Kinetics of thermal degradation of some anthocyanidin-3,5-diglucosides

Summary The kinetics of thermal degradation of 5 anthocyanidin-3.5-diglucosidec, depending on the temperature, the pH and the composition of the solvent, have been investigated. It has been established that the thermal degradation reaction at 78, 88, 98, and 108° C (pH 2.5, 3.5, and 4.5) is a first-order reaction both in a buffer and in juice. The temperature, the pH of the solution and the substitutes in the phenolic side ring exert their influence on the rate of degradation the biochemical composition of the solvent does not influence it significantly.

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Die kinetik des thermischen abbaues von einigen anthocyanidin-3,5-diglucosiden

Zusammenfassung Die Kinetik des thermischen Abbaues von fünf Anthocyanidin-3,5-diglucosiden wurde in Abhängigkeit von Temperatur, pH-Wert und Zusammensetzung des Lösungsmittels untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß der thermische Abbau bei 78, 88, 98 und 108° C und pH-Werten von 2,5, 3,5 und 4,5 in Puffer wie in Saft eine Reaktion erster Ordnung ist. Temperatur, pH-Wert der Lösung und Substitution am Seiten-Phenolring beeinflussen die Geschwindigkeit des Abbaues. Die Zusammensetzung des Lösungsmittels dagegen übt keinen wesentlichen Einfluß aus.

     

Effect of temperature and pH on immunoreactivity and milk clotting activity of some rennet enzymes

Summary The effect of temperature (30° –40 °C) and pH (6.0–6.8) on the milk clotting activity and immunoreactivity of proteinase fromMucor miehei (Fromase 100 and Fromase 46 TL) and chicken pepsin was investigated. Under these conditions, similar to those used in cheese-making, the immunoreactivity of fungal proteinase is less suppressed than the milk clotting activity by about 15%–25%. In contrast, the immunoreactivity of chicken pepsin is completely maintained even when the milk clotting activity is decreased by up to 25% of its original. The results obtained show that the immunochemical method cannot replace the assay of catalytic activity, where denatured enzyme molecules may be present in the analysed sample. In such cases a different approach must be chosen.

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Einfluß von Temperatur und pH auf die Immunreaktivität und Milchgerinnung einiger Lab-Enzyme

Zusammenfassung Gegenstand der Untersuchung war der Einfluß von Temperatur (30° –40 °C) und pH-Wert (6,0–6,8) auf die Milchgerinnung und die Immunreaktivität der Proteinase vonMucor miehei (Fromase 100 und Fromase 46 TL) und des Hühnerpepsins. Unter diesen Bedingungen, die denen der Käseherstellung entsprechen, sinkt die Immunreaktivität der mikrobiellen Proteinase um etwa 15%–25% weniger als ihre Milchgerinnungsaktivität. Das Hühnerpepsin verhält sich grundsätzlich anders: seine Immunreaktivität bleibt voll erhalten, während seine Milchgerinnungsaktivität bis auf 25% sinkt. Daraus ergibt sich, daß die immunchemischen Methoden nicht die Bestimmung der katalytischen Aktivitäten ersetzen können, wenn die Möglichkeit besteht, daß die analysierten Proben auch denaturierte Enzyme enthalten können. In solchen Fällen muß man andere Verfahren wählen.

     

Decomposition of carthamin in aqueous solutions: influence of temperature, pH, light, buffer systems, external gas phases, metal ions, and certain chemicals

Summary External factors suspecting to influence the chemical nature of carthamin in aqueous media were assessed under experimentally designed model systems. The pigment was more readily decomposed to orange-yellow or yellow compounds at higher temperature. The stability of carthamin was evidently pH-dependent, with increased degradation occurring above and below the pH range in which the red pigmentation is most stable (pH 1.5–5.5). On exposure to visible and ultraviolet light, the red colour in aqueous solutions decreased with half-lives of approximately 1 and 40 min, respectively. Loss of carthamin red coloration also occurred without perceptible dependence on the buffer systems, external gas phases or certain chemicals. Metal ions at a level of 0.03–3.0 mmol concentration caused an increase in the degradation rate compared to that of the control with no metal cations. Fe²⁺ had the greatest effect, reducing the rate of degradation approximately 47-fold compared to the control. The reaction systems were surveyed spectrophotometrically to check carthamin composition patterns.

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Abbau von Carthamin in wäßrigen Lösungen: Einfluß von Temperatur, pH-Wert, Licht, Puffersystemen, äußerer Gasphase, Metallionen und einiger Chemikalien

Zusammenfassung Äußere Faktoren stehen im Verdacht, die chemische Natur des Carthamin zu beeinflussen; es wurde daher der Versuch unter Modellbedingungen im wäßrigen Milieu unternommen. Das Pigment wurde leicht bei höheren Temperaturen in orangegelbe und gelbe Verbindungen zersetzt. Die Stabilität von Carthamin war pH-abhängig, wobei die rote Färbung die stabilere ist (pH 1,5–5,5). Gegenüber dem sichtbaren und dem UV-Licht nahm die Farbstärke innerhalb 1–40 min rund um die Hälfte ab. Der Verlust der roten Farbe von Carthamin ist augenscheinlich bedingt durch das Puffersystem, die äußere Atmosphäre und einige Chemikalien. Metallionen in Konzentration von 0,03–3,0 mmol erniedrigen die Farbstärke, wobei Eisenionen den größten Effekt haben, nämlich daß die Abbaurate das 47fache der Kontrolle beträgt. Die Reaktionen wurden spektrometrisch überwacht, um die Carthaminzusammensetzung zu kontrollieren.

