Chemilumineszenzmethode zum Nachweis strahleninduzierter Oxidationsprodukte in fetthaltigen Lebensmitteln

Zusammenfassung Mit der Chemilumineszenzmethode wurde die strahleninduzierte Oxidation der fetthaltigen Lebensmittel Haselnüsse, Erdnüsse und Geflügelfleisch nachgewiesen. Für weitere Untersuchungen wurde eine Modellmischung und Sonnenblumenöl verwendet. Die Bestrahlung erfolgte in einem Röntgen-Fluoreszenz-Gerät, wobei zu beachten ist, daß der G-Wert der Röntgenstrahlung zur Erzeugung von Radikalen erheblich höher liegt als der entsprechende G-Wert einer für die Bestrahlung von Lebensmitteln mit Gammastrahlung üblichen Cobalt-60-Quelle.Es ergab sich eine Abhängigkeit des Integrals von der Bestrahlungsdosis. Durch Bestrahlungsversuche mit Modellmischungen, denen unterschiedliche Konzentrationen an -Tocopherol zugesetzt worden waren, konnte gezeigt werden, daß -Tocopherol bei niedrigen Bestrahlungsdosen das Chemilumineszenzsignal verkleinert. Bei höheren Bestrahlungsdosen vergrößert sich das Chemilumineszenzsignal mit zunehmender Menge an -Tocopherol, da hierbei Bestrahlungsprodukte des -Tocopherols dessen antioxidative Wirkung überlagern. Bestrahlte Geflügelfleischproben sind auch nach einer Tiefkühllagerung von 26 Wochen noch signifikant von unbestrahlten Proben zu unterscheiden. Eine Quantifizierung der aufgenommenen Strahlendosis ohne Kenntnis der Lagerungsdauer ist aber nicht möglich, da die Integrale nach der Bestrahlung während einer Lagerung unterschiedlich stark abnehmen. In jedem Fall bietet sich jedoch die Chemilumineszenz-Methode mit der Möglichkeit der Automation bei hoher Empfindlichkeit als Screeningmethode für den Nachweis einer Lebensmittelbestrahlung an.

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Chemiluminescence method for the detection of radiation-induced oxidation products in fatty foods

Radiation-induced oxidation of fatty foods was detected by a chemiluminescence method. Hazelnuts, peanuts and poultry were used as foodstuff samples. Additional investigations were performed with a model system and sunflower oil. The irradiation of the samples was carried out in a x-ray-fluorescence-apparatus. Thereby it is to note that the G-value of the x-ray-radiation is much higher than the G-value of a cobalt-60-source normally used for irradiation of food. A dependance of the integral of the light curve on the irradiation doses could be proved. Investigations with model systems which contained different amounts of -tocopherol showed a decreasing chemiluminescence signal at low irradiation doses in presence of -tocopherol. At higher doses the chemiluminescence signal enlarges with increasing amounts of -tocopherol because irradiation products of -tocopherol overlay its antioxidative effect. Irradiated poultry samples differ significantly from unirradiated samples after a deep-freeze storage of 26 weeks. A quantification of the doses is not possible without knowledge of the storage time, because the integrals decrease differently after irradiation during storage. In any case the chemiluminescence method is useful as a screening method for the detection of irradiation of foodstuffs with the possibility of automation and high sensitivity.

     

Rapid determination of α-tocopherol in muscle and adipose tissues of pork

A fast, sensitive and reproducible method for the analysis of -tocopherol in pork tissues is presented. It combines saponification of the tissue and -tocopherol extraction in a single vessel, followed by HPLC separation and fluorescence detection. Added -tocopherol was recovered quantitatively. The reduction of lipid peroxides with potassium iodide before the saponification step did not alter the amounts of -tocopherol detected. Membranebound -tocopherol was not oxidized by lipid peroxides during the procedure. The coefficient of variation of -tocopherol analysed using this method was ±4.2% for muscle and ±2.5% for adipose tissues.

