und deren Bedeutung……...-16-

Tabelle 5: Vergleich der Fettsäuremuster von Wild- und Hauschwein (BERRISCH-

HEMPEN 1995)……………………………………………………………...……….-23-

Tabelle 6: Aromaaktive Substanzen in Buttermilch und die dazugehörigen Ge

ruchseindrücke…………………………..………………………………………..…-25-

Tabelle 7: Flüchtige Verbindungen in Rohmilch und thermisch behandelter Milch

(SCANLAN et al. 1968)……………………………………………………………..-27-

Tabelle 8: Flüchtige Substanzen in Rotwein und ihr Aromaeindruck (GENOVESE et al.

2007)…………………………………………………………………………………...-28-

Tabelle 9: Verwendete Chemikalien mit Bezugsquelle und Reinheitsgrad…………....-39-

Tabelle 10: Legende zu den Abbildungen 14 und 15; Aromastoffe in Wildschweine-

fleisch (Identifizierung erfolgte nur mittels Wiley-Spektrenbibliothek und

Vergleichsdaten aus der Literatur (LAMMERS 2006))…………………..…...-70-

Tabelle 11: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Rotwein mariniertem

Wildschweinefleisch, die Nummern Reaktionsstoffe sind fett gedruckt

…………………………….…………………………………………………………….-75-

Anhang

151

Tabelle 12: Legende zu Abbildung 16; Die Identifizierung der Aromastoffe des Wild-

schweinfleischs erfolgte nur mittels Wiley-Spektrenbibliothek und Ver-

gleichsdaten aus der Literatur (LAMMERS 2006))

…………………………………………………………………………………………..-79-


Wildschweinefleisch; Transfer und Transformationsstoffe…………………-85-


Wildschweinefleisch; Summationsstoffe…………………………………….…-86-

Tabelle 15: Ergebnisse des Sensorikpanels………………………………………………….-88-

Tabelle 16: Unterschiede der Retentionszeiten ausgewählter Verbindungen in

Chromatogrammen der Aromaextrakte (Tenax® und Kondensat) und SPME-

Chromatogrammen (2.Trenssäule)…………………………………………..…..-92-

Tabelle 17: Mittelwerte und Standardabweichung der Flächen unter der Kurve (AUC)

von mit verschiedenen Trappingtechniken erhaltenen flüchtigen Verbindun-

gen von rotweinmarinieretm Wildschweinefleisch……………………………-93-

Tabelle 18: Legende zu Abbildung 22………………………………………………………...-98-


„theoretische Fd-Faktoren“ der Transfer- und Reaktionsstoffe, die im Zuge

der Versuchreihen zur Rotweinmarinierung identifiziert und quantifiziert

wurden……………...……………………………………………...…………..……-102-


„theoretische Fd-Faktoren“ der Transfer- Summations- und Transformations

stoffe, die im Zuge der Versuchreihen zur Buttermilchmarinierung identifi

ziert und quantifiziert wurden………………………………………………...…-107-

Tabelle 21: Legende zu Abbildung 25……………………………………………………...…-116-

Tabelle 22: In den einzelnen Chromatogrammen (Tenax®-Typ) von rotweinmariniertem

Wildschweinefleisch mit der Methode Q_MAR gemessene Flächen unter den

Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentrationen..-156-

Anhang

152

Tabelle 23: In den einzelnen Chromatogrammen (Kondensat-Typ) von rotweinmarinier-

tem Wildschweinefleisch mit der Methode Q_MAR gemessene Flächen unter

den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentrati-

nen.……………..………………………………………………………...…………..-157-

Tabelle 24: In den einzelnen Chromatogrammen (Tenax®-Typ) von buttermilchmarinier-

tem Wildschweinefleisch mit der Methode SIM_BM gemessene Flächen un-

ter den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentrati-

nen.…………………………..………………………………………………...……..-158-

Tabelle 25: In den einzelnen Chromatogrammen (Kondensat-Typ) von butter-

milchmariniertem Wildschweinefleisch mit der Methode SIM_BM gemessene

Flächen unter den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Sub-

stanzkonzentrationen…………………………………………..…………………-159-

Tabelle 26: In den einzelnen Chromatogrammen (Tenax®-Typ) von unbehandeltem

Wildschweinefleisch mit der Methode Q_BM_S gemessene Flächen unter

den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentrationen

…………………………………………………………………………………………-160-

Tabelle 27: In den einzelnen Chromatogrammen (Kondensat-Typ) von unbehandeltem

Wildschweineflleisch mit der Methode Q_BM_S gemessene Flächen unter

den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentrationen

…………………………………………………………………………………………-161-

Tabelle 28: In den einzelnen Chromatogrammen (Tenax®-Typ) von butter-

milchmariniertem Wildschweinefleisch mit der Methode Q_BM_S ge-

messene Flächen unter den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte

Substanzkonzentrationen…………………………………………………….…..-162-

Tabelle 29: In den einzelnen Chromatogrammen (Kondensat-Typ) von buttermilchmari-