     

Determination of thermal conductivity, specific heat and thermal diffusivity of albacore (Thunnus alalunga)

Summary Thermal conductivity values of dried and raw albacore muscle were determined by means of a thermal conductivity probe. A microcalorimetric method and differential scanning calorimetry were used to obtain specific heat values of dried and raw muscle and of dried muscle, respectively, at several temperatures between 20 °C and 150 °C. Thermal diffusivity was calculated during precooking of headed and eviscerated albacore and during heat treatment of cylindrical cans filled with edible parts of precooked albacore. The experimental temperature curves were adjusted to those obtained from an analytical solution of the heat transmission equation assuming cylindrical geometry, conduction mechanism and constant thermal properties of the material. From experimental thermal conductivity, specific heat and density values, thermal diffusivity values of 1.43 x 10^–7 m²/s with perpendicular heat flux to fibers and 1.65 x 10^–7 m²/s with parallel heat flux were calculated for raw albacore. The values of apparent thermal diffusivity were found 1.51 x 10^–7 m²/s and 1.29 x 10^–7 m²/s during precooking and heat treatment of cans, respectively.

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Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit, der spezifischen Wärme und der Wärmediffusion in Thunfisch (Thunnus alalunga)

Zusammenfassung Die Wärmeleifähigkeit von getrocknetem und frischem Thunfisch wurde durch eingehende Untersuchungen bestimmt. Hierfür wurde eine mikorcalorimetrische Methode sowie die Differentialabtast-Calorimetrie angewandt, um damit die Werte für die spezifische Wärme des getrockneten und des frischen Muskels bei Temperaturen zwischen 20 °C und 150 °C zu bestimmen. Die Wärmediffusion wurde während des Vorkochens des ausgeweideten Thunfisches (aber mit Kopt) und während der Erhitzung der in Dosen abgefüllten eßbaren Teile des vorgekochten Thunfisches berechnet. Die experimentell erhaltenen Temperaturkurven wurden mit dene aus der analytischen Lösung der Wärmeübertragungsgleichung erhaltenen (bei Annahme einer cylindrischen Geometrie), des Leitfähigkeitsmechanismus und den konstanten thermischen Eigenschaften des Materials abgestimmt. Aus den experimentell gefundenen Werten wurde eine Wärmediffusion von 1,65·10^–7 m²/s bei parallelem Wärmefluß für rohen Thunfisch gemessen, während beim Vorkochen bzw. bei Erhitzung von Dosen diese Werte bei 1,51·10^–7 m²/s bzw. 1,29·10^–7 m²/s lagen.

     

Controlled production of acetic acid in wheat sour doughs

Summary Sour doughs are characterized by their pH value, their total amount of titratable acidity (TTA) and their fermentation quotient (FQ=mol ratio lactic acid/acetic acid). At comparable TTA, the FQ may evidently affect the sensory properties and the shelf life of breads. Therefore, attention should be directed to controlling FQ by enhancing or suppressing the production of acetic acid. Over a limited range, this is possible by setting to appropriate levels the process parameters temperature and dough yield. Alteration the availability of the hydrogen acceptor (via fructose or invert sugar supply) is another way of influencing the FQ directly by shifting the heterolactic pathway from the ethanol to the acetate branch and vice versa. The objective of this investigation was to combine the effects of dough yield and temperature with those of fructose supply in order to improve the control of FQ. The central composite design was used to arrange the experiments to quantify the effects of temperature (25–40° C), dough yield (180–320) and fructose supply (0–10 g/100 g flour) on fermentations of sour dough started withLactobacillus brevis 25 a. In this way, it was possible to modulate the FQ levels between 0.9 and 4.5. The results indicate, that temperature has no significant effect, and that fructose is more efficient in influencing the FQ than dough yield. No interactive effects were detected.

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Kontrollierte Essigsäurebildung in Weizensauerteigen

Zusammenfassung Sauerteige werden durch ihren pH-Wert, ihren Gesamtgehalt an titrierbaren Säuren (TTA) und ihren Gärungsquotienten (FQ=molares Verhältnis Milchsäure/Essigsäure) charakterisiert. Bei vergleichbaren Säuregehalten kann sich der Gärungsquotient auf die sensorischen Eigenschaften und die Haltbarkeit der Brote auswirken. Deshalb sollte er über die Förderung oder Hemmung der Essigsäurebildung kontrolliert werden. Das läßt sich über einen begrenzten Bereich durch geeignete Einstellungen der Prozeßparameter Temperatur und Teigausbeute bei der Sauerteiggärung erreichen. Ein anderer Weg bietet sich über eine gezielte Einflußnahme auf die Verfügbarkeit organischer Wasserstoffacceptoren (über das Angebot von Fructose oder Invertzucker) an, um den Gärungsquotienten direkt durch Umlenken der heterofermentativen Stoffwechselwege von der Ethanolzur Essigsäurebildung (und umgekehrt) zu veranlassen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die von der Temperatur und der Teigausbeute ausgehenden Ein flüsse mit denen eines Fructoseangebotes zu kombinieren, um eine effizientere Kontrolle des Gärungsquotienten zu erarbeiten. Zu diesem Zweck wurden Mehrfaktorversuche auf der Basis des Central Composite Designs angesetzt, um die Effekte der Temperatur (25–40 °C), der Teigausbeute (180–320) und des Fructoseangebotes (0–10 g/100 g Mehl) auf Sauerteiggärungen mitLactobacillus brevis 25 a zu quantifizieren. Auf diesem Wege konnte der Gärungsquotient über einen Bereich von 0,9 bis 4,5 kontrolliert variiert werden. Die Ergebnisse zeigten, daß dabei von der Temperatur kein signifikanter Einfluß ausging und daß Fructose effizienter zur Einstellung des Gärungsquotienten genutzt werden kann als die Teigausbeute. Interaktive Effekte wurden nicht nachgewiesen.