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Methode zur schnellen Bestimmung von -Tocopherol in Muskel- und Fettgeweben des Schweines

Zusammenfassung Es wird eine schnelle, empfindliche und reproduzierbare Methode zur Bestimmung von -Tocopherol im Schweinefleisch vorgestellt. Die Methode verbindet die Verseifung des Gewebes und die Extraktion in einem Gefäß. Nach HPLC-Abtrennung wird das -Tocopherol mit einem Fluoreszenzdetektor bestimmt. Zugesetztes -Tocopherol wurde quantitativ wiedergefunden. Die Reduktion der Lipidperoxide mit Kaliumjodid vor der Verseifung hatte keinen Einfluß auf die im Gewebe bestimmten -Tocopherolgehalte. Das membrangebundene -Tocopherol wird während der Bestimmung nicht durch Lipidperoxide oxidiert. Der Variationskoeffizient der Methode lag für Muskelgewebe bei ±4,2% und für Fettgewebe bei ±2,5%.

     

Untersuchungen zum Abbau von Maillard-Reaktionsprodukten durch amylolytische Enzyme

Zusammenfassung Es wird der Einfluß von Amadori-Verbindungen (Fructosyl-, Maltulosyl- und Maltotriulosylglycin) auf die Aktivität der Enzyme -Glucosidase (ausSaccharomyces cerevisiae), Glucoamylase (ausAspergillus niger) und -Amylase (aus Schweinepankreas) untersucht. Fructosylglycin wird durch alle drei Enzyme nicht hydrolysiert. -Glucosidase hydrolysiert Maltulosylglycin um den Faktor 10 langsamer als Maltotriulosylglycin. Glucoamylase und -Amylase katalysieren dagegen nur die Spaltung von Maltotriulosylglycin, wobei Glucose und Maltulosylglycin gebildet werden. Die Aktivitäten der -Glucosidase und Glucoamylase werden durch die Amadori-Verbindungen Fructosyl- und Maltulosylglycin gehemmt. Diese Amadori-Verbindungen haben auf die -Amylaseaktivität keinen Einfluß. Für die Hemmung können elektronische Effekte bzw. Wechselwirkungen zwischen der sekundären Aminofunktion der Amadori-Verbindungen und der Carboxyl- bzw. der Carboxylatgruppe des aktiven Zentrums verantwortlich sein.

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Studies on the degradation of Maillard reaction products by amylolytic enzymes. 1. Reversible inhibition of - and glucoamylase as well as -glucosidase by oligosaccharide-Amadori-compounds

The influence of Amadori-compounds (fructosyl-, maltulosyl- and maltotriulosylglycin) on the activity of the enzymes -glucosidase (fromSaccharomyces cerevisiae), glucoamyläse (fromAspergillus niger) and -amylase (from porcine pancreas) was studied. Fructosylglycin was not hydrolyzed by all three enzymes. -Glucosidase hydrolyzes maltulosylglycin 10 times slower than maltotriulosylglycin. Glucoamylase and -amylase catalyze only the cleavage of maltotriulosylglycin to form glucose and maltulosylglycin. The activities of -glucosidase and glucoamyläse are inhibited through the Amadori-compounds fructosyl- and maltulosylglycin. These Amadori-compounds don't influence the activity of -amylase. Electronic effects or interactions between the secondary amino function of Amadori-compounds and the carboxyl- or carboxylate groups of active centres could be responsible for such an inhibition.

     

Dinkel und Z:oliakie

Zusammenfassung Über Dinkel (Triticum spelta L.) liegen bezüglich sciner Wirkung auf Zöliakiekranke keine Untersuchungen vor. Da eine klinische Testung aus ethischen Gründen nicht in Betracht kommt, wurden Dinkel und Weichweizen (Triticum aestivum L.) in den für die Zöliakieauslösung relevanten N-terminalen Sequenzen der -Gliadine verglichen. Dazu wurden die Gliadinfraktionen der Dinkelsorten Roquin und Schwabenkorn sowie der Weichweizensorte Rektor durch RP-HPLC präparativ getrennt und dominierende -Gliadine N-terminal sequenziert. Innerhalb der ersten 25 Positionen war kein signifikanter Unterschied zwischen den Dinkel- und Weichweizensorten zu erkennen. Zur Erfassung der vom N-Terminus weiter entfernt liegenden Sequenzabschnitte wurden die Gliadinfraktionen der Dinkelsorten mit Pepsin und Trypsin hydrolysiert. Die Partialhydrolysate wurden nacheinander durch Gelpermeationschromatographie und RP-HPLC aufgetrennt. Die aus dem N-terminalen Bereich von -Gliadinen stammenden Peptide wurden mit Hilfe von Referenzpeptiden identifiziert, die in einer früheren Arbeit [diese Zeitschrift 194 229 (1992)] aus einem Gliadinhydrolysat von Weichweizen isoliert wurden. Übereinstimmende Retentionszeiten bei der HPLC und Aminosäurezusammensetzungen der entsprechenden Peptide weisen darauf hin, daß auch in einem längeren N-terminalen Abschnitt (Positionen 3–56) der -Gliadine von Dinkel und Weichweizen identische Sequenzen vorliegen. Es muß daher davon ausgegangen werden, daß auch Dinkel Zöliakie auslöst und von Zöliakiekranken gemieden werden muß.

