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Uronic acids are ubiquitarily distributed in nature and function as the basis of the pectin molecule and other geling agents. The thermal treatment of D-Galacturonic acid show the high browning potential during caramelization of sugar acids especially in comparison to reducing sugars. The ring opening velocity may play an important role for understanding the drastic differences in the reaction speeds. Wegener et al. postulated that carboxyl groups influence the mutarotation velocity of carbohydrates and thus lead to an enhanced degradation. To investigate whether the carboxylic group of uronic acids also influences the ring opening speed polarimetric experiments where performed. These measurements show that the speed of mutarotation of D-Galacturonic acid exceeds that of D-Galactose by nearly 4.5 times. Investigations of D-Galactose in combination with formic lead to an enhancement of a factor of 1.7. Not only the ring opening velocity differs between D-Galacturonic acid and reducing sugars. One other factor influencing the degradation reactions is the release of CO2.Experiments measuring the concentration of CO2 during a time series of heated D-Galacturonic acid at 60 ��C show a steady increase that correlates with a decrease of the D-Galacturonic acid concentration. One of the degradation reactions postulated for the release of CO2 leads to ��-ketoglutaraldehyde which is responsible for the formation of several chromophoric substances. Apart from an enhanced ring opening velocity and the release of CO2 GC-MS investigations of thermal treated aquatic model systems of D-Galacturonic acid show next to the typical degradation products such as norfuraneol and furfural, that are also generated during the degradation of D-Galactose, the formation of 2,3-dihydroxybenzaldehyde, catechol and 3,8-Dihydroxy-2-methyl-4H-chromen-4-on. Model systems of 2,3-dihydroxybenzaldehyde already show an intense colour formation. These results indicate that the formation of chromophoric substances within uronic acid model-systems derive from two different pathways. One leading from the formation of caramelization reactions typical for sugar degradation and the other one resulting from oxidative polyphenolic coupling reactions that do not take place within model systems of reducing sugars., Pektine geh��ren zu den essenziellen Bestandteilen aller h��heren Landpflanzen. Sie spielen deshalb auch eine bedeutende Rolle in der Lebensmittelindustrie vor allem bei der Verarbeitung, der Lagerung und dem Transport von pflanzlichen Lebensmitteln. Hauptbestandteil der Pektine sind die Urons��uren, davon ca. 65% ��-D-Galacturons��ure und ihre Oligo- und Polymere. Der Schwerpunkt dieser wissenschaftlichen Arbeit liegt auf Untersuchungen zur Reaktivit��t von D-Galacturons��ure und ihren oligo- und polymeren Strukturen unter dem Einfluss verschiedener ��u��erer Faktoren, wie zum Beispiel Temperatur und Feuchtigkeit. Untersucht wird unter anderem das Abbauverhalten von D-Galacturons��ure unter thermischer Behandlung im Vergleich mit reduzierenden Zuckern, wie z. B. D-Galactose. Dabei wird festgestellt, dass D-Galacturons��ure ein wesentlich h��heres Br��unungspotential als die reduzierenden Zucker