280 REI~EI~ HAMM und REI~ttOLD GRAY:

Zusammen/assung 1. Es wird eine Methode fiir die Bestimmung der Schwefligen Si~ure in Lebens-

mitteln beschrieben. Die Titration erfolgt alkalimetrisch und komplexometrisch. Suffitmengen yon 1 bis 55 mg, als SO 2 berechnet, wurden mit 95--100 % Ausbeute wiedergefunden.

2. Andere fliichtige S/~uren, Schwefelwasserstoff, schwefelhaltige Aminos~uren, SenfSle, < 5 mg Kupfer und < 25 mg Acetaldehyd st6rten die Bestimmung nicht. Senf und frische Zwiebein t~uschten eine zu vernachl~ssigende Menge yon Schwefliger S~ure vor.

3. Das I-IfihnereiweiB ergab einen nicht unbetr~chtlichen Gehalt an Schwefliger S/~ure, in getrocknetem Zustand (60--76mg/kg Trockengewicht) mehr a]s un- getrocknet (22--31 mg/kg Trockengewicht). Andere eiweiBreiche Materialien liefer- ten im frischen nnd getrockneten Zustand kein S02.

4. Die Reproduzierbarkeit der in Lebensmitteln erhaltenen Ergebnisse wird angegeben.

5. Die Ergebnisse der S02-Bestimmung in Lebensmitteln durch alkalimetrische Titration stimmen mit den durch komplexometrische Titration erhaltenen fiberein, nur die komplexometrischen Analysen des HiihnereiweiB und getrockneter Zwiebeln lieferten niedrigere Resu]tate naeh der komplexometrischen als nach der alkali- metrisehen Methode.

6. Zus~tze yon Schwefliger S~ure zu verschiedenen Lebensmitte]n wurden im allgemeinen in befriedigender H6he wiedergefunden; zu niedrige Ergebnisse wurden aber in Tomatenprodukten, Schokoladepaste, Troekenpflaumen und Feigen beob- achtet.

7. Bei einer grSBeren Zahl yon Lebensmitteln, die aus dem Handel erworben wurden, wurde der Gehalt an Schwefliger S~ure bestimmt.

8. Nach der kfichenm~Bigen Zubereitung yon verschiedenen Lebensmitteln wurden 4--70% des urspr/ingliehen Gehaltes an S chwefliger S~ure wiedergefunden.

9. Eine ann/~hernde Bereehnung der t~glichen Aufnahme yon Schwefliger S~ure wurde versueht, diese Aufnahme wird in Hinsicht auf ihre Toxicit~t besprochen.

Uber das Wasserbindungsverm~gen des S~iugetiermuskels V. Mitteilung

Die Wirkung yon Salzen schwacher S~iuren

Von

REINER HAMM und REINHOLD GI~AU ~

Mitteilung aus dem Chemisch-physikalischen Institut der Bundes/orschungsanstalt /i~r Fleischwirtschaft, Kulmbach

Mit 6 Textabbildungen

(Eingegangen am 26. November 1957)

In frfiheren Mitteilungen 1, 2 war der EinfluB yon Neutralsalzen auf die Hydra- ration des Muskelgewebes behande]t worden. Die vorliegende Arbeit, deren wesent-

* Frau Dr. B 6 ~ - B A ~ A ~ danken wir fiir ihre wertvolle Hilfe. i HAM~, R.- Diese Z. 106, 281 (1957) (III. Mitt.). 2 I-IAMyl, t~., U. R. GRAU: Diese Z. 108, 28 (1958) (IV. Mitt.).

Uber das WasserbindungsvermSgen des Sgugetiermuskels. V 281

lichen Ergebnisse zum Teil schon in vorl/iufigen Mitteilungen verSffentlieh~ wurdenl, ~, befaBt sich mit der Wirkung yon Salzen schwaeher Sguren auf Wasserbindung und Que]lung des zerkleinerten Rindermuskels vor und nach t t i tzedenaturierung. Einige dieser Salze werden als Zus~tze bei der Fleischverarbeitung verwendet oder hierfiir vorgesehlagen. U m einen Einb]ick in den Chemismus der Salzwirkung zu gewinnen, untersuchten wir neben diesen Verbindungen auch solche, die weder als Inhaltsstoffe des Muskels noeh als Zus/~tze zu F]eischwaren physiologisch in Betraeht kommen. Angewendet wurden die !Xratriumsalze yon Ortho- und Polyphosphors/iuren, yon niedermolekularen Carbons//uren, yon Glutamins/iure, Glucons/~ure, Athy]en- diamintetraessigs/~ure (~DTA), Dodecylschwefels/~ure sowie Nat r iumcarbona t und Natr iumfluorid. Die Wirkung des Natriumsalicy]ats war schon friiher Gegenstand der Untersuehung ~.

Alle Versuehe wnrden mi~ 5 Tage abgehingtem Fleisch (Musculus longissimus dorsi) 5--7 j/~hri- ger Kiihe der ttandelsklassen B und C durchgefiihrt. Die Versuchsmethodik ist bereits a. a. 0. eingehend besehrieben worden: Methode des Zerldeinerns, des Wasser- und Salzzusatzes ~, Bestimmung der Muskelhydratation (Wasserbindung und Quellung) vor ~ und n~ch ~ Hitze- denaturierung, Messung des Einflusses yon Salzen auf die Ca]ciumdissozia~ion ~, Zus~mmen- setzung, Reinheit und Herkunft der verwendeten Salze a, Berechnung der Ionenst~rke ~.

Naeh der yon uns gegebenen Definition ~ gibt der ,,A W~-Wert" an, nm wieviel die durch Prel3versuch ermittelte Wasserbindung (gebundenes Wasser in ~o des zusatz- freien Muske]s) des nativen, mi t Salz versetzten Gewebebreies gegeniiber der Wasser- bindung des sa]zfreien Muskels unter sonst gleichen Bedingungen erh6ht (zJ W~ po- sitiv) oder erniedrigt (A W~ negativ) ist. Analog hierzu bedeutet der ,,A W~-Wert" die dutch Salzzusatz bedingte t tydratat ions/~nderung bei hi tzedenaturier tem Gewebe (bestimm~ auf Grund des Wasseraustr i t ts bei Erhi tzen auf 80 ° C) ~.

Ergebnisse

1. Ein/lufi von Salzen au/ die Hydratation des nativen Mus/cels

a) Ein/Iufi des pH-Wertes. Reihe der Anionenwirkung.

Zus/~tze yon 0,5, 1,5 und 3,0% der Salze (bezogen auf den fremdwasscrfreien Muskel) zum zerkleinerten t~indermuskel fiihren in den meisten F/~llen zu einer Hydratat ionsste igerung, die mi t wachsender Salzkonzentrat ion zuni tnmt (Tab. 1). Nur bei sauer re~gierenden Salzen, wie z. B. NaH2PO 4 oder Na2H2P20 ~ wirken hShere Salzkonzentrat ionen weniger hydrat is ierend als niedrige. Der Grad der Hydra- tationsbeeinflussung ist ftir die verschiedenen Salze sehr unterschiedlich. Da die durch Zusatz dieser Salze bedingte p . -Verschiebung der Muskelhomogenate ebenfa]ls sehr verschieden ist, w/~re es denkbar, dab es sich hier in erster Linie um einen p . -E f f ek t h~ndelt. Steigendcr p . - W e r t n/~mlich bringt - - i r a Bereich p . >5 - - eine zunehmende Hydra t~ t ion des Muskels mit sich i. Es bes~eht nun in der Ta t eine Beziehung zwi- schen p. -Verschiebung und Hydrat~t ionswirkung der Salze in dem Sinn, daft eine

i GI~AU, R., ~. HAM~ U. A. BAU~A~N: Naturwiss. 40, 535 (1953). 2 H i ~ , R. : Fleischwirtsch. 7, 196 (1955). 3 Vgl. S. 280, Anm. 1. 4 GRALr, R., U. t~. H A ~ : Diese Z. 1O~, 446 (1957). - - G~Av, R., 1~. H A ~ u. A. B i v ~ A ~ :

Biochem. Z. 325, 1 (1953). 5 H A ~ , R., u. R. G~AU: Dtsch. Lebensmi~t.-t~dsch. 51, 106 (1955). 6 HAM~, ]g.: Diese Z. 104, 245 (1956).

