-411s dem Institut fur Lebensmittelchemie und -technologic der Humboldt-Universitat zu Berlin

(Direktor: Prof. Dr. Dr. h. c. I<. TAUFEL)

Untersuchungen an keimendem Mais

I<. J. STEINBACH und CL. FRANZKE

In einer friiheren Arbeit wurden die Veranderungen der Sojabohne bei der Keiniung untersuchtl, einer Pflanze, die einen relativ hohen Anteil an Fett d s Reservestoff im Samen speichert. Dabei zeigte sich, daG das Rohfett ebenso wie das Rohprotein und die Kohlenhydrate metabolisiert werden, wenn auch nicht in gleichem AusmaB. Ge- genuber einer Verringerung des Anteils an loslichen Kohlenhydraten war eine Neu- bildung von Starke zu verzeichnen ; im Fettanteil konnte eine bevorzugte Einbezie- hung der polyolefinischen Fettsauren in den Stoffwechsel beobachtet werden.

Zur Erganzung dieser Befunde erschien es physiologisch-chemisch von Interesse, die gleichen Untersuchungen mit einer Pflanze durchzufuhren, die im Samen Fett nur in recht geringem MaBe deponiert und hauptsachlich auf die Kohlenhydrate zur Energiegewinnung angewiesen ist ; als ein geeigneter Vertreter dieser Gruppe wurde der Mais ausgewahlt.

Das Maiskorn enthalt etwa 5--roy0 Lipide, die hauptsachlich im Keim lokalisiert sind und daselbst bis zu 50% der Trockensubstanz ausmachen konnen; es sind aber auch Sorten mit geringerem Gehalt bekannt. Der Gehalt an Gesamtkohlenhydraten wird im allgemeinen mit 6+-70y0 angegeben.

Die Fettsauren des Maisoles bestehen nach den Angaben der Literatur durch- schnlttlich aus je 40% 01- und Linolsaure; den Rest stellen gesattigte Sauren dar, vornehmlich Stearin- und Palmitinsaure. In neuerer Zeit sind Untersuchungen ver- offentlicht worden, die sich mit den Beziehungen zwischen der Menge des im Mais enthaltenen Fettes und seiner jeweiligen Zusamniensetzung befassena's. Dabei hat sich gezeigt, da13 der Anteil an mehrfach ungesattigten Fettsauren umgekehrt pro- portional der Menge an Gesanitfett ist.

uber die Veranderungen des Fettes wahrend der Keiniung liegen im Schrifttum Arbeiten von E. H. TO OLE^ sowie von R. C . MALHoTRA~ vor. Danach sol1 im Verlaufe der Keimung der Fettgehalt im Embryo allmahlich abnehmen, wahrend er im Endo

1 STEINBACH, li. J . u. CL. FRANZKE, Nahrung 4, 490 (1960). BRimiALL, B. u. G. F. SPRAGUE, Cereal Chem. 28, 225 (1951). SNIEGOWSKI, M. S. u. A. R. BALDWIN, J. Amer. Oil Chemists' SOC. 31, 414 (1954). TOOLE, E.H., Amer. J . Bot. TI, 325 (1924). MALHOTRA, R. C., Beih. bot. Zbl. Abt. I, 51. 524 (1935).

Untersuchungen an keimendem Mais 907

A : : I : 3 8

sperm praktisch unverandert bleibt. Das Fett scheint hierbei als Reservestoff eine grol3e Rolle nicht zu spielen, was bei dem hohen Anteil an Reservekohlenhydraten an sich nicht venvunderlich ist.

Auf eine bedeutsame Schwierigkeit bei der vergleichenden kritischen Auswertung von Angaben des Schrifttums ist von uns bereits mehrfach hingewiesen worden. Oft werden Aussagen iiber die Veranderungen in der substantiellen Zusammensetzung wahrend bestimmter Entwicklungsstadien von Organismen nur auf prozentualer Grundlage gemacht ; es sind aber - wenn man Fehlschlusse hintanhalten will - die absoluten Mengen in den einzelnen Untersuchungsobjekten den Betrachtungen zu- grunde zu legen. Auch erscheint es uns hier zweckmaoiger, nicht die Keimdauer, sondern die Lange des Keimes als Ma13 fur das Voranschreiten der vegetativen Phase heranzuziehen.