aufweist. Als m��gliche Gr��nde f��r diesen Reaktivit��tsunterschied kommen verschiedene Ursachen in Betracht. So kann die verschiedene Geschwindigkeit der Ring��ffnung von Uron-s��uren und reduzierenden Zuckern dieser Unterschied begr��nden. Untersuchungen von Wegener et al. weisen in diesem Zusammenhang auf eine gesteigerte Mutarotationsgeschwindigkeit bei reduzierenden Zuckern unter Anwesenheit einer Carboxylfunktion auf, die auch zu einer erh��hten Farbbildung in erhitzten Modellsystemen f��hrt. Die durchgef��hrten polarimetrischen Messungen zeigen, dass die Mutarotationsgeschwindigkeit von D-Galacturons��ure, die von D-Galactose um einen Faktor von 4,5 ��bersteigt. Entsprechend intensiver ist auch das chromophore Verhalten der Abbauprodukte von D-Galacturons��ure. Untersuchungen von D-Galactose in Kombination mit Ameisens��ure weisen zwar eine Erh��hung um einen Faktor von 1,7 im Vergleich zur Reinsubstanz auf, ist aber dennoch wesentlich geringer als die von D-Galacturons��ure. Neben der Ring��ffnungsgeschwindigkeit gibt es noch weitere Faktoren, die die Unter-schiede in der Reaktivit��t von D-Galacturons��ure und von D-Galactose bewirken und damit auch ihre unterschiedlichen chromophoren Eigenschaften aufweisen. Dazu geh��rt vor allem die unter bestimmten Bedingungen vermehrte Freisetzung von CO2 aus D-Galacturons��ure. Messungen der freigesetzten CO2 Konzentration bei 60 ��C zeigen einen stetigen Anstieg ��ber einen zeitlichen Verlauf, welcher mit dem Abbau an D-Galacturons��ure korreliert. Einer der postulierten Abbauwege zur Bildung von CO2 f��hrt dabei ��ber ��-Ketoglutaraldehyd, das f��r die Bildung zahlreicher chromophorer Verbindungen verantwortlich ist. Dar��ber hinaus zeigen GC-MS Untersuchungen von thermisch behandelten w��ssrigen D-Galacturons��ure-Modellsystemen nicht nur die Bildung von Norfuraneol und Furfural, welche auch in Modellsystemen von D-Galactose nachweisbar sind, sondern auch die Bildung von phenolischen Verbindungen wie 2,3-Dihydroxybenzaldehyd, das in diesem Zusammenhang zum ersten Mal in dieser Arbeit beschrieben wird, dazu kommen noch Catechol und 3,8-Dihydroxy-2-methyl-4H-chromen-4-on. Besonders die Modellsysteme von 2,3-Dihydroxybenzaldehyd weisen eine sehr starke Farbbildung auf. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Bildung chromophorer Verbindungen in Urons��ure-Modellsystemen ��ber zwei grunds��tzlich verschiedene Reaktionswege verl��uft. Ein Reaktionsweg f��hrt dabei ��ber Abbaureaktionen der D-Galacturons��ure, die der Karamellisierung reduzierender Zucker sehr ��hnlich ist und zu vergleichbaren Produkten f��hrt. Ein zweiter Weg verl��uft ��ber oxidative phenolische Kupplungsreaktionen, die in Modellsystemen reduzierender Zucker bisher nicht beobachtet wurden und nur bei Urons��uren zu finden sind. Die praktische Relevanz dieser Untersuchungen ergibt sich aus der Tatsache, dass Pektine und damit auch ihr Hauptbestandteil, die Urons��uren und ihre Oligo- und Polymere, in den meisten pflanzlichen Lebensmitteln vorkommen. Die Kenntnisse ��ber das milieuabh��ngige reaktive Verhalten von D-Galacturons��ure und ihrer Polymere ist deshalb von signifikanter Bedeutung f��r die Qualit��t pflanzlicher Lebensmittel, ihre Verarbeitung, Lagerung und dem Transport.

