Z. Lebensm. Unters.-Forseh. 156, 87--99 (1974:) �9 by J. F. Bergmann, Mfinchen 1974:

EinfluB yon Natriumchlorid auf Abbau und kolloidchemische Wirkung yon zugesetztem Adenosintri-

phosphat in zerkleinertem Rindermuskel post rigor* Reiner H a r e m und Jan van Hoof**

Institut fiir Chemie und Physik der Bundesanstalt ftir Fleischforschung, Kulmbaeh (BRD)

Eingegangen am 4. M~rz 1974:

Inf luence of Sodium Chloride on the Breakdown and Colloid-Chemical Effect o f Adenosine Tr iphosphate in Ground Beef Muscle Tost rigor

Summary. Different amounts of ATP (2.25 �9 10-3YI, 5.76- 10-3~I, 1.0 �9 10-~YI, and 1.5.10-2M) were added to homogenates of beef muscle after the onset of rigor morris (5--6 days postmortem) at pH 5.6 (natural pH) and 6.9 (adjusted) with and without added NaCl (2%). 5 and 30 rain after addition, ATP, ADP, AMP, IMP, inosine and hypoxanthine were determined, and the water- holding capacity and rigidity of fiber fragments (area of the film of pressed muscle) were measured. Waterholding capacity was also determined by means of a heating-centrifugation procedure.

The rate of the breakdown of ATP was increased by raising pH from 5.6--6.9, and decre- ased by addition of NaCl: the rate increased with rising substrate concentration. The breakdown of ATP at a physiological ATP concentration and pH 6.9 was a hundred times faster than the ATP hydrolysis in ground prerigor muscle. ATP was completely metabolized to IMP. In the loostrigor tissue the enzymes myokinase (adenylate kinase) and AMP desaminase still show full activity. There was no breakdown of IMP to inosine and hypoxanthine within 30 rain after the addition of ATP. The results suggest that the breakdown of ATP in postrigor muscle is primarily due to the contractile ATPase.

At pH 6.9 the cleavage of ATP resulted in a contraction of fiber fragments (decrease of pressed muscle area) and in a decrease in water-holding capacity, provided that no •aC1 was added; these effects increased with rising amounts of added ATP. A transient ,,softening effect" of ATP (increase of pressed muscle area) was preceding the contraction and was more pronouced as more ATP was added. At pH 5.6 no contraction occured in spite of the fast breakdown of ATP, but a decrease in rigidity and an increase in water-holding capacity were observed. NaC1 prevented the contraction of fiber fragments by ATP at pH 6.9. In presence of NaC1 ATP showed, at both pH values, only ,,softening" and hydrating effects.

The results support the conception that the preservation of the high water-holding capacity in ground prerigor beef by salting it before breakdown of ATP is due to a prevention of the contraction of fiber fragments by the combined influence of ATP, NaC1, and high pH. The results give the impression that a contraction of muscle fibres occurs only at an optimum state of hydra- tion; if the swelling is too low, the contraction is hindered, if the swelling is too strong, myosin and actin cannot interact.

Zusammen/assung. Homogenaten aus Rindermuskel nach Eintritt des l~igor mortis (5--6 Tage post mortem) wurde ATP in Konzentrationen yon 2,25 �9 10 -a, 5,76 �9 10 -a, 1,0.10 -3 und 1,5 �9 10 -2 molar bei pH 5,6 (natfirlicher pH-Wert) und 6,9 (eingestellt) in Abwesenheit und Gegenwart yon 2~ NaCl zugesetzt. 5 und 30 min nach ATP-Zusatz wurden in den Homogenaten ATP, ADP, AMP, IMP, Inosin und Hypoxanthin bestimmt sowie das WasserbindungsvermSgen und die Rigidit~t der Faserfragmente (Fl~che des gepreBten lYluskelfilms) mit der Filterpapier-Prel]- methode und auBerdem das WBV mit einer Erhitzungs-Zentrifugier-~Iethode ermittelt.

Die Geschwindigkeit der ATP-Spaltung wurde durch ErhShen des pH-Wertes yon pH 5,6 auf 6,9 gesteigert, durch Zusatz yon NaC1 bei beiden pH-Werten verringert. Sie nahm mit steigender Substratkonzentration zu und war bei physiologischer ATP-Konzentration und pH 6,9 etwa hundertmal grSBer als die Gesehwindigkeit des ATP-Abbaues post mortem im Prae-rigor-Gewebe. Dabei wurde ATP vollst~ndig zu IMP abgebaut. Im Post-rigor-Muskel zeigen die Enzyme Myo- kinase (Adenylatkinase) und AMP-Desaminase unverminderte Aktivit~t. Ein Abbau yon IMP zu Inosin und ttypoxanthin innerhalb yon 30 rain nach ATP-Zusatz war nicht zu beobaehten. Die Resultate machen es wahrscheinlich, dab im 1VIuskel post rigor in erster Linie die kontraktile ATPase fiir den ATP-Abbau verantwortlich ist.

�9 Diese Arbeit wurde durch Mittel des Forschungskreises der Ern~hrungsindustrie e. V. unter Beteiligung des Bundesverbandes der Deutschen Fleischwarenindustrie e. V. unterstiitzt.

�9 * Jetzige Adresse: Fakulteit van de Diergeneeskunde, Rijksuniversiteit, Gent, Belgien.

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Die ATP-Spaltung ffihrte bei pH 6,9 in Abwesenhei$ yon NaCl zu einer Kontraktion der Faserfragmente (Abnahme der Fl~ehe des Muskelfilms) und einer Abnahme des WBV; diese Effekte nahmen mit steigender ATP-Konzentration zu. Der Kontraktion ging eine vorfibergehende ,,Weiehmaeherwirkung" des ATP (Zunahme der Fl~iehe des Muskelfilms) voraus, die um so st~irker war, je mehr ATP zugesetzt worden war. Bei pH 5,6 trat trotz raseher ATP-Hydrolyse keine Kontraktion, wohl aber eine gewisse Rigidit~tsabnahme und Zunahme des WBV ein. NaC1 ver- hinderte die Kontraktion der Faseffragmente dureh ATP bei pH 6,9. In Anwesenheit yon NaC1 fibre ATP bei beiden pH-Werten nur eine ,,weichmachende" und hydratisierende Wirkung aus.

Die Ergebnisse stiitzen dieAuffassung, da6 die Erhaltung des hohen Wasserbindungsverm6gens yon schlachtfrischem zerkleinertem Fleisch durch Salzen vor Abbau des ATP auf einer Verhinder- ung der Kontraktion der Faserffagmente dutch die kombinierte Wirkung yon ATP, NaC1 und hohem pH-Wert beruht. Aus den Resultaten wurde ferner der Eindruck gewonnen, dab f fir die Kontrahierbarkeit der Muskelfasern eine optimale Hydration efforderlich ist; bei zu geringer Quellung ist die Kontraktion behindert, bei zu starker Quellung kSnnen Myosin und Actin nicht in Wechselwirkung miteinander treten.