39>7 44>6 55,s

60,8 58,8

I . Veranderungen i n der Zusammensetzung von Maiskiirnern wah~end der Keinizrng

Die Untersuchungen werden mit der Maissorte ,,Schindelmeiser" (Ernte 1957) vor- genommen. Die Korner werden 48 Std. lang in Wasser geweicht und anschlieoend in groBen Schalen auf angefeuchteten Wattelagen bei Zimmertemperatur zur Kei- mung gebracht. Die hierbei zwangslaufig auftretenden, aber geringfiigigen Verluste an Nahrstoffen durch Auslaugung sind fur die hier durchzufuhrenden Versuche prak- tisch ohne Bedeutung. Die Zusammensetzung der nach Erreichen einer bestimmten Keimlange entnommenen Proben wird im ganzen Korn bzw. im abgetrennten Em- bryo ermittelt. Nach Feststellung des Iooo-Korngewichtes erfolgt die Wasserbestim- mung in ublicher Weise durch Trocknung bei 105°C. Das Rohfett wird durch Soxhlet-Extraktion mit Petrolather ermittelt, die Asche durch Veraschen und Glii- hen bei 600' C, die Stickstoffsubstanz (RoheiweiB) nach dem Kjeldahlverfahren (Faktor 635) .

Tab. I gibt die Analysenwerte wieder, ausgedruckt in Prozenten.

Tabelle I

Anderungen in der Zusammensetzung von Maiskijrnern wahrend der Keimung (Angabe in Prozent)

I I I c m l % I

Trocken- substanz

%

Roh- eiweiI.3

%

12.52

12744 I2,94 13.35 12.85

In der Trockensubstanz , ,Kohlen- hydrate"* Rohfett Asche

% ! % I %

908 STEINBACH / FRANZKE

Die wahren Veranderungen werden jedoch erst bei Betrachtung der absoluten Mengen sichtbar (Tab. 2).

Tabel le 2

hderungen in der Zusammensetzung von Maisk6rnern wahrend der Keimung (Angabe in Gramm je 1000 Samen)

Tausend- korngew. Wasser

Probe Iieim- Tausend- Roh- Roh- Asche ,,Kohlen- 1 hydrate" i range 1 korngew. 1 i, T. 1 i eiweiB 1 fett 1 Nr .

* berechnet als Differenz zum Gesamtgewicht

Nach Tab. 2 werden zur Energieproduktion von der Pflanze alle 3 Niihrstoff- gruppen herangezogen, in bevorzugtem MaSe die Kohlenhydrate und das Fett, mah- rend der EiweiBgehalt eine nur unwesentliche Verringerung erfahrt.

Bei einem Teil der Proben sind die Keimlinge abgetrennt und dann gesondert untersucht worden (Tab. 3 und 4).

T a b e l l e 3 Anderungen in der Zusarnmensetzung von Maiskeimen wahrend der Keimung

(Angabe in Prozent)

Keimlange

cm

Wasser

%

Trocken- substanz

%

In der Trockensubstanz

Roheiweil3 Rohfctt Yo I %

Probe

Nr . 55.5 63. I 66.7 72.0

44.5 36,9 33.3 28,o

40;2

26, ?. 20.0

17.8

T a b e l l e 4

Anderungen in der Zusammensetzung von Maiskeimen wahrend der Keimung (Angabe in Gramm je 1000 Keime)

Tausend- korngew.

g

Wasser

g

RoheiweiD

g

I

Probe

Nr.

KeimlLnge Tausend- korngew. i. T.

Untersuchungen an keimendem Mais 909

I

2

3 4 5

W e aus Tab. 3 und 4 hervorgeht, nimrnt beim Wachsen des Keimes sein Gehalt an Eiweil) standig zu. Der Anteil an Gesamtkohlenhydraten, der infolge fehlenden Untersuchungsmaterids hier leider nicht bestimmt werden konnte, mu13 selbst unter Beriicksichtigung starkster Schwankungen des Mineralstoffanteils warend der Kei- mung im Keimling selbst, wie aus den anderen Werten hervorgeht, ebenfalls zuneh- men. Das Fett hingegen erfahrt eine signifikante Abnahme; dies bedeutet, daJ3 es in erwarteter Weise bevorzugt als Energielieferant wahrend der gepruften Phase der Keimung herangezogen wid .

