For at opnå en optimal kvalitet af spegepølser er det vigtigt at forstå, hvordan reguleringen af de forskellige procesparametre i produktionen påvirker produktet.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2003 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Pelle Thonning Olesen, Biocentrum-DTU
Fremstillingen af spegepølser er en af de ældste kendte metoder til at konservere kød, en metode som oprindeligt stammer fra middelhavslandene. Der produceres i Europa omkring 750.000 tons spegepølser pr. år, så fremstilling af spegepølse er af en betydelig størrelse. De grundlæggende produktionstrin i spegepølsefremstilling er vist i figur 1. Spegepølser er et produkt, der har gennemgået en kombineret tørrings- og fermenteringsproces. Ud over kød og fedt indeholder spegepølser altid salt (NaCl), der er meget vigtigt for spegepølsens smag og er med til at give en fast tekstur. Desuden undertrykker NaCl en lang række uønskede mikroorganismer. Langt de fleste spegepølser indeholder desuden nitrit og/eller nitrat, der tilsættes for at give spegepølsen en rød farve. Farven fremkommer ved, at nitrit reduceres til nitrogenoxid, der reagerer med myoglobin som vist nedenfor.
Hvis der bruges nitrat, er det således nødvendigt, at nitrat reduceres til nitrit. Hvis der bruges nitrit, tilsættes ascorbinsyre ofte for at fremme farvedannelsen.
Der kan bruges mange forskellige krydderier til spegepølser, og sammensætningen af krydderierne er med til at give de forskellige typer spegepølser deres særegne karakter.
Sukre som glucose, saccharose og evt. lactose tilsættes som substrat for mælkesyrebakterierne, der primært nedbryder sukkeret til mælkesyre, hvilket afstedkommer et fald i pølsens pH. Der er stor forskel på, hvor meget spegepølser syrnes. I moderne pølseproduktion tilsættes der en starterkultur til pølsemassen, hvilket giver bedre kontrol over den mikrobiologiske udvikling og aktivitet i spegepølsen set ift. at lade kødets baggrundsmikroflora vokse op. Den tilsatte starterkultur består ud over mælkesyrebakterier ofte af stafylokokker samt eventuelt en gærkultur. Farsen stoppes i tarme og hænges til tørring/fermentering i et klimareguleret skab eller kammer. I det nordlige Europa bliver pølserne ofte røget, mens man i det sydlige Europa ofte lader pølserne blive overgroet med skimmel.
Der er andre forskelle mellem pølseproduktion i Nord- og Sydeuropa. I nord er pølserne ofte forholdsvis kraftigt syrnet og har en relativt kort modningstid, mens det modsatte er tilfældet i syd [5,7]. Selv om de helt grundlæggende trin i produktionen af spegepølser er ens, eksisterer der således en meget stor variation i fremstillingen af spegepølser.
Stafylokokker og deres betydning for aromaen i spegepølser
Stafylokokker findes naturligt på huden af varmblodede dyr, og under slagteprocessen overføres stafylokokkerne til det udskårne kød og fedt [1]. Stafylokokker indgår således som en del af den naturlige mikroflora i spegepølser. Man begyndte oprindeligt at tilsætte stafylokokker til spegepølser for at sikre, at nitrat blev reduceret til nitrit. Eftersom stafylokokkernes aktivitet er afgørende for farvedannelsen i nitratsaltede spegepølser [7]. Siden har man fundet ud af, at stafylokokker påvirker spegepølserne på en lang en række andre områder (figur 2). De to stafylokokarter, der primært anvendes som spegepølsestarterkulturer, er Staphylococcus carnosus og Staphylococcus xylosus. Disse to arter har givet de mest lovende resultater i forhold til optimering af spegepølsernes aroma [9]. S. carnosus og S. xylosus er ikke særlig tæt beslægtet, så det er ikke overraskende, at de to stafylokokker udviser betydelige forskelle i dannelsen af flygtige stoffer. Eksempelvis er dannelse af diacetyl stærk korreleret til S. xylosus metaboliske aktivitet, hvilket ikke er tilfældet for S. carnosus [15]. Det er klarlagt, at stafylokokker spiller en vigtig rolle for udviklingen af en god spegepølsearoma. Flere af de stoffer, som stafylokokkerne danner, såsom methylketoner, forskellige estre og methylforgrenede aldehyder og syrer, er desuden blevet korreleret til udviklingen af spegepølsearoma [4,9,14]. Det er vist, at S. xylosus og S. carnosus kan nedbryde de forgrenede aminosyrer leucin, isoleucin og valin til deres respektive forgrenede alkoholer, aldehyder og syrer [3,6,8]. De sidste 10 år er der lavet et betydeligt arbejde med at undersøge S. xylosus’ og S. carnosus’ nedbrydning af de forgrenede aminosyrer til aromastoffer. Den formodede nedbrydningsvej for leucin er vist i figur 3. Isoleucin og valin nedbrydes på samme måde. Ift. spegepølsearoma er det kun de stærkt lugtende stoffer 3-methylbutanal, 3-methylbutansyre og måske den betydeligt svagere lugtende 3-methylbutanol (samt de respektive forbindelser for isoleucin og valin), der har relevans. Det er derfor uønsket, hvis de forgrenede aminosyrer i større omfang omdannes til det lugtløse stof a–hydroxyisocapronsyre, noget som eksempelvis ses ved produktion af oste [16]. De undersøgelser, der indtil videre er lavet, peger på, at det indledende aminotransferasetrin i nedbrydningen af de forgrenede aminosyrer er relativt langsomt sammenlignet med de efterfølgende trin i reaktionsvejen [10]. Det tyder på, at det er afgørende at optimere stafylokokkernes aminotransferaseaktivitet, hvis man skal forøge dannelse af stoffer som 3-methylbutanal og 3-methylbutansyre.