F, inleitung Dank seines hohen Gehaltes ~n Adenosintriphosphat (ATP) 1 und seines hohen pH-Wertes

weist Rindfleisch unmittelbar naeh dem Sehlachten des Tieres ein hohes Wasserbindungsverm5gen (WBV) auf, das innerhalb der ersten 24 Std post mortem (p. m.) infolge des enzymatischen Abbaues yon ATP uncl der dutch Glykolyse bedingten pH-Abnahme stark absinkt [1]. BTach Salzen des schlachtfriseh zerkleinerten Fleisches vor Einsetzen der ATP-Spaltung bleibt das hohe WBV des sehlaehtwarmen Fleisehes fiber Tage bin erhalten [1], obwohl das prae rigor zugesetzte NaCl den ATP-Abbau nicht verhindert, sondern im Gegenteil noeh beschleunigt [2]. Aus rheologischen Untersuchungen konnte geschlossen werden, dab der Rigor morris, der als Folge der enzymatisehen ATP-Hydrolyse normalerweise im zerkleinerten und unzer]deinerten Muskelgewebe p. m. ein- tri t t und die Abnahme des WBV bewirkt, durch die Anwesenheit yon 2--4% NaC1 verhindert wird [3]. Es wird angenommen, dab die kombinierte Wirkung yon NaCl, ATP un4 hohem pH- Wert (~6) die elektrostatische Abstoflung zwisehen den myofibrill~ren Proteinen so verst~rkt, dab keine Assoziation yon Actin und Myosin zu Aetomyosin und somit keine Kontraktion der Fasern 0der ~'aseffragmente eintreten kann [1, 3]. Palls diese Auffassung yon der Wirkung des Salzens schlaehtwarmen Fleisches zutrifft, sollte man erwarten, dab ein entsprechender Effekt des NaC1 aueh bei zerkleinertem Rindermuskel post rigor eintritt, dem ATP zugesetzt wird. Es ist n~mlieh bekannt, dab ein Zusatz yon ATP zu zerkleinertem Post-rigor-Muskel zun~chst eine Dissoziation des Actomyosin-Systems in Actin und Myosin und als Folge hiervon eine Zunahme des W-BV bewirkt (,,Weichmacherwirkung" des ATP), danaeh aber eine betr~chtliehe Kontraktion der Faseffragmente hervorruft, wobei ATP zu IMP abgebaut wird; diese Kontrak- tion ist yon einer Abnahme des WBV begleitet [4, 5]. Die Frage war nur, ob die Gegenwart yon 2% NaCI auch post rigor das Eintreten der ATP-induzierten Kontraktion und damit die Abnahme des WBV zu verhindern vermag. Weiterhin sollte mit der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, ob hinsichtlich des Einflusses yon NaCI auf die Geschwindigkeit der enzymatischen ATP-Hydrolyse zwischen dem hier untersuchten Post-rigor.Zustand und den frfiher studierten Verh~iltnissen prae rigor ein Untersehied besteht.

Verantwortlieh fiir den Abbau des yon Haus aus im Muskelgewebe enthaltenen ATP p. m. wie aueh fiir die Spaltung yon zugesetztem ATP im Gewebe post rigor sind die Adenosintriphos- phatasen (ATPasen) des Muskels. Es ist sehr wahrscheinlich, dab ffir die ATP-Hydrolyse p. m. in erster Linie die ATPasen der Myofibrillen in Betracht kommen [6]. ATPase-Aktivit~t und Kontraktilit~t der Muskelfasern bleiben auch noch l~ngere Zeit naeh Eintritt des Rigor morris erhalten [4, 7, 8]. Zur vollen Aktivit~t der myofibrill~ren ATPase im Rigor- und Post-rigor-Muskel tragen die Ca~+-Ionen bei, die innerhalb der ersten Stunden p. m. aus dem sarkoplasmatisehen Reticulum freigesetzt werden und durch Bloekierung der hemmenden Wirkung des Tropomyosin- Troponin-Systems die Myosin-ATPase aktivieren [9] bzw. die Abgabe des Produktes ADP aus dem Enzym-Produkt-Komplex an Actin erleiehtern.

In der vorliegenden Arbeit wurde Rindermuskel 5--6 Tage p. m.. in Wasser homogenisiert und bei pH 5,6 (normaler pH-Wert) und 6,9 (pH-Wert des sehlachtwarmen Gewebes, eingestellt) in Gegenwart und Abwesenheit yon 2~ NaCl mit ATP in molaren Mengen zwisehen 2,2.10 -a und 1,5- 10 -2 versetzt; innerhalb yon 30 rain naeh ATP-Zusatz wurden die Ver~nderungen yon WBV und Rigor-Zustand ermittelt.

Durchtlihrung der Versuche ~

Untersuchungsmaterial und Herstellung der Ansgitze. Den Longissimus-dorsi-Muskel 3 Jahre alterBullen raseh naeh dem Schlachten demTierkSrper entnehmen und unter mSgliehst sterilen Bedingungen 5--6 Tage im Kiihlsehrank bei 2--4~ aufbewahren. Das von anh~hlgendem Fett und Bindegewebe weitestgehend befreite Material im Fleischwolf (4.5 mm-Seheibe) zerkleinern.

1 Abkiirzungen: ATP ~--Adenosintriphosphat; ADP-----Adenosindiphosphat; AMP ~ Ade- nosinmonophosphat; IMP Inosinmonophosphat; ATPase -~ Adenosintriphosphatase; p. m. -~ post mortem; WBV = WasserbindungsvermSgen.

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20 g des zerkleinerten Gewebes mi~ dest. Wasser ohne oder mR Zusa~z yon 2% NaCI (bezogen auf die Gesamtmenge Fleisch plus Wasser) vermischen. Die zugesetzte Wassermenge so bemessen, dab nach pH-Einstellung und Zusatz der ATP-LSsung der gesamte Wasserzusatz 20 g (100~ betr~gt. Einen Teil der Mischungen mit n-NaOH auf pH 6,9-[-0,1 einstellen. Die l~Iischungen im Biihler-Homogenisator (Fa. Biihler, Tiibingen) unter Eiskiihlung 30 sec homogenisieren. Zu den Homogenaten un~erschiedliche Mengen ATP (Dina~riumsalz; Fa. Waldhof, ~annheim; ATP- Gehalt 90%) in Wasser gelSst zusetzen.

Ermittlung des ATP-Abbaues. Der ATP-Abbau im Homogenat vollzog sich bei e~wa 15~ 5 und 30 rain nach ATP-Zusatz 4 g des Homogenats mit 4,5 ml 9%ig. Perchlors~ure versetzen und im Bfihler-Homogenisator 1 min unter Eiskiihlung bei 40000 U/rain homogenisieren. Das Homo- genat durch eine Glasfritte (G 1) filtrieren und das Filtrat mit 2 n-KOH neutralisieren. Das ausgef~llte KCI04 bei 3000 U/rain abzentrifugieren. In 0,01--0,02 ml des ~9~berstandes ATP, ADP, AMP, IMP, Inosin und Hypoxan~hin diinnschichtchromategraphisch nach PoP,hast u. Harem [10] quantitativ bestimmen (je drei Parallelbestimmungen). Die Summe der Molmengen der 6 bestimmten Verbindungen muB gleich der zugesetzten Molmenge ATP sein. Damit konnte gesichert werden, dal3 bei der dfinnschichtchromategraphischen Analyse keine grSBeren Fehler aut:traten.

Bestimmung des WasserbindungsvermSgens des Gewebes und der Kontraktlo~ der Faser/ragmente : In 0,3 g des Homogenats 5 und 30 min nach ATP-Zusatz das WBV mittels der Filterpapier- PreBmethode nach Grau u. Harem [11] bestimmen. Dieses Veffahren gestattet auch die Ermitt- lung der Kontraktion der Faseffragmente aufgrund der ~nderung der Faser-Rigidit~t; je starker die Fasem kontrahiert sind, um so hSher ist ihre Rigidit~t und um so kleiner ist die Fl~che des geprei]ten Muskelfilms [4, 5]. Wirkt ATP nicht kontrahierend, sondern weichmachend, so nimmt infolge einer Abnahme der Faser-Rigidit~t die Fl~che des gepreBten iYIuskelfilms zu [4, 5]. Das WBVwurde ferner dutch einenErhitzungs-Zentrifugier-Versuch bestimmt. Hierzu 10 g des ttomo- genats 30 min nach ATP-Zusatz in einem 15-ml-Zentrifugenglas 30 min in Thermostaten auf 80~ erhitzen. Nach Abkiihlen 15 rain bei 3000 U/min zentrifugieren, ~berstand abgieBen und Zen- trifugenriicks~and wiegen. Zur Berechnung des WBV den Wassergehalt des Fleisches in der iiblichen Weise durch Troctmen des mit Sand zerkleinerten Materials bei 110~ bestimmen.

