Zinc protoporphyrin IX formation in relation to the colouring of nitrite-free dry fermented sausages

Promovendus/a: Hannelore De Maere

Promotor(en): Prof. dr. Ilse Fraeye, Prof. dr. ir. Hubert Paelinck, Dr. Sylvie Chollet, Prof. dr. ir. Christiaan Michiels

Tijdens de processing van vleeswaren wordt traditioneel gebruik gemaakt van nitrietpekelzout. Naast een antimicrobieel en anti-oxidatief effect, draagt nitriet bij tot een gewenst aroma en is het verantwoordelijk voor de typische pekelrode kleur van niet gepasteuriseerde vleesproducten. Ondanks de vele voordelen van nitriet wordt het gebruik sterk afgeraden gezien de toxiciteit (letale orale dosis: 33–250 mg/ kg lichaamsgewicht). Meer nog, nitriet kan, in de aanwezigheid van secundaire amines, aanleiding geven tot de vorming van kankerverwekkende N-nitrosamines. Bijgevolg worden de toevoeging van deze additieven (KNO2 (E249), NaNO2 (E250), NaNO3 (E251), of KNO3 (E252)) in vleeswaren wettelijk gelimiteerd tot 150 mg/ kg (uitgedrukt als NaNO2/kg).

Enkele jaren geleden is gebleken dat tijdens de maandenlange rijping van droog gezouten hammen zinkprotoporfyrine IX (Zn(II)PPIX) gevormd wordt. Er werd van uit gegaan dat dit pigment de ham zijn rode vleeskleur geeft zonder de toevoeging van nitriet. Hiermee werd verondersteld dat alternatieve kleuring van andere vleeswaren dan droog gezouten hammen en zonder toevoeging van additieven mogelijk moet zijn, alhoewel het nog steeds onduidelijk blijft welke variabelen van belang zijn in de vorming ervan.

Het doel van deze doctorale studie was om na te gaan of Zn(II)PPIX kan gevormd worden tijdens de productie van nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten. Ook werd de relatie tussen Zn(II)PPIX vorming en product roodheid onderzocht. De invloed van de pH en productietijd, belangrijke procesparameters voor gefermenteerde vleesproducten, werden opgenomen in de studie. Bovendien werd het belang van acht intrinsieke parameters in verschillende vleestypes op de in vitro endogene vorming van Zn(II)PPIX ingeschat om uiteindelijk de invloed van productparameter, vleestype, op de vorming van Zn(II)PPIX en product roodheid in nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten te onderzoeken.

De haalbaarheid van Zn(II)PPIX vorming in nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten bereid met varkensvlees werd onderzocht en gerelateerd aan product roodheid. De vorming van Zn(II)PPIX werd aangetoond bij pH-waarden > 4,9 en lange productietijden (tot 177 dagen), wat duidt op het belang van de procesparameters pH en tijd. Er werd specifiek een sterke toename van Zn(II)PPIX waargenomen in de latere fase van het productieproces, waarbij zelfs hogere concentraties aan Zn(II)PPIX werden bereikt in vergelijking met droog gezouten hammen. Bovendien werd een statistisch significante relatie tussen Zn(II)PPIX vorming en product roodheid vastgesteld.

Deze resultaten waren veelbelovend voor de bereiding van rood gekleurde droge gefermenteerde worsten zonder toevoeging van het ongewenste nitriet. Maar aangezien de vorming van Zn(II)PPIX nog te langzaam bleek - en als zodanig nog niet van toepassing is in de vleesindustrie - werd een andere route onderzocht om de vorming van Zn(II)PPIX in droge gefermenteerde worsten te versnellen, namelijk de invloed van product parameter vleestype.

De in vitro endogene vorming van Zn(II)PPIX in verschillende vleestypes, namelijk kip, kalkoen, varken, lam, rund, kalf, paard en varkenslever, werd bepaald en gerelateerd aan acht intrinsieke parameters. De hoogste Zn(II)PPIX vorming werd bereikt in varkenslever, maar ook paardenvlees bleek een zeer goed vermogen te hebben om Zn(II)PPIX te vormen. Zink chelatase activiteit bleek hierbij de belangrijkste intrinsieke parameter.

Vervolgens werd verondersteld dat het gebruik van paardenvlees bij de productie van droge gefermenteerde worsten de vorming van Zn(II)PPIX kon versnellen. Nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten werden bereid op basis van varkensvlees, paardenvlees en een 50/50 combinatie van varkensvlees en paardenvlees bij twee verschillende pH condities. De pigment- en kleurvorming werden geëvalueerd in functie van vleestype, pH en productietijd. Het gebruik van paardenvlees in nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten versnelde aanzienlijk de vorming van Zn(II)PPIX. Door het combineren van varkensvlees en paardenvlees, werd een vergelijkbare vorming van Zn(II)PPIX verkregen. Ook in deze studie was Zn(II)PPIX vorming pH afhankelijk. De sterk verhoogde Zn(II)PPIX concentratie tijdens de latere fase van het productieproces zoals eerder werd waargenomen, kwam echter niet voor in deze studie. In deze studie had Zn(II)PPIX echter geen significant effect op product roodheid. In tegenstelling tot de Zn(II)PPIX vorming was de roodheid het meest uitgesproken in de worsten op basis van varkensvlees, gevolgd door de 50/50 combinatie van varkensvlees en paardenvlees. Als zodanig konden de hogere concentraties aan Zn(II)PPIX, die verkregen werden wanneer paardenvlees werd gebruikt, niet fungeren als natuurlijke kleurstof.

De resultaten verkregen in dit werk hebben aangetoond dat de vorming van Zn(II)PPIX in nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten haalbaar is. Zn(II)PPIX vorming is sterk afhankelijk van de pH, met een verhoogde vorming in droge gefermenteerde worsten met een minimale pH daling tijdens fermentatie. Maar zelfs bij de hoge pH condities heeft de vorming van Zn(II)PPIX in vleesproducten tijd nodig, wat nog steeds nadelig is voor de productie van droge gefermenteerde worsten met kortere productietijd in vergelijking met droog gezouten hammen. Door de keuze van paardenvlees, met meer optimale intrinsieke parameters voor Zn(II)PPIX vorming, kon een verbeterde Zn(II)PPIX vorming in nitriet-vrije droge gefermenteerde worsten worden verkregen in vergelijking met deze op basis van varkensvlees. De verhouding van Zn(II)PPIX vorming met product roodheid bleek echter zeer complex en kon niet direct toegewezen worden aan één pigment.