Karl Eichner

The reaction kinetics for the formation of Strecker aldehydes in low moisture model systems and in plant powders

Abstract The Strecker aldehydes, acetaldehyde (AA), 2-methylpropanal (2-MP), 2-methylbutanal (2-MB) and 3-methylbutanal (3-MB), are regularly found in processed foods of plant origin. They are produced by Strecker degradation of the amino acids, alanine, valine, isoleucine and leucine. The observed reaction of their formation in a low moisture model system and in commercially available plant powders turned out to be pseudo zero order. The activation energies for their formation, in a low moisture model system containing glucose and alanine, valine, isoleucine and leucine, ranged from 115 to 124 kJ/mol. Using a model system containing glucose and leucine it became possible to interpret the kinetics of the formation of Strecker aldehydes in relation to the formation of Amadori rearrangement products (ARP), the decrease of leucine and the formation of brown pigments as a function of heating time.

Optimum yield of pyridosine and furosine originating from maillard reactions monitored by ion-exchange chromatography

Abstract An improved ion-exchange chromatographic method for rapid separation and quantitative estimation of deoxyfructosyllysines and their hydrolysis products (pyridosine and furosine) is described. The proposed elution procedure has good reproducibility; the optimum hydrolysis conditions for the highest molar ratio of pyridosine and furosine are given. The furosine/pyridosine molar ratios obtained by ⌈dhydrolysis” of model fructosyllysine as well as of natural protein matrices (soya beans, tomato powder, barley and malts) are in good agreement and without exception > 1. The smallest amount of pyridosine determined was 0.009% (w/w). The relationship between the compounds pyridosine, furosine, lysine and carbohydrate units present in the parent moiety is discussed.

The Influence of Water Content and Temperature on the Formation of Maillard Reaction Intermediates during Drying of Plant Products

During heat processing of foods because of its high temperature coefficient the Maillard reaction becomes the dominant deteriorative reaction (10, 14, 15). It is well known that the Maillard reaction in foods is initiated by the formation of colorless and tasteless intermediates, which preferentially are formed in low-moisture systems (5, 6). In this way by reaction of glucose with amino acids fructose-amino acids arc formed via Amadori rearrangement of the primary glucosyl-amino acids (10). Fructose-amino acids e.g. have been isolated from freeze-dried apricots and peaches (1, 2, 11). Amadori compounds arising from aldoses and free amino acids are formed during drying of foods and can be easily detected by amino acids analysis (5)

Haltbarmachen von Lebensmitteln

Verfahren zur Lebensmittelkonservierung auswählen und erproben; Lebensmittel haltbar machen; selbst haltbar gemachte Produkte unter Beachtung der 5. Febr. 2013 ersten gängigen Verfahren. Viele Lebensmittel verderben ohne Konservierung. Bestrahlung. Bestrahlung kann Gewürze haltbar machen. 19. Okt. 2016 Damals konnten die Menschen ihre Lebensmittel haltbar machen, indem sie sie salzten, trockneten, zuckerten, räucherten, oder säuerten.