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Publication No. 6157 of the Federal Center for Cereal, Potato and Lipid Research in Detmold and Münster     

Myoglobin catalysis in lipid oxidation Assay for activity with linoleic acid as substrate

Summary An assay for the relative catalytic effect of myoglobin derivatives on lipid oxidation has been developed for use in prediction of oxidative stability of processed meat and meat products, combining electrochemical determination of O₂ consumption and spectral analysis of oxidation products. Oxidation of linoleic acid solubilized (Tween 20) in air-saturated aqueous phosphate buffer is initiated by the myoglobin derivative, and the initial O₂ consumption rate is determined by a Clark electrode, simultaneously with spectral determination at 280 nm of formation of ketone dienes and spectral determination at 410 nm (Soret Band) of myoglobin degradation. The assay has been optimized with respect to: (i) concentration of Tween 20 (oxidation rate increases linearly with concentration); (ii) solution pH (oxidation rate decreases with increasing pH for 5.32 consumption rate increases in the temperature range 8–25° C and decreases at higher temperatures); and (iv) myoglobin concentration (maximal oxidation rate at a myoglobin concentration of approximately 10^–5 mol·L^–1. Using the optimized assay, it was shown that: (i) metmyoglobin (MMb) is a more effective catalyst than ferrylmyoglobin (in the presence of catalase), which in turn is more effective than oxymyoglobin (MbO₂); (ii) the presence of catalase or superoxide dismutase reduces the rate of MMb- and MbO₂-catalysed linoleic acid oxidation; (iii) short-term heat denaturation of MMb reduces the catalytic activity, whereas longer heat treatment (70° C for more than 10 min or 60° C for more than 2 h) increases the catalytic activity by approximately 40%; (iv) exposure of MMb to UV light hardly changes the catalytic effect up to a accumulated exposure of 35 einstein·mol^–1 (monochromatic light at 254 nm), which results in an almost complete loss of catalytic activity.

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Myoglobin-Katalyse bei der Lipid-Oxidation Bestimmung der Aktivität mit Linolsäure als Substrat

Zusammenfassung Es wurde eine Bestimmung für die katalytische Einwirkung von Myoglobin-Derivaten auf die Lipid-Oxidation entwickelt, um die oxidative Stabilität von verarbeitetem Fleisch und Fleischprodukten voraussagen zu können, u.zw. durch elektrochemische Bestimmung des Sauerstoffverbrauches zusammen mit einer Spektralanalyse der Oxidationsprodukte. Die Oxidation von Linolsäure, die in luftgesättigtem, wässerigem Phosphatpuffer solubilisiert (Tween 20) wurde, wird vom Myoglobin-Derivat initiiert, und die Anfangsgeschwindigkeit des Sauerstoffverbrauches wird mit einer Clark-Elektrode und gleichzeitiger Spektralbestimmung (bei 280 nm) der Keton-Dienen-Bildung sowie Spektralbestimmung (bei 410 nm — Soret Bande) des Myoglobin-Abbaus bestimmt. Die Probe wurde optimiert: (i) Konzentration von Tween 20 (die Oxidationsgeschwindigkeit nimmt mit der Konzentration linear zu); (ii) Lösungs-pH (die Oxidationsgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem pH für 5,3–5 mol·L^–1). Unter Verwendung von optimierten Proben wurde nachgewiesen, daß: (i) das Eisen(III)-Derivat Metmyoglobin als Katalysator wirksamer ist als das Eisen(IV)-Derivat Ferrylmyoglobin, welches andererseits wirksamer als das Eisen(II)-Derivat Oxymyoglobin ist; (ii) die Anwesenheit von Katalase oder Superoxiddismutase reduziert die Metmyoglobinund Oxymyoglobin-katalysierte Linolsäure-Oxidationsgeschwindigkeit; (iii) kurzdauernde Wärme-Denaturierung von Metmyoglobin reduziert die katalytische Aktivität, während länger dauernde Wärmebehandlung (70 °C mehr als 10 min oder 60 °C bei mehr als 2 h) die katalytische Aktivität um ungefähr 40% vergrößert; (iv) UV-Belichtung von Metmyoglobin verändert kaum die katalytische Wirkung bis auf eine akkumulierte Belichtung von 35 einstein·mol^–1 bei 254 nm. Daraus folgt ein fast vollständiger Verlust der katalytischen Aktivität.