niertem Wildschweinefleisch mit der Methode Q_BM_S gemessene Flächen

unter den Kurven (in Klammern) und daraus ermittelte Substanzkonzentra-

tionen…………………………………………………………………………...……-163-

Tabelle 30: Aromastoffe in Wildschweinefleisch. Die angegebenen Retentionszeiten

(RT) gelten für die 1.Trennsäule…………………………………………….…..-164-

Anhang

153

9.3 Abkürzungsverzeichnis

AUC Area under the curve

evtl. eventuell

Fa. Firma

GC Gaschromatograph / Gaschromatographie

GC/O Gaschromatographie / Olfaktometrie

°C Grad Celsius

g Gramm

IMF Intramuskuläres Fett

int. Stand. interner Standard

kg Kilogramm

kJ Kilojoule

Mb Buttermilchmarinade

mFb buttermilchmariniertes Fleisch

mFr rotweinmariniertes fleisch

mg Milligramm

µg Mikrogramm

Mr Rotweinmarinade

MS Massenspektrometer / Massenspektrometrie

n.f. nicht feststellbar

o.g. oben genannt

RT Retentionszeit

SPME Solid Phase Microextraction (Festphasenmicroextration)

theor. theoretisch

u. und

uF unbehandeltes Fleisch

z.B. zum Beispiel

vergl. vergleiche

Anhang

154

9.4 Glossar

Abundance Einheit der vertikalen Achse eines Chromatogramm. Maß

für die Menge der detektierten Ionen zu einem bestimmten

Zeitpunkt

Aromaextrakt Alle Gemische von flüchtigen Verbindungen, die nach der

Aufbereitung verschiedener Proben erhalten wurden

Aromakonzentrat Mit dem Tenax®- oder Kondensat-System gewonnene und

in Ether gelöste Gemische flüchtiger Verbindungen

Autosampler Programmierbares Gerät zum automatisierten auftragen

von Proben auf den Gaschromatographen

Eluieren Das Ab- oder Herauslösen von Substanzen aus einer

stationären Phase, die sowohl aus festem als auch aus

flüssigem Material bestehen kann. Dabei wird eine mobile

Phase an der stationären Phase vorbeigeführt.

EM-Voltage Spannung, die an den electron multiplier (der EM verstärkt

das Signal) angelegt wird.

Injektor Beheizbarer Teil des Gaschromatographen der für das

auftragen der Probe vorgesehen ist.

m/Z Ionenmasse / Ionenladung (Ionenladung in der Regel +1).

Anhang

155

Quadrupol Im Wechselfeld zwischen den Quadrupol-Stäben findet

eine m/e-Selektierung statt. Es können nur Teilchen mit

einer definierten Masse passieren, die danach von einem

Detektor „gezählt“ werden.

Scan Im Scan-Modus wird ein bestimmter Massenbereich

kontinuierlich registriert, so dass alle Ionen mit

entsprechenden Masse-zu-Ladungsverhältnissen (m/z-

Werten) detektiert werden, welche in der Ionenquelle

gebildet wurden.

SIM (selected ion monitoring) Im SIM-Modus werden hingegen

nur wenige vorgegebene Ionenspuren registriert, wodurch

die Nachweisempfindlichkeit für die Target-Compound

Analytik gegenüber dem Scan-Modus erhöht wird.

Solvent Delay Zeit nach dem Auftragen der Probe, ab der das MS sich

einschaltet. Während dieser Zeit sollte das Lösemittel die

Apparatur durchlaufen um keine zusätzliche Belastung

darzustellen.

Spektrenbibliothek Datenbank für die Substanzidentifizierung über den

Vergleich von den enthaltenen bekannte Massenspektren

mit den gemessenen Massenspektren

Anhang

156

9.5 Messdaten

Tab

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22:

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Anhang

157

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Anhang

158

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Anhang

159

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Anhang

160

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161

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162

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Anhang

163

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Anhang

164

9.6 Flüchtige Verbindungen in Wildschweinefleisch

Tabelle 30: Aromastoffe in Wildschweinefleisch. Die angegebenen Retentionszeiten

(RT) gelten für die 1.Trennsäule.

