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Reaktion von Arginin mit Abbauprodukten 1,4-verknüpfter Disaccharide Im Verlauf der Reaktion von Arginin mit Abbauprodukten 1,4-glycosidisch verknüpfter Disaccharide entsteht ein Hauptderivatisierungsprodukt des Arginins, welches aus Inkubationsansätzen von Lactose mit N-(tert-Butoxycarbonyl)-L-arginin (Boc-Arg) bzw. N-a-Hippuryl-L-arginin (Hip-Arg) isoliert und als N-d-[5-(3-Hydroxypropyl)-4-oxo-imidazolon-2-yl]-L-ornithin (PIO) identifiziert werden konnte. PIO stellt ein spezifisches Reaktionsprodukt von Arginin mit Abbauprodukten 1,4-glycosidisch verknüpfter Disaccharide dar. Zum Nachweis des Precursors von PIO wurden die Bildung und der Abbau von 1,2-Dicarbonylverbindungen in Inkubationsansätzen von Lactose mit und ohne Hip-Arg nach der Hitzebehandlung mit o-Phenylendiamin untersucht. Es zeigte sich, dass ein als 1,2-Dicarbonylverbindung identifiziertes Abbauprodukt von Lactose nur in Abwesenheit von der Aminokomponente (Hip-Arg) als Hauptabbauprodukt bestimmbar war. Nach Isolierung dieser 1,2-Dicarbonylverbindung in Form ihres stabilen Chinoxalin-Derivates und der Strukturaufklärung ist es gelungen, dieses Hauptabbauprodukt der Lactose als (3'-Hydroxypropyl)-chinoxalin also das Chinoxalin der 3,4-Didesoxypentosulose (3,4-DDPs) zu identifizieren. Bestimmung von 1,2-Dicarbonylverbindungen in Lebensmitteln Glyoxal (GO), Methylglyoxal (MGO), 3-Desoxyglucosulose (3-DG) und 3-Desoxypentosulose (3-DPs) konnten nach Umsetzung mit o-Phenylendiamin erstmals in Milch- und Milchprodukten quantifiziert werden. Für Glyoxal wurden Gehalte von 0,06 bis 3,5 mg/ l und für Methylglyoxal von 0,2 bis 4,7 mg/ l bestimmt. 3-Desoxyglucosulose wurde mit Gehalten von 0,7 bis 3,5 mg/ l und 3-Desoxypentosulose von 0,1 bis 4,7 mg/ l bestimmt. Des Weiteren erfolgte die Bestimmung von Glyoxal, Methylglyoxal und 3-Desoxyglucosulose in käuflich erworbenen deutschen Honigen, in Honigen des Imkerverbandes Dresden und in neuseeländischen Honigen. Im Vergleich zu den Milchprodukten wurden deutlich höhere Gesamtgehalte an 1,2-Dicarbonylverbindungen (124 bis 1550 mg/ kg) bestimmt. Für 3-Desoxyglucosulose wurden 119 bis 1451 mg/ kg, für Glyoxal 0,2 bis 4,6 mg/ kg und für Methylglyoxal 0,5 bis 743 mg/ kg ermittelt. Ein Zusammenhang zwischen hohen Gehalten an 1,2-Dicarbonylverbindungen und der antibakteriellen Aktivität der Honige wurde untersucht. Hier stellten die neuseeländischen Manuka-Honige (Manuka: Leptospermum scoparium, Teebaum) den Schwerpunkt der Untersuchung dar. Für die untersuchten Manuka-Honige konnten ungewöhnlich hohe Gehalte an Methylglyoxal bestimmt werden (von 347 bis 743 mg/ kg). Von 12 verschiedenen Honigen deutscher und neuseeländischer Herkunft konnten nur Manuka-Honige als antibakteriell wirksam eingestuft werden. Bezogen auf den Gehalt an Methylglyoxal liegen die MIC-Werte für Staphylococcus aureus bei 1,5 mmol/ l für Manuka-Honig (35 % v/v), 1,4 mmol/ l für Manuka-Honig "active" (30 % v/v), 1,1 mmol/ l für Manuka-Honig UMF 10+ (25 % v/v) bzw. 1,8 mmol/ l für Manuka-Honig UMF 20+ (20 % v/v). Es zeigte sich, dass die antibakterielle Aktivität des Honigs unmittelbar auf den Methylglyoxal-Gehalt zurückführbar war.

