R. Tressl

Gas-Chromatographische Untersuchung pflanzlicher Aromen II. Anreicherung, Trennung und Identifizierung von Apfelaromastoffen

SummaryFruit aromas are characterized by a large number of individual aroma substances which are, within a concentration range of a few powers of ten, apparently matched physiologically. Under certain conditions many of these compounds undergo change in the natural tissue. To be able to assess the total fruit aroma, all the enzymatic and chemical changes possible during the development of the fruit must be taken into account. These factors give rise to a special type ofaroma problem. Some guide can be drawn from this for the methods of enriching, separating and identifying the individual aroma substances. The reasons for using liquid-liquid extraction with pentane/ methylene chloride (2∶1) for the enriching of apple aroma substances are discussed in detail. For the subsequent gas chromatographic separation, 14 separating columns are described (table 1) and the VRrel-values for 117 aroma components, including 39 acids, 34 esters, 30 alcohols and 12 aldehydes, given (table 2). For the identification of the individual aroma substances, elimination analysis based on differential gas chromatography was used i.e. differential chromatograms showing changes in the functionalgroups were obtained on analyzing the original sample and then after treatment with Na2S2O5, NaOH, Pt/H2 and LiBH4.ZusammenfassungFruchtaromen sind durch eine große Zahl einzelner Aromastoffe gekennzeichnet, die in einem Konzentrationsbereich von einigen Zehnerpotenzen offenbar physiologisch aufeinander abgestimmt sind. Viele dieser Verbindungen unterliegen im natürlichen Zellverband einer gewissen Wandelbarkeit, die von zahlreichen Faktoren beeinflußt wird. Für eine Beurteilung des gesamten Fruchtaromas sind auch die möglichen Veränderungen enzymatischer und chemischer Art im Zuge der Aufarbeitung der Früchte zu beachten. Die genannten Faktoren ergeben ein Aromaproblem besonderer Art. Daraus folgen für die Methoden zur Anreicherung, Trennung und Identifizierung der einzelnen Aromastoffe gewisse Konsequenzen. Für Apfelaromastoffe werden die Gründe ausführlicher diskutiert, die zur bevorzugten Anwendung der Flüssig-Flüssig-Extraktion mit Pentan/Methylenchlorid (2∶1) für die Anreicherung geführt haben. Für die nachfolgende gas-chromatographische Trennung werden in Tab. 1 14 verschiedene gas-chromatographische Trennsäulen beschrieben und in Tab. 2 die VRrel-Werte für 117 Aromakomponenten, darunter 39 Säuren, 34 Ester, 30 Alkohole und 12 Aldehyde, angegeben. Zur Identifizierung der einzelnen Aromastoffe wurde die Ausscheidungsanalyse herangezogen, d.h. durch Gas-Chromatographie der unveränderten Probe und der Probe nach Behandlung mit Na2S2O5, NaOH, Pt/H2, LiBH4 entstehen Differenzchromatogramme, die Veränderungen funktioneller Gruppen aufzeigen.SommaireLes arômes de fruits sont caractérisés par un grand nombre de constituants harmonisés physiologiquement quoique les concentrations séchelonnent sur plusieurs puissances de dix. Dans le milieu cellulaire naturel, beaucoup de ces composants sont susceptibles transformations, qui sont influencées par de nombreux facteurs. Un jugement sur larôme total des fruits doit aussi tenir compte des modifications enzymatique ou chimiques que peuvent subir les fruits durant le traitement. Les facteurs indiqués donnent lieu à un ≪problème darôme≫ tout spécial. Il en résultent certaines conséquences quant aux méthodes empolyées pour la concentration, séparation, et identification des constituants individuels. Pour larôme des pommes, on discute plus en détail les raisons du choix de lextraction liquide-liquide avec pentane/chlorure de méthylène (2∶1) pour la concentration. Pour la séparation ultérieure par chromatographie en phase gazeuse, 14 colonnes de séparation différentes sont décrites dans le tableau 1, et les valeurs VRrel de 117 constituants darômes, parmi eux 39 acides, 34 esters, 30 alcools, et 12 aldéhydes, sont indiquées dans le tableau 2. Afin didentifier les constituants dun arôme, on se sert danalyses délimination: après chromatographie en phase gazeuse de léchantillon original, on traite léchantillon au Na2S2O5, NaOH, Pt/H2, LiBH4 et répète lanalyse chromatographique. De cette façon, on obtient des chromatogrammes différentiels doù on peut déduire des modifications dans des groupes fonctinnels.

Über die biogenese von aromastoffen bei pflanzen und früchten-III : Gaschromatographische bestandsaufnahme von apfel-aromastoffen

Zusammenfassung In einer Tabelle werden die bischer von uns in Apfein verschiedener Sorten und in unterschiedlichen Vegetations- und Reifestadien aufgefundenen fluchtigen Aromastoffe zusammengestellt. Die Anreicherung erfolgte nach Homogenisieren und Abpressen durch Extraction mit Pentan/Methylenchlorid (2:1); die Gaschromatographie mit einem Gerat der Firma Siemens unter Verwendung eines Flammenionisationsdetektors.