     

Photobleaching of astaxanthin and canthaxanthin

Summary The quantum yield for the photobleaching of astaxanthin (the carotenoid of wild salmonoids) and of canthaxanthin (the closely related carotenoid used as a feeding additive for farmed salmonoids) has been determined for monochromatic light at different wavelengths and in different solvents. Astaxanthin is less sensitive to light than canthaxanthin. The photobleaching is strongly wavelength dependent, and the quantum yield for astaxanthin dissolved in chloroform at 22° C is 3.2×10^–1 mol·Einstein^–1 at 254 nm, 3.1×10^–2 at 313 nm, and 1.6×10^–6 at 436 nm, respectively. The quantum yields are less dependent on the nature of the solvent and show no simple correlation with oxygen solubility, i.e. for 366 nm excitation of astaxanthin the quantum yields are 6.1×10^–5 mol·Einstein^–1 in acetone, 1.2×10^–4 in saturated vegetable oil, 1.9×10^–4 in chloroform, and 3.4×10^–4 solubilized in water, respectively. The photobleaching quantum yield provides an objective measure of the light sensitivity of the carotenoids in relation to the discolouration of carotenoid-pigmented salmonoids. The quantum yield was also found to be independent of the carotenoid concentration and, in a homogenous solution, of light intensities. For astaxanthin solubilized in water, the quantum yield increases for low light intensities. Excitation of astaxanthin solubilized in water using visible light shows that the photobleaching quantum yield is independent of temperature, while excitation at 313 nm shows an increase in the quantum yield with increasing temperatures, corresponding to an energy of activation of 28 kJ·mol^–1. From the available photophysical data for -carotene, an upper limit of 3×10^–5 mol·Einstein^–1 for photooxidation quantum yields for carotenoids is estimated for a limiting non-radical mechanism, providing an estimate of 10⁴ for the chain length in a radical process initiated by 254 nm light.

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Die Lichtentfärbung von Astaxanthin und Canthaxanthin. Abhängigkeit der Quantenausbeute von Lösungsmittel, Temperatur und Wellenlänge der Bestrahlung in Relation zur Verpackung und Lagerung des Carotenoidpigmentierten Lachs

Zusammenfassung Die Quantenausbeute bei der Lichtentfärbung von Astaxanthin (das Carotenoid von Wildlachs) und von Canthaxanthin (das eng verwandte Carotenoid als Futterzusatz für gezüchteten Lachs) wurde bei monochromatischem Licht und unterschiedlichen Wellenlängen und in unterschiedlichen Lösungsmitteln bestimmt. Astaxanthin ist weniger lichtempfindlich als Canthaxanthin. Die Lichtentfärbung ist von der Wellenlänge stark abhängig, und die Quantenausbeute von Astaxanthin (gelöst in Chloroform) bei 22°C beträgt bei 254 nm 3,2×10^–1 mol·Einstein^–1, bei 313 nm 3,1×10^–2 und bei 436 nm 1,6×10^–6. Die Quantenausbeuten sind weniger abhängig von der Art des Lösungsmittels; sie zeigen keine einfache Wechselbeziehung mit der Sauerstofflöslichkeit, das heißt, bei 366 nm Erregung von Astaxanthin gelöst in Aceton 6,1×10^–5 mol·Einstein, in gesättigtem Pflanzenöl 1,2×10^–4, in Chloroform 1,9×10^–4 und in Wasser 3,4×10^–4. Die Quantenausbeute der Lichtentfärbung liefert ein objektives Maß für die Lichtempfindlichkeit der Carotenoide in Relation zu der Entfärbung von Carotenoid-pigmentiertem Lachs und wurde von der Carotenoidkonzentration und in homogener Lösung, unabhängig von der Lichtintensität gefunden. Die Quantenausbeute von in Wasser solubilisiertem Astaxanthin steigt bei niedrigen Lichtintensitäten. Die Quantenausbeute der Lichtentfärbung für die Erregung mit sichtbarem Licht von Astaxanthin, in Wasser solubilisiert, ist von der Temperatur unabhängig, obwohl die Quantenausbeute bei einer Erregung von 313 nm bei zunehmenden Temperaturen steigt, gemäß einer Aktivierungsenergie von 28 kJ·mol^–1. Aus den bei der Photooxidation verfügbaren photophysikalischen Daten über -Carotin wird für die Quantenausbeute der Carotenoide die obere Grenze von 3×10^–5 mol·Einstein^–1 für einen nicht-radikalen Mechanismus geschätzt. Dieses Resultat erlaubt eine Schätzung von 10⁴ für die Länge der Ketten in einem von 254 nm Licht angeregten radikalen Prozeß.