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Spelt wheat and coeliac disease

Spelt wheat (Triticum spelta L.) has not been investigated for the toxicity on coeliac disease patients until now. Because clinical studies are out of considerations for ethical reasons, spelt wheat and coeliac-active bread wheat (Triticum aestivum L.) were compared by the analysis of N-terminal sequences of -gliadins, which have been proposed to be responsible for the toxic effect. The gliadin fractions of the spelt wheats Roquin and Schwabenkorn and of the bread wheat Rektor were preparatively separated by RP-HPLC and major -gliadin components were then compared by N-terminal sequence analysis. The results did not reveal any significant difference between spelt and bread wheats within the first 25 positions. For the determination of sequences further from the N-terminus, the gliadin fractions of the spelt wheats were hydrolyzed with pepsin and trypsin. The resulting peptides were successively separated by gel permeation chromatography and RP-HPLC. Those peptides derived from the N-terminal part of -gliadins were identified by reference peptides isolated previously from bread wheat [this journal 194: 229 (1992)]. Retention times upon RP-HPLC and amino acid compositions of corresponding peptides confirmed the identity of spelt and bread wheat concerning the N-terminal sequences of -gliadins from position 3 to 56. For these reasons, it can be concluded that spelt wheat is a coeliac-toxic cereal and has to be avoided by coeliac patients.

     

Relationship between gliadin peptide structure and their effect on the fetal chick duodenum

Summary The tendency to form a-turn in-gliadin was estimated using the B-cell determinant prediction program based on the Chou and Fasman probability of-turn formation. Six sequences possessing a high probability of-turn formation were found. A statistically high agreement was found between these six sequences and three areas in-gliadin with the occurrence of Pro-Ser-Gln-Gln sequence which has recently been considered responsible for toxicity in coeliac disease. By means of solid-phase synthesis seven peptides were obtained covering the above-mentioned regions. Their toxicity was tested using the fetal chick duodenum. The results support the suggestion that peptides containing the sequences Pro-Ser-Gln-Gln and Gln-Gln-Gln-Pro may be involved in the pathogenesis of coeliac disease.

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Beziehung zwischen der Gliadin-Peptid-Struktur und ihr Einfluß auf den fetalen Kückendarm

Zusammenfassung Die Tendenz zur Bildung einer-Umwandlung im-Gliadin wurde bei Anwendung eines mathematischen Programms zur Vorhersage von B-Zelldeterminanten bestimmt, welches auf der Wahrscheinlichkeit der-Umwandlung nach Chou und Fasman basiert. Es wurden 6 Sequenzen gefunden, die eine hohe Wahrscheinlichkeit für die Bildung von-Umwandlungen aufwiesen. Zwischen diesen 6 Sequenzen und 3 Regionen im-Gliadin mit der Sequenz Pro-Ser-Gln-Gln, die kürzlich als verantwortlich für die Toxizität bei Cöliakie angesehen wurden, konnte eine statistisch gesicherte Beziehung gefunden werden. Mittels Festphasensynthese wurden 7 Peptide erhalten, die die oben genannten Regionen überdeckten. Ihre Toxizität wurde im fetalen Kückendarm getestet. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß Peptide, welche die Sequenz Pro-Ser-Gln-Gln und Gln-Gln-Gln-Pro enthalten, an der Pathogenese der Cöliakie beteiligt sein könnten.