Optimering af stafylokokkernes aromadannelse
Det er vigtigt at optimere aromadannelsen i spegepølser, fordi det derigennem er muligt enten at fremstille spegepølser hurtigere eller at fremstille spegepølser med en mere intens aroma. I takt med at det er vist, hvilken vigtig betydning dannelsen af stoffer som 3-methylbutanal og 3-methylbutansyre har for spegepølsearomaen, har der været et stigende fokus på, hvordan man kunne forøge dannelsen af disse stoffer. I osteforsøg har man kunnet forøge dannelsen af aminosyreafledte aromastoffer, herunder 3-methylbutansyre, ved at tilsætte a–ketoglutarat [2,16], der indgår i den indledende deaminering af de forgrenede aminosyrer (figur 3). Forsøg udført i flydende reaktionsmedier har desuden vist, at S. xylosus- og S. carnosus-dannelse af 3-methylbutansyre ud fra leucin kan fremmes ved tilsætning af a–ketoglutarat [6,13].
Som tidligere omtalt er der mange af procesparametrene i produktionen af spegepølse, der kan tænkes at påvirke stafylokokkernes dannelse af aromastoffer. På BioCentrum-DTU har forsøg udført med cellekulturer i flydende reaktionsmedier vist, at en lav NaCl-koncentration (4,0% vs. 12,0%) og høj temperatur (25°C vs. 15°C) forøgede S. xylosus- og S. carnosus-dannelse af de methylforgrenede syrer. Specielt regulering af temperaturen havde en meget kraftig effekt. Effekten af ændringer i pH var derimod lidt overraskende, eftersom en lav pH-værdi (4,8 vs. 5,8) hæmmede syredannelsen for S. carnosus, men forøgede den for S. xylosus [11].
Det er dog vigtigt at holde sig for øje, at forsøg i reaktionsmedier nok giver et billede af, hvordan stafylokokkerne direkte påvirkes af eksempelvis temperaturen, men de viser ikke den indirekte påvirkning, som temperaturen eller saltkoncentration måtte have. Et godt eksempel er forsøg udført i spegepølser tilsat S. carnosus-starterkultur med to forskellige NaCl-koncentrationer (1,5% vs. 3,0%). Efterhånden som pølserne tørrede, og saltkoncentration steg, sås det, at dannelsen af aromastoffer afledt fra de forgrenede aminosyrer blev hæmmet i spegepølserne med den højeste saltkoncentration [12], hvilket var i overensstemmelse med reaktionsmedieforsøget. Men det sås også, at dannelsen af de selv samme aromastoffer i starten af pølsernes fermenteringsforløb var markant forøget i spegepølserne med den højeste saltkoncentration. Der var således en klar indirekte effekt af NaCl, som muligvis skyldtes, at en høj saltkoncentration undertrykte mælkesyrebakterierne eller deres aktivitet [12]. Det blev også undersøgt, hvorvidt det gjorde nogen forskel, om pølserne blev saltet med nitrit eller nitrat. Forsøgene viste, at dannelsen af aromastoffer afledt fra de forgrenede aminosyrer var klart favoriseret, hvis der blev brugt nitrat frem for nitrit. Den positive effekt af nitrat kunne ses i spegepølser tilsat S. xylosus- eller S. carnosus-starterkultur, men var specielt markant i de spegepølser, hvor S. carnosus blev brugt som starterkultur [12]. I relation til udviklingen af spegepølsernes aroma tyder det på, at der kan være en fordel i at bruge nitrat frem for nitrit. Der mangler stadig megen forskning på dette område, men de sidste 10 års forskning har givet os en langt bedre forståelse for stafylokokkernes aromadannelsen i spegepølser.
