Jahresbericht 1991Inhaltsverzeichnis
Arbeiten zur Chemie, Biochemie und Mikrobiologie
Zusammenfassungen1. ARBEITEN ZUR ANALYTIK 1.1. Aromastoffe als Indikatoren des oxidativen Fettverderbs Ausgangslage: Durch Autoxidation ungesättigter Acyllipide entstehen Aromastoffe, die in fetthaltigen Lebensmitteln Aromafehler verursachen können. Forschungsziel: Ermittlung flüchtiger Aromastoffe, die aufgrund hoher Aromawerte als Meßgrößen zur Bestimmung des oxidativen Fettverderbs geeignet sind. Für solche Aromastoffe sollen dann Methoden für die quantitative Analyse entwickelt werden. Ergebnis: Der oxidative Fettverderb wurde am Beispiel von Butterschmalz untersucht. Durch Aromaextraktverdünnungsanalyse wurden zunächst die Aromastoffe von frischem Butterschmalz ermittelt. Von den 19 mit hohen FD-Faktoren im Gaschromatogramm lokalisierten Verbindungen wurden 16 identifiziert: Diacetyl, Essig- und Buttersäure, 1-Hexen- 1.2. Vergleichende Untersuchungen der Aromastoffe verschiedener Olivenöle (Jungfernöle) Ausgangslage: Das Aroma ist für Olivenöl ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Forschungsziel: Identifizierung und quantitative Analyse der Aromastoffe, die das Aroma von Olivenöl hervorrufen. Untersuchungen über den Einfluß der Provenienz auf das Aroma. Ergebnis: Es wurden Jungfernöle aus Italien und Spanien mit unterschiedlichem Aroma (grün, fruchtig, fettig bzw. nach schwarzer Johannisbeere, fruchtig) analysiert. Gefunden wurde, daß die folgenden Geruchsstoffe für die in Klammern angegebenen Geruchsnoten verantwortlich waren: (Z)-3- 1.3. Untersuchungen über die Reifung von Cheddar Ausgangslage: Eine Kennzeichnung des Reifungszustandes von Käsen durch chemisch- Forschungsziel: Erarbeitung von geeigneten Kenngrößen. Ergebnis: Die Reifung von zwei Cheddarkäsen unterschiedlicher Provenienz wurde über 6 Monate verfolgt. Einige charakteristische Peptide wurden isoliert und sequenziert. Die mit Hilfe der RP-HPLC erhaltenen Peptidmuster zeigten deutliche Unterschiede in Abhängigkeit von der Reifungszeit und von der Herkunft bzw. vom Wasser- und Salzgehalt der Käse. Charakteristische Peptide ließen sich den Caseinsequenzen zuordnen. Eine Beschreibung des Reifungszustandes von Käsen über die Mengen bzw. Mengenverhältnisse geeigneter, definierter Peptide erscheint möglich. 1.4. Der Rapid- Ausgangslage: Die Einstufung der deutschen Weizensorten in Qualitätsgruppen erfolgt nach den beim Rapid- Forschungsziel: Erarbeitung einer Methode, die mit 10 g Mehl dem Makroversuch entsprechende Ergebnisse liefert. Ergebnis: Aufbauend auf systematischen Untersuchungen über die Bedeutung der einzelnen Schritte des Backvorgangs für das Gebäckvolumen, wurde eine Mikrovariante des Rapid- 1.5. Dünnschichtelektrophorese (DE) von Dickungsmitteln Ausgangslage: Die Dünnschichtelektrophorese ist eine sehr brauchbare Methode für die Analyse von Lebensmitteln auf Dickungsmittel. Hochviskose Dickungsmittel müssen vor der dünnschichtelektrophoretischen Trennung partiell abgebaut werden. Die bisherigen Verfahren befriedigen nicht. Forschungsziel: Erarbeitung einer geeigneten Methode. Ergebnis: Die Vorbehandlung der Polysaccharide in Boratpuffer pH 10 mit H2O2 über 1-6 h bei 100°C führte zu einer wesentlichen Verbesserung der elektrophoretischen Trennung. In fast allen Fällen wurden scharfe Zonen erhalten, die eine einwandfreie Identifizierung der anwesenden Verbindungen erlaubten. 