Ergebnisse Insgesamt wurden ach~ Versuche durchgefiihrt, wobei pro Gramm frisches Muskelgewebe

4,5 ~mol, 11,53 ~tmol und 30 I~mol ATP zugesetzt wurden; die :ATP-Molari~t in den Homogenaten betrug dann 2,25 �9 10 -3, 5,76 �9 10 -a, 1 �9 10 -~ und 1,5 �9 10 -3. Parallel-Versuche fiir jede ATP-

rob.N, m'o

A ~

z

l a 5 -- ~0

lb 30

2a 5 -- 6,90

2b 30

3a 5 2"/, 5,60

3b 30

4a 5 2% 6,90

4 b 30

ATP ADP IMP

i

t

4 8 0 2

AMP Inosin Hypox.

R |

R i

9 H

n i

a []

[] []

[] I

[] B

m m

0 2 0 2 0 2 pmo[ to Gewebe

o Abb. 1. Abbau yon 4,50 {zmol ATP/g )/Iuskelgewebe in einem Homogena~ mit 100 Yo Wasserzusatz (2,25 �9 10 -8 m-ATP), pH = pH-Wert des Homogenats vor ATP-Zusatz; rain = rain nach ATP- Zusatz; A = Homogenat ohne ATP-Zusatz (Kontroltprobe); Z = zugesetztes ATP (~mol/g Ge-

webe)

90

Tabelle 1. EinfluB yon pH-Wer t und NaCl-Zusatz auf Rigidit~t und WasserbindungsvermSgen der lYIuskelfase~, bei Zusatz yon verschiedenen 1Vfengen an ATP zu Rindermuskel-Homogenat (100% Wasserzusatz)

Fl~che des gepre6ten Muskelfilms �9 WasserbindungsvermSgen (gebundenes W~ ~ ~ ~ ~ ser in % des zusatzfreien Gewebes) -~ ~ ohne ATP- mit ATP- ohne ATP-Zusatz mit ATP-Zusatz

Zusat Zusat o ~ ~ : ~ �9 ~ ~ ~ (Kontrollprobe) (Kontrollprobe)

~; ~ cm 3 cm 3 nativ �9 erhitzt b nat iv ~ erhitzl

ATP-Zusatz: 2,25 �9 10 -a molar 1 a - - 5,6 5 9,85 7,70 114,9 - - 110,0 1 b - - 5,6 30 9,30 8,40 112,9 90,6 112,6 90,4 2 a - - 6,9 5 10,30 3,45 119,1 - - 79,5 2 b - - 6,9 30 7,65 2,30 118,5 91,7 60,1 96,4 3 a 2 5,6 5 12,45 17,20 154,3 - - 175,0 e - - 3 b 2 5,6 30 11,85 15,45 150,8 97,2 168,4 99,9 4 a 2 6,9 5 16,40 17,45 175,0 c - - 175,0 ~ - - 4 b 2 6,9 30 16,20 16,80 175,0 ~ 159,1 175,0 ~ 174,4

ATP-Zusatz: 5,76 �9 10 -3 molar 5 a - - 5,6 5 9,85 14,90 114,9 - - 152,2 - - 5 b - - 5,6 30 9,30 10,40 112,9 90,6 121,9 101,5 6 a - - 6,9 5 10,30 11,65 119,1 - - 155,7 - - 6 b - - 6,9 30 7,65 2,75 118,5 91,7 66,9 85,0 7 a - - 5,6 5 12,45 17,35 154,3 - - 175,0 ~ - - 7 b - - 5,6 30 11,85 14,10 150,8 92,2 171,2 126,6 8 a - - 6,9 5 16,40 16,70 175,0 ~ - - 175,0 c - - 8 b - - 6,9 30 t6,20 17,40 175,0 ~ 156,0 175,0 ~ 174,4

ATP-Zusatz: 1 �9 10 -2 molar 9 a - - 5,6 5 9,85 12,95 114,9 - - 145,2 - - 9 b - - 5,6 30 9,30 8,95 112,9 90,6 116,4 93,8

10 a - - 6,9 5 10,30 17,80 119,1 - - 175,0 - - 10 b - - 6,9 30 7,65 3,20 118,5 91,7 69,6 91,2 11 a 2 5,6 5 12,45 19,50 154,3 - - 175,0 ~ - - 11 b 2 5,6 30 11,85 19,30 150,8 97,2 175,0 ~ 140~5 12 a 2 6,9 5 16,40 16,70 175,0 ~ - - 175,0 ~ - - 12 b 2 6,9 30 16,20 18,00 175,0 ~ 173,7 175,0 ~ 174,4

ATP-Zusatz: 1,5 �9 10 -2 molar 14 a - - 6,9 5 5,75 11,50 89,3 - - 165,9 - - 14 b - - 6,9 30 5,30 3,05 94,5 97,2 69,2 93,5 15 a 2 5,6 5 10,35 20,70 143,1 - - 175,0 ~ - - 15 b 2 5,6 30 11,95 20,60 161,7 97,5 175,0 o 137,4 16 a 2 6,9 5 18,70 19,70 175,0 ~ - - 175,0 ~ - - 16 b 2 6,9 30 18,45 20,90 175,0 ~ 164,2 175,0 o 173,5

:Filterpapier -PreBmethode. b Erhitzungs -Zentrifugier-Methode.

Der Wasserbindungswert yon 175,0 konnte nicht iibersehritten werden, da dann im Filterpapier-Prd versuch kein Wasser mehr auspreBbar war.

Konzentrat ion ermSglichfen es, den ]~influB yon Substratkonzentration, NaCI-Zusatz und pH- Wef t auf die Geschwindigkeit des ATP-Abbaues eindeutig zu erkennen. Da die Wirkung dieser Faktoren bei den Parallel-Versuchen vSllig gleich war, sind im folgenden nur die Ergebnisse yon jeweils einer Versuchsreihe angegeben.

1. A T P - Z u s a t z 2,25 �9 10 -3 molar Bei dieser ~r war das ATP bereits innerhalb yon 5 rain nach ATP-Zusatz unabh~ngig

yon 10tt-Wert und ~aC1-Zusatz vSllig abgebaut (Abb. 1, Proben 1--4). Die lYlenge an IMP hat te sich entsprechend der lYlenge an abgebautem ATP erhSht, wiihrend die Konzentrationen an ADP, A ~ l ~, Inosin und t ty roxan th in fast unveri~ndert blieben'; ~~

]3er rasche ATP-Abbau 16ste im nicht gesalzenen Gewebe bei 1oH 6,9 eine Kontrakt ion aus, die sich in einer Abnahme der Fls des gel0reBten Muskelfilms zu erkennen gab (Tab. 1, Probe 2, Vergleich der F1/iche des 3Muskelfilms mit und ohne ATP-Zusatz). Gleichzeitig kam es

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zu einer betr~chtliehen Abnahme des WBV. (Tab. 1, Probe 2, Vergleieh der PreBversuehe mit und ohne ATP-Zusatz), die allerdings im Erhitzungs-Zentrifugierversuch nicht in Erscheinung trat. Bei pH 5,6 (Tab. 1, Probe 1) waren jedoeh weder Kontraktion noeh Abnahme des WBV naeh ATP-Zusatz zu beobaehten.

