Dissertationen 1998
16.03.98, Susanne Antes (Prof. Dr. W. Grosch):
"Chemische und backtechnische Eigenschaften reoxidierter Glutelinuntereinheiten aus Weizen"
16.06.98, Petra Anne Pfnür (Prof. Dr. P. Schieberle):
"Untersuchungen zum Aroma von Schokolade"
22.12.98, Andrea Büttner (Prof. Dr. P. Schieberle):
"Wichtige Aromastoffe in frisch gepressten Citrusfruchtsäften aus verschiedenen
Orangenvarietäten (citrus sinensis (L.) Osbeck) sowie Grapefruit (citrus paradisi Macf.)"
Zusammenfassungen
"Chemische und backtechnische Eigenschaften reoxidierter Glutelinuntereinheiten aus Weizen"
von Susanne Antes
Den Gluteninuntereinheiten wird unter allen Endospermproteinen des Weizens die größte Bedeutung für den Aufbau des dreidimensionalen Klebernetzwerkes zugesprochen. Dies spiegelt sich in den verschiedenen Glutenin- und Klebermodellen der Literatur wider, in denen inter- und intramolekulare Disulfidbindungen wichtige Strukturelemente sind. Durch die Verknüpfung der Gluteninuntereinheiten über Disulfidbindungen wird der Aggregationsgrad des Kleberproteinkomplexes bestimmt, der die rheologischen Eigenschaften von Teig und Kleber sowie die Backeigenschaften stark beeinflußt. Die Aggregationsfähigkeit von HMW-UE ist bereits experimentell nachgewiesen worden, über die LMW-UE ist hingegen nur wenig bekannt. Ziel der Arbeit war es deshalb, das Oxidations- und Aggregationsverhalten von LMW-UE und ihre Wirkung auf die Teig- und Backeigenschaften zu studieren und sie darin mit den HMW-UE zu vergleichen. Da die HMW-UE von Roggen zu denjenigen von Weizen strukturell nah verwandt sind, wurden sie in die Oxidationsversuche miteinbezogen.
Die LMW- und HMW-UE wurden in reduziertem Zustand aus Weizenmehl isoliert und Reoxidationsversuchen mit KBrO3 und KIO3 unterzogen. Das Oxidationsverhalten wurde mittels Thiolbestimmung und das Aggregationsverhalten mittels Gelchromatographie untersucht. Durch Teigzugversuche und Backversuche wurde geprüft, inwieweit der Zusatz der reoxidierten Gluteninuntereinheiten zu Mehl die rheologischen Eigenschaften und die Backeigenschaften beeinflußt.
Die Abnahme des Thiolgehaltes der LMW- und HMW-UE während der Reoxidation wurde mit Ellman's Reagenz photometrisch verfolgt. Hinsichtlich der Reaktionskinetik bestehen zwischen LMW- und HMW-UE keine Unterschiede. Allerdings wurden in Abhängigkeit von Art und Konzentration des Oxidationsmittels deutliche Unterschiede festgestellt. Während die Reoxidation in Gegenwart von KBrO3 kontinuierlich über einen Zeitraum von 6 h verläuft, oxidiert KIO3 die Thiolgruppen vollständig innerhalb von 5 min.
Der pH-Wert der Reaktionslösung hat bei LMW- und HMW-UE einen unterschiedlichen Einfluß. Während die HMW-UE unabhängig vom pH-Wert (2,0/8,0) die gleiche Reaktionskinetik zeigen, nimmt der Gehalt der Thiolgruppen der LMW-UE bei einem pH-Wert von 8,0, aber nicht bei pH 2,0 bereits ohne Zugabe eines Oxidationsmittels ab.
Der Reaktionsverlauf bei der Reoxidation von HMW-UE von Roggen (Sorte Danko) mit KBrO3 als Oxidationsmittel verläuft langsam und kontinuierlich und entspricht weitgehend dem Reaktionsverlauf der HMW-UE von Weizen, abweichend ist lediglich die etwas raschere Abnahme der Thiolgruppen. Bei der Reoxidation mit KIO3, die innerhalb der ersten 5 min abgeschlossen ist, bestehen keine Unterschiede zu Weizen.
