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Minimierung von 2- und 3-MCPD, Glycidol sowie deren Fettsäureester in geräucherten und thermisch behandelten Fischerzeugnissen
Projekt
Förderkennzeichen: AiF 18577 N, MRI-MF-08-138
Laufzeit: 01.03.2015
- 31.10.2017
Fördersumme: 267.050 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung
3-MCPD, 2/3-MCPD-Ester und Glycidylester sind Prozesskontaminanten, die beim Erhitzen von fetthaltigen Lebensmitteln in Anwesenheit von Kochsalz entstehen. Eine weitere Quelle für 3-MCPD ist der Räucherrauch. Diese Verbindungen werden im Magen in freies 3-MCPD bzw. Glycidol umgewandelt, die als mögliche Humankarzinogene eingestuft werden. Ziele des geplanten Forschungsprojektes sind: 1.) Optimierung und Validierung der Analysenmethode zur Bestimmung von 3-MCPD und deren Verwandte; 2.) Identifizierung der relevanten Parameter für die Entstehung von Chlorpropanolen und Glycidylester bei der Herstellung von geräucherten und thermisch behandelten Fischerzeugnissen; 3.) die Entwicklung von Minimierungsansätzen bei der Bildung dieser Stoffe in Räucherfisch, panierten TK-Fischerzeugnissen und Bratfischwaren.
Die Quantifizierung von MCPD-FE und G-FE erfolgte mit einer modifizierten SGS „3-in-1“-Methode, während freies MCPD mittels einer modifizierten Methode DGF C-VI 18 (10) bestimmt wurde. Im Rahmen einer Warenkorbanalyse wurden die MCPD-, MCPD-FE- und G-FE-Gehalte von (vor)frittierten panierten Fischerzeugnissen, Bratfischen und Räucherfischen durchgeführt. Während (vor-)frittierte und gebratene Fischerzeugnisse hauptsächlich MCPD-FE enthielten, war in Räucherfischen vorwiegend freies MCPD zu finden. Produkte aus Altonaer Öfen waren durchschnittlich am höchsten belastet mit MCPD (kleiner BG-246 µg/kg). In den mit Flüssigrauch erzeugten Räucherfischen waren MCPD und G-FE nicht nachweisbar. In den (vor-)frittierten und gebratenen Warenkorbproben variierten die MCPD-FE-Gehalte sehr stark (kleiner BG-808 µg/kg), wobei sich die unterschiedlichen Produktgruppen jedoch nicht signifikant (p kleiner 0,05) voneinander unterschieden. An einer Pilot-Anlage (Durchlauffritteuse) wurde der Einfluss der Frittierdauer, der Frittiertemperatur, der Erhitzungsdauer des Frittieröls sowie der Salzkonzentration in der Nasspanade auf die Bildung von MCPD-FE und G-FE in panierten und vorfrittierten, tiefgekühlten Fischerzeugnissen (Fischstäbchen) sowie im Frittieröl untersucht. Diese Untersuchungen ergaben, dass es keinen signifikanten Einfluss (p kleiner 0,05) der Frittierdauer (25 s bzw. 40 s) sowie der verschiedenen Salzkonzentrationen (0,16%, 1,5%, 15%) auf die Gehalte an MCPD-FE und G-FE gibt. Die Abhängigkeit der Frittiertemperatur (185-200 °C) auf die Bildung von MCPD-FE war jedoch signifikant (p kleiner 0,05). Je höher die Frittiertemperatur ist, desto höher waren die Gehalte an MCPD-FE. Die Gehalte der G-FE blieben kontant, vermutlich aufgrund der Temperaturbedingungen (unter 200 °C) während aller Versuchsreihen. Der größte Anstieg der MCPD-FE-Gehalte konnte sowohl in den Fischstäbchen als auch im Frittieröl mit zunehmender Erhitzungsdauer des Frittieröls beobachtet werden. Außerdem wurde eine hohe Korrelation zwischen den MCPD-FE-Gehalten im Fischstäbchen bezogen auf den Fettanteil und den MCPD-FE Gehalten im Frittieröl festgestellt. Der größte Anteil der MCPD-FE-Gehalte im Fischstäbchen wird somit vermutlich durch das Frittieröl eingetragen. Auch für Bratfische wurden der Einfluss des Salzgehaltes in der Panade (0,05% und 1%) sowie die Erhitzungsdauer des Frittieröls (1-72 h) untersucht. Eine Variation des Salzgehaltes hatte auch in diesen Produkten keinen Einfluss auf MCPD-FE oder G-FE. Zudem konnte bestätigt werden, dass die Erhitzungsdauer des Frittieröls einen