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Auf der Basis von Festphasenmikroextraktion in Kombination mit Gaschromatographie und Gaschromatographie-Olfaktometrie wurden Methoden entwickelt, mit denen geruchsaktive Verbindungen in Weißzucker, in Zwischenprodukten des Zuckergewinnungsprozesses und in der Umgebungsluft bestimmt werden können. Für die Festphasenmikroextraktion wurden die Parameter Extraktionszeit und Probentemperatur optimiert. Mit Hilfe einer auf wiederholter Halbierung der Extraktionszeit basierenden Aromaverdünnungsanalyse konnten die geruchsrelevanten Verbindungen ermittelt werden; ausgewählte Geruchsstoffe wurden mit Hilfe isotopenmarkierter Standards quantifiziert. Einige Komponenten werden während der Zuckergewinnung gebildet, andere durchlaufen den Prozess von Anbeginn, und wieder andere werden in bestimmten Prozessschritten weitgehend entfernt jedoch z.B. durch die Trocknungsluft wieder in das Endprodukt Zucker eingetragen., Methods based on solid phase micro-extraction in combination with gas chromatography and gas chromatography/olfactometry were developed to determine odor-active compounds in beet sugar, in intermediate products of the sugar production process and in ambient air. The parameters extraction time and sample temperature were optimized for the solid phase micro-extraction. By means of aroma dilution analysis, based on stepwise reduction of the exposition time, odor-active compounds could be determined. Selected compounds were quantified using isotope-labelled standards. Some odorants were shown to be formed in the course of the sugar production process, others are present throughout the process, and others are almost completely removed at certain steps but found again in the final sugar product owing to contamination e.g. by the ambient air.

Auf der Basis von Festphasenmikroextraktion in Kombination mit Gaschromatographie und Gaschromatographie-Olfaktometrie wurden Methoden entwickelt, mit denen geruchsaktive Verbindungen in Weißzucker, in Zwischenprodukten des Zuckergewinnungsprozesses und in der Umgebungsluft bestimmt werden können. Für die Festphasenmikroextraktion wurden die Parameter Extraktionszeit und Probentemperatur optimiert. Mit Hilfe einer auf wiederholter Halbierung der Extraktionszeit basierenden Aromaverdünnungsanalyse konnten die geruchsrelevanten Verbindungen ermittelt werden; ausgewählte Geruchsstoffe wurden mit Hilfe isotopenmarkierter Standards quantifiziert. Einige Komponenten werden während der Zuckergewinnung gebildet, andere durchlaufen den Prozess von Anbeginn, und wieder andere werden in bestimmten Prozessschritten weitgehend entfernt jedoch z.B. durch die Trocknungsluft wieder in das Endprodukt Zucker eingetragen., Methods based on solid phase micro-extraction in combination with gas chromatography and gas chromatography/olfactometry were developed to determine odor-active compounds in beet sugar, in intermediate products of the sugar production process and in ambient air. The parameters extraction time and sample temperature were optimized for the solid phase micro-extraction. By means of aroma dilution analysis, based on stepwise reduction of the exposition time, odor-active compounds could be determined. Selected compounds were quantified using isotope-labelled standards. Some odorants were shown to be formed in the course of the sugar production process, others are present throughout the process, and others are almost completely removed at certain steps but found again in the final sugar product owing to contamination e.g. by the ambient air.