Zur Untersuchung des Aggregationsverhaltens wurden die Reoxidationsansätze mittels Gelchromatographie an Nucleogel aqua-OH-50-8 auf ihre Molekulargewichtsverteilung analysiert. Im Laufe der Reaktion mit KBrO3 kommt es sowohl bei den LMW-UE wie auch bei den HMW-UE zu einer langsamen, kontinuierlichen Verschiebung des Molekulargewichtes hin zu hochmolekularen Fraktionen, die über intermolekulare Disulfidbindungen verknüpft sind. Ihr Aufbau erfolgt über die Versuchsdauer von 6 h, wobei innerhalb der ersten 3 h der größte Zuwachs festzustellen ist. Im Gegensatz dazu ist die Reaktion mit KIO3 bereits nach 5 min beendet. Hinsichtlich der Molekulargewichtsverteilung zeigen LMW- und HMW-UE deutliche Unterschiede. So bilden die HMW-UE in Gegenwart von KIO3 im Vergleich zur Reoxidation mit KBrO3 einen weitaus geringeren Anteil an hochmolekularen Aggregaten aus, wogegen die LMW-UE durch KIO3 sehr rasch einen hohen Anteil an polymeren Proteinen bilden. Daraus folgt, daß HMW-UE durch die Oxidation mit KBrO3 vermehrt intermolekulare, mit KIO3 jedoch vermehrt intramolekulare Brücken ausbilden. LMW-UE lassen sich dagegen sowohl mit KBrO3 wie auch mit KIO3 zu hochmolekularen Aggregaten oxidieren, die über intermolekulare Disulfidbindungen miteinander verknüpft sind. Das Ausmaß der Aggregatbildung ist von der Konzentration der eingesetzten Proteinlösung abhängig. Je konzentrierter die eingesetzte Lösung ist, desto größer wird der Anteil hochmolekularer Aggregate.
Auch im Verlauf der Reoxidation von HMW/LMW-Mischungen (Verhältnis 1:2,5) kommt es mit KBrO3 zu einer Abnahme der Monomerenfraktion zugunsten höhermolekularer Fraktionen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß die HMW-UE mit KIO3 auch in einer HMW/LMW-Mischung vermehrt intramolekulare Disulfidbindungen ausbilden, während LMW-UE fast ausschließlich intermolekular verknüpft sind. Die Molekulargewichtsverteilung von HMW-UE von Roggen zeigt, daß sowohl bei der Reoxidation mit KBrO3 wie auch mit KIO3 vermehrt intramolekulare Disulfidbindungen gebildet werden und der Anteil an hochmolekularen Aggregaten weitaus geringer ist als bei den HMW-UE von Weizen.
Den HMW-UE des x- und des y-Typs werden aufgrund ihrer abweichenden Anzahl und Position der Cysteinreste eine unterschiedliche Tendenz zur Ausbildung von inter- und intramolekularen Disulfidbindungen zugeschrieben. Die mit Saurer PAGE isolierten HMW-UE wurden mit KBrO3 oxidiert, und die Molekulargewichtsverteilung wurde mittels Gelchromatographie untersucht. Die Untereinheit 1Dx5 (x-Typ) zeigt die stärkste Tendenz zur Ausbildung von intermolekularen Disulfidbindungen und auch Untereinheit 1Bx7 (x-Typ) bildet hochmolekulare Aggregate. Die Cysteinreste der Untereinheit 1Dy10 (y-Typ) werden dagegen vermehrt intramolekular verknüpft.