signifikanten (p kleiner 0,05) Einfluss auf die Bildung von MCPD-FE in den Bratfischen sowie im Frittieröl hat. Auch bei diesen Produkten zeigte sich, dass der größte Anteil der MCPD-FE-Gehalte durch das Frittieröl aufgenommen wird. Geeignete Minimierungsmaßnahmen waren ein Zusatz von Köstrolith Pulver zum Frittieröl sowie die regelmäßige Filtration des Frittieröls zur Abtrennung abgefallener Panadenpartikel. In allen Versuchsreihen wurden zusätzlich zu den Prozesskontaminanten auch die Absorptionen (photometrisch bei einer Wellenlänge von 420 nm) und die TPM (total polar mateial)-Werte in den Frittierölen bestimmt. Diese Analysen sind sehr schnelle und einfache Methoden zur Überprüfung der Fettqualität beim Frittieren. Es konnte eine hohe Korrelation zwischen diesen beiden Parametern und den MCPD-FE-Gehalten im Frittieröl in Abhängigkeit von der Erhitzungsdauer des Öls festgestellt werden. Diese Analysen werden deshalb als Screening-Methoden zur Abschätzung der MCPD-FE im Frittieröl und dementsprechend auch in den (vor-)frittierten Fischerzeugnissen empfohlen. In der institutseigenen Räucheranlage, die mit einem externen Glimmraucherzeuger ausgestattet ist, wurde der Einfluss verschiedenster Parameter auf die Gehalte an freiem MCPD in heißgeräucherten Forellen und Lachsen sowie im Rauchgas geprüft. Die Versuche zeigten, dass während des Garprozesses ohne Rauch im Fisch aus Fett und Kochsalz kein MCPD gebildet wird. Die Heißräucherung von unterschiedlich stark gesalzenen Forellen ergab keine Unterschiede in der Belastung mit MCPD. Beides spricht gegen eine endogene Bildung von MCPD im Fisch während des Räucherns. Ein weiterer Beleg dafür, dass MCPD über den Rauch in das Produkt gelangt, ergab die Untersuchung des Rauchgases. Der Einfluss der Holzart auf die MCPD-Gehalte wurde geprüft, indem Forellen mit neun verschiedenen kommerziell erhältlichen Hölzern (Apfel, Birke, Buche, Eiche, Erle, Hickory, Kirsche, Pappel, Pflaume) heißgeräuchert wurden. Die gemessenen Gehalte an MCPD waren bei allen Hölzern ähnlich hoch. Der Einfluss der Spangröße wurde mit Buchenholz in vier verschiedenen Partikelabmessungen geprüft. Die Gehalte an MCPD lagen bei heißgeräucherten Forellen bei allen Buchenspangrößen im gleichen Größenbereich. Bei einer Verlängerung der Räucherdauer und damit der Rauchmenge nahmen die Gehalte an MCPD in den geräucherten Fischen und dem entsprechenden Rauchgas zu. Die MCPD-Belastung hing auch von der Größe der Oberfläche ab, mit der das Fischfleisch mit dem Rauch unmittelbar in Berührung kam. Der Vergleich einer ganzen, ausgenommenen Forelle mit einer auseinandergeklappten zeigte, dass die geräucherten auseinandergeklappten Forellen deutlich mehr 3-MCPD enthielten. Ein Zusatz von Calciumcarbonat (5% bzw. 15%) zu Buchenmehl führte zu keiner Reduktion der MCPD-Gehalte im Räucherfisch. Ferner wurde geprüft, wie sich ein Zusatz von kommerziell erhältlichen Gewürzen zum Räucherholz auf die MCPD-Gehalte auswirkt. Die geprüften drei Gewürzmischungen führten jeweils zu einer erhöhten Kontamination mit MCPD. Wurden Gewürze aber nicht dem Holz, sondern dem Fisch zugesetzt, entweder als Zusatz zur Salzlake oder als Auflage auf den Fisch, so änderten sich die MCPD-Gehalte nicht. Der für die Minimierung von PAKs empfohlene Einbau einer Fettauffangwanne in einen Altonaer Ofen hat auch zu minimierten MCPD-Werten in Fischen geführt.
Publikationen: - Merkle S, Ostermeyer U, Rohn S, Karl H, Fritsche J. (2018). Mitigation strategies for ester bound 2-/3-MCPD and esterified glycidol in pre-fried breaded and frozen fish products. Food Chemistry, 245, 196-204.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Lebensmittelchemie
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch (MRI-MF)