In Verarbeitungsprozessen oder während der Lagerung pektinreicher Lebenmittel kann es sowohl zum chemisch als auch enzymatisch katalysierten Abbau der polymeren Strukturen kommen, so dass gesättigte und 4,5-ungesättigte, partiell methylveresterte Oligogalacturonsäuren entstehen. Da D-Galacturonsäure als reaktive Carbonylkomponente für die nicht-enzymatische Bräunung vom Maillard-Typ angesehen wird, kann sich das Farb- und Aromabild des prozessierten Lebensmittels unerwünscht verändern. Daher ist es von Bedeutung, die beim Pektinabbau auftretenden Intermediate der Bildung von D-Galacturonsäure zu trennen, um den Einfluss dieser Oligogalacturonide und somit des Homogalacturonans auf die nicht-enzymatische Bräunung in Modellsystemen und in Lebensmittelmatrices analysieren zu können. Die Gewinnung von gesättigten und 4,5-ungesättigten, teilweise methylveresterten Oligogalacturonsäuren erfolgt durch gezielten Enzymeinsatz. Anschließend werden die Oligomere mittels präparativen HILIC-UV getrennt und mittels LC-ESI/MS sowie NMR-Spektroskopie gesättigte (Di-/Trigalacturonsäure, Trigalacturonsäure-methylester, Tetragalacturonsäure-dimethylester) und 4,5-ungesättigte Verbindungen (Trigalacturonsäure-methylester, Tetragalacturonsäure-di-/trimethylester, Pentagalacturonsäure-di/tri-/tetramethylester) identifiziert und strukturell aufgeklärt. Diese Oligomere wurden in wässrigen Modellsystemen in An- oder Abwesenheit von DL-Alanin umgesetzt und während des Apfelsaftprozesses verfolgt. Zudem wurden hoch- und niederveresterte sowie amidierte Pektine unterschiedlicher Herkunft mit und ohne DL-Alanin in Modellsystemen mit verschiedener absoluter Gutsfeuchte sowie im wässrigen Milieu bei pH 3 und pH 6 thermisch behandelt. Neben der Verfolgung des thermisch induzierten Abbaus erfolgte die Charakterisierung der nicht-enzymatischen Bräunung über den Bräunungsindex bei 420 nm, die Farbe im CIE-L*a*b*-System und die typischen, bräunungsrelevanten Abbauprodukte wie 2-Furfural und Reduktinsäure. Die Modelle der einzelnen Komponenten lassen Rückschlüsse auf den Beitrag des Homogalacturonans auf die nicht-enzymatische Bräunung zu. Die quantifizierten Abbauprodukte des Homogalacturonans überwiegen gegenüber jenen des Rhamnogalacturonans, insbesondere im wässrigen System, wobei die Summe der gebildeten Pyrrole sowie Reduktinsäure teilweise mit dem a*-Wert und die Furane mit dem b*-Wert korrelieren. Hinsichtlich der untersuchten Parameter weisen Citrus- das geringste und Apfelpektine das höchste nicht-enzymatische Bräunungsverhalten auf. Darüber hinaus konnte der stärkere Abbau von nieder- gegenüber hochveresterten Pektinen im sauren Milieu bestätigt und mit den Modellen der Oligogalacturonsäuren erklärt werden., During storage and processing of pectin-containing foods, both chemically- and enzymatically induced degradation of the pectin polymeric structure can occur. This results in the formation of saturated, 4,5-unsaturated, partially methyl esterified oligogalacturonic acids. D-Galacturonic acid is regarded as the reactive carbonyl component taking part in the non-enzymatic Maillard type of browning in foods. This phenomenon, occurring during processing and storage of foodstuffs is obviously undesirable in its effects on the overall quality that is, aroma and appearance of such foods. Therefore it becomes important to be able to separate the galacturonic acid degradation intermediates formed as part of the decomposition of the pectins, so that the influence of such oligogalacturonides can be analysed in laboratory studies of non-enzymatic Maillard browning of both pure, modelled systems as well as in laboratory studies of actual foodstuffs. Application of specific enzymes was used to yield saturated, 4,5-unsaturated and partially methyl esterified oligogalacturonic acids. Subsequent separation of the oligomers was achieved by use of preparative HILIC-UV. Identification of the target compounds – saturated di/tri-galacturonic acids, tri-galacturonic acid methyl ester and unsaturated tri-galacturonic acid methyl ester, tetragalacturonic acid di- and tri-methyl esters, pentagalacturonic acid di/tri/tetramethyl esters – was by HILIC-ESI/MS, while NMR spectroscopy were used for the elucidation of their structures. These samples were treated by heating in model aqueous media with and without addition of DL-alanine and monitored during the apple juicing process. Additionally high and low methoxylated, as well as amidated pectins derived from diverse raw materials, were thermally treated in model systems at varying water contents and at acidities of pH 3 and pH 6. These experiments were repeated both with and without addition of DL-alanine. Further studies were carried out, by measuring the browning index at 420 nm, the colour in the CIE-L*a*b*-colour space and determining typical degradation products such as 2-furfural and reductic acid. These measurements allowed further characterization of the process of browning. From these studies further conclusions could be drawn about the contributions of pectic homogalact¬uronas on the non-enzymatic browning. Quantitatively, the homogalacturonan degradation products are more significant than contributions from Rhamnogalacturonan, especially in aqueous systems. Pyrrole and reductic acid contents correlated directly with the a*-value while furan derivatives correlated more with the value of b*. With regard to the parameters studied in this work, citrus pectins showed the least tendency towards non-enzymatic browning while apple pectins showed the greatest tendency to do so. As expected, low methoxylated pectins are strongly reduced in comparison to high methoxylated pectins at acidic conditions. This could be explained by models of oligogalacturonic acids.