In Gegenwart yon 2% NaC1 trat bei beiden untersuchten pH-Werten keine Kontraktion und keine wesentliehe Ver~nderung des WBV ein (Tab. 1, Proben 3 und 4), obwohl aueh in diesen Ans~tzen sehon nach 5 rain ATP vSllig abgebaut war (Abb. 1, Proben 3 und 4).

2. ATP-Zusatz 5,76 �9 10 -3 molar

Im nicht-gesalzenen Homogena~ waren 5 min nach ATP-Zusatz bei pH 5,6 85%, bei pH 6,9 92% des ATP abgebaut (Abb. 2, Proben 5a und 6a). W~hrend der ersten Phase der ATP-Hydro- lyse kam es bei beiden pH-Werten zu einer gewissen ,,Weichmacherwirkung" des Gewebes, d. h. zu einer Zunahme der Fl~ehe des geprel~ten Muskelfilms unter Zunahme des WBV (Tab. 1, Proben 5a und 6a). Der vSllige ATP-Abbau innerhalb 30 rain nach Zusatz (Abb. 2, Proben 5b und 6b) brachte in den auf pH 6,9 eingesteltten Ans~tzen eine Kontraktion des Gewebes unter Verminderung des WBV mit sieh (Tab. 1, Probe 6b). Bei pH 5,6 hatte der ATP-Abbau keine solehe Wirkung (Tab. 1, Probe 5b).

Die Anwesenheit yon 2o/o l~aC1 verzSgerte die ATP-Spaltung deutlich (Abb. 2, Proben 7 und 8). Bei pH 6,9 waren 5 rain nach Zusatz 250/o, bei pH 5,6 sogar 60O/o des zugesetzten ATP noeh nieht abgebaut. Nach weiteren 25 rain war jedoch aueh in diesen Ans~tzen alles ATP in IMP umgewan- delt. W~ihrend des ATP-Abbaues nahm in allen Ans~tzen (Abb. 2, Proben 5--8) die ADP-Konzen- tration im Homogenat vorfibergehend zu, um nach 30 rain wieder auf den Weft der Kontroll- probe abzusinken. Die Gehalte an AMP, Inosin nnd Hypoxanthin blieben bei allen Proben (5--8) unver~ndert. Die ErhShung des pH-Wertes yon 5,6 auf 6,9 fiihrte in Anwesenheit yon l~aCl zu einer deutliehen Besehleunigung der ATP-Hydrolyse. In den salzfreien Aus~itzen war ein soleher Effekt nut sehr sehwach erkennbar.

In Gegenwart yon I~aC1 war weder 5 rain noeh 30 rain nach ATP-Zusatz eine Kontraktion der Muskelfasern nachzuweisen; dies gilt fiir pH 5,6 wie fiir pH 6,9 (Tab. 1, Proben 7 und 8). Es war im Gegenteil - - vor allem bei pH 5,6 - - in den Proben mit ATP-Zusatz eine Abnahme der Rigidit~it (Zunahme der l~Iuskelfl~che) und eine Zunahme des WBV zu beobaehten. Dies war aueh claim der Fall, wenn ATP weitgehend gespalten war (30 rain naeh Zusatz).

Probe Nr.

5r

5b

6a

6b

7a

7b

8a

8b

t NaCI I pH min

A

Z

5 -- 5,60

30

5 - 6,90

30

5 2o\~ 5,60

30

2 % 6j90 5

30

ATP a m ADP AMP [nosin Hypox.

g

m

|

0 4 8 12 0

B m

m ~J

m H

M 1 0 2 0 2 0 2

JJ mot I g Gewebe

Abb. 2. Abbau yon 11,53 [~mol ATP/g Muskelgewebe in einem Homogenat mit 100% Wasserzusatz (5,76.10 -a m.ATP). Erkli~rungen siehe Legende Abb. 1

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3. A T P . Z u s a t z 1 �9 10 -3 molar Innerhalb yon 30 rain nach Zusatz war ATP in den nicht gesalzenen Proben sowohl bei pH 5,6

als auch bei pH 6,9 vSllig abgebaut (Abb. 3, Proben 9 und I0). Die Geschwindigkeit des Abbaues war jedoch bei dem hSheren pH-Wert rascher. Innerhalb der ersten 5 rain nach Zusatz zum salz- freien Homogenat zeigte ATP bei beiden pH-Werten einen betr~chblichen ,,Weichmacher- Effekt" und eine kr~ftige WBV-steigernde Wirkung (Tab. 1, Proben 9a und 10a), obwohl bei

,,o0. ocl i Nr. N I DH mln

A =

Z

9 a

9b

lOa

lOb

11a

11 b

120

12b

5 - 5,6

30

5 - 6,9

2% 5,6

2 % 6,9

3O

30

5

30 !

0

A T P m IMP ADP AMP

~//I///lllA |

L I

i J , �9 �9 i i J | J

4 8 12 16 20 0 2 0 2

Inosin Hypox,

m m

g N

N i

N H

m N

0 2 0 2 ,pmol /g Gewebe

Abb. 3. Abbau von 20,0 [zmol ATP/g Muskelgewebe in einem Homogenat mit 100% Wasserzusatz (1 �9 10 -~ m-ATP). Erkl/~rungen siehe Legende Abb. 1

Probe NaC{ I Nr. i pH m|n ATP m INP ~ ADP AHP lnosin H/pox.

z A ~ E Z

13a - s,6 s ~ E ~ I I I ~1

13b 30 ~ ~1

14a S ! ~l#lllllliSi r~ 11 I !

14b 30 ~ I [ ]

lsa s ~ ~ g m 2 % 5,fi

15b 30 ~ ~ J ~1 ~)J

160 s ~ ~ I I [ ] 2 % ~g

16b 36

0 4 8 12 16 20 24 28 0 2 0 2 0 2 0 2

,umo! I g Gewebe

Abb. 4. Abbau yon 30,0 [zmol ATP/g ~/[uskelgewebe in einem t Iomogenat m i t 100% Wasscrzusatz (1,5 �9 10 -2 m-ATP). Erkl/~rungen siehe Legende Abb. 1

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pH 5,6 bereits 71%, bei pH 6,9 93% des ATP abgebaut waren (Abb. 3, Proben 9a und 10a). 30 rain nach ATP-Zusatz kam es bei pH 6,9 zu einer Kontraktion der Fasern, die mit einer Ab- nahme des WBV verbunden war (Tab. 1, Probe 10b). Bei pH 5,6 war ein solcher Effekt kaum erkennbar (Tab. 1, Probe 9b). Ein Zusatz yon 2% NaC1 verzSgerte die ATP-Spaltung bei beiden pH-Werten betr~ehtlich (Abb. 3, Proben 11 und 12). Im Gegensatz zu den Ans~itzen mit 5,76 �9 10 -3 m-ATP (Abb. 2) war hier aueh 30 rain nach Zusatz noeh nicht alles ATP abgebaut. Bei beiden pH-Werten waren naeh 30 rain noeh etwa 16~ des zugesetzten ATP erhalten (Abb. 3, Proben l l b und 12b). In Gegenwart yon NaCl trat bei beiden pH-Werten weder Kontraktion der Fasern noeh Abnahme des WBV ein (Tab. 1, Proben 11 und 12); ATP-Zusatz fiihrte hier im Gegenteil naeh 30 min zu einer ,,Weieh- maeherwirkung" und einer Zunahme des WBV, die bei pH 5,6 ausgepr~gter in Erseheinung trat als bei pH 6,9. In letzterem Falle diirfte der geringere Effekt darauf beruhen, dab das Homogenat bei pH 6,9 durch die Anwesenheit yon NaC1 auch ohne ATP-Zusatz bereits hohe Werte fiir WBV und Muskelfl~che aufwies, so daft sich der weiehmachende Effekt yon ATP nieht mehr stark auswirken konnte. Es sei darauf hingewiesen, da~ bei den vorliegenden Untersuehungen ein Wert des WBV yon 175~ gebundenes Wasser, bezogen auf zusatzfreies Gewebe, beim Filterpapier- Prel]versuch den maximal mSglichen Wert des WBV darstellte, da in diesem Falle kein Wasser mehr ausprel3war war. Bei weiterer ErhShung des WBV konnte dieser Wert also nieht mehr an- steigen.

