Projekt 13053/07

örderschwerpunkt Biotechnologie: Verbund Biotechnologie in der Lebensmittelwirtschaft – Innovative Problemlösungen in Kooperation zwischen Hochschulen und mittelständischen Industrieunternehmen: Modellhafter Einsatz des Biokatalysators Transglutamin[…]

Projektträger

Universität HannoverInstitut für Lebensmittelwissenschaft
Am Kleinen Felde 30
30167 Hannover
Telefon: 0511/762-5589

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Projekt verfolgt umweltrelevante und ökonomische Zielsetzungen, die durch enzymkatalysierte Texturverfestigung des Rohstoffs Fisch gelöst werden sollen. Die Schonung und bessere Nutzung der natürlichen Nahrungsquelle Fisch steht im Vordergrund. Außerdem sollen verringerte Verarbeitungsverluste und eine Ausweitung der Produktionskapazität den gestiegenen Bedarf an gesundheitsfördernden und sicheren Fischprodukten decken. Die Verarbeitung von Salzwasserfisch (Heilbutt) stellt wegen der wässrigen Textur (Wasserheilbutt) vieler Fangchargen ein bis heute ungelöstes Problem dar und führt aufgrund dieser schlechten Verarbeitungseigenschaften (mechanische und thermische Instabilität) zu hohen Gar- und Transportverlusten. Die Innovationsmethode enzymkatalysierte Texturverfestigung in Verbindung mit der Lakebehandlung soll die Rohstoff- und Verarbeitungsverluste verringern und somit das Schutzziel der ökologischen Nachhaltigkeit erfüllen. Das Produkt Süßwasserfisch (Regenbogenforelle) aus dem Aquafarming hat durch haftungsbedingte Bewegungsarmut ebenfalls Texturprobleme. Wegen einer höheren mikrobiologischen Primärkontamination besteht die Notwendigkeit einer ausreichenden Durcherhitzung (Pasteurisation) bei der Verarbeitung. Die Texturverfestigung soll hier temperaturstabile Rohstoffe liefern, die sich für die Verarbeitung zu neuartigen Fisch-Convenience-Produkten mit dreiwöchigem Schelflife im Kühlregal eignen. In Analogie zum Heilbutt soll auch hier eine ökologisch/ökonomische Bilanzierung durchgeführt werden.