Über die Biogenese von Aromastoffen bei Pflanzen und Früchten IV. Mitteilung Bildung der Aromastoffe des Apfels im Verlauf des Wachstums und bei der Lagerung

SummaryBy using gas chromatography in connection with differential chromatographic methods the apple aroma substances were seperated, identified and determined quantitatively. A comparison of different apple varieties showed that the aromatic differences were mostly of quantitative nature and that the aromas composition strongly depended on the stage of growth, on the degree of ripening and on the storage conditions. Decisive for the formation of aroma substances were the conditions immediately after harvest and at the beginning of storage; the knowledge of these factors are considered essential for preserving and improving technology.ZusammenfassungDas Aroma intakter Früchte wird nach unseren Feststellungen bei der Zerstörung des Zellverbandes ohne Inhibierung der fruchteigenen Enzyme stark verändert. Aufarbeitungen zur Isolierung der „natürlichen” Aromastoffe wurden deshalb „inhibierend” vorgenommen. In Anbetracht unserer Befunde, wonach die verschiedenen Aromakomponenten einer Frucht im Verlauf ihrer Vegetation mengenmäßig verändert werden, waren Methoden auszuarbeiten, die quantitative Vergleiche der wesentlichen Aromakomponenten zwischen Früchten gleicher und verschiedener Sorten ermöglichen. Diese methodischen Voraussetzungen konnten durch Ausarbeitung standardisierbarer Aufarbeitungs-, Konzentrierungs-, Trenn- und Nachweismethoden erfüllt werden. Damit war die Grundlage zur Untersuchung der Biogenese pflanzlicher Aromastoffe geschaffen.

Über die Biogenese von Aromastoffen bei Pflanzen und Früchten, VI. Mitteilung Ester, Alkohole, Carbonylverbindungen und Phenoläther des Bananenaromas

SummaryIf bananes are preparated under inhibition of fruit enzymes for aroma concentrates, it is possible to identify the naturally present aroma components by gas chromatography. The 80 esters, 40 alcohols, 23 carbonyl-compounds and 4 phenolethers so far found by gas chromatographic retention comparisons with several seperation columns and by chemical seperation analysis, are to be considered as real metabolism products of the banana fruit. The quantitatively dominating esters present in banana aroma, especially, i-amylacetate, result in a typical ester aroma.ZusammenfassungWerden Bananen unter Inhibierung der fruchteigenen Enzyme standardisiert zu Aromakonzentraten aufgearbeitet, dann ist eine gaschromatographische Bestandsaufnahme der natürlich vorkommenden Aromakomponenten möglich. Die bisher durch gaschromatographische Retentionsvergleiche auf mehreren Trennsäulen und durch chemische Ausscheidungsanalyse gefundenen 80 Ester, 40 Alkohole, 23 Carbonylverbindungen und 4 Phenoläther sind weitgehend als echte Stoffwechselprodukte der Banane zu betrachten. Die zahlen- und mengenmäßig im Bananenaroma dominierenden Ester, unter denen i-Amylacetat hervortritt, bedingen ein typisches Esteraroma.

Über die Biogenese von Aromastoffen bei Pflanzen und Früchten V. Mitteilung Anreicherung, Trennung und Identifizierung von Bananenaromastoffen

SummaryThere are methods discussed for preparation of fruit aroma concentrates which are equivalent to the natural aroma of the fruits. Besides inhibition of the fruit enzymes before destruction of the fruits cellular structure, the physiological condition of the fruits during aroma preparation is of special significance for obtaining a definite, optimum aroma composition.Problems of seperation and identification, which arise in natural fruit aromas (300–400 single components of different concentration and chemical constitution) are discussed. A method is described to isolate and to concentrate components of fruit aroma. The isolated aroma components are characterized by means of chemical micro methods in connection with gas chromatography. An IR-microtechnique allows the development of a spectrum with 50–150μg substance per each aroma component isolated. With a selection of samples it is demonstrated how the combination of gas chromatography and mass-spectroscopy contributes to identification.ZusammenfassungEs werden Methoden diskutiert, die es erlauben, Fruchtaromakonzentrate zu gewinnen, die dem natürlichen Aroma der Früchte entsprechen. Neben der Inhibierung der fruchteigenen Enzyme vor Zerstörung des Zeltverbandes der Früchte ist besonders der physiologische Zustand der Früchte zum Zeitpunkt der Aromagewinnung von Bedeutung, um eine definierte, optimale Aromazusammensetzung zu erhalten.Trennprobleme und Identifizierungsmethoden, die sich bei natürlichen Fruchtaromen (300–400 Einzelkomponenten unterschiedlichster Konzentration und chemischer Konstitution) ergeben, werden diskutiert. Es wird eine Methode beschrieben, die es erlaubt, Komponenten aus Fruchtaromakonzentraten zu isolieren und anzureichern. Die isolierten Aromakomponenten werden mit Hilfe von chemischen Mikromethoden in Verbindung mit der Gaschromatographie charakterisiert. Eine IR-Mikrotechnik erlaubt mit 50–150μg Substanz je isolierter Aromakomponente die Herstellung eines Spektrums. An einer Auswahl von Beispielen wird gezeigt, welchen Beitrag die Kopplung der Gaschromatographie mit der Massenspektrometrie zur Identifizierung leistet.