     

Zur Kenntnis des Pyrokohlens?uredi?thylesters

Zusammenfassung Im Hinblick auf die Verwendung von Pyrokohlensäurediäthylester (PKE) zur Getränkeentkeimung wurden Untersuchungen mit PKE-(carbonyl-¹⁴C) durchgeführt. Es bestätigte sich, daß dieser Zusatzstoff in den Getränken überwiegend zu Kohlendioxid und Äthanol hydrolysiert wird. Es konnten jedoch auch Nebenreaktionen mit Getränkebestandteilen nachgewiesen werden, die einem analytischen Nachweis bisher nicht zugänglich waren. Im einzelnen ergaben sich:Der hydrolytische Zerfall des PKE in Kohlendioxid und Äthanol erfolgt in angesäuertem Wasser (PKE-Konzentration 100 mg/1) von pH 3,2 bei Zimmertemperatur exponentiell in Abhängigkeit von der Zeit mit einer Halbwertszeit von etwa 0,5 Std und verläuft quantitativ. Ein Kohlensäurepartialdruck bis zu 4 at, wie er in Limonadenflaschen erreicht werden kann, beeinflußt die Hydrolysegeschwindigkeit nicht signifikant. Abschätzungsweise mit gleicher Geschwindigkeit verläuft die Hydrolyse in allen von uns untersuchten Limonaden, Fruchtsäften und Weinen.Neben der Hydrolyse erfolgen in den Getränken in geringem Umfang Umsetzungen des PKE mit Getränkebestandteilen, insbesondere Aminosäuren. 24 Std nach Behandlung von Limonaden und Fruchtsäften (13 Sorten wurden untersucht) mit 100 mg/1 PKE-¹⁴C bei Zimmertemperatur ergaben sich nach Austreiben des radioaktiven Kohlendioxids Aktivitätsrückstände in Höhe von 0,5–3% der eingesetzten Aktivität; nur in Orangensaft wurde, sortenabhängig schwankend, ein vergleichsweise hoher Aktivitätsrückstand von 4–8% aufgefunden. Der doppelte Wert des jeweils ermittelten prozentualen Aktivitätsrückstandes gibt den prozentualen Gewichtsanteil des nicht hydrolytisch zerfallenden PKE an.In Weinen betrug der Umfang der Nebenreaktionen etwa 5–6 % der eingesetzten Aktivität, davon entfielen 2,2–3,5% auf die Bildung von Diäthylearbonat-¹⁴C, dem Umsetzungsprodukt von PKE¹⁴C mit Äthylalkohol.Die Nebenreaktionen des PKE in den Getränken erfolgen in mehr oder weniger starkem Maße mit allen Verbindungen, die eine oder mehrere freie Hydroxyl-, primäre oder sekundäre Aminogruppen enthalten. Eine Umsetzung von PKE mit Zuckern und Fruchtsäuren ist hierbei vernachlässigbar gering. In einem vergleichsweise stärkeren Maße reagieren jedoch Aminosäuren, Proteine und Gerbstoffe. Innerhalb dieser Stoffklassen ergaben sich für die einzelnen Substanzen quantitative Unterschiede hinsichtlich ihres Reaktionsvermögens mit PKE.PKE reagiert mit den einzelnen Getränkebestandteilen proportional deren Konzentration und weitgehend unabhängig von der Zahl und der Konzentration der übrigen Reaktionspartner. Damit scheint es aufgrund unserer Versuche möglich, bei bekannter Zusammensetzung der Getränke Voraussagen über das Ausmaß der PKE-Nebenreaktionen zu machen.Der Umfang der PKE-Nebenreaktionen ist in starkem Maße vom pH-Wert der Getränke abhängig. Erniedrigt man den pH-Wert der Getränke, so liefert die Umsetzung mit PKE¹⁴C merklich tiefere Aktivitätsrückstände, mit steigendem pH-Wert hingegen wächst der Umfang der Nebenreaktionen beträchtlich. Die Bestandteile der Getränke sind in unterschiedlichem Maße von dieser pH-abhängigen Reaktion mit PKE betroffen.

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Die gesammelte Literatur überEigenschaften, Wirkungsweise undAnalytik ist in dem anschließenden Übersichtsbericht als I. Mitteilung wiedergegeben.     

Transformations of elderberry anthocyanins

Summary The influence of pH on structural transformations of elderberry concentrate anthocyanins and anthocyanin preparation isolated from elderberries was studied. The red coloured cationic form and colourless pseudobase occur in equilibrium in the pH range 1.0–4.5. The time interval necessary for equilibration depends on pH as well as on the reaction environment. Equilibrium constants pK = (2.73 ± 0.16) for elderberry concentrate and pK = (2.92 ± 0.07) for anthocyanin preparation were calculated from absorbance values after equilibration between the cationic form and pseudobase. Two anhydrobases with different positions of carbonyl group are formed in solution at pH values higher than 4.5 corresponding to absorption maxima at 430 nm and 530 nm. These anhydro-bases are very unstable and are subject to further structural transformations. The stability of anhydro-bases increases with increasing pH value and decreasing temperature. Half-life values of the anhydrobase and ionized anhydrobase decay in elderberry concentrate and anthocyanin preparation were calculated.

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Transformationen der Anthocyane aus Holunderbeeren

Zusammenfassung Der Einfluß des pH-Wertes auf die strukturellen Änderungen der Anthocyane im Holunderbeerenkonzentrat und im aus Holunderbeeren isolierten Anthocyanpräparat wurde untersucht. Bei pH-Werten 1,0–4,5 befinden sich die rote Kationenform und die farblose Pseudobase in Gleichgewicht. Das Zeitintervall, notwendig zur Erreichung des Gleichgewichtes, hängt sowohl vom pH-Wert als auch vom Reaktionsmilieu ab. Die Gleichgewichtskonstanten pK=(2,73 ± 0,16) für das Holunderbeerenkonzentrat und pK = (2,92 ± 0,07) für das Anthocyanpräparat wurden aus den Absorptionswerten nach Erreichung des Gleichgewichtes zwischen der Kationenform und der Pseudobase ausgewertet. Bei pH-Werten 4,5 und höher werden in der Lösung zwei Anhydrobasen mit der unterschiedlichen Position der Carbonylgruppe gebildet, dessen Absorptionsmaxima bei 430 und 530 nm liegen. Diese Anhydrobasen sind sehr labil und ihre Struktur wird weiter verändert. Die Stabilität der Anhydrobasen steigt mit steigendem pH-Wert und sinkender Temperatur. Die Halbzeitwerte des Zerfalls der Anhydrobasen und der ionisierten Anhydrobasen wurden berechnet.