Die Stabilisotopenverhältnisbestimmung von Bioelementen dient, insbesondere als Multielementanalytik, zur Erkennung der Herkunft und Authentizität von Lebensmitteln. Ein Geräte-Prototyp für die gleichzeitige Isotopenanalyse von C, H, N und S in einer einzigen Probe konnte erfolgreich getestet werden; auch die reduktive pyrolytische Bestimmung des δ18O-Wertes N-haltiger Proben wurde verbessert. Durch die positionelle 18O-Analyse der p-OH-Gruppe von L-Tyrosin aus Proteinen von Pflanzenfressern gelang der Nachweis einer Fütterung derselben mit tierischen Produkten.Eine S-Isotopenanalyse an Sulfat und organischem S in definierten Fraktionen aus pflanzlichen und tierischen Nahrungsmitteln zeigte, dass nur der globale δ34S-Wert als Biomarker für Herkunfts-bestimmungen geeignet ist., The stable isotope ratio determination of bio-elements serves, mainly as multi-element analysis, for the identification of the origin and the authenticity of food commodities. A prototype of a device for the simultaneous isotope analysis of C, H , N and S in a single sample could successfully be tested, and the reductive pyrolytic determination of the δ18O-value of N-containing samples could be enhanced. The positional 18O-analysis of the p-OH-group L-tyrosine from proteins of vegetarian animals permitted the proof, whether these had received animal products in their feed. An S-isotope analysis on sulphate and organic S in defined fractions from vegetal and animal nutrients showed that only the global δ34S-value is suited as a bio-marker for origin identifications.

Flüchtige Inhaltsstoffe von Rhabarber (Rheum rhabarbarum L.) wurden durch Vakuum Headspace Technik (VHS) isoliert und mittels kapillargaschromatographisch/massen-spektrometrischer Methoden untersucht. Die VHS-Extrakte besaßen einen grünen, an geschälte Rhabarberstiele erinnernden Geruch. In dem Spektrum flüchtiger Verbindungen überwogen die C6-Komponenten mit einem Anteil >65 %. Neben ungesättigten Aldehyden ((Z)-3-Hexenal, (E)-2-Hexenal) sowie den entsprechenden Alkoholen ((E)-2-Hexenol, (Z)-3-Hexenol) wurden auch die in pflanzlichen Systemen seltener vorkommenden C6-Säuren ((E)-2-Hexensäure, (E)-3-Hexensäure) nachgewiesen. Geruchsaktive Komponenten wurden mit Hilfe von Kapillargaschromatographie/Olfaktometrie (GC/O) und unter Einsatz der Aromaextraktverdünnungsanalyse ermittelt. Die Bestimmung von Aromawerten zeigte, dass die C6-Verbindungen eine wichtige Rolle für das Aroma ungekochter Rhabarberstiele spielen. Untersuchungen zum Einfluss enzymkatalysierter Reaktionen zeigten, dass das nach Zerkleinerung des Gewebes freigesetzte Spektrum an C6-Verbindungen durch komplexe Folgeraktionen rasch verändert wird. Isomerisierungen und Reduktionen führen zu quantitativen Verschiebungen, woraus unterschiedliche sensorische Beiträge der C6-Komponenten zum Aroma frisch geschälter bzw. durch nachfolgende Reaktionen “gealterter” Rhabarberstiele resultieren. Eine weitere wichtige Gruppe flüchtiger Verbindungen von Rhabarberstielen stellten methylverzweigte Verbindungen dar. Neben den 2-methylverzweigten Vertretern (2-Methylbutanol und 2-Methylbuttersäure) wurden auch die ungewöhnlicheren 4-methylverzweigten Komponenten (4-Methylhexanol und 4-Methylhexansäure) nachgewiesen. Die Enantiomerenzusammensetzungen dieser chiralen Verbindungen wurden mittels Multidimensionaler Gaschromatographie unter Verwendung von Heptakis(2,3,6-tri-O-ethyl)-β-Cyclodextrin als chirale stationäre Phase bestimmt. Die methylverzweigten Verbindungen lagen mit deutlichen Überschüssen an (R)-Enantiomeren vo, Volatiles of rhubarb (Rheum rhabarbarum L.) stalks were isolated by means of vacuum headspace method (VHS) and analyzed by capillary gas chromatography/mass spectrometry. The VHS extracts possessed a “green” odor reminiscent of freshly peeled rhubarb stalks. The spectrum of compounds was