1.6. Identifizierungsmöglichkeiten von Soja in Wurst nach elektrophoretischer Trennung Ausgangslage: Ein Nachweis von Sojaproteinen in Lebensmitteln ist nach elektrophoretischer Trennung über unspezifische Anfärbemethoden möglich. Spezifische Detektionsmethoden würden helfen, Störungen durch Matrixproteine zu vermeiden. Forschungsziel: Erprobung spezifischer Detektionsmethoden in Kombination mit der SDS-PG-PAGE am System Soja/Fleisch. Ergebnis: Mit zwei Methoden zur spezifischen Anfärbung von Glykoproteinen konnten in Brühwurstproben Sojazusätze über Conglycinin alpha' bis herab zu 0,5 % erkannt werden. Mit der Immunogold/Silberanfärbung wurden neben den Conglycininen auch die Glycinine erfaßt. Die Nachweisgrenze für Soja lag mit dieser Methode deutlich unter 0,2 %. 1.7. Nachweis von rohen Kartoffeln in Kloßteig Ausgangslage: Die industrielle Herstellung von Teigen für "Rohe Klöße" erfolgt in einem Zwei- Forschungsziel: Chemisch- Ergebnis: Eine Differenzierung ist sowohl über unterschiedliche Aktivitäten von Phosphatasen als auch von Proteinaseninhibitoren mit unterschiedlicher thermischer Stabilität möglich. 1.8. Nährwerttabellen Ausgangslage: Dem jeweiligen Wissensstand entsprechende Tabellen über die Zusammensetzung von Lebensmitteln sind für Administration, Ernährungsberatung, Wirtschaft und Wissenschaft unentbehrlich. Forschungsziel: Das von Souci, Fachmann und Kraut begründete Tabellenwerk (SFK- Ergebnis: Die Arbeiten an der 5. Auflage der großen Tabelle wurden fortgesetzt. Schwerpunkte lagen bei Fettsäuren, Spurenelementen (Selen, Kupfer, Zink, Mangan, Eisen, Nickel, Chrom und Jod), Vitaminen (E, A und A-aktive Carotinoide) und Purinen. Die 2. Auflage der kleinen Tabelle erschien im März 1991. 2. ARBEITEN ZUR CHEMIE, BIOCHEMIE UND MIKROBIOLOGIE 2.1. Untersuchungen über die typischen Aromastoffe von Dillkraut (Anethum graveolens L.) Ausgangslage: Aufgrund einer Aromaextraktverdünnungsanalyse werden in der Literatur Dillether, Myristicin, 2-Methylbuttersäuremethylester und (S)-alpha- Forschungsziel: Durch sensorische Untersuchungen sollte der tatsächliche Beitrag dieser Aromastoffe zum Gesamtaroma von Dillkraut objektiviert werden. Ergebnis: (S)-alpha- 2.2. Intensive Geruchsstoffe des "Warmed- Ausgangslage: Das Aroma von gekochtem Fleisch ist nicht stabil. Schon nach kurzer Zeit entsteht ein Aromafehler, der als "warmed- Forschungsziel: Identifizierung und Quantifizierung der Aromastoffe, die den WOF verursachen. Ergebnis: Die Aromstoffe mit hohen Aromawerten, die aus der Peroxidation ungesättigter Fettsäuren hervorgehen, wurden in frisch gekochtem Rindfleisch und in einer gelagerten (48 h, 4°C) Probe mit WOF analysiert. Ein Vergleich der Ergebnisse von Aromaextraktverdünnungsanalysen ergab, daß am WOF in erster Linie Hexanal, 1-Octen- 2.3. Vorkommen von Furanfettsäuren in Sojaöl - Ursache für den lichtinduzierten Aromafehler Ausgangslage: In Gegenwart von Licht verdirbt Sojaöl besonders schnell. Es entsteht das 3-Methyl- Forschungsziel: Identifizierung der Substanzen aus denen das 3-Methyl- Ergebnis: Die folgenden Furanfettsäuren wurden in Sojaöl, Weizenkeimöl, Rapsöl und Maiskeimöl nachgewiesen: 10,13-Epoxy- 2.4. Identifizierung von Aromastoffen mit Röstgeruch Ausgangslage: 2-Acetyl- Forschungsziel: Identifizierung der wichtigsten Aromastoffe in Popkorn; Vergleich der Röstaromastoffe mit denjenigen der Weißbrotkruste. Ergebnis: Durch eine Aromaextraktverdünnungsanalyse wurden in einem Extrakt aus frischem Popkorn 2-Acetyl- 2.5. Untersuchungen zur Bildung von Röstaromastoffen in Weißbrotkruste Ausgangslage: 2-Acetyl- Forschungsziel: Bewertung des Einflusses der Hefe auf den Aromawert des ACPY in der Weißbrotkruste; Identifizierung von Aromastoffvorläufern sowie Klärung von Reaktionswegen, die zur Bildung des ACPY führen. Ergebnis: Wir konnten kürzlich zeigen, daß die Bäckerhefe eine entscheidende Quelle von Vorläufern zur Bildung der Röstaromastoffe 2-Acetyl- ACPY wurde sowohl aus Prolin als auch aus Ornithin freigesetzt, während ACTPY ausschließlich aus Prolin entstand. Aus den übrigen Aminosäuren wurden die beiden Aromastoffe