Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirkung eines Rosmarinextraktes und dessen Einfluss auf die mikrobiologische Stabilität von nitritreduzierter schnittfester Rohwurst

Canstein, Charlotte von

The microbiological stability of fermented sausage has to be held up by hurdles, such as nitrite, competing germ flora and spices. Consumers prefer the use of natural additives, such as spices. The industry has a great interest in meeting the customers’ preference and in reducing the use of other hurdles if possible by the systematic addition of spices. Aim of this paper is to show whether commercial rosemary extract shows an antimicrobial effect in a test medium and whether this is also applicable to complex food, such as dry fermented sausage.   In a preliminary test the antimicrobial effect of a standard rosemary extract (0,04%) in a test medium was examined for its restraining effect on the growth of gram-positive (Bacillus cereus) as well as gram-negative (Escherichia coli) bacteria using the agar-well-diffusion-method. In the first testing round (V I) of the main test a dry fermented sausage was produced using a commercial recipe without (a) and with (b) rosemary additive (0,04 %) and with a gradation of the amount of nitrite in the curing salt (100, 50, 25 and 0 ppm of nitrite). In the second testing round (V II), different from the first (V I), no starter cultures were used and the amount of nitrite in the curing salt varied (400, 100 and 0 ppm of nitrite). In compliance with the different batches the sausages were ripened for four weeks before being sliced and packed as self-service product. Then they were stored under the usual conditions in self-service shelfs (9 °C, constant illumination) for a period of eight weeks. During the ripening period samples of the sausages were physically (ph-value, aW-value) and chemically (nitrite/nitrate, curing, total analysis) investigated in order to control the success of the ripening. Recovery and degradation of added rosemary extract during ripening and storage were documented by the determination of carnosic acid, as antimicrobiologically active substance of rosemary. Over the whole test period the microbiological state of the dry fermented sausage was investigated (aerobe total plate count, enterobacteriaceae, lactic acid bacteria, micrococcaceae, bacilli spp., sulfite-reducing anaerobic bacteria, yeasts, moulds, salmonella spp. and listeria spp.). In addition, every week the colour development (L*-, a*-, b*-value) of all fermented sausage charges was registered and a sensory test was carried out during storage.   The results of the preliminary test definitely show the antimicrobial effect of the rosemary extract. The ascertained inhibition zones clearly demonstrate the direct influence of the extract on gram-positive and gram-negative bacteria. In the preliminary test inhibition zones with a radius of up to 9.5 mm can be registered. The inhibition of gram-positive bacteria depends on the ph-value. At ph 6 inhibition zones with a radius of up to 9.5 mm are measured, at ph 8 none of the radii exceed 3 mm. In the main test the antimicrobial effect of rosemary extract in dry fermented sausage cannot be confirmed. By adding 0.04 % rosemary extract, this has no influence on the aerobe total plate count, the growth of lactic acid bacteria, enterobacteriaceae, micrococcaceae, moulds as well as yeasts. At the beginning of the ripening period, only a small percentage rate (V I: 52 % and V II: 37 %) of the added amount of the carnosic acid can be detected. In V I after the sixth week of storage a degradation of carnosic acid can be ascertained (week 6: 84 µg/g dry substance; week 12: 64 µg/g dry substance), in V II from the sixth week until the end of storage the concentration is constant (week 12: 49 µg/g dry substance). Only in the test groups without starter cultures (V II), nitrite shows an inhibitory effect on the growth of enterococci. This inhibitory effect is intensified by adding a higher amount of nitrite. Examining the degradation of nitrite in the sausages leads to the result that during the first three days of the ripening period in all groups with nitrite added there is a fast, almost complete degradation of nitrite in the sausages. Even with the initial addition of 400 ppm of nitrite in the curing salt at the third day less than 20 ppm total nitrate/nitrite per kg sausage can be detected. Also the colour development (L*-, a*-, b*-value) of the dry fermented sausage remains unaffected by the addition of rosemary. A minimum concentration of 25 ppm Nitrite, however, shows a clearly positive impact on the colour of fermented sausage. The sensory evaluation reveals that at the beginning of storage the addition of 0.04 % rosemary is regarded as negative, due to its strong taste (sweet-bitter). After a longer storage period and due to the increasing fat deterioration (rank flavour) of the food, however, the addition of rosemary is regarded as positive, given that to a certain degree unpleasant flavours (such as musty or old) are covered by precisely that strong taste. Also nitrite has a clear influence on the flavour development of the examined dry fermented sausage, a clearly positive influence can be noted at a minimum concentration of 50 ppm nitrite in the curing salt.   Analyses revealed that by means of reducing microbiological hurdles, such as the concentration of added nitrite or the use of starting cultures, microbiological safety and stability of dry fermented sausage can only limitedly be maintained with the technique used. In the tests carried out the added rosemary extract cannot be regarded as equivalent hurdle to nitrite and starting cultures in dry fermented sausage. It seems to be necessary to show reasons for the lack of reproducibility of the results of the preliminary test on the product dry fermented sausage in further investigations. Those investigations should include the influence of fat and albumen concentration in the test medium.