dominated (>65 %) by compounds with C6-skeletons. In addition to unsaturated C6-aldehydes ((Z)-3-hexenal, (E)-2-hexenal) and the corresponding alcohols ((E)-2-hexenol, (Z)-3-hexenol), C6-acids ((E)-2- and (E)-3-hexenoic acid), which are less common in plant systems, were also detected. Aroma extract dilution analysis and gas chromatography-olfactometry were applied to characterize aroma-active constituents. The determination of odor activity values revealed the sensory importance of the C6-compounds to the aroma of uncooked rhubarb stalks. Investigations of the influence of enzyme-catalyzed reactions demonstrated that the initial spectrum of C6-components formed after disrupting the cell matrix is changed rapidly due to subsequent reactions. Isomerizations and reductions lead to quantitative changes resulting in different sensory contributions of C6-compounds to the aroma of sliced rhubarb stalks and to the aroma of rhubarb stalks “aged” by enzyme-catalyzed reactions, respectively. Methyl-branched compounds constitute another important class of rhubarb stalk volatiles. In addition to 2-methyl-branched compounds (2-methylbutanol and 2-methylbutyric acid), the less usual 4-methyl-branched compounds (4-methylhexanol and 4-methylhexanoic acid) were identified. The enantiomeric compositions of these chiral constituents were determined via multidimensional gas chromatography using heptakis(2,3,6-tri-O-ethyl)-b-cyclodextrin as chiral stationary phase. For all methyl-branched compounds enantiomeric ratios in favor of the (R)-enantiomers were observed. The isolation procedure applied had no significant impact on the enantiomeric ratios. The sensory evaluation of 4-methylhexanol and 4-methylh

The potentials of C-S β-lyases and lipases to generate sensorially active thiols from non-volatile sulfur-containing precursors were investigated. The substrates were synthesized by Michael-type addition of nucleophiles (cysteine, thioacetic acid) to α,β-unsaturated carbonyls (pulegone, E-2-hexenal). Their structures were elucidated by means of GC-MS, LC-MS and 1H/13C NMR. A cell-free extract obtained from Eubacterium limosum, a commercially available tryptophanase preparation from E. coli, and yeast (Saccharomyces cerevisiae) were used as sources for C-S β-lyases. For the lipase-catalyzed hydrolyses commercially available enzyme preparations of microbial, plant and animal origin were employed. The stereochemical course of the reactions was followed by capillary gas chromatography using modified cyclodextrins as chiral stationary phases. The addition of cysteine to the double bond of pulegone resulted in the preferred formation of the trans-configured diastereoisomeric products, irrespective of the configuration at position C1 of the starting material. 8-S-L-cysteinyl-p-menthan-3-one was accepted as substrate by the three β-lyase sources tested resulting in the liberation of 8-mercapto-p-menthan-3-one, a powerful flavoring substance exhibiting a “cassis”-type odor note. The cleavage was shown to proceed with only low enantioselectivity; a preference of the (1S,4S)-stereoisomer was observed for tryptophanase. Diastereoselectivity was more pronounced; tryptophanase and the extract from E. limosum exhibited a preference of the (1R,4S)- and (1S,4R)-diastereoisomers. Screening of β-lyases from other sources, e.g. plants in which thiols play important sensory roles, revealed cysteine conjugate β-lyase activities in passion fruits and in the leaves of blackcurrant and box tree. The product resulting from the reaction between E-2-hexenal and L-cysteine was shown to be a diastereoisomeric mixture of 2-(2-S-L-cysteinylpentyl)-1,3-thiazolidine-4-carboxylic acid. Treatment of t, Das Potential von C-S β-Lyasen und Lipasen zur Freisetzung sensorisch aktiver Thiole aus nichtflüchtigen schwefelhaltigen Vorstufen wurde