Nachweis von Maillard-Produkten in Malzen, Bieren und Braucouleuren

During the Maillard reaction, the reducing sugars first react with the free amino groups of the amino acids. With aldoses, 1-amino-l-deoxyketoses (ketose-amino acids, Amadori compounds) are the first stable intermediates to be formed. In malts ten different Amadori compounds could be determined that formed during the kiln-drying of malt. Dependent on the kiln-drying conditions, the different types of malt contain different amounts and proportions of these compounds. During the brewing process (mashing, mash wort cooking) about half of the Amadori compounds are decomposed, whereas during fermentation no changes can be observed. Therefore the amount and composition of Amadori compounds detected in beer may indicate the type of malt used. During the production of brewing couleurs, ammonia or ammonium compounds react with sugars and deoxyfructosazines are formed. In brewing coleurs, relatively high amount of these pyrazine derivatives (2–6 g/100 g) could be found. An analytical method is described for the quantitative determination of deoxyfructosazines, indicating an addition of brewing couleur to beer.ZusammenfassungBei der Maillard-Reaktion reagieren primär reduzierende Zucker mit den freien Aminogruppen der Aminosäuren. Dabei entstehen aus Aldosen als erste stabile Zwischenprodukte die 1-Aminosäure-1-desoxy-ketosen (Amadori-Verbindungen). In Malzen konnten zehn Amadori-Verbindungen quantitativ bestimmt werden. Sie entstehen während des Darrens des Malzes. Aufgrund unterschiedlicher Darrbedingungen unterscheiden sich die Malztypen im Gehalt und im Muster dieser Substanzen. Während der Erhitzungsvorgänge beim Brauprozeß (Maischen, Würzekochung) werden die Amadori-Verbindungen etwa zur Hälfte abgebaut, dagegen sind bei der an schließenden Gärung keine Veränderungen zu beobachten. Aus dem Gehalt und dem Muster der Amadori-Verbindungen im Bier können somit Rückschlüsse auf das verwendete Malz gezogen werden. Bei der Herstellung von Braucouleuren werden Ammoniak bzw. Ammoniumverbindungen als Aminokomponenten eingesetzt. Die Couleure enthalten deshalb keine 1-Aminosäure-l-desoxy-ketosen, dafür aber „Desoxyfructosazine”, die bei der Reaktion von Zuckern mit Ammoniak entstehen. Diese Pyrazinderivate wurden in Braucouleuren in hohen Mengen (2–6 g/100 g) gefunden. Es wird eine Methode vorgestellt, mit der ein Zusatz von Braucouleuren zum Bier über die Bestimmung der „Desoxyfructosazine” eindeutig nachgewiesen werden kann.

Verhalten von Amadori-Verbindungen während der Kakaoverarbeitung

SummaryA method was developed for the isolation, enrichment and gas Chromatographic determination of heterocyclic aroma compounds formed during the heating of fructosealanine, a typical aroma precursor detected in cocoa, under roasting conditions. Different classes of aroma compounds (pyrazines, pyrroles, pyridines, furans), which have already been described for the aroma of cocoa, could be identified in this way. By model roasting experiments, the rate of formation of distinct tracer substances representing these groups of compounds, dependent on roasting temperature and water content, was determined. During roasting, the decomposition rate of fructosealanine increased with increasing temperature and heating time as well as the rate of formation of heterocyclic compounds. At higher temperatures and longer roasting timesN-containing heterocyclic compounds were preferably formed, whereas lower roasting temperatures and shorter roasting times favoured the formation of furan derivatives. The main aroma components formed by roasting fructosealanine were 2-acetylpyrrole, 5-methylfurfural and 2-acetylfuran. It could be shown that Amadori compounds contribute essentially to the formation of cocoa aroma. The composition of aroma compounds was influenced by water activity (aw). With increasing aw values the yield of pyrazines, pyridines and furans decreased, whereas the amount of pyrroles increased.ZusammenfassungEs wurde eine Methode entwickelt, um die bei der Röstung von Fructosealanin (Fru-Ala), einer in Kakao enthaltenen Aromavorstufe, gebildeten heterocyclischen Aromakomponenten zu isolieren, anzureichern und gaschromatographisch zu bestimmen. Verschiedene Aromastoffklassen (Pyrazine, Pyrrole, Pyridi ne, Furane), die schon für das Kakaoaroma beschrieben wurden, konnten so nachgewiesen werden. Aus diesen Verbindungsgruppen wurden bestimmte Schlüsselverbindungen (Leitsubstanzen) ausgewählt und ihre von der Rösttemperatur und vom Wassergehalt abhängigen Bildungsgeschwindigkeiten untersucht. Erwartungsgemäß wurde Fru-Ala während der Röstung abgebaut. Die Abbaurate nahm mit zunehmender Temperatur und Erhitzungszeit zu. Mit steigender Geschwindigkeit des Fru-Ala-Abbaus erhöhte sich die Bildungsgeschwindigkeit der Heterocyclen.Die gebildeten Heterocyclen zeigten charakteristische Unterschiede in ihren temperaturabhängigen Bildungsgeschwindigkeiten und den gebildeten Mengen. Bei höheren Temperaturen und längeren Röstzeiten bildeten sich bevorzugt stickstoffhaltige Heterocyclen, bei den niedrigeren Rösttemperaturen und kürzeren Verweilzeiten entstanden bevorzugt Furanderivate. In den größten Mengen bildeten sich 2-Acetylpyrrol, 5-Methylfurfural und 2-Acetylfuran. Amadori-Verbindungen tragen, bezogen auf ihre Gesamtmenge, wesentlich zum Kakaoaroma mit bei. Unterschiedliche Wasseraktivitäten während der Röstung führten zu Aromadifferenzierungen. Mit steigendem aw-Wert sank die Ausbeute an Pyrazinen, Pyridinen und Furanen, während sich die Pyrrolmenge erhöhte.

