Nachweisverfahren für proteinbasierte Fleischkleber

In der Fleischwarenindustrie besteht insbesondere bei vorverpackten Produkten ein großer Bedarf, exakte und reproduzierbare Portionen an Fleisch und Fleischerzeugnissen herstellen zu können. Zu diesem Zweck werden größere Fleischstücke häufig aus kleineren Teilen zusammengesetzt. Traditionell werden restrukturierte Fleischerzeugnisse durch Verwendung von Salz und Phosphat unter mechanischer Einwirkung (Tumbeln) hergestellt. Dies führt zu einer Extraktion der myofibrillären Proteine, die nach anschließendem Kochvorgang eine stabile Proteinmatrix bilden. Derartige Produkte können allerdings nur im gekochten oder gefrorenen Zustand verkauft werden, da die Bindung im rohen Zustand nur sehr gering ist. Um eine Restrukturierung von Fleisch und Fleischerzeugnissen auch für Produkte zu ermöglichen, die im frischen Zustand verkauft werden, wurden verschiedene, auch ohne Erhitzung funktionierende Bindungssysteme entwickelt, die im Allgemeinen als „Cold-set Binders“ bezeichnet werden.
Neben kohlenhydratbasierten Bindungssystemen wie Natriumalginat sind insbesondere die proteinbasierten Bindungssysteme mikrobielle Transglutaminase (aus Streptomyces mobaraensis) und Fibrinogen/Thrombin (aus Rinder- und Schweineblut) am bedeutendsten. Am Institut für Sicherheit und Qualität bei Fleisch am Max Rubner-Institut in Kulmbach wurden massenspektrometrische Verfahren (HPLC-MS/MS) zum Nachweis des Einsatzes dieser proteinbasierten Bindungssysteme zur Restrukturierung von Fleisch und Fleischerzeugnissen entwickelt.
Hierzu wurden zunächst charakteristische, durch tryptische proteolytische Spaltung erzeugte Markerpeptide für mikrobielle Transglutaminase ermittelt. Anschließend wurden Klebeversuche mit Fleisch verschiedener Tierarten (Schwein, Rind, Huhn und Pute) durchgeführt. Nach der Optimierung der Bedingungen für Proteinextraktion und deren Spaltung durch Enzyme wurden restrukturierte Fleisch- und entsprechende Kontrollproben in rohem und erhitztem Zustand untersucht. Anhand der Detektion von vier ausgewählten Transglutaminase-Markerpeptiden mit jeweils drei Massenübergängen war ein sicherer Nachweis des Bindungssystems möglich und es wurden keine falsch positiven bzw. falsch negativen Ergebnisse erhalten. Untersuchungen von unterschiedlich vorbehandelten Fleischproben (Ölmarinade, Emulsionsmarinade, Gewürzsalz und Panade) zeigten, dass die Fleischvorbehandlung nur geringe Auswirkungen auf die Nachweisbarkeit von Transglutaminase hat. Die Nachweisgrenzen der entwickelten Methode lagen sowohl für rohes als auch für erhitztes Fleisch etwa um den Faktor zehn unter den empfohlenen TG-Zugabemengen und damit in einem Konzentrationsbereich, in dem keine Bindungseffizienz mehr erzielt werden konnte. Durch die zusätzliche Bestimmung von Casein-Markerpeptiden konnte zudem ein simultaner Nachweis von potenziell allergenen Milchproteinen realisiert werden, die in kommerziell erhältlichen Transglutaminase-Präparaten enthalten sein können.
Die für die Transglutaminase-Analytik etablierte HPLC-MS/MS-Methode wurde auf Basis der hierbei verwendeten Proteinextraktions- und Verdaubedingungen zu einem simultanen Nachweisverfahren von Transglutaminase und Fibrinogen/Thrombin weiterentwickelt, indem jeweils sechs charakteristische Markerpeptide für Fibrinogen von Rind und Schwein in die bestehende Analysenmethode integriert wurden. Es konnte gezeigt werden, dass eine Differenzierung von Fibrinogen von Rind und Schwein sowie ein simultaner Nachweis von Transglutaminase und Fibrinogen/Thrombin möglich ist. Bei Einsatz der für die Restrukturierung von Rind- und Schweinefleisch empfohlenen Mengen an Fibrinogen/Thrombin der gleichen Tierart wiesen die Fibrinogen-Markerpeptide in restrukturiertem Fleisch im Vergleich zu den aus dem Restblut der Fleisch-Kontrollproben stammenden Fibrinogen-Markerpeptiden etwa um den Faktor 100 erhöhte Peakflächen auf.
Derzeit koordiniert das Max Rubner-Institut, Standort Kulmbach, einen von der § 64 LFGB-Arbeitsgruppe „Lebensmittel-Allergene“ initiierten Vorringversuch zur Prüfung der Eignung des entwickelten massenspektrometrischen Nachweises von mikrobieller Transglutaminase als amtliches Untersuchungsverfahren.