282 REINER H A ~ und REINHOLD GRAU:

Tabelle 1. Einflufl yon Natrium,alzen schwacher Sguren auf Hydratation (A W~) und pa- Wert des Muskels. (Definition: vgl. S. 281). 600/o H~O-Zusatz

Zugesetztes Salz

NaH2P0~ Na~HF0a Na3P0a Na,H~Pz0, NaaP~0, Na~PaO~o ,,Na6P~0~a" (NaPOa)3 Grahamsehes Na-Polyphospha| IqaHCOa Na-Aeetat Na-Lae~at Na-Tartrat Na-Citrat Na-Oxalat Na-Jf~)TA NaF

_ Ver/indorungen durc~ Salzzusatz (bezogen auf zusatzfreien ~{uskel)

0,5% 1,5% 3,0%

A W~ A A W~ A A W~ A p~ % P" % P" %

6,6 17,9 21,5 13,6 32,3 20,4 16,9

- - 3,5 4,5

39,9 2,3

- - 6,7 5,2 7,1

17,3 6,6 7,1

--0,07 0,54 0,47

--0,04 0,54 0,26 0,19 0,05 0,09 0,10 0,08

--0,06 0,04 o,o9

--0,25 0,07

6,3 59,7 ~8,0 6,0

80,7 65,2 59,4 3,7

41,9 60,9 10,7 3,2 7,4

12,2 22,2

8,4 21,3

--0,09 1,07 1,21

--0,14 1,13 0,65 0,51 0,08 0,15 2,05 0,14

--0,07 0,02

,23

--0,32 0,12

4,7 85,3 83,0 2,1

83,7 84,0 77,7 15,1 52,6 83,7 20,0

- - 0 , 8 19,2 43,2 48,1 13,5 25,6

--0,20 1,46 1 , 8 9

--0,24 1,80 1,08 0,83 0,09 0,15 2,55 0,26

--0,09 - - 0 , 0 2

0,35 0,08

--0,33 0,20

um so kr/~ftigere Hydratationssteigerung zu beobachten ist, je st/~rker das zugesetzte Salz den p.-Wert des Gewebes erhSht (Abb. 1) ~.

Der p~-Effekt vermag jedoch die unterschiedliche Wirkung dieser Salze nicht hinreichend zu erkl/~ren. Untersucht man n/~mlich den Einflu$ der Salze auf die

Muskelhydratation bei gleichem l%-Wert

"!o

• I I I -7,o o 1,o 4oAp//

Verdndemno des ptt-WePfes Abb. 1. Der F, in/lu/3 yon Salzen au] die Muskelhydl'a- ration in Abhdingigkeit der dutch diese Salze bedingten Verschiebung des Muskel.p~. 3% Salz-, 60% H20-Zu- satz. Zeichenerkliirung ffir die Abb. 1 - - 5 : N a 2 H P 0 4 ~ , Na2HPO4 ©, I~aaPO~ ~ , i'~a2H2P20~ II, ~a4Pz07 q[ , l~asP~O~o K], ,,NasP40~3" i , (NaPOs)a £ , Grahamsches ~at r iumpolyphosphat A, NaHC03 }, Na-Acetat + , Na-Lacta t ~ , Na-Tar t ra t × , Na-Citrat V, Na-Oxa- lat 4 , Na- G h t a m i n a t ~ , Na- Gluconat (]L ~Na-)~DTAw,

Na-Dodecylsulfat {D, ~aX~ bzw. K F l)

(PH 6,4, (lurch Zusatz yon N a O t t einge- stellt), so sind auch dann erhebliche Diffe- renzen in der Wirkung der einzelnen An- ionen zu beobachten (vgl. Abb. 3). So fanden wir ffir p . 6,4 und 1,5% Salzzu- satz 2 folgende Reihe im Sinne abnehmen- der Hydra ta t ionswirkung :

Na-Tr iphosphat , , ,Na-Tetraphospha~" > Grahamsches Na-Polyphospha~, Na- Oxala.t > N a - X D T A >Na-Diphospha t >Na- Citrat >> Na-Cyclotr iphosphat >> Na-Mono- phosphat > Na-Dodecylsulfat > N a F > Na- Tar t ra t > Na-Lac ta t > Na-Carbonat , Na- Acetat, Na-Gluconat , Na-Glu tamina t a.

Die ]etzten ffinf Salze dieser Reihe iiben keine oder nu t sehr geringe hydratisierende Wirkung auf das Muske]gewebe aus.

1 Dal~ yon A p . > 1,0 an die W~-Werte nicht welter ansteigen, beruht darauf, da$ unter den Versuchsbedingungen (PreSversueh) bei A Wv = 85 bereits a11es Wasser in gebundener Form vorliegt, beim Pressen also keine Fliissigkeit austritt.

Da die Hydratation des salzfreien Muskels bei PH 6,4 relativ hoeh ist, wurde die Wirkung eines 3,0%igen Salzzusatzes nicht untersucht.

3 In der Benennung der kondensierten Phosphate folgen wit der yon KI~R~rE~m F., u. K. MOnL~m Diese Z. 196, 33 (1957) vorgesehlagenen Nomenklatur.

Uber das Wasserbindungsverm6gen des S~ugetiermuskels. V 283

b) Ein/ lu f i der Ionenstarke.

Es f~llt auf, dab die am st~rksten wirkenden Salze solche mit polyvalenten Anio- hen sind. Man kSnnte daher annehmen, dal~ die Wertigkeit des Anions ffir den Hydra- tationseffekt mai~gebend ist. Ein solcher Zusammenhang ist schon seit langem in Gestalt der Schultze-Hardysehen l~egel und der yon LoEs ~ vertretenen Ansehauun- gen fiber die t tydrata t ion der Proteine bekannt. Um nun die Bedeutung der Ladung des Anions fiir dessen hydratisierende Wirkung zu ermitteln, untersuchten wir den Zusammenhang zwischen der Ionenst~rke des Salzes (ira Gewebe) und der Wasser- bindung des Muskels bei p~ 6,4. Dabei ist allerdings zu berficksichtigen, dal~ die Beziehung ,,gleiehe Ionenst~rke - - konstanter Aktivit~tskoeffizient" nur ffir Elektro- lyre mit Ionen yon relativ k]einer, kugeffSrmiger Gestalt und nieht zu hoher Ladung Gfiltigkeit besitzt. Diese Forderungen werden yon einer Reihe der hier untersuchten Salze, 700 insbesondere yon den kondensierten Phospha- ~ ~80 ten nicht erffil]t, In diesen F~llen w~re es ~ mSg]ieh, dal~ bei gleicher Ionenst~rke unter- ~ sehiedliche Hydratationswirkungen allein anf ~ Grund yon Differenzen in der Ionenatmo- ~ q~ sphi~re auftreten. Hinzu kommt noch, dal~ die ~ ~ Frage, in weleher Ionenform kondensierte ~ -~ Phosphate bei einem bestimmtenp.vorl iegen, ~ nieht immer ganz eindeutig zu beantworten ist. ~o

Bei der Berechnung der Ionensti~rke wurde der ffir p~ 6,4 geltende wahrscheinliche Dis- soziationszustand zugrunde gelegt. Das Di- phosphat liegt bei diesem p~-Wert als [H~P~ Or]e--Ion, das Triphosphat als [HeP30~0] ~--

D

o D

×

0,05 0,10 O,75 0,~0 [onens/d'rke der Salze

J ~z5

Abb. 2. Korrelation zwischen der Ionens~rke der Salze (ira Gewebe ) und ihrer hydratisierenden Wir-

kung au] tCindermuskel. 1,5% Salz-, 60% ~ O - Z u s a t z . PK 6,4. Zeichenerkl~irung vgl. Abb. I

Ion, das Tetraphosphat als [H2P4Ols]4--Ion, das Cyclotriphosphat als [P309]~--Ion 2 und das ADTA als [HADTA]8--Ion vor. Ffir das Grahamsche Natriumpo]yphosphat, das ein Gemisch verschiedener hochpolymerer Phosphate darstellt, ist die Ionensti~rke der fraglichen Konstitution und Ladung wegen nieht anzugeben.