Veränderungen von Inhaltsstoffen bei der Verarbeitung von Tomaten

The influences of processing conditions and composition on chemical changes during thermal processing of tomatoes were investigated. During the Cold and Hot Break process pectin is degraded to different extents. Due to the thermal impact at first cyclization of glutamine to pyroglutamic acid takes place. At higher dry weight contents and during drying processes Amadori compounds and browning can be detected. The reaction products formed during thermal processing can be analysed by amino acid analysis and-after proper derivatization-by capillary gas chromatography.The influences of processing conditions and composition on chemical changes during thermal processing of tomatoes were investigated. During the Cold and Hot Break process pectin is degraded to different extents. Due to the thermal impact at first cyclization of glutamine to pyroglutamic acid takes place. At higher dry weight contents and during drying processes Amadori compounds and browning can be detected. The reaction products formed during thermal processing can be analysed by amino acid analysis and - after proper derivatization - by capillary gas chromatography.

Trennung und Bestimmung von Amadori-Verbindungen mittels HPLC und Nachsäulenreaktion

SummaryAn HPLC method is described for the separation and determination of 16 Amadori compounds in dried vegetables and other vegetable products. Fructose, glucose and fructose-pyrrolidonic acid, the cyclization product of fructoseglutamic acid and fructoseglutamin, can also be detected by this method. After extraction of the samples with water, separation is performed by isocratic HPLC on DEAE silica gel using an acetonitrile phosphate buffer mobile phase. A post-column reaction with an alkaline solution of triphenyltetrazoliumchloride at 85 °C allows a very selective and sensitive photometric determination at 480 nm. Detection as low as 10–50 ng for the various Amadori compounds can be achieved. The analysis of a number of industrially dried vegetables led to concentrations of 0.01 %–3.8% (in dried matter) for the individual compounds. The highest amounts of Amadori compounds were found in dried tomatoes, dried paprika and dried asparagus since the raw products contain high amounts of glucose and free amino acids, which are the precursors of the Amadori compounds.ZusammenfassungEs wird eine Methode beschrieben, mit der gleichzeitig 16 Amadori-Verbindungen in Trockengemüse und Gemüseprodukten bestimmt werden können. Zusätzlich werden Fructose, Glucose und Fructosepyrrolidoncarbonsdure, ein Cyclisierungsprodukt von Fructoseglutamin und Fructoseglutaminsäure, erfaßt. Nach Extraktion mit Wasser aus dem Untersuchungsmaterial erfolgt die isokratische HPLC-Trennung der Amadori-Verbindungen mittels Acetonitril/Phosphatpuffer an einer DEAE-Kieselgelsäule. Der empfindliche und spezifischeNachweis der getrennten Verbindungen erfolgt durch post-column Umsetzung mit alkalischer Triphenyltetrazoliumchloridlösung bei 85 °C und anschließender Detektion des gebildeten Triphenylformazans bei 480 nm. Die Nachweisgrenzen liegen bei 10 ng bis 50 ng für die verschiedenen Verbindungen. Mit dieser Methode wurden zahlreiche industriell hergestellte Trockengemüse untersucht und für die einzelnen Amadori-Verbindungen Gehalte zwischen 0,01% und 3,8% i. T. ermittelt. Besonders hohe Gehalte fanden sich bei Tomaten-, Gemüsepaprika- und Spargeltrokkenprodukten, da hier in den Ausgangsprodukten relativ hohe Gehalte an Glucose und freien Aminosäuren als Vorstufen der Amadori-Verbindungen vorhanden sind.