Mikrokapseln besitzen ein enormes Potenzial für den Einsatz als Transportmittel für eine darmgezielte Verabreichung von Arzneistoffen. Hier werden solche Mikrokapseln, die aus den natürlichen und als Lebensmittelzusatzstoff zugelassenen Biopolymeren Pektin, Alginat und Schellack bestehen, durch die NMR-Mikroskopie charakterisiert. Insbesondere werden Verfahren beschrieben, die eine Bewertung der Anwendungseignung ermöglichen. Dazu werden beispielsweise die Durchlässigkeiten der Kapselmembranen mit Hilfe paramagnetischer Kontrastmittel quantitativ ermittelt. Weiterhin wird die Stabilität der Mikrokapseln unter simulierten Magen-Darm-Bedingungen studiert. Zusätzlich wird hier die Auswirkung verschiedener Präparationsprozesse auf die Morphologie der Kapseln charakterisiert. Durch eine ortsaufgelöste Messung von Relaxationszeiten und Diffusionskoeffizienten ist es auch gelungen, die nanoskopische Struktur der Membran-Hydrogele zu bestimmen.

Qualität wird nach ISO 8402 als Gesamtheit von Eigenschaften und Merkmalen eines Produktes, die sich auf deren Eignung zur Erfüllung festgelegter oder vorausgesetzter Erfordernisse beziehen, definiert. Produkte mit hohem Wassergehalt und großer Atmungsrate können erhebliche Qualitätsbeeinträchtigungen in der Nachernteperiode bis zum Verkauf bzw. Verzehr erleiden. Am Beispiel des Spargels, also junger und physiologisch sehr aktiver Pflanzensprosse, werden äußere und innere Qualitätsmerkmale sowie deren Beeinflussbarkeit durch züchterisch- pflanzenbauliche Maßnahmen und Lagerverfahren einschließlich Vorkühlung und Lagerdauer aufgezeigt. Das im Land Brandenburg gewachsene Untersuchungsmaterial wurde aus einem 2- faktoriellen Parzellenfeldversuch, einem Praxis- Sortenvergleichsversuch und durch Zukauf gewonnen. Bonituren und Sortierung nach äußerlich erfassbaren, Qualitätskriterien sowohl von frisch geerntetem als auch von zwei bzw. fünf Wochen unter Kühl- und CA- Lagerbedingungen (verschiedene Gaszusammensetzungen) gelagerten Grün- und Bleichspargels der männlichen Hybridsorte `Gijnlim` sowie der gemischtgeschlechtlichen, anthocyanfreien Sorte `Huchels Schneewittchen` ergaben differenzierte Aussagen zur äußeren Qualität. Untersuchungen von Brix/ Zuckergehalt, Gehalt an Apfel-, Zitronen- und Weinsäure sowie proteinogenen Aminosäuren ( speziell essentielle und halbessentielle AS) und Gesamtpektin in den verschiedenen Spargelproben zeigten bei diesen wert- und geschmacksgebenden Inhaltsstoffen die Dynamik in ihrem Auftreten vom Erntezeitpunkt bis zum Auslagerungstermin auf. In diesem Zeitraum wurden auch der Frischgewichtsverlust erfasst und alle Untersuchungswerte stets vergleichend bei beiden Spargelanbauformen sowie beiden Sortentypen betrachtet. Dem bisherigen Kenntnisstand konnten einige neue Ergebnisse zur unterschiedlichen Qualitätsbildung und Qualitätserhaltungsmöglichkeit bei Grün- und Bleichspargel in Abhängigkeit von Sortenwahl, Bestandesdichte, Lagerverfahren und- dauer hinzugefügt werden. Sie bedürfen aber teilweise noch weiterer modifizierter Bearbeitung bzw. längerer Bearbeitungsdauer. The quality is defined according to ISO 8402 as a whole of characteristics