Kulturen in Rohwurst und Rohpökelwaren

Seit Jahrtausenden werden Mikroorganismen genutzt, um schmackhafte und stabile Lebensmittel herzustellen. Sauerkraut und Käse sind dabei nur zwei Beispiele für die Bedeutung und vielfältigen Funktionen von Bakterien bei der Herstellung von Lebensmitteln. Lange Zeit nutzte die Menschheit Fermentationsverfahren auf empirischem Wege: Man hatte festgestellt dass man bei Einhaltung gewisser Prozessparameter mehr oder weniger reproduzierbare Resultate erzielen konnte und dieses Wissen von Generation zu Generation weitergegeben, ohne jedoch die Prozesse dahinter wirklich zu verstehen.  Dies änderte sich erst mit den Entdeckungen Louis Pasteurs zur Milchsäuregärung im Jahre 1857. Als „das Leben ohne Luft“ beschrieb er erstmals die Prinzipien von Fermentationsprozessen in Lebensmitteln als ein natürliches Phänomen, welches auf dem Wachstum und der Stoffwechselaktivität lebender Bakterien in den Rohstoffen und der Umgebung des Verarbeitungsbetriebes beruhte (Ockerman H.W. & Basu L., 2014). 

Rohes Fleisch begünstigt das Wachstum verschiedener Mikroorganismen insbesondere aufgrund seines pH-Wertes (etwa 5,6 – 6,1 bei Schweinefleisch und etwa 5,6 – 6,5 bei Rindfleisch), seines hohen aw-Wertes (etwa 0,99) und seines hohen Proteingehalts (etwa 22 g/100 g bei magerem Rind- und Schweinefleisch) (Puolanne E.J., Ruusunen M.H., & Vainionpää J.I., 2001), (Garriga M. & Aymerich T., 2014), (F.A.O., 2015). Bei fehlenden konservierenden Maßnahmen ist die Sicherheit und mikrobiologische Stabilität roher Fleischprodukte schnell in Gefahr. Tatsächlich standen über 21 % der im Jahre 2014 in Deutschland registrierten, lebensmittelbedingten Erkrankungen im Zusammenhang mit dem Verzehr von Fleisch und Fleischprodukten (Bundesinstitut für Risikobewertung, 2016). Seit Urzeiten wurde die Stabilität von Fleischprodukten durch Kombination von Fermentation mit anderen konservierenden Prozessen wie Pökeln und Trocknen verbessert und somit das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen wie Krankheitserregern und der Verderbnisflora gehemmt. Bei zahlreichen Fleischerzeugnissen übernehmen zudem nützliche Mikroorganismen eine wichtige Rolle, indem sie deren charakteristische Eigenschaften wie Aroma, Textur, Farbe und Stabilität erzeugen oder zumindest beeinflussen.

Rohwurst wird aus Fleisch und Fett hergestellt, gemischt, in Wursthüllen gefüllt, geräuchert oder luftgetrocknet und manchmal an der Oberfläche mit sogenannten Edelschimmeln verfeinert (Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft, 2015). Die Glykogenreserven im Gewebe und der zugegebene Zucker werden von Milchsäurebakterien zu Milchsäure verstoffwechselt, welche die Matrix ansäuert und den pH-Wert absenkt. Die Produkte werden mehr oder weniger stark getrocknet, wodurch das Wasser an die Produktoberfläche wandert, dort verdunstet und eine Abnahme der Wasseraktivität (aw) bewirkt. 

Rohpökelwaren sind gemäß der Leitsätze für Fleisch und Fleischerzeugnisse durch Pökeln (Salzen mit oder ohne Nitritpökelsalz und/ oder Salpeter) haltbar gemachte rohe, abgetrocknete, geräucherte oder ungeräucherte Fleischstücke von stabiler Farbe, typischem Aroma und von einer Konsistenz, die das Anfertigen dünner Scheiben ermöglicht. Das Pökeln geschieht entweder durch Diffusion (per Hand, im Tumbler oder durch Einlegen in Tauchpökellake) oder durch Injektion (die Pökelsalze werden der Lake zugefügt, die dann ins Fleischinnere injiziert wird). Es führt immer zu einer Verringerung des aW-Wertes, verstärkt durch den Trocknungsschritt. 

Die Qualität der fermentierten Fleischprodukte ist nicht nur vom Prozess abhängig. Sie wird vor allem signifikant beeinflusst durch die mikrobielle und technologische Qualität der verwendeten Rohmaterialien, weshalb sachgerechte Herstellungs- und Hygienepraktiken selbstverständlich von grundlegender Bedeutung sind.  