Furosin entsteht bei der Salzsäurehydrolyse aus den Amadori-Produkten des Lysins und wird als Marker für den Fortschritt der frühen Maillard-Reaktion, zur Beurteilung von lebensmitteltechnologischen Prozessen sowie zur Berechnung des verfügbaren und des nicht verfügbaren Lysins in Lebensmitteln verwendet. Für die Nutzung von Furosin als Qualitätsparameter ist die reproduzierbare und konstante Bildung während der Salzsäurehydrolyse entscheidend. Dies wird in der Literatur jedoch kontrovers diskutiert. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit galt es deshalb, die molaren Ausbeuten an Furosin und den weiteren Hydrolyseprodukten Lysin, Pyridosin und N[epsilon]-Carboxymethyl-lysin zu bestimmen und damit eine sichere Interpretation der Ergebnisse zu ermöglichen. Dazu wurden peptid-gebundene Amadori-Produkte des N[alpha]-Hippuryl-lysins in chromatographisch reiner Form dargestellt. Weiterhin wurden N[alpha]-Hippuryl-N[epsilon]-carboxymethyl-lysin und Pyridosin als Standard gewonnen. Bei den Hydrolyseexperimenten zeigten die Fructosyl-Amadori-Produkte ein ähnliches Verhalten. Nach Hydrolyse mit 6M Salzsäure wurden molare Ausbeuten an Furosin von 32% für Fructosyl-lysin und jeweils 34% für Lactulosyl- und Maltulosyl-lysin bestimmt. Signifikant höhere Ausbeuten an Furosin waren nach Hydrolyse mit 8M Salzsäure festzustellen, 46% für Fructosyl-lysin, 50% für Lactulosyl-lysin und 51% für Maltulosyl-lysin. Im Gegensatz zu den Fructosyl-Derivaten war die molare Ausbeute an Furosin bei Tagatosyl-lysin unabhängig von der verwendeten Salzsäurekonzentration (6 bis 8M) und wurde zu 42% bestimmt. Anhand der auf Basis der molaren Ausbeuten ermittelten Überführungsfaktoren kann nun erstmals die Lysin-Derivatisierung mittels der Analytik von Furosin sicher bestimmt werden. Das ermöglicht exakte Aussagen zum Fortschritt nichtenzymatischer Glykierungsreaktionen sowohl in Lebensmittel als auch in vivo. Aufgrund der Relevanz für biologische Systeme und für Lebensmittel wurden weiterhin Reaktionen von alpha-Dicarbonylverbindungen mit kurzkettigen Peptiden und dem Protein Insulin unter physiologischen Bedingungen (pH=7,4 und 37°C) untersucht. Bei der Reaktion von Glyoxal mit ausgewählten Tripeptiden wurde eine sehr schnelle Derivatisierung der Peptide und jeweils die gleichzeitige Bildung eines definierten Produktes festgestellt. Mittels nuklearmagnetischer Resonanzspektroskopie und massenspektroskopischer Analyse konnten die Produkte zweifelsfrei, jeweils als die am N-Terminus durch einen 2(1H)-Pyrazinon-Ring modifizierten Peptide, aufgeklärt werden. Das Hauptprodukt der Reaktion von Methylglyoxal mit dem Peptid Gly-Ala-Phe wurde ebenfalls als 2(1H)-Pyrazinon-Peptid aufgeklärt. Nach Inkubation von Insulin mit Glyoxal unter physiologischen Bedingungen in verdünnter Lösung konnte weiterhin gezeigt werden, dass die 2(1H)-Pyrazinon-Bildung ebenfalls an einem Protein erfolgt. Die identifizierten N-terminalen 2(1H)-Pyrazinone weisen charakteristische UV-Absorptions- sowie Fluoreszenz-Spektren auf. Um die Reaktivität des N-Terminus und damit die Bedeutung der 2(1H)-Pyrazinon-Bildung beurteilen zu können, wurden vergleichende Studien mit dem als Hauptreaktionspartner für alpha-Dicarbonylverbindungen angesehenen Arginin durchgeführt. Bei diesen Experimenten zeigte der N-Terminus und peptidgebundenes Arginin eine nahezu identische Reaktivität. Auf Grund dieser Ergebnisse ist fest davon auszugehen, dass es sich bei den identifizierten N-terminalen 2(1H)-Pyrazinonen um eine neue Klasse von sogenannten Advanced Glycation Endproducts (AGEs) mit Bedeutung in physiologischen Systemen und in Lebensmitteln handelt.

