Aktivit?t und subcellul?re Verteilung einiger Mitochondrien-Enzyme im Skeletmuskel. III. Einflu? des Gefrierens und Auftauens von Rindermuskel

Zusammenfassung Proben desM. Longissimus-dorsi des Rindes wurden vor und nach Eintreten desrigor mortis bei –20° C eingefroren und bei Zimmertemperatur aufgetaut. Die Änderung der mit Phosphatpuffer extrahierbaren Aktivität der Mitochondrien-enzyme Aconitase (AC), Fumarase (FU), Glutamatdehydrogenase (GLDH), Malatdehydrogenase (MDH) und Succinodehydrogenase (SDR) durch Gefrieren und Auftauen wurde studiert. Gefrieren und Auftauen führten zu keiner wesentlichen Änderung der extrahierbaren Aktivität der untersuchten Enzyme, jedoch zu einer Zunahme der SDH-Aktivität im nicht zentrifugierten Muskelhomogenat.Durch Bestimmung der Enzymaktivitäten im Preßsaft des unzerkleinerten Muskels wurde die subcelluläre Verteilung der Enzyme ermittelt. Gefrieren des Muskels vor und nach Eintritt desrigor mortis und Auftauen bewirkten eine Freisetzung von AC, FU und MDH aus ihrer Bindung an die mitochondrialen Membranen. GLDH, ein Enzym der mitochondrialen Matrix, trat bei Gefrieren des Gewebes vor Eintritt desrigor mortis und Auftauen in das Sarkoplasma über; nach Eintritt desrigor mortis war GLDH bereits ohne Gefrierenfreigesetzt. Die Freisetzung der Enzyme beruht offenbar auf einer Schädigung der Mitochondrien-membranen durch Gefrieren und Auftauen. Eine völlige Desintegration der Membranen scheint jedoch nicht einzutreten, da weder die subcelluläre Verteilung noch die Gesamtaktivität von SDH durch den Gefrierprozeß verändert werden. Wiederholtes Gefrieren und Auftauen hatte nur bei AC eine verstärkte Freisetzung des Enzyms zur Folge. Diese Resultate werden im Hinblick auf elektronenmikroskopische Befunde anderer Autoren diskutiert.Der Einfluß desrigor mortis (ohne Gefrieren) auf Gesamtaktivität und subcelluläre Verteilung der Enzyme war der gleiche wie er in einer vorangehenden Untersuchung beobachtet worden war.

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Activity and subcellular distribution of some mitochondrial enzymes in skeletal muscle. III. Influence of freezing and thawing of bovine muscle

Summary Samples of bovine muscle were frozen at –20° C before and after onset ofrigor mortis and subsequently thawed at room temperature. The changes in the extractable activity of the mitochondrial enzymes aconitase (AC), fumarase (FU), glutamic dehydrogenase (GLDH), malate dehydrogenase (MDH), and succinic dehydrogenase (SDH) by freezing and thawing were determined. Freezing and thawing did not cause significant changes in the extractable activities of all the enzymes investigated, but did increase the SDH activity in the non-centrifuged muscle homogenate.The subcellular distribution of the mitochondrial enzymes was investigated by determination of the enzyme activities in the press-juice of the intact muscle. Freezing of the muscle before and after onset ofrigor mortis and subsequent thawing caused a release of AC, FU, and MDH from the mitochondrial membranes. GLDH, an enzyme of the mitochondrial matrix also went into the sarcoplasma when freezing the tissue before the onset ofrigor and thawing; afterrigor this enzyme was already released without freezing. The release of these enzymes indicates some damage of mitochondrial membranes due to freezing and thawing. A complete disintegration of the membranes, however, did not occur because the activity and the subcellular distribution of SDH was not changed by freezing and thawing. Repeated freezing and thawing of the tissue resulted in an increased release of AC only. These results are discussed with regard to electron microscopic studies of other authors.The influence ofrigor mortis (without freezing) on the activity and subcellular distribution of the mitochondrial enzymes was the same as observed in a previous investigation.

     

Grundlagen einer enzymatischen Methode zur Unterscheidung zwischen Frischfleisch und aufgetautem Gefrierfleisch

Zusammenfassung Das Prinzip einer Methode zur Unterscheidung zwischen Frischfleisch und aufgetautem Gefrierfleisch beruht darauf, daß Mitochondrien-Enzyme durch Gefrieren und Auftauen von Muskel-gewebe aus dem Mitochondrion in das Sarkoplasma freigesetzt werden; das Auftreten der Aktivität mitochondrialer Enzyme in Muskelpreßsaft läßt erkennen, daß es sich um aufgetautes Gefrierfleisch und nicht um Frischfleisch handelt. Um für einen Gefrierfleisch-Nachweis dieser Art geeignet zu sein, muß ein Mitochondrien-Enzym folgende Voraussetzungen erfüllen: (a) Es soll durch Gefrieren und Auftauen, nicht aber während Kühllagerung des Fleisches (Fleischreifung) freigesetzt werden; (b) die Gesamtaktivität des Enzyms sollte während Lagerung des Fleisches in frischem oder gefrorenem Zustand nicht wesentlich abnehmen; (c) die Enzymaktivität soll im Preßsaft des Fleisches verhältnismäßig leicht nachzuweisen sein. Von den untersuchten Enzymen entsprachen Citrat-synthase und -Hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase (HADH) diesen Anforderungen. Aus praktischen Gründen wurde der HADH der Vorzug gegeben. Die experimentellen Bedingungen der Ermittlung der HADH-Aktivität im Preßsaft durch photometrische Bestimmung oder einen Farb-Test müssen je nach Fleischart etwas modifiziert werden. Der HADH-Gefrierfleisch-Nachweis ist auf das Fleisch von Rind, Schwein, Schaf, Wild und Geflügel anwendbar. Die Frage nach der Anwendbarkeit auf Hackfleisch wird diskutiert.