Wie Abb. 2 zeigt, besteht zwisehen Ionensti~rke und Hydratationseffekt keine Korrelation. Der Korrelationskoeffizient (ffir lineare Korrelation) liegt m i t r ~- 0,589 betr~chtlich unter dem ffir 16 Freiheitsgrade geltenden ZufallshSchstwert yon 0,68 (Sicherungsgrenze 0,27%), ein Zusammenhang zwischen beiden GrSl~en ist also statistiseh nicht gesichert. Bei Ionensti~rke/~ z 0,15 z. B. zeigt Glutaminat keine, Triphosphat eine sehr starke Wirkung. Die bei dieser Ionenst~rke gefundene Reihen- folge der Hydratations~virkung :

Triphosphat > ADTA > Citrat > Monophosphat > Glutaminat entspricht ganz der bei dem gleichen p~ fiir gleiehprozentigen Zusatz (1,5%) gefun- denen Reihe (vgl. o.). Das gleiche gilt fiir die bei # : 0,3 (p. 6,4) gefundene Reihe (Tab. 2):

Oxalat < Citrat < Fluorid < Glutaminat, Acetat. Bei hohen Ionenstiirken (/~ ~ 0,5) scheinen die relativen Unterschiede in der

Wirkung der verschiedenen Salze abzunehmen. So ffihrt ein Zusatz yon Acetat bei # ~ 0,3 zu keiner, bei # ~ 0,5 hingegen zu deutlieher Hydratationssteigerung

1 LOEB, J. : Die Eiweil~kSrper und die Theorie der ko]loiden Erscheinungen. Berlin: Sprin- ger 1924.

RvDY, H., u. H. Se~L6SSER: Ber. dtsch, chem. Ges. 73, 784 (1940). - - Pers6nl. Mitteilung von Prof. Dr. E. TmLo, Berlin 1957.

284 REINER H A h N u n d REINHOLD GRAU:

(Tab. 2). Offenbar t r i t t mit steigender Salzkonzentration die spezifischeWirkung des Anions gegeniiber dem unspezffisehen EinfluB der Ionenst/irke in zunehmendem Mag

in den tt intergrund. Bei weiterer Steige- Tabelle 2. Ein]lu/3 von Nalzen au] die Hydratation

des Muskels bei gleichen Ionenst~irlcen. 600/0 Wasser-Zusatz. p . 6,4

Zugese~ztes Salz

Na-0xalat Na-Citrat NaF Na-Acetat Na-Glutaminat NaC1

z~ W~ bei einer Ionenst~irke des Salzes yon

tt = 0,30 [~ = 0,50 % %

70,0 83,2 59,6 65,2 36,5 62,4 0 50,0 5,0 5,0

73,5 85,0

ist, nieht mit der unterschiedlichen genaten erld/~rt werden kann.

rung der Ionenst/~rke n immt die hydra- tisierende Wirkung wieder ab, /~hnlich wie w i r e s such beim NaC1 beobach- teten 1. Die hier nicht dargestellten Ver- suchsergebnisse ffir Monophosphat, Tri- phosphat und Citrat ergaben, dab bei diesen bis zu einer Ionenst//rke yon # = 3 zugesetzten Salzen das Hydra- ta t ionsmaximum etwa bei # = 1,5 ]iegt.

Aus diesen Versuchen ergibt sich, dab die unterschiedliehe Wirkung der versehiedenen Salze, wie sie bei 1,5% Salzzusatz und PR 6,4 zu beobachten

Ionenstgrke in den entspreehenden Muskelhomo-

c) Vergleich mit den lyotropen oder Ho]meisterschen Reihen.

Betrachtet man die yon uns auf Grund ihrer Wirkung auf die Muskelhydratation gefundene Anionenreihe (vgl. o.), so f~illt auf, dab sie zu den bekannten lyotropen oder Hofmeisterschen Reihen in gewissem Widerspruch steht. W/ihrend Acetat, Tartrat , Carbonat, Gluconat u. a. Salze die zu erwartende geringe t tydratationswir-

kung zeigen, /iugern andere Anionen, Tabelle 3. Einflu[3 von Salzen au/ die Quellung yon Gelatine. 1 Std Quellen, 1 g Gelatine i n 50 ml 5°/oiger SalzlSsung, End-p.-Wert 6,4. (Genauig-

keit 4- 1%)

Zugesetztes Salz

Na2HP04 NapPy07 NasPa01o ,,Na6P4Ola" (NaPO~)3 Grahamsehes Na-

Polyphosphat NaI-ICQ Na-Aeetat Na-Lactat Na-Tartrat Na-Citrat Na-Oxalat Na-~DTA NaF NaCl NaI-ICO~

.;~nderung des Trtibung Gelvolumens, des Filtrates

bezogen aufdas nach Zusatz yon Gelvolumen in Trichloressig- H~O bei% p~ 6,4 saure

1" 4,4 "1" 2,4 1" 1,4 "1" 4,9 1. 3,4

- - 1,5 1. 5,2 - - 2,4 --12,2 --11,7 - - 7,3 --14,3 - - 5,7 --16,7 -t-18,5 .1.24,9

÷ ÷ + ÷ ÷

÷ ÷ + +

+ +

÷ + ÷ + + ÷

+ + ÷ ÷

wie vor ahem Phosphate, Citrat oder Fluorid eine wesentlieh st/~rkere Wir- kung als ihrer Stellung in den an zahl- reiehen anderen Proteinen, wie Serum- albumin, Gelatine, Kollagen usw. er- mittelten lyotropen Reihen entspricht. So z. B. w/ire zu erwarten, dal3 Mono- phosphat und Citrat das MuskeleiweiB schw/icher hydratisieren als Acetat. Kondensierte Phosphate sind in der Regel in den Hofmeisterschen Reihen nicht angefiihrt. Aber such yon diesen Verbindungen ist bekannt, dab sie auf manche Proteine nicht hydratisierend, sondern dehydratisierend wirken. So sind Cyclopolyphosphate (Metaphos- phate) ausgesprochene Eiweigf/~llungs- mittel. Natriumdiphosphat wirk~ nach AX~AC~]~a 2 trotz alkalischer Reaktion hemmend auf die Quellung yon Gelatine.

Wie wir am Beispie] der Gelatine fest- stellten (Tab. 3), fiben alle untersuchten

1 I-IAMM, R. : Zit. S. 280, Anm. 1. 2 A X M A C t ~ E R , F . : Biochem. Z. 248, 218 (1932).

Uber das WasserbindungsvermSgen des S/~ugetiermuskels. V 285

Salze sehwaeher Sguren auf andere Proteine eine nur sehr sehwaeh hydratisierende, zum Teil sogar eine entquellende Wirkung aus. Das gleiehe gilt aueh fiir das friiher untersuehte Salieylat. Diese Salze stehen damit - - und das entsprieht ihrer Stellung in den lyotropen t~eihen - - im Gegensatz zu den krgftig hydratisierend wirkenden Neutralsalzen 1, yon denen zum VergMeh NaC1 und NaNO~ in Tab. 3 mit aufgenom- men sind.

Es ergibt sieh somit aus unserenVersuehen, dab dieWirkung yon Salzen sehwaeher S/~uren auf die Muskelhydratation im Gegensatz zur Neutralsalzwirkung nieht den an anderen Proteinen gefundenen lyotropen Reihen entsprieht.

d) Ein/lufi der Calciumbindung Da sieh das Muske]eiweig hinsichtlich der hydratisierenden Wirkung yon Salzen

sehwaeher S//uren anders verh/~lt als die meisten anderen Proteine, war anzunehmen, dab us sieh hier nieht um eine unmittelbare Wechsel- wirkung zwischen Anion und Protein, sondern um eine Beeinflussung mehr indirekter Art handelt.