Ergebnisse und Diskussion

Durch den Einsatz von TG konnte der Produktionsverlust bei Schwarzem Heilbutt durch die Prozessschritte Garen und Transport von 37,6 % auf 36 % reduziert werden. Die Innovationsmethode TG-Behandlung führt zu einer durchschnittlichen Texturverfestigung um 13 %. Die sensorische Verkostung führte zu einer statistisch gesicherten Akzeptanz der TG-behandelten Proben durch die Prüfer zweier Penels. Die TG-behandelten Proben wurden durch die Prüfer bevorzugt und als fester im positiven Sinne beurteilt. Damit erfüllt die TG-Behandlungsmethode eines der Schutzziele der ökologischen Nachhaltigkeit, nämlich das Ziel der Schonung der Ressource Fisch. Die ökonomische Bilanzierung beider Varianten der Heilbuttverarbeitung weist somit einen vom Verarbeitungsvolumen abhängigen Gewinn aus. Im Projektteil Fisch-Convenience-Produkte laufen Versuche noch über die Projektlaufzeit fort. Die Ergebnis-se der sensorischen Verkostung der SV-gegarten Forellen zeigen, dass bis zum 7. Lagertag bei + 2 °C kein Qualitätsunterschied zum frisch gegarten Standard auftritt und feststellbarer Qualitätsabfall statt, der jedoch bei den Lagerproben ohne TG stärker ausgeprägt ist. Die instrumentelle Texturmessung ergab für die TG-behandelten Forellenfilets im statistischen Mittel eine Texturverfestigung um 17 %. Währen des gesamten dreiwöchigen Lagerzeitraums zeigt sich das Produkt mikrobiologisch stabil. Somit führt auch bei den hier untersuchten Süßwasserfischen aus dem Aquafarming die TG-induzierte Texturverfestigung zu positiven, noch zu bilanzierenden Ergebnissen, die auch für Süßwasserfisch aus dem Aquafarming neue Absatz- und Vertriebswege für die fischverarbeitende Industrie aufzeigt.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Armbrust, C., Werlein, H.-D., Watkinson, B.M.: Transglutaminase - Einsatz und Wirkung in Fischprodukten. Deutsche Lebensmittel Rundschau, 99 (5), 181-187 (2003).
Armbrust, C., Froeck, M., Werlein, H.-D., Watkinson, B.M.: The influence of salts and temperature on enzymatic activity of microbial Transglutaminase. Food Control, 2004.
Armbrust, C., Werlein, H.-D., Spauka, R., Watkinson, B.M.: Influence of Transglutaminase and Various Salts on the Processing Character on Predictive Modelling in Foods, 15.-19.06.2003, Quimper, France.
Armbrust, C., Werlein, H.-D., Watkinson, B.M.: Einfluss der Transglutaminase auf die Textur von Fischfarcen. GDL-Kongress Lebensmitteltechnologie, 25.-27.09.2003, Stuttgart-Hohenheim.
Armbrust, C., Werlein, H.-D., Spauka, R., Watkinson, B.M.: Herstellung von Fisch-Convenience-Produkten nach dem Sous-Vide-Verfahren. GDL-Kongress Lebensmitteltechnologie, 25.-27.09.2003, Stuttgart-Hohenheim.
Armbrust, C., Spauka, R., Preuße, C., Koschack, J., Schatton, G., Werlein, H.-D.: Qualität von Fischprodukten hergestellt nach dem Sous-Vide-Verfahren. 44. Arbeitstagung des Arbeitsgebiets Lebensmittelhygiene der DVG, 29.09.-02.10.2003, Garmisch-Partenkirchen.
Armbrust, C., Werlein, H.-D., Watkinson, B.M.: Einfluss der texturstabilisierenden Transglutaminase auf Mikroorganismen. 5. Fachsymposium Lebensmittelmikrobiologie, VAAM-Fachgruppe Lebensmittelmikrobiologie in Zusammenarbeit mit der Fachgruppe der DGHM, 08.-10.05.2003, Kultur- und Bildungszentrum Kloster Seeon, Chiemsee.
Grotheer, J., Rabe, S., Watkinson, B.M.: Aromaveränderungen in Fisch-Convenience-Produkten verarbeitet nach dem Sous-Vide-Verfahren. GDL-Kongress Lebensmitteltechnologie, 25.-27.09.2003, Stuttgart-Hohenheim.
Werlein, H.-D., Armbrust, C., Watkinson, B.M.: Herstellung von Convenience-Produkten nach dem Sous-Vide-Verfahren am Beispiel exotischer Wildspezialitäten und Fischfeinkost. 5. Frische-Logistik-Tagung. Kühlen und Gefrieren, Lagern und Transportieren, kontrollierte Atmosphäre, 30.09.-01.10.2003, Rothenburg a.d. Fulda.
Watkinson, B.M.: Modellhafter Einsatz des Biokatalysators Transglutaminase zur Erhöhung der mikrobiologischen Sicherheit von Fisch und Fischprodukten. Colloquium Produktsintegrierte Wasser-/Abwassertechnik: Nachhaltige Produktion in der Getränke- und Lebensmittelindustrie, 17.09.2005, Bremen.