Das abgebaute ATP wurde in allen Ans~tzen fast vollstiindig in IMP umgewandelt. In den salzfreien Ans~tzen (Abb. 3, Proben 9 und 10) stieg ADP voriibergehend an, um dann wieder auf den Weft der Kontrolle abzunehmen. Bei den Ans~tzen mit NaC1 (Abb. 3, Proben 11 und 12) lagen die ADP-Werte auch 30 rain nach ATP-Zusatz noch etwas hSher als bei der Kontrollprobe. Die Gehalte der Homogenate an AMP, Inosin und Hypoxanthin zeigten keine deutliehen Unter- sehiede (Abb. 3).

4. ATP-Zusatz 1,5 �9 10 -2 molar In den Homogenaten ohne Salzzusatz waren 5 rain naeh Zusatz bei pH 5,6 62~ bei 6,9

82% des ATP abgebaut, wobei als Abbauprodukte IMP und in wesentlieh geringerer Konzen- tration auch ADP auftraten (Abb. 4, Proben 13a und 14a). Bei beiden pH-Werten war 30 min nach Zusatz alles ATP in IMP umgewandelt (Abb. 4, Proben 13b und 14b). ADP lag dann in ebenso geringer Menge vor wie in der Kontrollprobe. Die ATP-Spaltung wurde auch hier dureh ErhShung des pH-Wertes von 5,6 auf 6,9 beschleunigt. Innerhalb der ersten 5 min naeh ATP- Zusatz iibte ATP eine betriiehtliche ,,Weiehmaeherwirkung" aus, die yon einer starken Zunahme des WBV begleitet war (Tab. 1, Probe 14a). Hier war nur die Probe bei pH 6,9 untersuehg worden. Bei diesem pH-Wert kam es 30 rain naeh ATP-Zusatz zu einer Kontraktion und einer entspreehen- den Abnahme des WBV (Tab. 1, Probe 14b). Durch Zusatz yon 20/0 NaC1 wurde der ATP-Abbau innerhalb der ersten 5 min bei beiden pH- Werten um mehr als das Doppelte verzSgert (Abb. 4, Probeu 15a und 16a). In der Zeit zwisehen 5 und 30 rain naeh Zusatz war die ATP-Spaltung noch stSrker durch NaC1 gehemmt, so dab naeh 30 rain bei pH 5,6 noeh 48%, bei pH 6,9 noeh 38~ des zugesetzten ATP vorhanden waren. Aueh hier war die Gesehwindigkeit des ATP-Abbaues beim hSheren pH-Wert etwas raseher (Abb. 4, Proben 15b und 16b). Vergliehen mit den nioht gesalzenen Proben war wegen der Ver- zSgerung des ATP-Abbaues in den Ans~tzen mit NaC1 30 min naeh ATP-Zusatz der IMP-Gehalt wesentlich niedriger und der ADP-Gehalt etwas hSher. Sieht man yon einem geringfiigig erhShten AMP-Gehalt bei den salzfreien Ans~tzen ab, so waren die Mengen an AMP, Inosin und Hypoxan- thin in den versehiedenen Ansiitzen gegenfiber der Kontrollprobe kaum ver~ndert.

In den Proben mit NaC1-Zusatz wirkte ATP bei pH 5,6 stark weiehmaehend und WBV- erhShend (Tab. 1, Probe 15); dieser Effekt blieb auch naeh 30 rain unver~ndert erhalten. Bei pH 6,9 konnte eine solche Wirkung nicht deuttieh in Erseheinung treten, da beim PreBversuch aueh ohne ATP-Zusatz kein Wasser austrag. Immerhin zeigte der Erhitzungs-Zentrifugierversuch nach 30 rain noeh eine deutliehe Zunahme des WBV dureh ATP-Zusatz (Tab. 1, Probe 16).

Diskussion der Ergebnisse

1. A TP-Abbau

Aus der i~nderung der ATP-Konzen t r a t i on im Homogena t innerha lb yon 5 mi n nach ATP-Zusa tz (Abb. 1--4) wurde die Geschwindigkeit des ATP-Abbaues (~mol abgebautes A T P pro rain/pro g Gewebe) berechnet. Die entsprechenden Werte s ind in Abb. 5 aufgetragen. Ffir die niedrigste A T P - K o n z e n t r a t i o n (2 ,25 .10 -a molar) konn te die Abbaugeschwindigkei t n ich t angegeben werden, da berei~s nach 5 mi n alles A T P hydrolys ier t war.

Geschwindigkeit des A TP-Abbaues post rigor und prae rigor. Es ist sehon seit langem bekann t , dab der A T P - A b b a u im schlaehtwarmen Fleisch langsamer ver lauf t als im abgeh~ngten Fleiseh [4]. Bei den vorl iegenden Versuchen erfolgte der A b b a u

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yon zugesetztem ATP im zerkleinerten Post-rigor-Muskel etwa hundertmal schneller als der Abbau des von Natur im Gewebe enthaltenen ATP im Prae-rigor-lVIuskel. W~hrend nach den in Abb. 5 angegebenen Werten die Abbaugeschwindigkeit bei etwa 15~ pH 6,9 und physiologischer ATP-Konzentration ( 5 . 1 0 -3 molar) etwa 2,0 ~mol A T P - m i n -1. g-1 betrug, wird ATP in zerkleinertem schlachtfrischem Rindermuskel innerhalb der ersten 1--3 Std p. m. mit einer Geschwindigkeit abge- baut, die zwischen 0,01 und 0,02 ~mol A T P - min -1- g,1 liegt [2, 12, 13]. Bei ErhShung der Temperatur auf 37--38~ kann die Abbaugeschwindigkeit auf 0,03--0,04 p.mol ATP min -1" g-i ansteigen [14].

Die h6here Geschwindigkeit des ATP-Abbaues post rigor wird vor allem zwei Grfinde haben. Einmal entf/~llt hier die Resynthese yon ATP aus ADP durch die Glykolyse, da Muskelgewebe post rigor kaum noch Glykogen enth/il~. Zum anderen ist nach Eintr i t t des Rigor mortis ffir den ATP-Abbau die Mg ++- und Oa++-aktivierte Actomyosin-ATPase maBgebend, w~hrend prae rigor die wesentlich weniger aktive Myosin-ATPase wirkt, die dann p. m. durch die aus dem sarkoplasmatischem Reti- culum freigesetzten Ca2+-Ionen unter Ausschaltung der hemmenden Wirkung des Tropomyosin-Trop6nin-Komplexes allmi~hlich in die Actomyosin-ATPase fibergeht [10]. Als dritter Faktor k~me noch die 1VISglichkeit in Betracht, dab die Aktivit~t der Actomyosin-ATPase w~hrend der Lagerung des Gewebes p. m. zunimmt. Robson et al. [15] fanden n~mlich, dab 12--24 Std p. m. aus Rindermuskel isoliertes Acto- myosin bei 2~ und 16~ eine hShere Ca 2+- und Mg~+-aktivierte ATPase-Aktivit~t aufweist als Actomyosin, das unmittelbar nach dem Schlachten isoliert wurde. Allerdings handelte es sich bier nur um eine Verdoppelung der Aktivit~t.