Der Einfluß der verschiedenen reduzierten und reoxidierten Proteinfraktionen auf die Teig- und Backeigenschaften wurde nach ihrem Zusatz zu Mehl mit Hilfe von Zug- und Backversuchen im Mikromaßstab studiert. Der Dehnwiderstand des Teiges wird durch Zusatz aggregiert vorliegender Proteine (reoxidierte HMW-UE und reoxidierte HMW/LMW-Mischungen) sowie durch den Zusatz reduzierter HMW-UE erhöht. Durch Zusatz reoxidierter LMW-UE wird die Dehnbarkeit bei gleichbleibendem Dehnwiderstand erniedrigt. Die Dehnbarkeit des Teiges wird durch den Zusatz von Gliadin und reduziertem Glutathion erhöht, während ein Zusatz von reduzierten LMW-UE den Dehnwiderstand des Teiges erniedrigt.
Die Zusätze der verschiedenen Proteinfraktionen zu Mehl beeinflussen auch das Backverhalten der daraus gewonnenen Teige. Mit KBrO3 reoxidierte LMW-UE, die die Eigenschaft besitzen, Teige zu verkürzen, erniedrigen das Gebäckvolumen beträchtlich, während mit KBrO3 reoxidierte HMW-UE das Gebäckvolumen erhöhen. Zusätze von Gliadin bewirken ebenfalls eine Volumenvergrößerung, wobei Gliadin, das aus Mehl der Sorte Rektor, das wenig ω-Gliadin enthält, isoliert wurde, effektiver ist als Gliadin, das aus Mehl der Sorte Apollo, das viel ω-Gliadin enthält, isoliert wurde. Die durchgeführten Backversuche stehen nur bei den Glutenin-UE, nicht jedoch bei den Gliadinen in enger Beziehung zu den Ergebnissen der Zugversuche.
von Andrea Büttner
Frisch gepreßte Citrussäfte, wie Orangen-
Ziel der Arbeit war es, die das frische Orangenaroma ursächlich prägenden Geruchsstoffe zunächst mit Hilfe der beiden Screening-
Durch die vorliegenden Untersuchungen wurden 18 Verbindungen erstmals als wichtige Aromastoffe in frischem Orangensaft nachgewiesen. Zu ihnen zählen vor allem (Z)-
Auf der Grundlage dieser Untersuchungen wurde in Rekombinationsversuchen eine weitgehende Simulation des Aromas von frischem Orangensaft erreicht, wodurch die Ergebnisse der Identifizierung und Quantifizierung abgesichert wurden. Dabei wurde gezeigt, daß bestimmte Konzentrationen von Einzelkomponenten wie Acetaldehyd und (R)-
Der Vergleich verschiedener Orangensorten ergab, daß ihr Aroma prinzipiell auf denselben Verbindungen basiert, sortenabhängige Aromaunterschiede jedoch auf deutliche Konzentrationsunterschiede bei einzelnen Komponenten, wie Estern oder Terpenkohlenwasserstoffen, zurückzuführen sind.
Im Gegensatz dazu ist das Aroma der Grapefruit durch einige Fruchtart-
Der Vergleich von frisch gepreßtem Orangensaft und kommerziellem Saft aus Konzentrat ergab deutlich höhere Konzentrationen an Aromastoffen, die vornehmlich in der Orangenschale vorkommen (Terpenkohlenwasserstoffe, Octanal, Decanal und Linalool) in Saft aus Konzentrat, sowie eine signifikante Zunahme von Carvon und Vanillin. Zugleich war ein weitgehender Verlust von Acetaldehyd und (Z)-
Die vorliegenden Untersuchungen zeigen auf, welche Verbindungen das Aroma von frisch gepreßtem Orangensaft grundlegend prägen. Sie schaffen somit die Grundlage, zukünftig den Einfluß einzelner Prozeßschritte bei der industriellen Saftherstellung auf das Orangenaroma zu objektivieren und gezielte Eingriffe in die Technologie vorzunehmen. Andererseits legen sie die Basis für züchterische Veränderungen mit dem Ziel der Aromaoptimierung.
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