     

Acid-catalysed reduction of ferrylmyoglobin: product distribution and kinetics of autoreduction and reduction by NADH

The pH dependence of iron(II)/iron(III) product distribution, following reduction of the hypervalent iron in equine ferrylmyoglobin by the protein moiety of the pigment (so-called autoreduction) and by NADH (nicotinamide adenine dinucleotide, reduced) and the rate of reduction was found to depend different on pH. Autoreduction is specific acid catalysed and has a more modest temperature dependence than autoxidation of oxymyoglobin, with the activation parameters H ^#=58.5±0.4 kJ·mol^–1 and S ^#=2.7±0.1 J·mol^–1·K^–1 in 0.16 mol·1^–1 NaCl. The product of autoreduction is the iron(III) pigment metmyoglobin, which is slightly modified in the protein moiety. The reaction has a positive kinetic salt effect from which it is deduced that the reactive centre of ferrylmyoglobin has a charge of +1 in agreement with the structure Fe(IV)=O. Reduction by NADH involves parallel reactions of two pigment forms in acid/base equilibrium with each other with a pK _a equal to 4.9, both forms yielding metmyoglobin as well as the iron(II) pigment, oxymyoglobin, as products. The protonated form reacts faster than the deprotonated form, and two-electron transfer has greater importance for the protonated form with a limiting Fe(II)/Fe(III) product ratio of 0.6 in acidic solution compared to 0.12 in alkaline solution. A square root dependence of rate on NADH concentration suggests involvement of NAD·radicals with a disproportionation as the termination reaction.

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Säure-katalysierte Reduktion von Ferrylmyoglobin. Produktdistribution und Kinetik der Autoreduktion und Reduktion von NADH

Zusammenfassung Die Reaktionsgeschwindigkeit und das Eisen(II)/Eisen(III)-Verhältnis des Produkts nach Reduktion von hypervalentem Eisen in Ferrylmyoglobin aus Pferden zeigt eine unterschiedliche pH-Abhängigkeit der sogenannten Autoreduktion (Reduktion am Proteinteil des Pigments) sowie der Reduktion durch NADH. Die Autoreduktion weist eine spezifische Säure-Katalyse auf sowie eine moderate Temperaturabhängigkeit im Vergleich zur Autooxidation von Oxymyoglobin mit den Aktivierungsparametern H ^#=58.5±0.4 kJ·mol^–1 und S ^#=2.7±0.1 J·mol^–1·K^–1 in 0.16 mol·1^–1 NaCl. Das Produkt der Autoreduktion ist das Eisen(III)-Pigment Metmyoglobin mit leicht modifiziertem Proteinanteil. Die Reaktion hat einen positiv kinetischen Salzeffekt, woraus zu erschließen ist, daß das reaktive Zentrum im Ferrylmyoglobin die Ladung +1 übereinstimmend mit der Struktur Fe(IV)=O besitzt. Die Reduktion durch NADH weist auf parallele Reaktionen von zwei Pigmentformen in einem Säure/Base-Gleichgewicht mit pk _a=4.9 hin, beide Formen ergeben Metmyoglobin sowie das Eisen(II)-Pigment Oxymyoglobin als Produkt. Die protonisierte Form reagiert schneller als die deprotonisierte Form, und eine zwei-Elektronenübertragung hat größere Bedeutung für die protonisierte Form mit einem Fe(II)/Fe(III) Produktverbrauch von 0.6 in der Säurelösung und 0.12 in der Baselösung. Die Quadratwurzel Abhängigkeit der Geschwindigkeit von NADH deutet auf eine Teilnahme von NAD-Radikalen mit Disproportionierung als Schlußreaktion.

     

The affinity for oxygen of polyphenoloxidase in grapes

Summary The influence of oxygen on the reaction of polyphenoloxidase in grapes was determined. Using crude extracts of grapes with a sufficiently high polyphenoloxidase activity on a substrate of pyrocatechol, apparentK _m values for oxygen, at 25° C were calculated as 1.1 × 10^–4mol (or 9% 02) for Sultana, and 1 × 10^–4mol (or 8% O₂) for Doradillo grapes. The importance of these figures for wine making is discussed.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung wurde der Einfluß des Sauerstoffs auf die Reaktion der Polyphenoloxy dase in Weintrauben bestimmt. Durch Verwendung von Rob. extrakten aus Trauben mit genügend hoher Polyphenoloxydase-Aktivität and einem Substrat aus Brenzcatechin lagen die offensichtlichenK _m Werte bei 25° C im Bereich von 1,1 · 10^–4mol (oder 9% O2) für Sultana and 1 · 10^–4mol (oder 8% 02) für Doradillo-Trauben. Die Bedeutung dieser Ergebnisse für die Weinherstellung wird diskutiert.