Auf Grund des Wirkungsmeehanismus, wit er bei dem Einflug yon kondensierten Phosphaten und Citrat auf bestimmte ealeiumhaltige Proteinsysteme (Fibrin, Casein) gefunden wurde (vgl. u.), hielten wir es fiir mSglieh, dab die Wirkung gewisser Salze sehwaeher S/~uren dadurch zustande kommt, dab sie das im Muskel yon Hans aus enthaltene Calcium komplex binden oder f/illen und dab eine solehe Eli- minierung des dehydratisierend wirkenden Calciums zu einer Steigerung der Wasserbindung und Quel- lung fiihrt.

Wit Abb. 3 zeigt, besteht bei p~ 6,4 in der Tat zwisehen dem EinfluB der untersuehten Salze auf die Muskelhydratation und dem VermSgen der Anionen, die Dissoziation des Calciums herabzu- setzen, eine enge lineare Beziehung. Alle komplex- bildenden oder Calcium f/illenden Anionen rnfen eine kr/~ftige I-Iydratationssteigerung hervor, w/ihrend Salze, welehe die Caleiumdissoziation nieht herab- setzen, keine hydratisierende Wirkung aufweisen. Der Korrelationskoeffizient r hat bei einem Salz- zusatz yon 1,5% (Abb. 3a) den Wert 0,944 (Zu- fallshSehstwert r = 0,64). Bei 0,5~oigem Salzzusatz (Abb. 3b) ist die Korrelation geringer, doeh sta- tistiseh gesiehert (r = 0,796 bei einem ZufallshSehst- wert yon r = 0,68).

Die Weehselwirknng zwisehen dun Erdalkalien des Mnskels nnd komlalexbildenden bzw. f/t]lenden Salzen kann offenbar nur in Gegenwart der freien

£o .~ 706

. o /

J ] I 1 I I

20 qO 60 80 % 100 ge~ungene3 Ca

Abb. 3 a u. b. Korrelation zwischen dem EinJluB yon Salzen au] die Mus~elhydra. tation und auJ die Calciumclissoziation. a) 1,5% Salz-, 60% Wasserzusatz. p . 6,4. b) 0,5% Salz-, 60% Wasserzusatz- p , 6,4.

Zeichenerkl~irung vgl. Abb. 1

Tabelle4. Ein/lufl von Calcium- ionen au/ die hydratisierende Wir- b~ng von Polyphosphat (Rinder- muskel). 1,5% Salz-, 60% H20-

Zusatz; p . 6,4 A W~o

Zugesetztes Salz %

NasP3010 Ca-Lactat NasP30~0 ÷ Ca-Lactat

75,0 7,6 3,3

Anionen, nieht aber der komplexen Caleiumverbindung eintreten. So karm man z.B. die hydratisierende Wirkung des Natriumtriphosphates vSllig aufheben, werm man gleiehzeitig Caleiumsalze (z. B. Caleiumlaetat) im ldbersehug zusetzt, welehe mit dem Polyphosphat komplexe Ionen bilden (Tab. 4).

1 HARM, R. : Zit. S. 280, Anm. 1.

2 8 6 REINEt¢ H ~ u n d REIN~tOLD GI~AU:

Aus diesen Ergebnissen ist zu schlief~en, dal~ fiir die hydratisierende Wirkung von Salzen schwacher Si~uren ~fieht ihre Stellung in den lyotropen l~eihen, sondern ihr CalciumbindungsvermSgen mai~gebend ist.

2. Einflufl yon Salzen schwacher Sguren au/ die Quellung des Mwskels

Ein Vergleich des Salzeinflusses auf dig Wasserbindung des Gewebes(Pre[~versuch) mit der Wirkung auf die Muskelquellung (Gewichtsi~nderung beim Einlegen yon

%

6

T q O I 1 I ~o 80 80 % 1o,o

Yer{zhderzzsTg der /41a~er&'mdumg dutch Salzzusa/zA~p

Abb.

50

-70

-10 O

ii o

u

m

j : ~ ° ~ . o -+~; ~ o •

P

_ ~ , ~ ~ .D / . .~ o--© . .

,,) ,~.)

b do do 8o o b do b~do ~rTnderun U der lficI~erbindung duruk

ealzzusalz A~ Abb. 5 a u. b

Abb. 4. Korrelation zwische~ Wasserbindung (Pre/3versuch) ung Quellung (Gewichtszunahme) beim Ein]lufl yon Salzen au/ Muskel. Quellung: 5 g ~[uskel in 5%iger SalzlTsung, pu nicht eingestellt. - - Zeichenerklgrung vgl. Abb. 1

Abb. 5a u. b. Korrelation zwischen tier Hydratatlo~sbeeinflussung des Muskels vor ( AWp) und nach ( AWd) Hitzedenatu- rierung bei Zusatz yon Salzen schwacher Sguren. a) 0,5%, 1,5% u. 3,0% Salz-, 60% ~20-Zusatz. pu nich~ eingestelIt

(5--7). b) 0,5% u. 1,5% Salz-, 60% ]t~O-Zusatz; PE 6,4. Zeichenerklgrung vgl. Abb. 1

Muskelstficken in Salz15sung) ergibt, dab zwischen beiden GrSBen eine enge und lineare Beziehung besteht (Abb. 4). Der Korrelationskoeffizient hat den relativ hohen Wert yon 0,962 (ZufaHshSchstwert r = 0,68). Das gleiche gilt ffir die Korre- lation zwischen Wasserbindung und Volumengnderung beim Quellen (r = 0,944). WiG bei der ~qeutralsalzwirkung, so m5chten wir auch hier aug dieser ~bereinstim- mung fo]gern, dab die ~nderung yon Wasserbindung und Quellung bei Salzzusatz auf der gleichen Ursache beruht.

3. Wirlcung von Salzen schwacher Siiuren bei der Hitzedenaturierung des Muskels

Wit priiften weiterhin die Frage, ob die durch Salze schwacher Si~uren hervor- gerufGnen Hydratationseffekte auch nach Denaturierung des Muskeleiweil~es erhalten bleiben. Der Zusammenhang zwischen der Ionenwirkung vor und nach Denatu- rierung ist vor allem im ttinblick auf die Vorg~nge, welche sich bei der Verarbeitung des Fleisehes abspielen, yon gewissem Interesse. Es sei nur auf die l~olle yon Br/i~- zusatzmitteln (Citrat, Phosphate) bei der Herstellung yon Briihwurst hingewiesen.

Bei einem TGil der Versuche wurden die Salze dem zerkleinerten Fleisch ohne pR-Einstellung zugesetzt. In Abb. 5 ist die Korrelation zwischen der Hydratat ion dieser Muskelhomogenate vor (PreBversuch) und nach Hitzedenaturierung (Wasser- austritt bei Erhitzen auf 80°C) bei Salzzus/~tzen yon 0,5~o, 1,5% und 3,0% (bezogen

Uber d~s W~sserbindungsverm6gen des S~ugetiermuskels. V 287

auf zusatzfreien Muskel) und 60~o tt~O-Zusatz dargestellt. Der Korrelationskoeffi- zient r betr/igt 0,908 (ZufallshSehstwert 0,39), liegt also betr/~chtlich fiber dem ffir Neutralsalze gefundenen Wert (0,600) 1.