Fazit

Transglutaminase (Protein-Glutamin ?-Glutamyltransferase, EC 2.3.2.12) ist ein Enzym, das den Acyltransfer zwischen der ?-Carboxamidgruppe von peptid- oder proteingebundenem Glutamin und primären Aminen katalysiert. Fungiert die e-Aminogruppe von Lysinseitenresten desselben oder anderer Prote-ine als Nucleophil, entstehen e-(?-Glutamyl)-Lysin-Bindungen [e-(?-Glu)-Lys]. Diese so genannten Isopeptidbindungen führen zu intra- bzw. intermolekularen Vernetzungen der Proteine. Diese enzymkatalysierte Proteinvernetzung beeinflusst die physikochemischen Eigenschaften des Endprodukts und begründet die lebensmitteltechnologische und biotechnologische Bedeutung von Transglutaminase als Verarbeitungshilfsstoff (Lösche, 2000). Es kommt zur Vernetzung nativer Eiweiße, wie Actomyosin und Myosin durch kovalente Bindungen, die wesentlich stärker sind als die Kräfte, die Muskeleiweiße bei Erhitzen stabilisie-ren (Kim et al. 1993). Den Haupteinsatzbereich der Transglutaminase sieht Nielsen (1995) in der Fleisch- und Fischverarbeitung. Den besonderen Vorteil in diesem Verarbeitungszweig beschreiben Motoki und Seguro (1998) in der Möglichkeit, aus kleinen Fleisch- und Fischstücken wieder größere restrukturierte Fleisch- oder Fischstücke zu erhalten. So liegt das Haupteinsatzgebiet der Transglutaminase in der japa-nischen Surimi-Herstellung (Seguro, pers. Mitteilungen 2004). Des Weiteren verbessert der Zusatz von TG grundsätzlich die Wasserbindefähigkeit und somit die Slicefähigkeit des Endprodukts. Im Rahmen dieses Projekts wurde eine TG-Behandlung von Salz- und Süßwasserfischen durchgeführt. Während beim Salzwasserfisch Schwarzer Heilbutt die Senkung der Verarbeitungs- und Transportverluste zur Ressourcenschonung im Vordergrund stand, bestand das Projektziel beim Süßwasserfisch Regenbogenforelle aus dem Aquafarming in der Herstellung pasteurisierter Fisch-Convenience-Produkte mit dreiwöchiger Kühllagerfähigkeit. Der Einsatz von Verarbeitungshilfsstoffen im europäischen Zusatzstoffrecht erlaubt einen Verzicht der Kennzeichnung nur dann, wenn der Verarbeitungshilfsstoff im Endprodukt keine technologische Wirkung mehr ausübt. Deshalb standen der Nachweis der Enzyminaktivierung und die Ermittlung reaktionskinetischer Daten (D- und z-Werte) im Vordergrund. Wie die ökologische und ökonomische Bilanzierung der Versuchsergebnisse mit TG-behandeltem Schwarzen Heilbutt ergab, lässt sich durch die TG-Behandlung der Verarbeitungs- und Transportverlust senken, wodurch sich eines der Schutzziele der ökologischen Nachhaltigkeit, nämlich das Ziel der Schonung der natürlichen Ressource Fisch erreichen lässt. Auch die ökonomische Bilanz weist Einsparpotenziale für den Fischverarbeiter auf. Die bislang vorliegenden Ergebnisse zum Projektteil Süßwasserfisch (Regenbogenforelle) lassen schon jetzt einen ähnlichen positiven Trend in Bezug auf den Texturerhalt in der sich anschließenden Pasteurisation und Kühllagerung erkennen. Somit führt auch hier die TG-induzierte Texturverfestigung zu den gewünschten Ergebnissen, nämlich Ressourcenschonung und Bedarfsdeckung durch Süßwasserfisch aus dem Aquafarming durch die Möglichkeit einer Verarbeitung zu pasteurisierter Kühlkosten. Durch diese Form der Haltbarmachung und die damit verbundene Haltbarkeitsverlängerung durch ausreichende Wärmebehandlung im Sinn einer Pasteurisation ohne Qualitätsabfall, ergeben sich für die fischverarbeitende Industrie neue Absatz- und Vertriebswege für diese Fisch-Convenience-Produkte beispielsweise über den SB-Markt mit den Zielgruppen Gastronomie und Gemeinschaftsverpflegung und private Haushalte.