Die nicht kontraktile Myosin-ATPase soll nach Bendall [16] im Muskel yon 25~ ATP mit einer Geschwindigkeit yon etwa 0,37 ~mol A T P - rain-l- g -1 spalten. Durch Freisetzung der Ca~+-Ionen aus dem sarkoplasmatischen Reticulum nimmt diese Spaltungsgeschwindigkeit stark zu. Die kontraktfle ATPase des Rindermuskels soll bei 37~ ATP mit einer Geschwindigkeit yon 180 y~nol A T P - rain -1. g-Z hydro- lysieren; bei I~ soll die Abbaurate bei 1,3 ~mol A T P . rain -1- g-Z liegen. Es sieht so aus, als ob die yon uns bei 1,5- 10-~m-ATP, pH 6,9 und etwa 15~ gemessene Spalt- ungsgeschwindigkeit in HShe yon 5 ~mol A T P . rain -1. g-Z der Aktivit~t dieser ,,kontraktilen ATPase" recht nahe kommt.

Einflu[3 der SubstratIconzentration. Bei den vorliegenden Untersuchungen wurde ATP in Form des Natrinmsalzes zugesetzt. 8ubstrat der in Betracht kommenden ATPasen des Gewebes ist aber I~gATP. Bis zu 10-2m-ATP reichen die im 1Y[uskel-

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ATP-Zusatz ( MotoritE.t )

Abb. 5. EinfluB der lYlenge an zugesetztem ATP auf die Geschwindigkei~ des ATP-Abbaues inner- halb der ersten 5 rain nach ATP-Zusatz in Muskelhomogenat (100% Wasserzusatz) in Abh~ngig-

keit yon pH-Wer~ und NaCI-Zusatz (2O/o)

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gewebe enthaltenen Mg2+-Ionen aus, mit dem zugesetzten ATP den MgATP-Komplex zu bilden. Bei hSheren ATP-Konzentrationen wird dies nieht der Fall sein. F/ir die Folgerungen, die aus den bier erhaltenen Ergebnissen gezogen werden, ist dies jedoeh ohne Belang.

Die Zunahme der ATPase-Aktivit~t mit steigendem ATP-Zusatz (Abb. 5) war zu erwarten; ebenso wie fiir Enzyme im allgemeinen grit auch ffir Actomyosin- ATPase, dab die Aktiviti~t mit steigender Substratkonzentration zunimmt [17]. Das Abbiegen der Kurven zu einem Plateau bei den Ans~itzen mit ATP-Konzentra- tionen > 10 -3 molar und NaC1-Zusatz weist auf eine gewisse S~ttigung des Enzyms mit Substrat hin. Es ist m6glich, dab dieser Effekt mit einer Behinderung des Zerfalls des Enzym-Produkt-Komplexes durch NaC1 in Zusammenhang steht; darauf soll welter unten bei der Diskussion der ATPase-Hemmung durch NaC1 eingegangen werden.

Ein/lufl des pH-Wertes. Eine Erh6hung des pH-Wertes yon 5,6 auf 6,9 hatte bei fast allen Ans~tzen eine ErhShung der ATP-Spaltungsgesehwindigkeit zur Folge (Abb. 5). Dies steht im Einklang mit Beobachtungen, wie sie z. B. an Myofibrillen in Gegenwart yon Ca ~§ und Mg~+-Ionen gemaeht wurden [16, 18]. Ca2+-aktivierte 1VIyosin-ATPase ist in ihrer Aktivitiit verh~ltnism/~Big wenig ptI-abh/tngig, w/~hrend die ATPase-Aktivit/~t des Myosin-Aetin-Komplexes durch sinkenden pH-Wert stark gehemmt wird. Im M. sternomandibularis des Rindes war mit fallendem pH-Wert abnehmende ATPase-Aktivitat zu beobachten [16].

Ein/!ufl eines Zusatzes yon NaC1. Ein Zusatz yon 2 % NaC1 setzte sowohl bei pH 5,6 als aueh bei p i t 6,9 die Gesehwindigkeit des ATP-Abbaues herab (Abb. 5). Bei der niedrigsten angewendeten ATP-Konzentration (2,25-10 -3 molar) war ein soleher Effekt allerdings nieht naehzuweisen, da 5 rain naeh ATP-Zusatz aueh in den NaCl-haltigen Proben bereits alles ATP abgebaut war (Abb. 1).

Ein Zusatz yon 2% NaC1 erh6ht die Ionenst~rke des Muskels (~ 0,15) auf etwa 0,50. Wir haben bereits in einer friiheren Ver6ffentliehung [2] dargelegt, dab aufgrund der Ergebnisse zahlreicher Arbeiten die myofibrilliiren ATPasen in diesem Ionen- st~rke-Bereich durch Neutralsalze (KCt, NaC1) gehemmt werden und dal] dies f/Jr isolierte Mg ~+- und Ca*+-aktivierte T,-Myosin-ATPase, fiir die Mg*e-aktivierte ATPase- Wirkung des reinen Aetomyosins und des ,,natiirliehen" Actomyosins (Myosin B), aber auch fiir die ATPase-Aktivit/~t yon Myofibrillen gilt. Wie Partmann [10] gefunden hatte, wird der Abbau yon ATP, das zerkleinertem Karpfenmuskel zuge- setzt war, dureh NaC1 verlangsamt. Die yon uns beobachtete ttemmung der enzyma- tisehen ATP-Hydrolyse dureh NaC1 war daher zu erwarten. Die Ursaehe dieser Hemmung kann darauf beruhen, dab bei erhShter Ionenst~rke die Bindung des Substrats an das Enzym erschwert wird. Naeh Untersuehungen yon Lymn und Taylor [20] ist aber eher anzunehmen, dab der geschwindigkeitsbestimmende Ubergang des Produktes (ADP) vom Enzym-Produkt-Komplex auf das Aetin durch ErhShung der Ionenst~rke erschwert wird.

Hinsiehtlieh der Wirkung yon NaC1 auf die Geschwindigkeit der ATP-Spaltung im zerkleinerten Muskel besteht ein auffallender Unterschied zwisehen Prae-rigor- und Post-rigor-Zustand des Gewebes. Die Gesehwindigkeit der Abnahme des natiir- lichen ATP-Gehaltes im zerkleinerten Prae-rigor-Muskel p. m. wird durch Zusatz yon 2% NaCI besehleunigt (yon 0,019 auf 0,032 ~mol ATP �9 rain -1. g-1 zwisehen der 1. und 3. Std p.m.) [2]. Als wahrseheinliche Ursaehe fiir diesen Effekt wird eine besehleunigte Freisetzung yon Ca2+-Ionen aus dem sarkoplasmatischen Retieulum dureh Austausch gegen Na § angesehen [2]. Ein derar tiger Effekt kann im Muskel post rigor keine Rolle mehr splelen," da die" Ca3+-Ionen ira" Verlaufe. der Entwieklung des Rigor morris und der glykolytiseh bedingten pH-Senkung weltgehend aus dem sarkoplasmatisehen Retieulum in das kontraktile System fibergegangen sein dfirften. Im Zustand post rigor kann NaC1 auf die myofibrillare ATPase nur noch seine normale, hemmende Wirkung ausiiben. Die vorliegenden Ergebnisse am Post.rigor-Gewebe

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kSnnen daher als eine Besti~tigung unserer Vorstellungen fiber die Ursaehe der Besehleunigung des ATP-Abbaues im Prae.rigor.Muskel dureh NaC1 [2] angesehen werden.

Die Hemmung des ATP-Abbaues dutch NaC1 maeht es wahrscheinlich, dab ffir die ATPase-Aktivit~t des Post-rigor.Muskels Na +- und K+-aktivierte Membran- ATPasen ebensowenig verantwortlieh sind wie ffir den ATP-Abbau im Verlaufe des Rigor morris [6].