untersucht. Die Substrate wurden durch Michael-Addition von Nucleophilen (Cystein, Thioessigsäure) an α,β-ungesättigte Carbonylverbindungen (Pulegon, E-2-Hexenal) synthetisiert. Ihre Strukturen wurden mittels GC/MS, LC-MS und 1H/13C NMR untersucht. Als Quellen für C-S β-Lyasen wurden ein aus Eubacterium limosum gewonnener zellfreier Extrakt, eine kommerziell erhältliche Tryptophanase aus E. coli sowie Hefe (Saccharomyces cerevisiae) verwendet. Für die Lipase-katalysierten Hydrolysen wurden kommerziell verfügbare Enzympräparate mikrobiellen, pflanzlichen und tierischen Ursprungs eingesetzt. Der stereochemische Verlauf der Umsetzungen wurde mittels kapillargaschromatographischer Untersuchungen auf chiralen stationären Phasen verfolgt. Die Addition von Cystein an die Doppelbindung von Pulegon resultierte in der bevorzugten Bildung der trans-konfigurierten diastereoisomeren Produkte, unabhängig von der Konfiguration an Position C1 des Ausgangsmaterials. Die eingesetzten β-Lyasen akzeptierten 8-S-L-Cysteinyl-p-menthan-3-on als Substrat und setzten 8-Mercapto-p-menthan-3-on, eine intensiv nach Cassis riechende Verbindung frei. Die Spaltung verlief mit nur geringer Enantioselektivität; für Tryptophanase war eine Bevorzugung des (1S,4S)-Stereoisomers zu beobachten. Die Diastereoselektivität war stärker ausgeprägt; Tryptophanase und der Extrakt aus E. limosum zeigten eine Bevorzugung der (1R,4S)- und (1S,4R)- Diastereoisomere. Ein Screening von β-Lyasen aus anderen Quellen, z.B. Pflanzen, in denen Thiole wichtige Aromastoffe darstellen, zeigte, dass Passionsfrüchte sowie die Blätter von Schwarzer Johannisbeere und Buchsbaum Cysteinkonjugat-β-Lyase-Aktivitäten aufwiesen. Das aus der Reaktion von E-2-Hexenal und L-Cystein resultierende Produkt konnte als 2-(2-S-L-Cysteinylpentyl)-1,3-thiazolidin-4-carbonsäure identifiziert werden. Die Umsetz

Ferulasäureestern von Phytosterolen (γ-Oryzanol) werden antioxidative und cholesterinsenkende Eigenschaften zugeschrieben. Bisher beschriebene Methoden zur Analytik von γ-Oryzanol in Reis erforderten eine aufwendige Aufreinigung des Probenextrakts. In dieser Arbeit wurde basierend auf der on-line LC-GC eine Methode entwickelt, die die simultane Bestimmung von γ-Oryzanol-Gehalt und Sterylferulat-Verteilung ohne Aufreinigung des Probenextrakts erlaubt. Mit Hilfe der Technik wurden die natürlichen Schwankungsbreiten von γ-Oryzanol-Gehalt und Sterylferulat-Verteilung in europäischen Reisproben ermittelt. Gentechnisch veränderte Linien und ihre Elternlinie wurden miteinander verglichen und Unterschiede im Lichte der natürlichen Schwankungsbreiten bewertet. Weiterhin wurde der Einfluss einer Verarbeitung zu Reisflocken untersucht. Mit Hilfe isolierter Enzyme und künstlicher Verdauungssäfte wurde die Hydrolyse von Sterylferulaten in-vitro verfolgt., Phytosteryl ferulates (γ-oryzanol) have been shown to exhibit antioxidative and cholesterol-lowering activities. Methods proposed for the analysis of γ-oryzanol in rice require laborious clean-up steps. In the present study an approach based on on-line coupled liquid chromatography–gas chromatography (on-line LC-GC) was developed for the simultaneous determination of γ-oryzanol contents and steryl ferulate distributions in rice extracts without previous purification. The method developed was applied to investigate the natural variation of γ-oryzanol contents and steryl ferulate distributions in European brown rice. Genetically modified rice lines and their corresponding parental lines were compared and differences between the lines were assessed in the light of natural variation. In addition, the influence of rice flake production on γ-oryzanol content and steryl ferulate distribution was investigated. Commercial enzymes and artificial gastrointestinal fluids were used to study the hydrolysis of steryl ferulates in-vitro.

