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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
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
4.3.1 Transferstoffe
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
5.2.1.2 Sensitivität der einzelnen Traps
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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147
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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156
164
165
Einleitung
1
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
10
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
11
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
12
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
13
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.
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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-
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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%
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
43
Abbildung 7: Apparatur zur Anreicherung von flüchtigen Substanzen aus dem
Dampfraum über der bratenden Probe
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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
Material und Methoden
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.
Material und Methoden
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)
4.2.1 Transferstoffe
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)
4.3.1 Transferstoffe
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
Tabelle 14: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Buttermilch mariniertem
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
4.4.1.2 Sensitivität der einzelnen Traps
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.
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
Tabelle 20: Aromaeindruck und Geruchsschwellen, sowie ermittelte Aromawerte und
„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
5.2.1.2 Sensitivität der einzelnen Traps
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
Peter René Manteuffel-Groß
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
Peter René Manteuffel-Groß
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-
Tabelle 13: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Buttermilch mariniertem
Wildschweinefleisch; Transfer und Transformationsstoffe…………………-85-
Tabelle 14: Identifizierte und quantifizierte Aromastoffe in mit Buttermilch mariniertem
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-
Tabelle 19: Aromaeindruck und Geruchsschwellen, sowie ermittelte Aromawerte und
„theoretische Fd-Faktoren“ der Transfer- und Reaktionsstoffe, die im Zuge
der Versuchreihen zur Rotweinmarinierung identifiziert und quantifiziert
wurden……………...……………………………………………...…………..……-102-
Tabelle 20: Aromaeindruck und Geruchsschwellen, sowie ermittelte Aromawerte und
„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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157
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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.
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.