Referencer
1. Baird-Parker, A.C. (1990) The staphylococci: an introduction. Journal of Applied Bacteriology Symposium Supplement 69, 1S-8S.
2. Banks, J.M., Yvon, M., Gripon, J.C., de la Fuente, M.A., Brechany, E.Y., Williams, A.G. & Muir, D.D. (2001) Enhancement of amino acid catabolism in cheddar cheese using a-ketoglutarate: amino acid degradation in relation to volatile compounds and aroma character. International Dairy Journal, 11, 235-243.
3. Beck, H.C., Hansen, A.M. & Lauritsen F.R. (2002) Metabolite production and kinetics of branched-chain aldehyde oxidation in Staphylococcus xylosus. Enzyme and Microbial Technology, 31, 94-101.
4. Berdagué, J.L., Monteil, P., Montel, M.C. & Talon, R. (1993) Effects of starter cultures on the formation of flavour compounds in dry sausage. Meat Science 35, 275-287.
5. Flores, J. (1997) Mediterranean vs. northern European meat products. Processing technologies and main differences. Food Chemistry 59, 505-510.
6. Larrouture, C., Ardaillon, V., Pépin, M. & Montel, M.C. (2000) Ability of meat starter cultures to catabolize leucine and evaluation of the degradation products by using an HPLC method. Food Microbiology 17, 563-570.
7. Lücke, F. K. (1998) »Fermented sausages«, In Microbiology of fermented foods ed. Wood, B.J.B. Blackie Academic & Professional, London, UK.
8. Madsen, S.M., Beck, H.C., Ravn, P., Vrang, A., Hansen, A.M. & Israelsen, H. (2002) Cloning and inactivation of a branched-chain-amino-acid aminotransferase gene from Staphylococcus carnosus and characterization of the enzyme. Applied and Environmental Microbiology 68, 4007-4014.
9. Montel, M.C., Reitz, J., Talon, R., Berdagué, J.L. & Rousset-Akrim, S. (1996) Biochemical activities of Micrococcaceae and their effects on the aromatic profiles and odours of a dry sausage model. Food Microbiology 13, 489-499.
10. Montel, M.C., Talon, R., Leroy-Setrin, S., Lebert, A., Barrière, C. & LeLong, C. (2000) Volatile flavour compounds from microbial amino acid metabolism. In FAIR CT97 3227 – Control of bioflavour and safety in Northern and Mediterranean fermented meat products (FMP). Sub-task 2.2B
11. Olesen, P.T. & Stahnke, L.H. (2003) The Influence of environmental parameters on the catabolism of branched-chain amino acids by Staphylococcus xylosus and Staphylococcus carnosus, Accepted Food Microbiology.
12. Olesen, P.T., Meyer, A.S. & Stahnke, L.H. (2003) Generation of flavour compounds in fermented sausages – the influence of curing ingredients, Staphylococcus starter culture and ripening time. Submitted Meat Science
13. Olesen, P.T., Stahnke, L.H. & Talon, R. (2003) Effect of ascorbate, nitrate and nitrite on the amount of flavour compounds produced from leucine by S. xylosus and S. carnosus. Submitted Meat Science
14. Stahnke, L.H. (1995) Dried sausages fermented with Staphylococcus xylosus at different temperatures and with different ingredient levels. Part III. Sensory evaluation. Meat Science 41, 211-223.
15. Søndergaard, A.K. & Stahnke, L.H. (2002) Growth and aroma production by Staphylococcus xylosus, S. carnosus and S. equorum – a comparative study in model systems. International Journal of Food Microbiology, 75, 99-109.
16. Yvon, M., Berthelot, S. & Gripon, J.C. (1998) Adding a-ketoglutarate to semi-hard cheese curd highly enhances the conversion of amino acids to aroma compounds. International Dairy Journal, 8, 889-898.
Figur 1. Grundlæggende produktionstrin i spegepølsefremstilling.
Figur 2. Stafylokokkers påvirkning af spegepølser.
Figur 3. Formodet nedbrydningsvej for leucin i stafylokokker.