Analysis of the chemical composition represents an important step in the safety assessment of genetically modified foods. In addition to the targeted investigation of single compounds, non-destructive techniques and metabolite profiling methodologies can be applied for analysis of low-molecular weight food constituents. In the present study, the suitability of these approaches for the analytical characterisation of rice grains within a food safety assessment framework was investigated. Potential and limitations of the techniques were exemplarily demonstrated by analysis of low-molecular weight compounds in conventional and genetically modified (GM) rice grains. The suitability of Near Infrared Spectroscopy (NIRS) for non-destructive determination of minor compounds was investigated by using phytic acid, an anti-nutritional rice grain constituent, as example. Applicability of the methodology for rapid screening of rice samples from different origins regarding low, medium, and high phytic acid contents was demonstrated. Results obtained by NIRS for GM and parental rice lines were in agreement with those determined by the traditional method. Sample preparation is reduced to a minimum by the non-destructive approach. However, extensive calibration and validation is required in order to gain reliable results by means of NIRS. Assessment of NIRS data obtained from GM lines has to take into account spectral features of corresponding parental lines. A gas chromatographic metabolite profiling method for unbiased screening of a broad spectrum of compounds was elaborated using rice as model crop. It is based on a fractionation approach which eventually allows non-targeted investigation of major and minor rice grain constituents. General applicability of the technique for analysis of cereals with metabolite compositions similar to rice was demonstrated. Reliability of the profiling approach was proven by investigation of rice, maize and barley samples with known and expected di, Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung stellt einen wichtigen Bestandteil der Sicherheitsbewertung gentechnisch veränderter Lebensmittel dar. Neben der spezifischen Analyse von Einzelverbindungen können nicht-destruktive Verfahren und Screening–Techniken zur Untersuchung niedermolekularer Lebensmittelinhaltsstoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Methodenansätze hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit zur chemisch-analytischen Charakterisierung von Reis im Rahmen einer Sicherheitsbewertung beurteilt. Möglichkeiten und Grenzen dieser Techniken wurden beispielhaft anhand der Untersuchung konventioneller und gentechnisch veränderter Reissorten aufgezeigt. Die Eignung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur nicht-destruktiven Analyse von Minorbestandteilen wurde am Beispiel der Phytinsäure, einem Reisinhaltsstoff mit antinutritiven Eigenschaften, untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NIRS bei minimalem Probenvorbereitungsaufwand zur schnellen Einteilung von Reissorten nach hohem, mittlerem und niedrigem Phytinsäuregehalt geeignet ist. Die mit der NIRS erhaltenen Ergebnisse für konventionelle und gentechnisch veränderte Reissorten stimmten gut mit denen der klassischen nasschemischen Referenzmethode überein. Dies setzte jedoch einen erheblichen Aufwand für die Kalibration und Validation voraus. Weiterhin stellte sich heraus, dass die Beurteilung quantitativer NIRS Daten für die gentechnisch veränderten Linien nur unter Einbeziehung der Daten für die Elternlinien möglich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein gaschromatographisches Analysenverfahren entwickelt, welches das Screening eines breiten Spektrums niedermolekularer Stoffe in Reis als Modell-Lebensmittel erlaubt. Das Prinzip der Methode besteht in der Anwendung von Fraktionierungsschritten, die schließlich eine separate Untersuchung der Haupt- und Minorbestandteile von Reis ermöglichen. Die allgemeine Anwendbarkeit der zugrundegelegten Analysenprinzipien für Getreidesorten mit einer dem

The suitability of on-line LC-GC as analytical approach for the authenticity assessment of fats and oils was investigated. Flexibility and usefulness of the technique were demonstrated by the analysis of several minor lipid constituents (sterols, steryl esters, diterpenes) in various matrices (milk fat, cocoa butter and coffee oil). The results obtained by on-line LC-GC methods were compared with those determined by traditional methods. Scope and limits of these minor constituents as marker compounds were discussed., Die Eignung der Kopplung von Hochdruckflüssigkeitschromatographie und Kapillargaschromatographie (on-line LC-GC) für die Authentizitätskontrolle von Fetten und Ölen wurde untersucht. Anhand der Analyse von Minorbestandteilen (Sterole, Sterylester, Diterpenderivate) in unterschiedlichen Matritzen (Milchfett, Kakaobutter, Kaffeeöl) wurden Flexibilität und Nützlichkeit der Technik demonstriert. Die Ergebnisse der entwickelten Methoden wurden mit denen traditioneller Analyseverfahren verglichen und die Bedeutung der jeweiligen Markersubstanzen für die Authentizitätskontrolle diskutiert.