Substanz Nachweis¹ RT Tenax u.Kondensat

RT SPME

Acetaldehyd WB n.f 3,22-Propanon WB n.f 3,82-Propenal WB n.f 4,2Ethanol WB n.f 5,6Pentanal WB 7,6 7,22-Butenal WB n.f. 9,8Hexanal Lit. 11,0 12,0Heptanal Lit. 14,6 17,52-E-Hexenal Lit. 15,3 n.f1-Pentanol Lit. 16,2 19,7Octanal Lit. 17,9 21,32-E-Heptenal Lit. 18,8 22,51-Hexanol Lit. 19,2 23,0Nonanal Lit. 21,0 24,82-E-Octenal Lit. 21,8 25,9Essigsäure Lit. 21,7 25,71-Octen-3-ol Lit. 22,0 26,21-Heptanol Lit. 22,2 26,32,4-Heptadienal Lit. 23,3 27,5Decanal Lit. 24,0 28,12,3-Butandiol WB 25,0 29,02-E-Nonenal Lit. 24,7 28,91-Octanol Lit. 24,8 28,8Butansäure Lit. 26,3 30,4Phenylacetaldehyd Lit. 27,0 31,12-E-Decenal Lit. 27,4 31,7Pentansäure Lit. 28,9 32,9Undecenal Lit. 30,0 34,22,4-Decadienal Lit. 31,0 35,2Hexansäure Lit. 31,3 35,3Heptansäure Lit. 33,5 37,6Acetylpyrrol Lit. 34,0 38,2Octansäure Lit. 35,6 39,6Nonansäure Lit. 37,6 41,72,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-Pyran-4-on

WB 40,0 44,0

Decansäure Lit. 40,0 43,9

¹ Art des Nachweises: WB = nur Wiley-SpektrenbibliothekLit. = Wiley-Spektrenbibliothek + Literaturdaten (Lammers 2006)

Anhang

165

9.7 Massenspektren und Fragmentierung wichtiger Verbin-

dungen

Im Folgenden sind die Massenspektren der wichtigsten Verbindungen und die ent-

sprechenden Hauptfragmente dargestellt.

Der Meolekülionenpeak ist mit MP gekennzeichnet wenn vorhanden.

Anhang

166

Anhang

167

Anhang

168

169

Danksagung

Das Verfassen einer umfangreichen, wissenschaftlichen Arbeit erfordert vom Autor

nicht nur Durchhaltevermögen, Hartnäckigkeit und Frusttoleranz, um nur einiges zu

nennen, sondern stellt auch gewisse Anforderungen an sein persönliches und fachli-

ches Umfeld. Ich möchte deshalb an dieser Stelle die Gelegenheit nutzen und mich

bei denen bedanken, die direkt oder indirekt an der Erstellung dieser Dissertation

beteiligt waren.

Mein Dank gilt vor allem Herrn Prof. Waldemar Ternes für die Überlassung des er-

giebigen und interessanten Themas, für seine jederzeit gewährte Unterstützung und

seine menschliche, nahbare Art.

Den Mitarbeitern der Arbeitsgruppe Ternes gilt ebenfalls ein Dankeschön für die mit

Rat und Tat geleistete Hilfe. Besonders hervorzuheben sind hierbei die „rechte Hand

vom Chef“ Frau Dr. Astrid Drotleff, die „geballte Chromatographie-Kompetenz im

Erdgeschoss a.D.“ Frau Annegret Büthe, das „Mathe- und Computergenie“ Herr

Quang Dong Pham, das „geschickte Kellerkind“ Herr John Rosenthal, sowie Frau

Ulrike Oberjatzas und Frau Dagmar Matthias.

Meiner Frau Jennifer danke ich für die Geduld und Rücksichtnahme, die sie mir wäh-

rend der Doktorandenzeit entgegenbrachte.

Für die Zeit davor mein Dankeschön und Gruß an meine guten Freunde David,

Klaas, Sebastian, Thomas und alle Visurgen.

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Tierärztliche Hochschule Hannover€¦ · Unsere Lebensmittel schmecken allerdings nicht immer „von sich aus“. Gerade beim Fleisch ist die sekundäre Bildung von Aromastoffen