Die mikrobiologische Stabilität von Rohwurst muss durch Hürden, wie Nitrit, konkurrierende Keimflora und Gewürze aufrechterhalten werden. In den Augen des Verbrauchers haben natürliche Zusätze wie Gewürze einen hohen Stellenwert. Die Industrie hat ein großes Interesse, dieser Präferenz des Verbrauchers nachzukommen und möglichst durch eine gezielte Zugabe von Gewürzen den Einsatz von anderen Hürden zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit sollte aufgezeigt werden, ob ein kommerzielles Rosmarinextrakt in einem Testmedium eine antimikrobielle Wirkung zeigte und diese auf ein komplexes Lebensmittel wie schnittfeste Rohwurst übertragbar war.   In einem Vorversuch wurde die antimikrobielle Wirkung eines handelsüblichen Rosmarinextraktes (Konz.: 0,04%) in einem Testmedium mittels der Agar-Well-Diffusions-Methode hinsichtlich seiner hemmenden Wirkung auf das Wachstum von grampositiven (Bacillus cereus) wie gramnegativen (Escherichia coli) Bakterien untersucht. In einem Hauptversuch wurden im ersten Versuchsdurchgang (V I) eine schnittfeste Rohwurst nach handelsüblicher Rezeptur ohne (a) und mit (b) Rosmarinzusatz (0,04 %) und mit einer Abstufung des Nitritanteils im Nitritpökelsalz (NPS) hergestellt (100, 50, 25 und 0 ppm Nitrit). In einem zweiten Versuchsdurchgang (V II) wurden abweichend vom ersten (V I) keine Starterkulturen eingesetzt und der Nitritanteil im NPS variiert (400, 100 und 0 ppm Nitrit). Die Rohwürste wurden unter Einhaltung der Chargentrennung vier Wochen gereift, anschließend aufgeschnitten, als Selbstbedienungsware verpackt und daraufhin über einen Zeitraum von acht Wochen unter handelsüblichen Bedingungen in einem Selbstbedienungsregal (9 °C, ständige Beleuchtung) gelagert. Während der Reifungsphase wurden Rohwurstproben physikalisch (pH-Wert, aW-Wert) und chemisch (Nitrit/Nitrat, Umrötung, Vollanalyse) zur Kontrolle des Reifungsverlaufes untersucht. Durch den Nachweis von Carnosolsäure, als antimikrobiologisch aktive Substanz von Rosmarin, wurden die Wiederfindung und der Abbau des zugesetzten Rosmarinextraktes im Verlauf der Reifung und Lagerung dokumentiert. Über den gesamten Untersuchungszeitraum wurde der mikrobiologische Status der schnittfesten Rohwurst bestimmt (aerobe GKZ, Enterobakteriazeen, Milchsäurebakterien, Mikrokokkazeen, Bazillen, sulfitreduzierende Anaerobier, Hefen, Schimmel, Salmonellen u. Listerien). Zusätzlich wurde wöchentlich bei allen Rohwurstchargen die Farbentwicklung (L*-, a*-, b*-Wert) registriert sowie eine sensorische Untersuchung während der Lagerung vorgenommen.   Die Ergebnisse des Vorversuches lassen die antimikrobielle Wirkung des Rosmarinextrakts zweifelsfrei erkennen. Die ermittelten Hemmhöfe verdeutlichen sehr genau den direkten Einfluss des Extraktes auf grampositive und gramnegative Bakterien. Im Vorversuch können Hemmhöfe mit einem Radius von bis zu 9,5 mm registriert werden. Die Hemmung grampositiver Bakterien ist vom pH-Wert abhängig. Bei pH 6 werden Hemmhöfe mit einem Radius von bis zu 9,5 mm gemessen, bei pH 8 ist kein gemessener Radius größer 3 mm. Im Hauptversuch kann die antimikrobielle Wirkung des Rosmarinextraktes in schnittfester Rohwurst nicht bestätigt werden. Durch den Zusatz