Enzymatisch-oxidative veränderung von limonen bei der Zerstörung des Zellverbandes von Früchten

Abstract Limonene, one of the major components of orange flavour, is changed during the destruction of cell structure in the fruits to a greater or less extent depending on biochemical factors. This enzymic-oxidative process can be inhibited by addition of 80% MeOH, trichloracetic acid, CO 2 or quercetin.

Über die Biogenese von Aromastoffen bei Pflanzen und Früchten@@@About the biogenesis of aroma substances in plants and fruits: VIII. Mitteilung Zur Biogenese der in Bananen gefundenen Aromastoffe

SummaryInvestigations about the biogenesis of aroma substances in fruits take for granted that the aroma components, present in small amounts and large numbers, can be isolated and concentrated without any enzymatic resp. chemical changes. Enzymatic reactions, occurring with remarkable intensity without inhibition of the enzyme at the moment of cell destruction, also initiate the formation of components, which are not or only present in minor amounts in natural cells. By immediate inhibition of the fruit enzyme, followed by standardized and careful concentration, quantitatively and qualitatively “pure” metabolism products could be isolated; on the basis oft heir gaschromatografic and spectroscopical investigation, considerations on their biogenesis could be made.Four basicly different reactions are discussed:1.Amino acids as precursor of aroma substances in bananas.2.Derivation of aroma substances from the fatty acid metabolism.3.Change of phenyl-alanin to phenol-ether.4.Enzymatic-oxidative cleavage of unsaturated fatty acids.ZusammenfamungBiogeneseuntersuchungen über Aromastoffe von Früchten setzen voraus, daß die in kleinen Mengen und großer Zahl vorkommenden Aromakomponenten ohne enzymatische bzw. chemische Veränderungen isoliert and angereichert werden. Enzymatische Reaktionen, die ohne Inhibierung der Enzyme im Moment der Zerstörung des Zellverbandes mit erheblicher Intensität einsetzen, bewirken auch die Bildung von Komponenten, welche im natür-Zellverband nicht oder nur in untergeordneter Menge vorkommen. Durch Sofortinhibierung der fruchteigenen Enzyme und nachfolgende standardisierte und schonende Konzentrierung konnten quantitativ and qualitativ „echte” Stoffwechselprodukte isoliert und auf deren eingehender gaschromatographischer und spektroskopischer Untersuchung Betrachtungen über die Biogenese aufgebaut werden. Vier grundsätzlich verschiedene Reaktionswege werden zur Diskussion gestellt:1.Aminosäuren als Precurosr von Bananenaromastoffen,2.Abzweigung von Aromastoffen aus dem Fettsäurentoffwechsel,3.Umwandlung von Phenylalanin in Phenoläther,4.Enzymatisch-oxidative Spaltung ungesättigter Fettsäuren.

Über die Biogenese von Aromastoffen bei Pflanzen und Früchten@@@About the biogenesis of aroma substances in plants and fruits: VII. Mitteilung Fettsäuren des Bananenaromas; Verhalten von C16 und C18-Fettsäuren während der Reifung und ihre Verteilung in den Lipoiden

SummaryUnripened bananas contain C2–C15-fatty acids as free acids, whereas ripened bananas contain, C2–C6-fattyacids mainly as acyl-components of esters. Palmitic-, linolic- and linolenie-acid firmly increase in concentration sharply before reaching the respiratory climacteric rise, but decrease in the maximum formation of aroma substances. C16- and C18-fatty acids are almost exclusively present as glycerides in ripened bananas of the species “Gros Michel”, whereas in apples of the species “Jonathan” these fatty acids are distributed over the fractions glycerides + waxes, galacto-lipids and phospholipids + sulfolipids.ZusammenfassungUnreife Bananen enthalten C2–C15-Fettsäuren als freie Säuren, reife jedoch C2–C6-Fettsäuren, hauptsächlich als Acylkomponenten von Estern. Palmitin-, Linol- und Linolensäure nehmen in der Konzentration kurz vor Erreichen des klimakterischen Atmungsmaximums stark zu, im Maximum der Bildung von Aromastoffen wieder ab. C16- und C18-Fettsäuren liegen bei reifen Bananen der Sorte Gros Michel fast ausschließlich als Glyceride vor, im Gegensatz zu Äpfeln der Sorte Jonathan, bei der diese Fettsäuren über die Fraktionen Glyceride + Wachse, Galaktolipide und Phospholipide + Sulfolipide verteilt sind.