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Development of an enzymatic method to differentiation between fresh meat and frozen thawed meat

Summary The principle of a method for differentiating between fresh and frozen/thawed meat is based on the fact that freezing and thawing of muscle tissue results in a release of mitochondrial enzymes from the mitochondrion into the sarcoplasm; the appearance of activity of mitochondrial enzymes in the muscle press juice indicates that the meat was frozen and thawed. For a frozen meat test of this type, the mitochondrial enzyme chosen must fulfill the following requirements (a) it should be released by freezing and thawing but not during storage of meat under refrigeration (meat ageing); (b) the total activity should not decrease markedly during storage of meat either fresh or frozen; and (c) it should be easily detectable in the muscle press juice. Among the enzymes investigated, citrate synthase and -hydroxyacyl-CoA-dehydrogenase (HADH) meet these criteria. HADH was selected for the frozen-meat test because of practical reasons. The experimental conditions for the assessment of the HADH activity in muscle press juice either by photometric determination or by a colour test are somewhat different according to the type of meat. The HADH test can be applied to the meat of cattle, pigs, sheep, game and poultry. Problems of application of the method to chopped meat are discussed.

     

Einflu? von Temperatur und Geschwindigkeit des Gefrierens von Rindermuskel auf die subcellul?re Verteilung einiger Mitochondrien-Enzyme

Zusammenfassung Proben desM. longissimus dorsi des Rindes wurden auf –5°, –10°, –20°, –40°, –60°, –80° und –196° C langsam (ca. 1°C/10 min) und rasch (maximal 1° C/0,05 min) eingefroren und bei Raumtemperatur auf-getaut. Die Änderung der mit Phosphatpuffer extrahierbaren Aktivität (Gesamtaktivität) der Enzyme Aconitase (AC), Fumarase (FU), Succinodehydrogenase (SDH), Glutamat-Oxalacetat-Transaminase (GOT), mitochondriales Isozym der GOT (GOT _M ) und Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT) durch Gefrieren und Auftauen wurde studiert. Weder die Temperatur noch die Geschwindigkeit des Gefrierens beeinflußten die Gesamtaktivität dieser Enzyme. Durch Bestimmung der Enzymaktivitäten im Muskelpreßsaft wurde die subcelluläre Verteilung der Enzyme ermittelt. Während Gefrieren bei –5° C nur von geringem Einfluß war, nahm zwischen –10° und –40° bzw. –60° C mit sinkender Gefriergeschwindigkeit die Freisetzung von AC, FU, GOT _M und GPT aus den Mitochondrien in das Sarkoplasma zu, offenbar durch zunehmende Schädigung der Mitochondrien. Dieser Effekt, dessen Ausmaß durch die Geschwindigkeit des Gefrierens nicht signifikant beeinflußt wurde, stieg zwischen –60° und –196° C nicht weiter an. Eine signifikante Freisetzung von SDH erfolgte bei keiner der angewendeten Gefrierbedingungen. Es wird gefolgert, daß für die Schädigung der Muskelmitochondrien beim Gefrieren in erster Linie Dehydratationsvorgänge maßgebend sind.

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Influence of temperature and rate of freezing of bovine muscle on the subcellular distribution of some mitochondrial enzymes

Summary Samples of bovine muscle were frozen at –5°, –10°, –20°, –40°, –60°, –80°, and –196° C at slow (about 1°/10 min) and high freezing rate (maximum 1°/0.05 min) and subsequently thawed at room temperature. The changes in the extractable activity (total activity) of the enzymes aconitase (AC), fumarase (FU), succinic dehydrogenase (SDH), glutamic oxaloacetic transaminase (GOT), the mitochondrial isozyme of the GOT (GOT _M ) and glutamate pyruvate transaminase (GPT) by freezing and thawing were studied. Neither the temperature nor the rate of freezing influenced the total activity of these enzymes.The subcellular distribution of these enzymes was investigated by determination of the enzyme activities in the muscle press juice. Freezing at - 5° C hat only little influence, but between –10° and –40° or –60° C the release of AC, FU, GOT _M and GPT from the mitochondria into the sarcoplasma increased with falling temperature, apparently by increasing damage of the mitochondria. The extent of this effect was not significantly influenced by the rate of freezing. Between –60° and –196° C no further rise of this effect was observed. A release of SDH did not occur at all conditions of freezing. It is suggested that the damage of muscle mitochondria by freezing and thawing is mainly due to a dehydration process.

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Verwendete Abkürzungen AC Aconitase - FU Fumarase - SDH Succinodehydrogenase - GOT Glutamat-Oxalaceta-Transaminase (Aspartat-Aminotransferase) - GOT _M Mitochondrien-Isozym der GOT - GPT Glutamat-Pyruvat-Transaminase (Alanin-Aminotransferase)