     

The effect of antioxidants on the production, of volatile nitrosamines during the frying of bacon

Summary In model system studies simulating the frying of bacon a considerable variation in the production of N-nitrosopyrrolidine (NOPyr) has been observed, as occurs in sliced bacon fried conventionally. The inclusion of ascorbate or erythorbate (isoascorbate) has led consistently to a fall in or an elimination of NOPyr production up to an addition of 300 ppm (1,5 mM). Above this concentration of ascorbate, the elimination of NOPyr formation persisted in some instances but in others an increased production of the nitrosamine occurred. Using-tocopherol, a fall of NOPyr production during the simulated frying of bacon was obtained with increase of concentration of the antioxidant, there being a consistent elimination of the volatile nitrosamine following an addition of 500 ppm (1.16 mM). Whilst ascorbyl palmitate had a similar action in reducing or eliminating NOPyr production, no synergistic effect between it and a-tocopherol was noted in an experiment combining the two antioxidants. When bacon was fried in fat containing 400 or 800 ppm-tocopherol, the total production of NOPyr and DMN in the fried bacon, cooked out fat and condensate was markedly reduced but not completely eliminated as in the model system studies. Similarly, the curing of bacon with a brine containing a mixture of-tocopherol, ascorbyl palmitate and citric acid has led to considerable reductions in NOPyr and DMN output on frying when the combined concentrations of the two anti-oxidants were calculated to be 800 ppm.

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Der Einfluß von Antioxydantien auf die Entwicklung flüchtiger Nitrosamine während des Bratens von Speck

Zusammenfassung Bei Untersuchungen in Modell-Systemen, in denen das Braten von Speck simuliert wurde, stellte man eine nennenswerte Variation in der Entstehung von N-Nitrosopyrrolidin (NOPyr) fest, wie sie auch bei konventionell gebratenem Scheibenspeck auftritt. Der Zusatz von Ascorbat oder Isoascorbat hat bei einem Zusatz bis zu 300 ppm (1,5 mmol) regelmäßig zur Abnahme der NOPyr-Produktion geführt. Bei größerer Ascorbatkonzentration nahm die NOPyr-Bildung in einigen Fällen ab, in anderen setzte dagegen eine erhöhte Nitrosaminbildung ein. Bei Anwendung von-Tokopherol wurde eine Abnahme in der NOPyr-Bildung während des simulierten Bratens von Speck bei zunehmender Antioxydantien-Konzentration erreicht, wobei ein gleichbleibendes Verschwinden des flüchtigen Nitrosamins eine Folge des Zusatzes von 500 ppm (1,16 mmol) war. Während Ascorbylpalmitat eine ähnliche Wirkung in der Reduzierung der NOPyr-Bildung hatte, konnte bei einem Experiment, bei dem die beiden Antioxydantien zugegen waren, keine synergistische Wirkung festgestellt werden. Wenn Speck in 400 oder 800 ppm-Tokopherol enthaltendem Fett gebraten wude, war die Gesamtbildung von NOPyr und DMN in dem gebratenen Speck, dem ausgekochten Fett und im Kondensat wesentlich reduziert, aber nicht wie bei den Modell-System-Versuchen vollständig eliminiert. Ähnlich führte auch das Pökeln von Speck in Lake, die eine Mischung von-Tokopherol, Ascorbylpalmitat und Citronensäure enthielt, zu wesentlicher Reduzierung in NOPyr- und DMN-Produktion beim Braten, wenn die Konzentration der beiden Antioxydatien zusammen auf 800 ppm berechnet wurden.

     

Decomposition of linoleic acid hydroperoxides

Summary Methyl 13-hydroperoxy-cis-9-trans-11-octadecadienoate (13-HPODMe) was incubated with ditert-butyl peroxyoxalate or copper(II)palmitate for 3 h at 38 °C. Numerous products were identified and quantitatively analysed. The chemical structures and the amount of products resulting from the 13-HPODMe/Cu(pal)₂ system were influenced by both the presence of oxygen and the addition of some antioxidants (-,-,-tocopherols, ascorbyl palmitate).

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Abbau von LinolsäurehydroperoxidenII. Abbau des 13-Hydroperoxy-cis-9,trans-11-octadecadiensäuremethylesters durch Radikale oder Kupferionen

Zusammenfassung 13-Hydroperoxy-cis-9,trans-11-octadecadiensäuremethylester (13-HPODMe) wurde mit di-tert-Butylperoxyoxalat oder Kupfer(II)palmitat 3 Std bei 38 °C inkubiert. Zahlreiche Produkte wurden identifiziert und quantitativ analysiert. Die chemischen Strukturen und die Mengen der Produkte, die aus dem 13-HPODMe/Cu(pal)₂-System hervorgingen, wurden becinflußt durch die Anwesenheit von Sauerstoff und durch die Zugabe einiger Antioxidantien (-,-,-Tocopherol, Ascorbylpalmitat).