Produlcte des A TP-Abbaues. I n Abwesenheit yon NaC1 war ADP 30 rain nach ATP-Zusatz in ebenso geringen Mengen im Homogenat anwesend wie im Kontroll- ansatz ohne ATP-Zugabe (Abb. 1--4). Bei ATP-Konzentrat ionen yon 5 ,76-10 -a molar und darfiber kam es vorfibergehend (5 min naeh ATP-Zusatz) zu einer Zunahme an ADP, die mit zunehmender HShe des ATP-Zusatzes anstieg. Aus den Resultaten ist zu folgern, daB im Muskelgewebe post rigor die Aktivit~t der Myokinase (Adenylat- kinase), welche die Reaktion 2 A D P - ~ ATP + AMP katalysiert, offenbar noeh unvermindert ist. Da ATP (und intermedi~r entstandenes ADP) vollst~ndig in IMP umgewandelt wurde und auch bei dem hSchsten ATP-Zusatz keine Anh~ufung yon AMP eintrat (Abb'. 1--4), ist die AMP-Desaminase (5'-Adenylat-Aminohydrolase) aueh post rigor noeh roll wirksam.

Zusatz v on 2 % NaC1 bringt bei hSheren ATP-Konzentrationen (1 �9 10 -3 molar mad darfiber) eine VerzSgerung des Abbaues yon intermedi~r gebfldetem ADP mi t sich (Abb. 3 und 4). Dies dfirfte im Zusammenhang mit der Hemmung der enzymatischen ATP-Hydrolyse durch NaC1 stehen. Je hSher die im Gewebe verbleibende ATP- Konzentrat ion ist, um so sti~rker wird die Myokinase gehemmt werden [21]. Die Desaminierung yon AMP zu IMP scheint durch NaC1 nieht gehemmt zu werden, da eine Anhi~ufung von AMP im Homogenat nicht zu beobaehten war. Dies war aueh zu erwarten, dab die AMP-Desaminase durch einwertige Kationen eher aktiviert als gehemmt wird [22]. Ein Abbau des aus dem zugesetzten ATP gebildeten IMP zu Inosin und weiter zu Hypoxanth in war in keinem der Ansiitze 30 min nach ATP- Zusatz eingetreten (Abb. 1--4).

2. Muskelkontraktion und f~nderung des WasserbindungsvermSgens

VerhSltnisse bei pH 6,9 in Abwesenheit yon NaC1. Eine weichmachende Wirkung yon ATP (Dissozia~ion von Actomyosin) gibt sich einer in Zunahme der trl/~che des gepreBten Muskelfilms im ~ilterpapier-PreBversueh zu erkennen, w/ihrend die kon- trahierende Wirkung des ATP (Assoziation yon Aetin und Myosin) zu einer Zunahme 4er Rigiditiit der Faserfragmente ffihrt, die in einer Abnahme der F1/iche des Muskel- f lms zum Ausdruck kommt [2, 5, 9].

Zusatz yon ATP zu homogenisiertem Post-rigor-Muskel rief beim pH-Wer t des schlaehtfrisehen Fleisehes (pH 6,9) und in Abwesenheit yon NaC1-Kontraktion hervor, deren AusmaB mit der Menge an zugesetztem ATP zunahm (Abb. 6). Der zeitliche Verlauf der Kontrakt ion wurde yon der ATP-Konzentrat ion s tark beein- fluBt. W~hrend bei 2,25 �9 10 -8 m-ATP die Kontrakt ion innerhalb yon 5 rain einsetzte, kam es bei hSheren ATP-Konzentrat ionen innerhalb der ersten 5 min nach Zusatz zuns zu einer Abnahme der Rigiditi~t, d. h. zu einer , ,Weiehmaeherwirkung" des ATP, die umso starker war, je mehr ATP zugesetzt worden war (Abb. 6). Ers t dann setzte Kontrakt ion ein. Diese Resuttate stehen in qualitativer wie in quanti tat iver Hinsieht im Einklang mit frfiheren Ergebnissen, die zus~tzlieh noch ergaben, dab bei 2,4- 10 -3 m-ATP nur noeh eine ,,Weiehmaeherwirkung", aber kein kontrahierender Effek~ des ATP festzustellen war [5]. Die ,,Weiehmaeherwirkung" des ATP wird auf eine Bindung des Substrates an Myosin unter Djssozation des Aetomyosinkomplexes zuriiekgeftihrt, wghrend die Kontrakt ion der Faser~ragmente bei Zusatz yon ATP zum rigor-Muskel mit einer Assoziation yon Myosin und Aetin unter mehr oder weniger starker gegenseitiger Versehiebung der Aetin- und Myosinfilamente erklgrt

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wird [1, 5, 9]. In allen Versuchen war die , ,Weiehmacherwirkung" mit einer Zunahme, die Kontrakt ion mit einer Abnahme des WBV (l~ilterpapier-Prel~methode) verbunden (Tab. 1).

Ursache fiir die Kontrakt ion der Faserfragmente post rigor naeh ATP-Zusatz ist zweffellos die enzymatisehe Hydrolyse des ATP (Abb. 1--5). Geht man von der begrfindeten Vorstellung aus, dab beim Rigor morris eine Kontrakt ion der Muskel- fasern eintrit~, die allerdings nieht mi~ dem Kontrakt ionvorgang in vivo identisch ist, so ergibt sieh die Frage, warum Muskelfasern post rigor noch imstande sind, auf ATP-Zusatz zu kontrahieren. Dafiir gibt es noeh keine befriedigende Erkl&rung. Man muB wohl annehmen, dab die I~asern im Post-rigor-Zustand nieht vSllig kon- trahiert sind; aueh geht mSglicherweise die Kontrakt ion post rigor naeh einem etwas anderen Mechanismus vonstat ten als der Rigor morris. ErwKhnt sei noch, dab es Rinder gibt, deren Muskelfasern post rigor auf ATP-Zusatz nieht kontrahieren [1,5].

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m~n, nach ATP-Zusalz

Abb. 6. ~nderung der Rigidit~t der Faseffragmente (J~nderung der l~l~che des geprellten Muskel- films) auf Zusatz yon ATP zum Muskelhomogenat (100~ Wasserzusatz) bei pH 6,9. Molarit~t des ATP: 2,25.10-a (ohneNaCl: �9 ; mit 2% NaCl: o); 5,76.10 -3 (ohne NaCI:A; mit 2% NaCl:

~ ) ; 1 �9 10 -3 (ohne NaCl: V ; mit 2% NaCl: W); 1,5- 10 -~ (otme NaCh [] ; mit 2% NaCI:[[])

Verhdltnisse bei TH 5,6in Abwesenheit von NaCl. Bei p i t 5,6, dem normalen pH-Wer t des Muskels post rigor, t r a t auch 30 rain nach ATP-Zusatz keine Kontrakt ion ein, wenn man yon einer gewissen Abnahme der ~l/iehe des Muskelfilms bei 2,5 �9 10 -3 m- ATP absieht (Tab. 1). ATP iibte im Gegenteil eine ,,Weichmaeherwirkung" aus, die bei 1 �9 10 -2 m-ATP st/~rker war als bei 5" 10 -3 m-ATP. Dementsprechend war auch das WBV der Homogenate erhSht. Der rasche Abbau des zugesetzten ATP im Post- rigor-Gewebe (Abb. 1--5) konnte also bei pt{ 5,6 keine Kontrakt ion hervorrufen. Eine/~hnliche Beobachtung wurde schon vor 1/~ngerer Zeit gemaeht [8]. Pa r tmann stellte zwar unter dem Mikroskop auf Zusatz yon ATP zu Muskelfasern nach Eintr i t t des Rigor morris auch ohne pt{-Einstellung eine Kontrakt ion lest [7], doeh land er sp/~ter bei Mnskelhomogenaten unter Anwendung der Triibungsmessung, dab die Kontrakt ion bei hSheren 13H-XYerten (bis 8,0) wesentlieh s~/~rker war als bei niedrigeren pH-Werten (pH 6,2) [23]. 7 Z. Lebensmitt . -Untersuch. , Band 156