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On leave from Johannes Gutenberg Universität, Mainz, Germany.

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I thank CSIRO and in particular Dr. J. V. Possingham who invited me to work in his Division.     

Light sensitivity of carotenoids used as food colours

Summary The quantum yield for the photobleaching of the carotenoid pigments lutein und-carotene solubilized in aqueous solutions has been determined for monochromatic light at different wavelengths to provide an objective measure of the light sensitivity of these natural food colours. The quantum yields are proportional to the square root of the partial pressure of oxygen, indicative of a complex photo-oxidation mechanism in carotenoids. In UV light, lutein is more sensitive than-carotene. Quantum yields for air-saturated solutions at 20° C are 7.8–10^–3 mol einstein^–1 at 313 nm and 5.1·10^–4 at 366 nm for lutein compared with 4.7·10^–3 and 3.9·10^–4 for-carotene. For visible light, photo-oxidation is less severe and quantum yields at 436 nm are less than 3·10^–5 for lutein and 3.7·10^–5 for-carotene, respectively. The photobleaching of an alfalfa extract used as colorant in beverages, and in which the pigment is a complex mixture of geometrical isomers of mainly lutein palmitate, is also significant, although the quantum yield is generally lower than that for lutein. Sensitized photodegradation with initial light absorption by other pigments could be important to such extracts, as has been demonstrated in a model system with rose bengal as a light absorber. The dependence of the quantum yield on the oxygen partial pressure shows that at least two reaction paths are of importance to the sensitized photo-oxidation and a large deuterium isotope effect provides evidence for the involvement of singlet-oxygen in the sensitized photodegradation.

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Lichtempfindlichkeit von als Lebensmittelfarbstoffe verwendeten Carotenoide Abhängigkeit der Quantenausbeute von Wellenlängen und Sauerstoffdruck bei direktem und sensibilisiertem Photoabbau von solubilisiertem Lutein und -Carotin

Zusammenfassung Die Quantenausbeute bei der Lichtentfärbung der in wäßrigen Lösungen solubilisierten Carotinpigmente Lutein und-Carotin wurde für monochromatisches Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen bestimmt, um ein objektives Maß der Lichtempfindlichkeit dieser natürlichen Lebensmittelfarbstoffe zu erhalten. Die Quantenausbeuten sind proportional der Quadratwurzel des Sauerstoffpartialdrucks. Dies indiziert einen komplizierten Photooxidationsmechanismus der Carotenoide. Gegen UV-Licht ist Lutein empfindlicher als-Carotin, und für Lutein sind Quantenausbeuten der luftgesättigten Lösungen bei 20 °C und 313 nm 7,8×10^–3 mol Einstein^–1 und bei 366 nm 5,1×10^–4, im Vergleich mit 4,7×10^–3 beziehungsweise 3,9×10^–4 für-Carotin. Bei sichtbarem Licht ist die Photooxidation weniger ausgesprochen und die Quantenausbeuten bei 436 sind weniger als 3×10^–5 für Lutein, beziehungsweise 3,7×10^–5 für-Carotin. Signifikant ist auch die Lichtentfärbung eines Luzernenextraktes, der als Getränkefarbstoff dient, und worin das Pigment eine komplizierte Mischung von geometrischen Isomeren (hauptsächlich von Lutein-Palmitat) ist, obwohl die Quantenausbeute im allgemeinen niedriger als diejenige für Lutein ist. Für solche Extrakte könnte der sensibilisierte Photoabbau mit Initiallichtabsorption von anderen Pigmenten wichtig sein, wie es in einem Modellsystem mit Rose-bengal als Lichtabsorbierer nachgewiesen wurde. Die Abhängigkeit der Quantenausbeute vom Sauerstoffpartialdruck zeigt, daß für die sensibilisierte Photooxidation wenigstens zwei Reaktionswege wichtig sind, und ein großer Deuterium-Isotop-Effekt leistet den Beweis dafür, daß Singlet-Sauerstoff irgendwie mit dem sensibilisierten Photoabbau verbunden sein muß.

     

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)     

Stoffwechseluntersuchungen an lebensmitteltechnologisch wichtigen Mikroorganismen IX. Mitteilung Pyruvatcarboxylase aus Penicillium camemberti, var. candidum

Zusammenfassung Kinetische Eigenschaften der Pyruvatcarboxylase ausPenicillium camemberti, var. candidum, wurden an einem durch Ammoniumsulfatfraktionierung aus dem Rohextrakt gewonnenen Enzympräparat untersucht. Die Michaeliskonstanten wurden für Pyruvat (K _M = 6,6 · 10^–4 mol/l bei 25° C, pH 7,8) und Hydrogencarbonat (2,0 · 10^–8 mol/l bei 22° C, pH 7,8) bestimmt. Für die beiden anderen Substrate ATP und Magnesiumionen konnten die Michaeliskonstanten nicht ermittelt werden; sie sind nicht als zwei getrennte Substrate anzusehen. Pyruvatcarboxylase wird durch das SH-Reagens Jodacetamid gehemmt. Pyruvatcarboxylase wird außerdem durch Oxalsäure, Natriumfluorid, Asparaginsäure, Adenosindiphosphat, Cytosin- und Inosintriphosphat gehemmt.