von 0,04 % Rosmarinextrakt kann hier kein Einfluss auf die aerobe Gesamtkeimzahl, auf das Wachstum von Milchsäurebakterien, Enterobakteriazeen, Mikrokokken, Schimmelpilze sowie Hefen aufgezeigt werden. Carnosolsäure kann zu Beginn der Reifung nur zu einem geringen Prozentsatz (V I: 52 % u. V II: 37 %) der zugesetzten Menge nachgewiesen werden. In V I ist ab der sechsten Lagerungswoche ein Abbau der Carnosolsäure feststellbar (Woche 6: 84 µg/g TS; Woche 12: 64 µg/gTS), in V II ist die Konzentration von der sechsten Woche bis zum Ende der Lagerung gleich bleibend (Woche 12: 49 µg/g TS). Nitrit zeigt nur in Versuchsgruppen ohne Starterkulturen (V II) eine hemmende Wirkung auf das Wachstum von Enterobakteriazeen, diese Hemmwirkung wird durch eine höhere Nitritzugabe verstärkt. Die Untersuchungen zum Abbau des Nitrits im Wurstgut ergeben, dass es innerhalb der ersten drei Tage der Reifung in allen Nitritgruppen zu einem schnellen, fast vollständigen Abbau des Nitrits im Wurstgut kommt. Selbst bei einer anfänglichen Zugabemenge von 400 ppm Nitrit im NPS können am dritten Tag weniger als 20 ppm Gesamtnitrat/-nitrit/kg Wurst nachgewiesen werden. Die Entwicklung der Farbe (L*-, a*-, b*-Wert) der schnittfesten Rohwurst bleibt ebenfalls unbeeinflusst durch die Zugabe von Rosmarin. Nitrit zeigt dagegen ab einer Mindestkonzentration von 25 ppm eine deutlich positive Wirkung auf die Farbe der Rohwurst. Die sensorische Bewertung ergibt, dass die Beimengung von 0,04 % Rosmarin, aufgrund des starken Eigengeschmacks (süßlich-bitter), zu Beginn der Lagerung als negativ bewertet wird. Mit zunehmender Lagerung und zunehmendem Fettverderb (ranziger Geschmack) des Lebensmittels wird dagegen die Beimengung von Rosmarin als positiv bewertet, da gerade dieser starke Eigengeschmack unangenehme Geschmacksentwicklungen (wie z. B. muffig oder alt) bis zu einem bestimmten Maß überdeckt. Auch Nitrit hat einen deutlichen Einfluss auf die Geschmacksentwicklung der untersuchten Rohwürste, ein deutlich positiver Einfluss ist ab einer Mindestkonzentration von 50 ppm Nitrit im NPS zu vermerken.   Die Untersuchungen zeigen, dass durch die Reduktion mikrobiologischer Hürden, wie die Konzentration des zugesetzten Nitrits oder der Einsatz von Starterkulturen, die mikrobiologische Sicherheit und Stabilität von schnittfester Rohwurst unter der hier verwendeten Technologie nur noch eingeschränkt aufrecht zu erhalten ist. Das hier zugesetzte Rosmarinextrakt ist in den vorliegenden Versuchen nicht als gleichwertige Hürde zu Nitrit und Starterkulturen in schnittfester Rohwurst zu sehen. Es scheint notwendig, in weiteren Untersuchungen Gründe für die fehlende Reproduzierbarkeit der Ergebnisse des Vorversuches auf das Produkt Rohwurst aufzuzeigen. Dabei sollte auch der Einfluss der Fett- und Eiweißkonzentration im Testmedium eingeschlossen werden.

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Canstein, Charlotte von: Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirkung eines Rosmarinextraktes und dessen Einfluss auf die mikrobiologische Stabilität von nitritreduzierter schnittfester Rohwurst. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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