The blue-green alga Anacystis nidulans (strain L 1402-1) was grown at +37 degrees C in air (0.03 vol% CO2 and in air enriched with 3.0 vol% CO2. The effects of several inhibitors on the activity of aminotransferases, 14CO2 fixation and radioactive photosynthetic products of Anacystis were studied. No serine-pyruvate aminotransferase activity could be found in 10-2 M isonicotinyl hydrazide (INH); under the influence of this inhibitor aspartate and alanine aminotransferase were decreased about 49% respectively 17.6%. Serine-pyruvate and alanine aminotransferase activity decreased to more than 50% in 10-3 M glyoxalbisulfite. The obtained inhibitory effect of 10-4 M HPMS on serine-pyruvate aminotransferase (35%) was stronger than one the other aminotransferases. DCMU (5 x 10-6 M) inhibition on alanine aminotransferase activity was 83.7%. Under the influence of 10-3 M glyoxalbisulfite no 14C-labelled amino acids could be detected after 5 min photosynthesis; 14C-labelling of phosphoenolpyruvate, malate, phosphoglycolate and glycolic acid increased. Isonicotinyl hydrazide (10-2 M) caused in comparison to the control experiment a lower radioactivity in aspartate glutamate and phosphoenolpyruvate. The results are discussed with reference fo the operation of the glycolate pathway and a carboxylation reaction of phosphoenol-pyruvate in the blue-green alga Anacystis nidulans.

Pyruvate kinase from pig heart is inactivated by the specific arginyl reagent phenylglyoxal. The loss of activity is caused by the reaction of a single molecule of phenylglyoxal per subunit of enzyme. During inactivation 3 - 6 arginyl residues are modified dependent on the concentration of phenylglyoxal used for modification. The solubility of the protein is reduced by the modification. ATP or phosphoenolpyruvate protect against inactivation. A single arginine is less subject to chemical modification in their presence. Therefore we assume that an arginine is essential at the substrate binding site. The activating ion K does not affectinactivation, where as Mg2 diminishes inactivation. Pyruvate kinase from rabbit muscle is modified by phenylglyoxal in a similar manner.

Reported in this paper are experiments conducted to compare formaldehyde, glyoxal, malondialdehyde, succindialdehyde, glutardialdehyde, adipindialdehyde, beta-propiolacton, and pyrocarbonic acid diethylester for their toxifying properties. Tetanus toxin, 1.5 million dlm/ml or 120 binding units, was used. Glutardialdehyde proved to be the most favourable compound and was followed by formaldehyde against the background of the experimental arrangement used, that is determination of concentrations for inactivation and antigenic properties of the toxoids. Glyoxal, malondialdehyde, succindialdehyde, and beta-propiolactone followed in some distance, whereas no inactivation at all was obtained from adipindialdehyde and pyrocarbonic acid diethylester.

4-Oxo-2.3-dimethyl-Δ2-pyrrolin (1) wird mit p-Nitro- und p-Dimethylamino-benzaldehyd, Glyoxal, Benzoldiazoniumchlorid und salpetriger Saure zu 3-5, 7 und 10 kondensiert. Nach den IR-Spektren liegen diese Verbindungen vorwiegend als Zwitterionen vor. Bei der Nitrosierung von 1 erhalt man neben 10 auch das Nitrosamin 9. Mit uberschussigem K3[Fe(CN)6] wird 1 zum 4-Hydroxy-5-oxo-3-methyl-2-methylen-Δ3-pyrrolin (12) oxydiert. Oxydations-produkte mehrfach substituierter 4-Oxo-Δ2-pyrroline werden beschrieben. Condensation and Oxidation Products of 4-Oxo-2-pyrrolines 4-Oxo-2.3-dimethyl-2-pyrroline (1) is condensed with p-nitro- and p-dimethylaminobenzaldehyde, glyoxal, benzenediazonium chloride, and nitrous acid to give the compounds 3-5, 7, and 10, the zwitterionic structures of which are suggested by i.r. spectroscopy. By treatment with nitrous acid 1 can also be converted to the nitrosamine 9. With an excess of K3[Fe(CN)6] 1 is oxidized to the 4-hydroxy-5-oxo-3-methyl-2-methylene-3-pyrroline (12). Oxidation products of higher substituted 4-oxo-2-pyrrolines are described.