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Metabolism of microorganisms important in food technology IX. Pyruvate carboxylase of penicillium camemberti, var. candidum2. Kinetics of the enzyme

Summary The kinetic behaviour of pyruvate carboxylase was studied with an ammonium sulfate preparation obtained from the crude extract ofPenicillium camemberti, var. candidum. The apparentK _M-values are as follows: 6,· 10^–4 mol/l at 25° C, pH 7,8 for pyruvate and 2,0 · 10^–3 mol/l at 22° C, pH 7,8 for hydrogencarbonate. The apparentK _M-values of the two other substrates adenosine-5-triphosphate and magnesium ions could not be determined, because they do not show as two separated substrates a kinetic behaviour of a reaction of first order. Pyruvate carboxylase is inhibited by jodoacetamid. Other inhibitors are oxalic acid, sodium fluoride, aspartic acid, adenosine diphosphate, cytosine triphosphate, and inosine triphosphate.

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Auszug aus der Promotionsarbeit von H.-J. STAN: Pyruvatcarboxylase ausPenicillium camemberti, var. candidum — Funktion und Eigenschaften. Diss. Techn. Univ. 1968 (D 83).     

Bestimmung des Endotoxin-Gehalts in Eiprodukten mit Hilfe eines miniaturisierten chromogenen Limulus-Tests

Zusammenfassung Die Eignung eines chromogenenLimulus-Tests zur Bestimmung des Endotoxin-Gehalts in Eiprodukten wurde gepruft. Dabei zeigte die Analyse verschieden stark bakteriell belasteter Volleimassen eine deutliche Korrelation zwischen Endotoxin-Konzentration und Gesamtkeimzahl (6 x 10⁴ cfu x ng^–1 Endotoxin) Bowie der Anzahl vonEnterobacteriaceen (7x10² cfu x ng^–1 Endotoxin). Vergleichbare Ergebnisse konnten auch mit Eigelb- und Eiweilßproben erzielt werden. Der Endotoxin-Nachweis wurde durch Hitzebehandlung (65 °C, 60 min) nicht beeinflußt. Endotoxinfreies steriles Volleimaterial hatte bis zu einer Konzentration im Testansatz von 10 mg x ml^–1 keinen Einfluß auf das Mcßergebnis. Im vorliegenden Bericht wird eine miniaturisierte Version des Testverfahrens vorgestellt, die im Mikro titerplatten-System durchgeführt werden kann.

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Determination of endotoxin in egg products with a miniaturized chromogenic Limulus test

Summary A chromogenicLimulus amoebocyte lysate assay was applied to monitor endotoxin concentration in egg products. Analysis of differently contaminated whole egg probes revealed a strong correlation of endotoxin concentration to total bacterial count 6 x 10⁴ cfu x ng^–1, where cfu=colony-forming unit) as well as to number ofEnterobacteriaceae (1 ng/7 x 10² cfu). Similar relations were also found for egg white and egg yolk probes. A significant influence of heat pretreatment of egg probes (65° C, 60 min) on endotoxin detection could be excluded. Up to a concentration of 10 mg x µl^–1 endotoxin-free whole egg material did not interfere with the test system. A miniaturized version of the chromogenicLimulus test, which can be carried out in microtiter plates, is described.

     

Zur quantitativen Messung der Kontraktilit?t von Muskelfaser-fragmenten bei Adenosintriphosphatzusatz

Zusammenfassung Es wird eine Methode beschrieben, die es gestattet, Veränderungen der fibrillären Muskelproteine in magerem Fleisch zu messen. Die Methode beruht darauf, daß die Faserfragmente eines Muskelhomogenates in einem geeigneten Ionenmilieu bei Adenosintriphosphatzusatz kontrahieren. Die damit verbundene Abnahme der Teilchengröße kann durch Messung der Änderung der Trübung des Faserhomogenates verfolgt werden.Es empfiehlt sich, die Konzentration der Homogenate so zu wählen, daß in dem für jede Muskelart zu ermittelnden Bereich gemessen werden kann, in dem die Trübungswerte bei logarithmischer Darstellung mit zunehmender Konzentration linear ansteigen.Da die Höhe der Trübungswerte pH-abhängig ist, sollten Vergleichsmessungen bei einem pH-Wert durchgeführt werden.Bei physiologischen Konzentrationen im Bereich von 0,5 – 10^–3 m- bis 5 · 10^–3 m-ATP werden die größten Werte für die Trübungsänderung erhalten.Die Reaktion ist im Temperaturbereich zwischen 15° C und 25° C wenig temperaturempfindlich. Bei Routinemessungen ist eine Thermostatisierung der Proben nicht erforderlich.Homogenate vom Brustmuskel des Haushuhnes, die im Kühlschrank aufgehoben werden, sind einige Stunden zur Trübungsmessung verwendbar. Im Verlauf der Lagerung nehmen die bei der Reaktion mit ATP erreichten Endwerte der Trübung etwas zu.Die Anwendbarkeit der Methode wird an Proben vom Brustmuskel des Haushuhnes gezeigt, die bei –28° C gelagert wurden.Die Messung der Trübungsänderung dürfte für fettarme Muskulatur in vielen Fällen anwendbar sein, wenn es darauf ankommt nachzuweisen, daß die fibrillären Muskelproteine durch technologische Prozesse oder Chemikalien verändert wurden.