Ein Tell der Ans//tze wurde bei PH 6,4 (vor Hitzedenaturierung mi~ NaOH ein- gestellt) durehgefiihrt. Abb. 5b gibt die entsprechende Korre]ation zwischen der Hydra ta t ion vor und derjenigen nach HiLzedenaturierung wieder. Der Korrelations- koeffizient hut hier den Wert 0,832 (Zufallsh5chstwert 0,46), liegt also etwas unter dem ffir Nteutra]salzwirkung (bei p . 6,4) gefundenen Wert (0,927)L

Wie sieh aus diesen Versuchen ergibt, n immt sowohl bei den Ans//tzen ohne p . - Einste]lung (p . 5--7) als aueh bei PE 6,4 mit steigender Wasserbindung des nativen Muske]eiweiges die nach Denaturierung festzustellende Hydra ta t ion mit statistischer Sieherheit zu, unabh~ngig yon der Natur des zugesetzten Salzes. Die partielle Hydrolyse, welehe bestimmte kondensierte Phosphate beim Erhitzen des zerkleiner- ten Fleisehes erleiden kSnnen 2, spielt unter diesen Versuchsbedingungen ffir die Hydra ta t ion des denaturierten Gewebes offenbar keine I~o]le.

4. Ein]lufi yon Salzen schwacher Siiuren au] Struktur und Konsistenz yon Muskelhomogenaten

Bei allen Versuehsreihen wurden die Proben mit dem jeweils hSchsten Salz- zusatz bei 80- und 360facher VergrSl~erung untersucht und photographiert. Wie diese Bilder, die hier aus r~umlichen Grfinden nicht n£her diskutiert werden k5nnen 3, zeigen, n immt mit steigender Hydra ta t ion (Prel~versuch, Quellung) die Quellung der Faser zu, w~hrend die Querstreifung verschwindet und die Fibrillenstruktur immer mehr versehwimmt. Aufhebung der Querstreifung und Verschwimmen der Konturen sind im Full der kondensierten Phosphate aueh yon SEE~ 4 beobachtet worden.

Die Konsistenz der Muske]homogenate wurde lediglich subjektiv beurteilt. Es ergab sich dabei g~nz analog zur Neutralsalzwirkung, dal] der Muskelbrei - - un- abh/~ngig yon der Natur des zugesetzten Sa]zes - - um so z£her und pastiger erscheint, je st//rker W~sserbindungsvermSgen und Quellung sind. Bei starken Hydratat ions- effekten geht die fibrill/~re Konsistenz zugunsten der Bi]dung homogener Pasten verloren.

Was die subjektiv ermittelte Konsistenz des denaturierten Muskels ~nbetrifft, so besteht - - ebenfalls analog zur Neutralsalzwirkung - - eine weitgehende Uberein- stil~omung zwischen Hydr~tat ion und Konsistenz naeh Hitzedenaturierung. Geringe I-Iydratation £ul~ert sich in einer krfimeligen Struktur, w/~hrend die Konsistenz um so gummSser und die Struktur um so homogener ist, je st~/rker das Muskelhomogenat hydratisiert ist.

5. Vergleich zwischen NeutraIsalzwirkung und der Wirkung von Salzen schwacher Siiuren

In verschiedener Hinsicht entsprieht die Neutralsa]zwirkung ganz der Wirkung yon Salzen schwacher S//uren. Dies gilt vor allem ffir die l~bereinstimmung zwischen Wasserbindung des nativen Gewebes einerseits und Quel]ung, Hydra ta t ion naeh Denaturierung, Struktur u•d Konsistenz der nativen und denaturierten Muskel- homogen~te andererseits (vgl. o.).

HA-~, R. : Zit. S. 280, Anm. 1. e GERI~ITS~A, •. W., u. J. C. FREDERIKS: Dtsch. Lebensmitt.-Rdsch. ~1, 130 (1955). 3 Vgl. Abbildungen bei HA~I~, Ro : Zi~. S. 281, Anm. 2.

SEER, G.: Histologische Untersuchungen t, ber die Auswirkung yon Phosph~ten ~uf die Muskul~tur. Diss. Vet.-Med. F~kultat der Freien Universit~t Berlin 1953.

288 REINEI~ HAM~ und I~EINItOLD GRAY:

Es sind aber auch einige sehr wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Salzgruppen zu beobachben. So entspricht, wie bereits oben dargelegt, die bei Salzen

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~*zoL- / I Z I / I §,< / t

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5,0 5,5 40 45 pH 7,a Abb. 6. Einflul3 yon Salzen au] die Hy- dratation des Muskels bei verschiedenen p~-Werten. 1,5% Salz-, 60% II~0-Zu-

satz. Ohne Salz i , NaCl x, Na-iKonophosphat O, Na-Acetat •

schwacher Sguren gefundene Wirkung auf den Muskel im Gegensatz zur Neutralsalzwirkung nicht den be- kannten lyotropen l~eihen. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dab die hydratisierend wirkenden Salze schwacher Sguren ihre Wirkung erst bd h6heren PH- Werten entfalten, als dies bei NeutralsMzen der Fall ist. NaC1-Zusatz z. B. ruft beim natfirlichen pH-Wert des Fleisches (PE 5,5) bereits eine krgftige Hydratations- steigerung hervor; Phosphat, Citrat, Oxalat und andere ca]ciumbindende Salze hingegen zeigen bei diesem p~-Wert keinen oder nur geringen EinfluB 1. So ver- mag ein Zusatz yon 1,5% Monophosphat erst bei p~ => 6,0 die t tydratat ion des Muskelhomogenates wesent]ieh zu steigern, wghrend NaC1 eine ent- sprechende HydratationserhShung schon bei tieferen p~-Werten herbeiffihrt (Abb. 6). Das nicht calcium- bindende Acetat gul3erte bei dieser Versuchsreihe eine entquellende Wirkung, die mit sinkendem p~-Wert (p~<5,5) stark zunahm.

Ahnliches ergibt sich auch aus Tub. 5. tiler wurde mit wesentlich hSheren Salzkonzentrationen (7,04%

Na2H~P2OT, 5,60% NaC1) gearbeitet. Dennoch ist im Gegensatz zu NaC1 die Wirkung des Diphosphates bei p . 5,5 nur gering. Erst bei PH 6,0 erreicht dieses Salz die

Hydratationswirkung des NaC1. Dieser Ver- Tabelle 5. p~-Abhgngigkeit des Ein/lusses yon Diphosphat und NaC1 au] die Wasser- bindung des Muskels bei gleicher Ionen- stii@e. /, = 0,6; 60% HaO-Zusatz

PK

5,5 5,7 6,0

Zusatz von

Na-Diphosphat ~aCl zl W~ zl W~

% %

32,4 73,0 69,2 75,7 78,0 78,0

such ist zudem ein weiterer Beweis dafiir, dab trotz gleicher Ionenstgrke (# = 0,6) unter- sehiedliche Salzeffekte zu beobaehten sind.

Diskussion

Unsere Versuche fiber den Einflul~ yon Salzen schwaeher Sguren auf die Hydratation des Rindermuskels lassen erkennen, dab nur solche Anionen eine hydratutionssteigernde Wirkung ausiiben, welche Erdalkalien kom- plex zu binden oder zu fgllen vermSgen. Es

sind dies Anionen, yon denen nach ihrer Stellung in den anderen Proteinen er- mitre]ten lyotropen Reihen keine hydratisierende Wirkung zu erwarten wgre. Wie an anderer Ste]le 2 nachgewiesen wurde, sind das im l~indermuskel zu etwa 5 mg pro 100 g (bezogen auf frisches Gewebe) enthaltene Ca]eium und das zu 3 rag/100 g enthaltene Zink sehr fest an das Muskeleiweil~ gebunden a. Bei Eliminierung dieser Kationen dutch Behandeln ,nit Ionenaustauschern kommt es zu einer starken

* Es sei betont, dab alle Salze schwacher Sguren in Abwesenheit yon NaC1 gepriift wurdcn. 2 H A M M , R.: Naturwiss. 42, 394 (1955). - - Fleischwirtsch. 8, 266, 340 (1956). a Hinsichtlich der festen Bindung des Calciums an Myosin vgl. auch B. N. Gosh, u. E.