and significations of a product, which refer to their suitability for the fulfilment of fixed or presupposed requirements. Products with high water content and large breathing rate can suffer substantial quality impairments in the post-harvest period up to the time for selling and/or consumption. By the example of the asparagus, a rather young and physiologically very active plant rung, we register both external and internal breeding and plant-structural measures and storage procedures including precooling and duration of storage. The investigation material gathered in the Federal State of Brandenburg was won from a 2-factorial plot-field-test, a practice sort comparison test and by additional purchase. Bonitures and assortment after outwardly detectable, quality criteria both of freshly harvested and of two and/or five weeks under cool and APPROX. storage conditions (different gas compositions) of stored green and bleached Asparagus of the male hybrid sort ` Gijnlim` as well as the mixed-gender; Anthocyan-free sort ` Huchels Schneewittchen` resulted in differentiated statements to the outside quality. Investigations of Brix/ sugar content, content of apple -, lemon and tartaric acid as well as proteinogenen amino acids (particularly essential and halfessential AS) and total Pectin in the different asparagus samples pointed the dynamics in their occurrence from the harvest time to the paging date to taste-giving contents materials out with this worth and. In this period also the fresh decrease in weight and all investigation values always comparatively with both forms of cultivation of asparagus as well as both sort types were seized were regarded. The past level of knowledge could some new results for different quality formation and quality preservation possibility with green and bleaching asparagus as a function of sort choice, inventory density, camp procedure and duration be added. They require however partly still further modified treatment and/or longer machining time.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die mit biochemischen Methoden gewonnenen Erkenntnisse bezüglich der pektinolytischen Enzyme des Getreidepathogens Fusarium graminearum [Conze, 2000] mit molekularbiologischen Methoden weiter zu vertiefen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind zunächst die genetischen Informationen von zwei Genen, pel1 und pel2, die für Pektat-Lyasen kodieren, gewonnen worden. Die Induzierbarkeit der Transkription der Gene durch Substrate der Enzyme, bzw. die Reprimierbarkeit durch Glukose in in vitro-Versuchen lässt darauf schließen, dass die Enzyme nur unter induzierenden Bedingungen während der Interaktion mit der Pflanze synthetisiert werden. Die heterologe Expression des pel1-Gens ist in A. niger erfolgreich durchgeführt worden. Die Charakterisierung des Genprodukts hat die Einordnung des Enzyms als Endo-Pektat-Lyase bestätigt. Der Promotor des pel1-Gens ist initial untersucht worden. In A. niger zeigt sich, dass die Kontrolle des Promotors und damit der Reprimierung bzw. Induktion möglicherweise in direktem Zusammenhang mit Glukose bzw. Pektin oder Polygalakturonsäure steht.