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Sieherlich besteht ftir die Muskelfaser keinerlei physiologische Notwendigkeit, bei einem so niedrigen ptI-Wert wie 5,6 zu kontrahieren. MSglieherweise wird die mangelnde Kontraktili t~t durch den geringen Quellungszustand bedingt, den das Gewebe nahe des isoelektrisehen Punktes der kontraktilen Proteine aufweist. Der Dissoziationszustand der Ladungsgruppen dieser Proteine kann fiir die zur Kontrak- tion erforderlichen LSsung und Kniipfung yon Bindungen zwj'sehen Aetin und Myosin yon EinfluB sein und daher vielleieht auch zur Hemmung der Kontraktions- f~higkeit beitragen. Sehliet~lich kSnnte der pH-Wert auch bei der Bindung yon ATP an das Myosin eine Rolle spielen. Allerdings li~l]t die verh/iltnismi~13ig hohe Geschwin- digkeit des ATP-Abbaues und die Zunahme des WBV (Dissozation yon Actomyosin) bei pH 5,6 darauf sehliel~en, dal~ ATP anch bei diesem pH-Wert an Myosin gebunden wird.

VerhSltnisse bei pH 6,9 in Gegenwart von IVaCl. In Gegenwart yon 2% NaC1 15ste ein Zusatz yon ATP bei keiner der angewendeten ATP-Konzentrationen eine Kon- traktion der Faserfragmente aus (Abb. 6), obwohl aueh in Anwesenheit von NaC1 ein Abbau des ATP eintrat~ wenn auch mit geringerer Geschwindigkeit als in den salz- freien Homogenaten (Abb. 1--5). Dementsprechend kam es in Gegenwart yon NaC1 bei Zusatz und enzymatiseher Hydrolyse yon ATP zu keiner Abnahme des WBV (Tab. 1). Wie beim Salzen sehlaehtwarmem Fleisehes [1,24, 25] hatte IqaC1 aueh hier die Wirkung, die beim ATP-Abbau normalerweise eintretende Abnahme des WBV zu verhindern. Diese Versuche stiizen daher die Auffassung, dab die Erhaltung des hohen WBV yon schlaehtwarmen Fleiseh dureh Salzen vor Einsetzen des ATP- Abbaues auf einer Verhinderung des Rigor morris in den Faserfragmenten beruht, wobei die kombinierte Wirkung yon NaC1 und ATP auf die myofibrill~ren Proteine eine starke und irreversible Quellung bewirkt, die eine Assoziation yon Actin und Myosin aueh bei ansehliel~endem enzymatisehem ATP-Abbau unmSglieh macht [ 1,3]. Der Abbau y o n ATP und eine gewisse ,,weichmaehende" Wirkung yon A T P im gesalzenen Gewebe sprechen dafiir, dal~ auch in Anwesenheit yon NaC1 ATP an Myosin gebunden wird (Abb. 6, Tab. 1). Der ,,Weiehmaehereffekt", d. h. die relative Zunahme der Fl~che des geprel]ten Films war allerdings bei diesen Ans/itzen nicht sehr ausgepr/~gt, da das Gewebe dank des hohen ptI-Wertes und der Anwesenheit yon NaC1 ohnehin sehr weich und stark hydratisiert war.

VerhSltnisse bei pH 5,6 in Gegenwart von NaC1. Bei pH 5,6 kam es in Anwesenheit yon 2% NaC1 ebenso wie bei ungesalzenem Gewebe auf Zusatz yon ATP zu keiner Kontraktion der Muskelfasern und keiner Abnahme des WBV (Tab. 1). Das Aus- bleiben der Kontraktion bei diesem pH-Wert ist also nicht einer besonderen Wirkung des Salzes zuzuschreiben. Eine Ausnahme maehten lediglich die Ans~tze mit dem niedrigsten ATP-Zusatz, bei welchen ATP ohne NaC1 eine geringe Kontraktion, in Gegenwart des Salzes hingegen eine deutliche Weichmacherwirkung ausiibte, also zwisehen NaCl-freiem und NaCl-haltigem Ansatz ein i~hnlieher Untersehied vorlag wie bei pH 6,9. Die weichmachende Wirkung des ATP und die ErhShung des WBV durch ATP-Zusatz nahm mit steigender ATP-Konzentration zu. Obwohl bei 2,5 �9 10 -3 und 5,76 �9 10 -3 m-ATP 30 min naeh Zusatz alles ATP hydrolysiert war (Abb. 1 und2), kam es dennoeh zu keiner Kontraktion. Im Gegensatz zu den NaCl-freien Ansi~tzen kann hier eine mangelnde Hydratat ion der Fasern fiir das Ausbleiben der Kontraktion nicht verantwortlich sein, da das WBV des Itomogenats wesentlich hSher war als das der NaCl-freien Ans~tze bei pH 6,9, in welehen die gleichen ATP-Konzentrationen Kontraktion hervorriefen (Tab. 1). MSglieherweise verhindert NaC1 durch Anderung der Ladungsverh/iltnisse im Protein ~hnlich wie bei pH 6,9 auch bei niedrigem pH- Wert eine Assoziation des durch ATP-Zusatz dis~oziierten Myosins und Actins. Man gewinnt aus den Ergebnissen dieser Untersuchung den Eindruek, als ob ftir die Kontrahierbarkeit der Muskelfasern bei ATP-Zusatz ein optimaler Quellungszustand gegeben sein mul~; ist die Quellung der Fasern zu gering, so kSnnen die Myofilamente

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n ich t glei ten, i s t sic jedoch zu hoch, so kSnnen Acbin und Myosin nich~ in Wechsel- wi rkung mi t e inande r t re ten .

Wasserbindungsverm6gen im nativen und erhitzten Gewebe. Das m i t der F i l t e rpap ie r - Prel~methode gemessene W B V des na t i ven Gewebes war bei p H - W e r t 6,9 hSher als bei p H 5,6; in Gegenwar t yon IqaCl war das W B V grS~er als in Abwesenhe i t des Salzes, u n d die W i r k u n g yon NaC1 au f das W B V war bei hSherem p H s t a rke r als bei niedr i - gerem pH. Al le diese Befunde s t immen m i t f r i iheren Beobach tungen i iberein [1]. Ebenso s t eh t es m i t f r i iheren Ergebnissen im Eink lang , dal~ die Untersch iede im W B V des na t i ven Gewebes im grol]en und ganzen auch nach Erh i t zen e rha l ten ble iben (Tab. 1).

Die We iehmaehe rwi rkung yon A T P war yon einer ErhShung des W B V n ieh t nu r der na t iven , sondern aueh der e rh i tz ten Fase rn begle i te t (Tab. 1). Dagegen war die K o n t r a k t i o n der Fase r f ragmente , die im na t iven Gewebe eine A b n a h m e des W B V m i t sich brach te , n i ch t m i t e inem erhShten W a s s e r a u s t r i t t be im Erh i t zen ve rbunden - - ganz im Gegensatz zum Rigor morris, der zu einer be t r~cht l ichen Zunahme der be im Erh i t zen des Fleisches aus t r e t enden Wasse rmcnge ff ihr t [1]. Offenbar i iber lager t de r Effek~ der H i t zekoagu la t i on der Pro te ine den Effekt der K o n t r a k t i o n der Post- rigor-Fasern, der ger inger als die K o n t r a k t i o n be im Rigor-morris sein di irf te .

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Professor Dr. R. Harem Bundesanstalt ffir Fleisctfforschung Institut fiir Chemic und Physik D-8650 Kulmbach, Blaich 4 Bundesrepublik Deutschland

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