MYHALYI" Arch. Biochem. Biophysics 41, 107 (1952). - - SNELLMAN, O., U. B. GELOTTE: Exp. Coll. Res. 1, 234 (1950). - - ERJ)Ss, H., u. O. S~EuL~A~: Biochim. biophys. Acta 5, 56 (1950). - - SzE~T-GYS~G¥I, A. : Chemistry of Muscular Contraction 2. Aufl. New York: Academic Press 1951. - - BOZLE~, E.: J. gcn. Physiol. 88, 735 (1955).

Uber das WasserbindungsvermSgen des Siiugetiermuskels. V 289

Hydratationssteigerung des Gewebes, w~hrend eine Eliminierung des wesentlich lockerer gebundenen Magnesiums (25 rag/100 g) keinen entscheidenden Einflul3 auf die Hydratat ion hat.

Die in relativ geringer Menge yon tIaus aus im 1Kuskel vorhandenen Metalle Calcium und Zink sind also fiir dessen t tydratationszustand yon groBer Bedeutung und wir halten es daher ffir sehr wahrscheinlich, dM3 eine E]iminierung dieser Kat- ionen dutch Komplexbindung oder F~llung die Ursache der bei Zusatz yon Salzen schwacher S~uren eintretenden Steigerung yon Wasserbindung und Quellung ist. Die in das MuskeMweig eingebauten Metalle Calcium und Zink, die wohl yon den freien Carboxyl- und t tydroxylgruppen gebunden werden 1, verleihen dem Gewebe einen Zustand geringer Hydratation. 16glicherweise werden durch die zweiwertigen Ionen benachbarte Polypeptidketten miteinander verknfipft. Man kann sich vor- stellen, dag durch eine solche ,,Vernetzung" der Proteinstruktur die Wasserdipole weniger leicht an die ffir die Wasserbindung verantwortlichen polaren Gruppen der Peptidketten herantreten kSnnen als bei Vorliegen ,,freier", beweglicher Ketten. Warden diese vernetzend wirkenden Metalle durch Anionen gebunden, so wird das Eiweiggefiige aufgelockert. Die polaren Gruppen der Proteine sind nunmehr leichter zugi~nglieh und dies hat eine Erh6hung der Hydratat ion zur Fo]ge.

Was die hochkondensierten Phosphate, wie z. B. das Grahamsche Polyphosph~t anbetrifft, so w£re es m6glich, dag das Muskelcalcium (und Zink) nicht durch echte Komplexbildung, sondern auf Grund einer Ionenaustauseh-l~eaktion (Alkalfionen des Phosphates gegen Ca des Muskels) im Sinne der Thilosehen Vorstellungen ~ aus seiner strukturellen Bindung fin Eiweig entfernt wird.

EIClZ~ER ~ stellt im Zusammenhang mit stoffweehselphysiologisehen bzw. enzym- ehemisehenProblemen fest, dab Phosphat entspreehend seiner Stellung in der I-Iof- meistersehen t~eihe Wirkungen entfaltet, welehe den Effekten des Ca++-Ions ent- spreehen, dab dieser Einflug abet dureh eine andere Eigensehaft des Phosphats, n/~mlieh Calcium zu fgllen, sehr hgufig ,,maskiert" wird. Wit sehen, dal3 dieser Befund sieh aueh auf die ttydratationsvorggnge iibertragen 1£1%.

])iejenigen Salze sehwacher Sguren, welehe eine hydratisierende Wirkung auf Muskel austiben, zeigen diesen Effekt erst bei hSheren pE-Werten (etwa pH>6). Aueh diese Beobaehtung steht im Einklang mit unserer Vorstellung vom Wirkungs- meehaifismus dieser Salze; bei tieferen p~-Werten (p~ 5,5) ist das Caleiumbindungs- verm6gen der komplexbildenden oder f/~llenden Anionen bedeutend geringer Ms bei hSherem pH ~. Zudem sind Cateium nnd Zink an das Muskeleiweil3 im isoelektrisehen Bereieh (p~ 5,5--5) wesentlieh weniger lest gebunden als bei h6heren pR-Werten, so dag eine Eliminierung dieser Metalie bei PH 5,5 eine wesentlieh geringere Wirkung auf die Muskelhydratation hat als etwa bei p~ 6,4.

In diesem Zusammenhang ist die Tatsache yon Interesse, dag eine Hydratationserh6hung auf Grund der Weehselwirkung zwisehen Salzen sehwaeher S~uren und Calcium aueh bei anderen Naturstoffen zu beobaehten ist ~. DiG bei der Sehmelzk~seherstellung als ,,l~iehtsalze" zugesetzten kondensierten Phosphate oder Citrate, die zu einer Peptisation des Caseins fiihren, wirken offenbar dadurch, dab sic das die Peptidketten zu einem sehwerl6slichen Proteingeriist vemetzende CMeium

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4 HA_~r~, 1%. : Zit. S. 281, Anm. 7. S e ~ D ~ n , C. G. : Food Engng. ~8, Nr. 3, 49 (1956).

Z. Lebensmit~.-Untersueh., Band 108 19

290 REINEI% HAMM und REINHOLD GRAU:

binden und so unter Aufloekerung des Gefiiges eine erhShte Hydratation und L5slichkeit bedingen 1. Mit dam Caleiumgehalt der Milch h~ingt es auch zusammen, dal~ ein Zusatz yon Alkaliphosphat die Gerinnungszeit verzSgert (Herstellung yon Kondensmilch !) und die Quellung der Milchproteine erh5ht s. RIEss s stellte fest, dab bereits kleine Mengen an Metaphosphat (Cyclopolyphosphat) die Quellung des ge~iseherten Kollagens bei ps 6 stark begiinstigen. Auch hier scheint uns der relativ hohe Calciumgehalt yon Bedeutung zu sein. Entsprechend wird die Quellung aueh der unge~ischer- ten H~ut, die wesentlich mehr Calcium enth~lt a]s Muskel, durch Polyphosphat gesteigert.

Dieser Re~ktionsmechanismus ist indessen nicht auf Protein-Calcium-Systeme beschr&nkt. Auch Kohlenhydrate, vor allem Calcium-Pektin-Systeme, werden in ~hnlicher Weise beeinflul3t. So macht ein Zusatz kondensierter Phosphate die I-Iauttextur yon Pflaumen zarter, indem das Calcium, das die Pektinsubstanz des Gewebes erhiirtet, durch Komplexbindung an Phosphat eliminiei~ wird 4. In entsprechender Weise ist die weichmachende Wirkung kondensierter Phospha- te auf Erbsen, Bohnen, Kiirbis usw. zu erklgren 5.

]3ei der Hemmung der Blutgerinnung durch Phosphate s oder Citrat ist ebenfalls die komplexe Bindung des Calciums yon entscheidender Bedeutung. Allerdings diirfte hier weniger die Er- haltung der Fibrinogen-Hydratation als eine Hemmung der Thrombokinase mal~gebend sein.

I m folgenden sei nun auf die einzelnen Sa]ze bzw. Sa lzgruppen eingegangen, soweit ihre W i r k u n g auf den pos t mor tem-I~uskel aueh yon anderen Auto ren unter- sueht wurde.

A m hguf igs ten nn te r such t wurden bisher die ]condensierten Phosphate. Mit Riick- sicht auf die Prax is der Brf ihwursthers te l ]ung und des PSkelprozesses 6 bezieht sich a]lerdings der t iberwiegende Tell dieser Arbe i t en auf die kombin ie r te W i r k u n g yon P h o s p h a t plus Kochsalz . Es lassen sich diese Ergebnisse daher n icht ohne weiteres mi t unseren, ohne gleiehzeit igen NaC1-Zusatz durehgef i ihr ten Versuehen vergleichen. H a n d e l t es sich da tum, die Ursache der Phospha twi rkung auf Fle isch zu erforschen, so wird die E inwi rkung des einzelnen Salzes gewi[~ k]arere Aufschli isse geben als wenn m a n bei gleichzeit iger Anwesenhei t yon NaC1 arbei te t .