Am Beispiel von schwarzen Johannisbeeren wurde der Einfluss eines natürlich hohen Kolloidgehaltes in den Früchten auf die Beerenverarbeitung und Saftherstellung untersucht. Hierzu wurden die löslichen Kolloide aus verschiedenen Reife- und Verarbeitungsstufen der Frucht isoliert, quantifiziert und hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung charakterisiert. Natives Pektin aus schwarzen Johannisbeeren besteht, wie die Trennung mittels Anionenaustauscher-Chromatographie gezeigt hat, aus einer schwach geladenen Fraktion, die überwiegend Arabinose, Glucose und Galactose oder hochveresterte Pektine enthält und einer polaren Fraktion, in der die niedrigveresterten, galacturonsäurehaltigen Polysaccharide enthalten sind. Das scheinbare Molekulargewicht von nativem Pektin liegt im Bereich von 2.000 Dalton, bis weit über 1 Mio. Dalton. Die Johannisbeerkolloide enthalten bis zu 26 Gew% Galacturonsäure und Neutralzucker-Bausteine (ca. 15 Gew%), wobei vor allem Arabinose (< 3 Gew%), Galactose (< 3 Gew%) und Glucose (< 8 Gew%)nachgewiesen werden konnten. Rhamnose und Xylose wurde nur in Spuren < 1 Gew% gefunden. Mannose und Fucose konnte nicht nachgewiesen werden. Darüber hinaus sind in den Johannisbeerkolloiden ca. 8 Gew% Protein, ca. 6 Gew% Mineralstoffe und phenolische Substanzen, hauptsächlich Anthocyanidine(Delphinidin-3-Glucosid, Delphinidin-3-Rutinosid, Cyanidin-3-Rutinosid)enthalten. Es gibt Hinweise, dass die Kolloide aus den typischen Bestandteilen der pflanzlichen Zellwand, wie Typ II Arabinogalactan, hochverzweigte Rhamnogalacturonane, Xyloglucane und Arabane aufgebaut sind. Bei der praxisnahen Herstellung von Johannisbeersäften hat sich gezeigt, dass der Einsatz von Enzympräparaten weniger zu einer Veränderung von Dichte, Gesamtsäure und pH-Wert führt, als vielmehr die kolloidale Zusammensetzung verändert.Die Kolloidgehalte der Presssäfte lagen zwischen 7 und 14 g/L. Bei starker mechanischer Beanspruchung der Maische, z.B. durch Rührwerke und Pumpen, steigt der Gehalt auf über 29,5 g/L an. Trotz der hohen Kolloidgehalte war der Alkoholtest aller Säfte negativ. Durch die Enzymierung des Presssaftes wird der Kolloidgehalt zwar mehr als halbiert, jedoch sind Restkolloidgehalte in der Größenordnung von 15 g/L eher die Regel als die Ausnahme. Es konnte nachgewiesen werden, dass die, in den Enzympräparaten enthaltenen Enzymaktivitäten nicht befähigt sind, die hochmolekularen Kolloide vollständig abzubauen. Weder die statische Filtration noch die dynamische Crossflow-Filtration sind in der Lage, kolloidreiche Säfte mit einer akzeptablen Leistung und damit wirtschaftlich und qualitätserhaltend zu klären. Es konnte gezeigt werden, dass Johannisbeerkolloide mit einem Molekulargewicht von 5.000 - 20.000 Dalton bereits ab einem Kolloidgehalt von 200 mg/L deutlich filtrationshemmend wirken. Durch die Schönung des Saftes mit einer Kombination von Gelatine/ Kieselsol/ Bentonit konnte die Filtrationsleistung der statischen Membranfiltration in Einzelfällen verdoppelt werden. Während der Reife verdoppelt sich der Gesamtkolloidgehalt der Beeren von 1,1 auf 2,3 Gew%. Der wasserlösliche Anteil am Gesamtkolloidgehalt steigt im gleichen Zeitraum von 0,4 Gew% auf 1,2 Gew% an. Der wasserunlösliche Anteil am Gesamtkolloidgehalt unterliegt keiner eindeutigen Trendfunktion. Der relative Galacturonsäure-und Proteingehalt der Kolloide nimmt während der Vegetationsperiode ab, der Neutralzuckeranteil hingegen nimmt stark zu. Durch die Zunahme des Beerengewichts nimmt der absolute Galacturonsäuregehalt der Beeren im Verlauf der Reife ebenfalls zu und kann bei der Ernte bis zu 5 g/kg betragen. Bei den Anthocyanidinen wurden am Vegetationsbeginn erst die beiden Rutinoside nachgewiesen, dann die Glucoside. Die Anthocyanidingehalte in den Pürees stiegen während der Vegetationsperiode auf ca. 2,5 g/kg an, wobei die quantitative Rangfolge Delphinidin-3-Rutinosid > Cyanidin-3-Rutinosid > Delphinidin-3-Glucosid > Cyanidin-3-Glucosid immer erhalten blieb.