nicht gebildet. Weitere Versuche ergaben, daß die Bildung von ACPY aus Ornithin über 4-Aminobutyraldehyd und 1-Pyrrolin als Intermediat erfolgt. Die Menge an freiem Ornithin in der Hefe war mehr als dreimal so groß wie die des freien Prolins. Weiterhin erhöhten Zusätze von Prolin bzw. Ornithin zu Weizenteigen die Konzentrationen von ACPY in der Kruste um den Faktor 2 bzw. 4. Die Daten ließen den Schluß zu, daß Ornithin der wichtigste Vorläufer zur Bildung von ACPY beim Backen ist. 2.6. Peptidmuster von HMW- Ausgangslage: Die technologischen Eigenschaften von Weizensorten werden in der Literatur mehr oder weniger erfolgreich mit bestimmten Mustern von HMW- Forschungsziel: Überprüfung der Identität von HMW- Ergebnis: Aus 9 Weizensorten unterschiedlicher Herkunft wurden alle wichtigen HMW- 2.7. Zusammenhang zwischen der Backqualität von Weizensorten und deren HMW- Ausgangslage: Aus früheren Untersuchungen war bekannt, daß Art und Menge der anwesenden HMW- Forschungsziel: Weitere Absicherung der früheren Ergebnisse an vier amerikanischen Weizensorten mit bekannten backtechnischen Eigenschaften. Ergebnis: Die Weizensorten wurden quantitativ auf HMW- 2.8. Redoxversuche mit hochmolekularen (HMW-) Untereinheiten von Glutelin aus Weizen Ausgangslage: Die unterschiedlichen Backeigenschaften von Weizensorten sollen laut Literatur vor allem durch den Polymerisationsgrad der HMW- Forschungsziel: Durch Reoxidation reduziert vorliegender Gemische von Untereinheiten zweier Weizensorten (Rektor und Apollo) mit guten und schlechten Backeigenschaften sollten Erkenntnisse über das Aggregationsverhalten gewonnen werden. Ergebnis: Die Reoxidation wurde durch SH/SS- 2.9. Disulfidbindungen in Glutelin aus Weizen Ausgangslage: Inter- und/oder intramolekulare Disulfidbindungen der Glutelinuntereinheiten sollen Strukturelemente des Weizenklebers sein. Der experimentelle Nachweis solcher Bindungen steht noch aus. Forschungsziel: Nachweis und Strukturaufklärung von Disulfidbindungen in Weizenkleber. Ergebnis: Die Gluteninfraktion von Weizenkleber wurde mit Trypsin hydrolysiert. Das Partialhydrolysat wurde mit RP-HPLC aufgetrennt. Cystinpeptide wurden durch Differenzbestimmung vor und nach Reduktion detektiert, isoliert und in ihrer Struktur aufgeklärt. Im Glutenin der Weizensorte Rektor lagen sowohl intra- als auch intermolekulare Disulfidbindungen vor. Für die HMW- 2.10. Isolierung und Charakterisierung der hochmolekularen Glutelinuntereinheiten des Roggens Ausgangslage: Roggen ist mit Weizen zwar nah verwandt, bildet aber keinen Kleber. Strukturelle Unterschiede zwischen den HMW- Forschungsziel: Charakterisierung von HMW- Ergebnis: Die Gegenüberstellung der HMW- Da die einzelnen HMW- 2.11. Zucker und Zuckerderivate: Beziehungen zwischen Struktur und Geschmack Ausgangslage: Süßer und bitterer Geschmack werden von vielen sehr verschiedenartigen Verbindungen hervorgerufen. Es ist deshalb interessant, nach strukturellen Gemeinsamkeiten zu suchen und allgemein gültige Modelle für süße und bittere Verbindungen zu entwickeln. Solche Modelle können sowohl für die Entwicklung von Süßstoffen als auch für die Erkennung von Bitterstoffen nützlich sein. Forschungsziel: Die Kompatibilität von Zuckern und Zuckerderivaten mit einem in früheren Arbeiten entwickelten Grundmodell für süße Verbindungen sollte untersucht werden. Ergebnis: Zucker, Zuckeralkohole, Anhydrozucker, Glykoside und halogenierte Zucker treten mit dem Rezeptor ebenso wie Diole über vicinale Hxdroxygruppen in Kontakt. Saccharose kann unter Berücksichtigung der sensorischen Befunde an verschiedenen halogenierten Derivaten mit den Gruppen OH3'/OH4' sowie OH3'/OH2 als e/n-Systeme in das Rezeptormodell 1 (cf. DFA-
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