Alle Autoren, die sieh mi t der Ursache der Phospha twi rknng auf Fle isch beschgf- t i g t haben, k o m m e n zu dem Schlu~, dal~ neben dem unspezif ischen ps-Einflul~ - - den sie in ~ b e r e i n s t i m m u n g mi t unseren Versuchen fests tel len - - aneh noch Ef fek te besonderer A r t vorl iegen miissen. MSHLER und KIEn~EIER 7 nehmen an, dab du tch Phospha tzusa tz eine Vermehrung n ieht n~her def in ier te r , ,Haf tkr~f te" infolge Ver- / inderung der Oberfl /~chenstruktur eintrete. Wi r s ind der Meinung, dal~ diese , ,Haft- kr~ifte" yon den fiir die H y d r a t a t i o n veran twor t l i chen po]aren Gruppen des Pro te ins ausgefibt werden (Anziehung der Wasserd ipole s) und dal~ das VermSgen, diese Gruppen zu ve rmehren bzw. ffir das Wasse r le iehter zug~nglich zu machen, keine spezifische Eigenschaf t der Phospha te ist, sondern z. B. auch Neutra lsa lzen, wie NaC1 z ukommt 9. Die Ursache, die zur Vermehrung der , ,Haf tkr / / f te" ffihrt, is t al lerdings in den beiden F/i l len eine andere : beim NaC1 die umni t t e lba re Bindung der Salzionen an Eiwei[3, beim P h o s p h a t die El imin ierung yon Calcium und Zink aus dem Prote in- verband .

1 H±BICHT, L. : Milchwirtsch. Forsch. 16, 347 (1934). 2 TEWES, G.: Biochem. Z. 323, 119 (1954). 8 RIEss, C. : Collegium 194g, 305. 4 NEUBERT, A. M., u. C. H. CARTEi~" l~ood Res. 8, 518 (1954). 5 KIERMEIER, ~., U. •. MOHLER: Zi%. S. 282, Anm. 3. 6 Uber die Verwendung yon Phosphaten fiir die Herstellung yon Fleischwaren vgl. die Litera-

turzusammenste]lungen bei: SEDL1V, iEIEI% H., L. I~OTTER, i~. GRIIBER U. TH. SCItTCIIDHOFER: Lebensmitteltierarzt 5, 9, 17 (1954). - - I(~IEI%IKEIER, 1~., U. K. MOHLER: Zit. S. 282, Anm. 3.

7 MSHLEI~, I~, u. F. KIEIaMEIE2K: Diese Z. 95, 170 (1952); 96, 90 (1953); 97, 100 (1953); 99, 210 (1954); 100, 260 (1955); 105, 265 (1957).

s HA1KM, 1%. : I)tsch. Lebensmitt.-Rdsch. 49, 153 (1953). 9 HAM~, R.: Zit. S. 280, Anm. 1. - - Diese Z. 107, 1 (1958).

Ooer das WasserbindungsvermSgen des S~ugetiermuskels. V 291

BENDALL 1 fand wie wir eine yon der Art der Vorbehandlung unabh/~ngige Korre- lation zwisehen der Hydra ta t ion des Fleisehes v o r u n d nach tIitzedenatnrierung. Aueh er kommt zu dem SehluB, dag die hShere Ionenst/~rke nieht der allein maB- gebende Grund fiir die Phosphatwirkung sein kann. Dem Natriumdiphosphat sehreibt BE~D~Jm eine besonders starke und spezifische Wirkung zu. Er/~ul~ert die sp/~ter aueh yon K O T T ~ und P~XNDn e vertretende Ansieht, dal~ die hydratisierende Wirkung kondensierter Phosphate auf einer erhShten Dissoziation des Aetomyosins zu Aetin und Myosin nnd der damit verbundenen gesteigerten LSsliehkeit des Muskel- eiweil3es beruht. Es handelt sieh dabei um Bedingungen, wie sic in Gegenwart yon NaC1 gegeben sind. Die kombinierte Einwirkung yon NaC1 und kondensierten Phosphaten f/~llt nieht in den Rahmen der vorliegenden Arbeit. Wit haben uns mit dieser Frage a. a. O. befagt und festgestellt, dab aueh in Gegenwart yon NaC1 die komplexbildende Wirknng der Zusatzmittel (Phosphate, Citrat) eine wesentliehe Rolle spielt 3 und dab ffir die Wirkung yon Salzen bei der Fleisehverarbeitung lediglich der Quellungs- und Hydratat ionszustand des Muskels 4, nieht aber die - - zweifellos mSgliehe - - Dissoziation und LSsliehkeit des Actomyosins maBgebend sind 5.

SwIF~ und ELLIS ~, die ihre Untersuehungen ebenfalls in Gegenwart yon NaC1 anstellten, k6nnen die yon BENDALL angegebene spezifisehe Hydratationswirkung yon Natr inmdiphosphat nieht best/itigen und bringen den Einflul~ dieses Salzes auf die Wasserbindung des Fleisches mit dem unspezifischen Effekt der Ionenst/~rke in Zusammenhang. Auch DEAT~ERAGE U. Mitarb. 7 betraehten die relativ hohe Ionen- st/~rke, die ein Polyphosphatzusatz mit sieh bringt, als den fiir die Hydratat ions- erh6hung mal3gebenden Effekt. Da sic bei PH 5,6 dutch Phosphatzusatz keine wesent- liehe Beeinflussung der Muskelhydratation naeh Erhitzen beobaehten k6nnen, ist naeh ihrer Meinung die yon uns postulierte Bindung des Muskel-Caleiums dureh Phosphat nieht entseheidend. Wie aus der vorliegenden Arbeit hervorgeht, ist bei diesem pH-Wert aueh keine st//rkere ErhShung derMuskelhydratationdureh Phosphat zu erwarten. I m iibrigen haben nnsere Versuehe ergeben, dab der EinfluB der Ionen- st/irke die Wirkung der Phosphate nieht hinreiehend zn erkl/~ren vermag.

Den Einwand, den SWIFT und ELLIS G gegen unsere Vorstellung yon der Bedeutung des Calciums (und Zinks) fiir die Muskelhydratation maehen (hydratisierende Wirkung yon CaCl~-Zusatz), konnten wit sehon a. a. O. s entkr/~ften.

Die Bedeutung der physiologisehen Phosphate (ATP, ADP; AMP, IMP) und ihre Weehselwirkung mit den mehrwertigen Metallen des Muskels haben wit bereits friiher untersueht s. Grunds/~tzlieh handelt es sieh um einen analogen Wirkungs- meehanismus, wie er hier ftir anorganisehe Phosphate dargelegt wurde.

Wenn wit aueh die Calcium- und Zink-Bindung als Hauptursache f/it die Erh6- hung der Proteinhydratat ion dureh Phosphate ansehen, so wgre es doch hinsichtlieh der hSher kondensierten Phosphate m6glieh, dab dutch eine direkte Bindung der groBen Phosphatmolekiile an das Eiweil3 die polaren Grnppen des Proteins nm die- jenigen des Phosphats vermehrt werden und dadureh eine stgrkere Bindung des Wassers verursaeht wird. Die Bildung yon Phosphat-Protein-Komplexen konnte

1 B~SrDAnL, J. R. : J. Sci. Food Agric. 5, 468 (1954:). KOT~ER, L., u. 0. PRXNDL: Arch. Lebensm.-Hyg. 7, Nr. 19/20 (1956).

3 HA~fM, l~., u. g. G~Au: Zit. S. 281, Anm. 5. 4 Vgl. S. 290, Anm. 9. 5 H A ~ , g. : Fleischwirtsch. 9, 477 (1957). 6 SWIFT, C. E., u. R. ELLIS: Food Technol. 1O, 546 (1956); 11, 450 (1957).