Patente zur Verwendung ausgewählter Mikroorganismen bei der Fleischfermentation wurden bereits in den Zwanzigern des letzten Jahrhunderts eingetragen, was die Absicht widerspiegelt, die Sicherheit zu verbessern und die Merkmale der fermentierten Fleischprodukte zu steuern und zu standardisieren (Kurk F.W., 1921). Inspiriert durch die Erkenntnisse der Gruppe um den finnischen Wissenschaftler Prof. Niinivaara dauerte es allerdings noch bis Ende der 1950er Jahre, bevor der Unternehmer Rudolf Müller erstmals damit begann, Mikroorganismenkulturen zur Aroma- und Farbbildung von Rohwurst zu entwickeln und diese kommerziell zu vertreiben. Im Verlauf der 1960er und 1970er Jahre gelang es schließlich, die Fleischwarenindustrie nach und nach von den Vorteilen zu überzeugen, welche sich durch den Einsatz ausgewählter Mikroorganismenkulturen hinsichtlich der Standardisierung der Rohwurstproduktion ergaben. Parallel dazu intensivierte die Wissenschaft in dieser Zeit ihre Forschungen zum Einfluss der mikrobiellen Flora und deren Bedeutung auf die komplexen Abläufe im Verlauf der Rohwurstreifung. Heute ist der Einsatz ausgewählter Mikroorganismenkulturen  im Bereich der Produktion fermentierter Fleischerzeugnisse unverzichtbar geworden und hat in vielen Bereichen die Einführung kontrollierter Produktionsabläufe überhaupt erst ermöglicht.

Die für die Kultur ausgewählten Mikroorganismen werden aus der endogenen Flora ähnlicher Lebensmittel isoliert. Bei der Auswahl geeigneter Stämme werden umfangreiche Screeningverfahren durchgeführt, um deren Unbedenklichkeit und Sicherheit zu gewährleisten, beispielsweise um das Risiko einer übertragbaren Antibiotikaresistenz, die Bildung biogener Amine oder Toxine auszuschließen. Mikroorganismenkulturen werden auf Keimzahlen und Aktivitäten standardisiert, über eine Vielzahl an Maßnahmen werden Kontaminationen ausgeschlossen und damit die Reinheit der Kultur gewährleistet. Der Rohwurst- bzw. Rohpökelwarenproduzent erhält damit eine definierte Menge einer ausgewählten Kultur mit standardisierten Aktivitäten, was für seine Endanwendung einen wichtigen Beitrag zur Standardisierung, Prozesskontrolle, Produktqualität und nicht zuletzt zur Produktsicherheit bedeutet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Staphylokokken zur Bildung und Stabilisierung des Nitrosomyoglobins beitragen, bei der Verhinderung von Ranzigkeit eine Rolle spielen und aromatische Verbindungen produzieren. Sie verbessern auch die mikrobielle Sicherheit der Produkte, indem sie Nitrat zu Nitrit reduzieren (Marianski S. & Marianski A., 2015). Die Keimzahl der koagulase-negativen Staphylokokken in den Rohfleischmatrizes ist für gewöhnlich allerdings recht niedrig, weshalb der gezielte Einsatz ausgewählter Staphylokokkenstämme sowohl im Bereich der Produktion von Rohwurst als auch von Rohpökelwaren einen wertvollen Beitrag für standardisierte Reifungsprozesse und Produkte liefert (Erkes M., 2011; Erkes M., 2013).

Wie in den Abbildungen 1 und 6 illustriert, muss beim Einsatz von Mikroorganismen das Milieu, also die Bedingungen in der Produktmatrix während des Reifungsprozesses und der anschließenden Lagerung, berücksichtigt werden, da diese die Eigenschaften und das Verhalten sowohl der unerwünschten Keime als auch der zugesetzten Kultur ganz wesentlich beeinflussen. Das komplexe Zusammenspiel der verschiedenen Fermentationsprozesse, Aktivitäten und Funktionen während der Reifung von Rohwurst und Rohpökelwaren wird beeinflusst durch innere und äußere Parameter. Daher kommt es im Rahmen einer effektiven Prozeßsteuerung ganz entscheidend darauf an, diese Faktoren aus Mikrobiologie und Technologie möglichst optimal aufeinander abzustimmen. Die Charakterisierung ihrer Stoffwechselaktivitäten bei typischen Prozess- und Lagertemperaturen und in verschiedenen Matrizes (bei hohem Salzgehalt, in Anwesenheit von Nitraten oder Nitriten, unter anaeroben Bedingungen …) ist demnach äußerst wichtig, um die beste Kultur für die Fermentation eines Fleischprodukts auswählen zu können. Aufgrund der Veränderungen in der Fleischmatrix während der Fermentation können das Wachstum und die Stoffwechselaktivitäten der Mikroorganismen beeinträchtigt werden. Demnach ist eine Veränderung dieser Parameter bei der Charakterisierung der Mikroorganismen in Betracht zu ziehen, da sie die Produktmerkmale signifikant beeinflussen können.