Verhalten von Amadori-Verbindungen whrend der Kakaoverarbeitung@@@The role of Amadori compounds during cocoa processing: 1. Bildung und Abbau von Amadori-Verbindungen@@@1. Formation and decomposition of Amadori compounds

SummaryAmadori compounds formed by the reaction of reducing sugars (aldoses) and amino acids occur in both roasted and unroasted cocoa. They are precursors of the Maillard reaction leading to the formation of aroma compounds during the roasting processes. Amadori compounds appear during the amino acid analysis of cocoa extracts. However, they cannot be separated completely and therefore cannot be identified. Prior to gas chromatographic separation, the Amadori compounds isolated from cocoa were oximated and trimethylsilylized. By capillary gas chromatography double peaks for each compound corresponding to the syn- and anti-forms of the oximes were obtained. It was shown that Amadori compounds already occur in fermented cocoa beans dried in the producer country. Depending on the amounts of the individual free amino acids, their concentrations increase during pre-drying prior to roasting. Furthermore during the roasting process an increase in the amount of these compounds Was observed which was later followed by a decrease. Amadori compounds also decompose during the conching process performed during chocolate processing.ZusammenfassungEs konnte nachgewiesen werden, daß sowohl in geröstetem als auch in ungeröstetem Kakao Amadori-Verbindungen vorkommen. Sie werden aus reduzierenden Zuckern (Aldosen) und Aminosäuren gebildet. Sie stellen Vorstufen der bei Röstprozessen ablaufenden und zur Aromabildung führenden Maillard-Reaktion dar. Amadori-Verbindungen treten zwar bereits bei der Aminosäureanalyse von Kakaoextrakten in Erscheinung, werden hier aber nur unvollständig getrennt und können daher nicht zugeordnet werden. Eine vollständige Auftrennung der in Kakao enthaltenen Amadori-Verbindungen war erst durch Capillargaschromatographie nach erfolgter Oximierung und Silylierung möglich. Es treten für jede der Einzelverbindungen Doppelpeaks auf, die der syn- und anti-Form der Oxime entsprechen. Die Untersuchungen ergaben, daß Amadori-Verbindungen bereits in fermentierten und im Erzeugerland getrockneten Kakaobohnen vorliegen. Ihre von den jeweiligen Mengen der freien Aminosäuren abhängigen Konzentrationen nehmen bei einer der Röstung vorgeschalteten Vortrocknung weiter zu. Im Verlauf der Röstung erfolgt anfangs eine gewisse Zunahme, später jedoch eine Abnahme. Auch während des bei der Schokoladenherstellung sich anschließenden Conchierprozesses werden Amadori-Verbindungen weiter abgebaut.

Bildung von IQ-Verbindungen in Fleisch und Fleischprodukten

ZusammenfassungBei der Herstellung von Fleischprodukten können sich aus den darin enthaltenen reduzierenden Zuckern, Aminosäuren und Kreatin/Kreatinin im Rahmen einer Maillard-Reaktion Imidazochinoline und Imidazochinoxaline („IQ-Verbindungen“) bilden; diese haben sich als mutagen erwiesen.Die aus wasserarmen Modellsystemen und Fleischextrakt mittels Flüssig-Flüssig-Verteilung isolierten IQ-Verbindungen wurden an einer Kationenaustauschersäule vorfraktioniert und anschließend durch HPLC an einer RP-Phase getrennt. Die Identifizierung der vorher acetylierten Verbindungen erfolgte mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie aufgrund der charakteristischen Massenzahlen ihrer Fragmentionen.Bereits beim Erhitzen der Modellsysteme auf 100°C setzt die Bildung von IQ-Verbindungen ein und nimmt bei weiterer Temperaturerhöhung stark zu. Auch in käuflichem Fleischextrakt können IQ-Verbindungen in unterschiedlichen Mengen nachgewiesen werden.SummaryDuring meat processing mutagenic imidazoquinolines and imidazoquinoxalines (“IQ-compounds”) may be formed by Maillard reaction of reducing sugars, amino acids, and creatine/creatinine.IQ-compounds isolated from low-moisture model systems and meat extract by liquid-liquid-distribution were fractionated on a cation exchanger and separated on an RP phase. After acetylation the separated compounds were identified by gas chromatography/mass spectrometry based on their characteristic mass fragment ions.During heating the model systems at 100°C the formation of IQ-compounds begins and greatly increases by further raising the temperature. In different amounts IQ-compounds could also be detected in commercially available meat extracts.