Analysis of the chemical composition represents an important step in the safety assessment of genetically modified foods. In addition to the targeted investigation of single compounds, non-destructive techniques and metabolite profiling methodologies can be applied for analysis of low-molecular weight food constituents. In the present study, the suitability of these approaches for the analytical characterisation of rice grains within a food safety assessment framework was investigated. Potential and limitations of the techniques were exemplarily demonstrated by analysis of low-molecular weight compounds in conventional and genetically modified (GM) rice grains. The suitability of Near Infrared Spectroscopy (NIRS) for non-destructive determination of minor compounds was investigated by using phytic acid, an anti-nutritional rice grain constituent, as example. Applicability of the methodology for rapid screening of rice samples from different origins regarding low, medium, and high phytic acid contents was demonstrated. Results obtained by NIRS for GM and parental rice lines were in agreement with those determined by the traditional method. Sample preparation is reduced to a minimum by the non-destructive approach. However, extensive calibration and validation is required in order to gain reliable results by means of NIRS. Assessment of NIRS data obtained from GM lines has to take into account spectral features of corresponding parental lines. A gas chromatographic metabolite profiling method for unbiased screening of a broad spectrum of compounds was elaborated using rice as model crop. It is based on a fractionation approach which eventually allows non-targeted investigation of major and minor rice grain constituents. General applicability of the technique for analysis of cereals with metabolite compositions similar to rice was demonstrated. Reliability of the profiling approach was proven by investigation of rice, maize and barley samples with known and expected di, Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung stellt einen wichtigen Bestandteil der Sicherheitsbewertung gentechnisch veränderter Lebensmittel dar. Neben der spezifischen Analyse von Einzelverbindungen können nicht-destruktive Verfahren und Screening–Techniken zur Untersuchung niedermolekularer Lebensmittelinhaltsstoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese Methodenansätze hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit zur chemisch-analytischen Charakterisierung von Reis im Rahmen einer Sicherheitsbewertung beurteilt. Möglichkeiten und Grenzen dieser Techniken wurden beispielhaft anhand der Untersuchung konventioneller und gentechnisch veränderter Reissorten aufgezeigt. Die Eignung der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur nicht-destruktiven Analyse von Minorbestandteilen wurde am Beispiel der Phytinsäure, einem Reisinhaltsstoff mit antinutritiven Eigenschaften, untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NIRS bei minimalem Probenvorbereitungsaufwand zur schnellen Einteilung von Reissorten nach hohem, mittlerem und niedrigem Phytinsäuregehalt geeignet ist. Die mit der NIRS erhaltenen Ergebnisse für konventionelle und gentechnisch veränderte Reissorten stimmten gut mit denen der klassischen nasschemischen Referenzmethode überein. Dies setzte jedoch einen erheblichen Aufwand für die Kalibration und Validation voraus. Weiterhin stellte sich heraus, dass die Beurteilung quantitativer NIRS Daten für die gentechnisch veränderten Linien nur unter Einbeziehung der Daten für die Elternlinien möglich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein gaschromatographisches Analysenverfahren entwickelt, welches das Screening eines breiten Spektrums niedermolekularer Stoffe in Reis als Modell-Lebensmittel erlaubt. Das Prinzip der Methode besteht in der Anwendung von Fraktionierungsschritten, die schließlich eine separate Untersuchung der Haupt- und Minorbestandteile von Reis ermöglichen. Die allgemeine Anwendbarkeit der zugrundegelegten Analysenprinzipien für Getreidesorten mit einer dem