Pos~YAe~I~D~, K., u. F. E. DE~T]~ERAeE: Food Technol. 11, Nr. 4 (1957) (Vortrags- referat).

s HAM~, g.: Biochem. Z. 3~8, 309 (1956). 19"

292 REI~EI% H ~ und ~:~EII~:IIOLD GRAU:

unter anderera fiir das System Orthophosphat-Myosin 1, l~atr iumtriphosphat- Myosin 2 sowie fiir Systeme aus Cyelopolyphosphat und Serumalbumin 3, Kollagen 4, Myosin 5, Insulin 5, Edest in 5, I-I£moglobin 5 nnd aus Or thophosphat und Laetoglobulin 6 nachgewiesen werden. Die entsprechenden Untersuohungen wurden allerdings racist auf der saueren Seite des isoelektrischen Punktes der Proteine vorgenommen, unter Bedingungen also, unter denen ohnehin mit einer verstgrkten Anionenbindung zu reehnen ist. Wenn die Bildung solcher Phosphat-Prote inkomplexe ffir die Hydra - tat ionserhShnng des Muskeleiwei~es ma[~gebend w~ren, mfil~te man analoge Effekte aueh bei anderen Proteinen erwarten. Wir konnten dies im Fall der Gelatine nicht feststellen.

Die Ursaehe der hydratisierenden Wirkung yon Citrat v, das ebenfalls als Br/~t- zusatzmittel verwendet wird s, ist yon anderen Autoren noch nicht erforseht worden.

f~thylendiamintetraacetat (~DTA), dessen Verwendung als Lebensmittelzusatz in letzter Zeit ve t allem in den USA diskutiert wird 9, ist bisher in seiner Wirkung auf den Muskel nicht veto S tandpunk t des Lebensmittelehemikers, sondern des Muskel- physiologen untersueht worden. ADTA verhindert den Abbau muskeleigenen oder zugesetzten Adenosintr iphosphats (ATP) dureh Bindung der ffir die ATP-ase- Wirkung des Myosins notwendigen Caleiumionen und iibt dami t auf den Muskel eine weiehmachende, hydratisierende Wirkung aus 1°. Ffir die Hydratat ionssteige- rung im gelagerten, ATP-freien Muskel, wie sie bei unseren Versuehen gegeben ist, sind hShere :4DTA-Konzentra t ionen erforderlich. Mal~gebend ist hier nieht die Bin- dung freier Caleiumionen (bzw. die Beeinflussung enzymatiseher lProzesse), sondern sehr wahrseheinlieh die Bindung des strukturell in das MuskeleiweiB eingelagerten Calciums (und Zinks).

Tartrat und Lactat s werden ge]egentlieh als Br£tzusatzmit tel empfoh]en. Soweit diese Salze eine gewisse hydratisierende Wirkung ausiiben, dfirfte diese nach nnseren Ergebnissen lediglich auf den unspezifischen Effekt einer pH-ErhShung des Muskel- gewebes zurfiekzuffihren sein.

~ b e r den Einflul~ der iibrigen Sa]ze (Fluorid, Carbonat, Acetat , Oxalat, Glueonat, Glutaminat and Dodeeylsulfat) auf die Hydra ta t ion des post mortem-Muskels ]iegen unseres Wissens keine Untersuchungen vor. Da im Fall des Acetats n und des Dodeeylsu]fats n eine Bindung dieser Anionen an Serumalbumin nachgewiesen werden konnte, ist vielleicht dem Myosin gegenfiber ein £hnliches Verhalten zu erwarten.

Zusammenfassend ]£Bt sieh sagen, dal~ unsere Vorstellung yon der Beeinflussung best immter Muskel-Metalle bisher noch nicht zur Erkl~rung der hydratisierenden

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Uber das W~sserbindungsvermSgen des S~tuge~iermuskels. V 293

Wirkung yon Salzen schwacher Sguren herangezogen wurde. Unsere Versuehe fiber die Wirkung yon Salzen auf die t tydrata t ion des Rindermuskels bei pE>5,5 haben ergeben: Im Gegensatz zu den Neutralsalzen entspricht die Wirkung yon Salzen schwacher S~uren nicht ihrer Stellung in den an anderen Proteinen gefundenen lyotropen Eeihen, sondern ihrem CalciumbindungsvermSgen. Die Ursache des Hydratationseffektes eines stark wirkenden Anions kann also m~terschiedlicher Art sein, je naehdem, ob es sich um das Anion einer starken oder einer schwachen S~ure handelt. Im ersteren Fall ist die Bindung der Salzionen an das Protein, im letzteren Fall die Eliminierung der in die Proteinstruktur eingebauten Metalle Calcium nnd Zink ma•gebend. Die Art und Weise jedoch, in welcher sich der Hydratationseffekt aul~ert - - hohes Wasserbindungs- nnd QuellungsvermSgen, Bildung z~her, pastiger Gewebebreie, Verschwinden yon Faserkontur und Querstreifung im mikroskopischen Bild - - ist, und das sei naehdrficklieh betont, bei beiden Salzgruppen die gleiehe. Quellung, Struktur und Konsistenz des Muskels vor und nach Denaturierung seheinen lediglich yon dem jeweiligen Hydratationsgrad des Muskeleiweil~es bestimmt und unabhangig davon zu sein, auf welchem Wege diese t tydratat ion herbeigeffihrt ist.

Anionen, welche die Wasserbindung des Muskels auch bei pE-Werten>6 nicht oder nur sehr wenig steigern, sind solehe, die weder auf andere, calciumfreie Proteine hydratisierend wirken (Stellung auf derjenigen Seite der lyotropen Reihen, die ge- ringer Hydratat ion entspricht) noch Calciumionen zu binden vermSgen (z. B. Acetat). Eine hinreiehende Erh6hung des Zusatzes kann jedoeh auch bei diesen Salzen bei p~>6 zu einer Steigerung der Muskelquellung fiihren, wobei es sich um den unspezi- fischen Effekt hoher Ionenstgrken handeln d~irfte.

Zusammen/assung Es wurde der EinfluB yon Iqatriumsalzen sehwacher S£uren (Phosphors/~uren,

Kohlens~ure, Fluorwasserstoffs~ure, organische S£uren) auf Wasserbindung und Quellung des 5 T~ge gelagerten l~indermuskels untersueht.

Die hydratisierende Wirkung dieser Salze ist um so kr~ftiger, je starker sie den pE-Wert des Gewebes erhShen.

Der pH-Effekt vermag die untersehiedliche Wirkung der verschiedenen Anionen nicht hinreiehend zu erkl~ren. Aueh bei gleiehem pH-Wert (6,4) lassen sich Unter- schiede in der Anionenwirkung beobaehten. Dabei ist die Ionenst/~rke des Salzes nieht yon entseheidendem EinfluB.

Ffir die hydratisierende Wirkung yon Salzen sehwaeher S/~uren auf den Muskel ist im Gegensatz zur Neutralsalzwirkung nieht ihre Stellung in den lyotropen oder Hofmeistersehen Reihen, sondern ihr CalciumbindungsvermSgen maItgebend. Die Hydratationswirkung beruht wahrseheinlich auf einer Eliminierung der yore Muskel- eiwefl~ fest gebundenenMetalle Calcium undZink durch Komplexbildung oder F/~llung.

Im Gegensatz zur Neutralsalzwirkung vermSgen Salze schwaeher S~uren erst bei p~-Werten>5,5 die Hydratat ion wesent]ieh zu steigern.

Zwisehen Wasserbindung des nativen Gewebes einerseits und Quellung, Hydra- ration naeh Hitzedenaturierung, Struktur und Konsistenz andererseits besteht enge Korrelation.

Die Ursache fiir die hydratisierende Wirkung yon Salzen sehwaeher S~iuren ist eine andere als diejenige der Neutralsalzwirkung. Die Art und Weise jedoch, in weleher sich der Hydratationseffekt ~uBert (Quellung, Struktur und Konsistenz des Muskels) ist bei beiden Salzgruppen die gleiehe.

Bei hohen Salzkonzentrationen kSnnen ttydratationseffekte auftreten, die in erster Linie der unspezffisehen Wirkung hoher Ionenst~rken zuzuschreiben sind.