0

2

4 6 8

2. Veranderzcngeiz des Mnisoles wahrend der Keimuiig der Samen

Die in bestimmten Zeitabstanden entnommenen Proben werden in der ublichen Weise zur Fettgewinnung mit Petrolather extrahiert ; die Kennzahlen des so gewan- nenen Maisoles sind in Tab. 5 wiedergegeben.

gestittigte Fettsauren Ulsliure

Nr.

I 0 1 49,1 41.0 9.9 2 2 5034 41.3 8.7

4 6 49.6 4 ~ 6 8.8 5 42t4 7.9

3 4 1 49.5 41,6 8,9

T a b e l l e 5

Veranderungen der Kennzahlen des Maisoles wahrend der Keimung

freie Fettsauren

%

2,2

3 3 989 11.2

12.1

Verseifungs- I Jodzahl 1 Saurezahl zahl

AuDer einem starken Anstieg in der Saurezahl sind diskutierbare Veranderungen nicht feststellbar. Die Erhohung des Gehaltes an freien Fettsauren ist jedoch keines- wegs so grol), wie aus dem Ansteigen der Saurezahl zunachst geschlossen werden konnte (vgl. Tab. 7) ; denn es ist zu beriicksichtigen, dal) der Gehalt an Gesamtfett standig absinkt.

TabeI le 6 Anderungen in der Zusammensetzung der Fettsauren des Maisoles

wahrend der Keimung (Angabe in Prozent der Gesamtfettsauren)

910 STEINBACH FRANZKE

€'robe Nr.

I

P

3 4 5

Tab. 6 und 7 geben orientierend die Fettsaure-Zusammensetzung des Ma.isoles an. Die Menge an Linolsaure ist spektralanalytisch ermittelt, die an olsaure aus der Jodzahl errechnet worden; die gesattigten Fettsauren ergeben sich als Differem.

Keimlange

I cm 0

2

4 6 8

T a b e l l e 7 hderungen in der Zusammensetzung der Fettsauren des Maisoles

wahrend der Keimung (Angabe in Gramm je 1000 Samen)

gesattigte freie Fettsauren Fettsauren

Olsaure Linolsaure

Aus den in Tab. 7 zusammengestellten Werten geht hervor, daB im Verlaufe der Keimung alle Fettsauren eine Verminderung in ihrem Gehalt erfahren. Die Menge an freien Fettsauren bleibt - nach einer anfanglichen Zunahme - trotz standiger Er- hohung der Saurezahl nahezu konstant. Auf einen bevorzugten Abbau der Linol- saure gegeniiber der Olsaure schliel3en zu wollen, ware gewagt, da die Abbaugeschwin- digkeit der ersteren nur unwesentlich groBer als die der letzteren ist. Nicht zu er- klaren und abwegig erscheinen die relativ starken Veranderungen im Gehalt der gesattigten Fettsauren. Hierbei ist aber zu .beriicksichtigen, da13 die absoluten Men- gen an gesattigten gegeniiber den an ungesattigten Fettsauren vergleichsweise klein sind und ihre Ermittlung nur durch Differenzbildung auf indirektem Wege erfolgt ist ; von einer Auswertung dieser Zahlen wird daher Abstand genommen.

3. Veranderungen im Kohlenhydratanfeil wahrend der Keauwng Der in Tab. I und 2 nur summarisch angegebene Anteil an Kohlenhydraten ist

durch eine differenzierende Analyse etwas eingehender untersucht worden. Die Mono- und Oligosaccharide werden aus den Proben mit So%igem Athanol

extrahiert und nach der salzsauren Hydrolyse reduktometrisch erfaBt. Der Starke- anteil wird in iiblicher Weise nach AufschluB im Autoklaven polarimetrisch, die Roh- faser nach Behandlung mit Essig-, Salpeter- und Trichloressigsaure gravimetrisch bestimmt. Die Ermittlung der Pentosane erfolgt gravimetrisch auf dem Weg iiber die Fallung als Furalbarbitursaure6. Die erzielten Ergebnisse sind in Tab. S und 9 zusammengefafit.

Danach erfolgt deutlich ein Absinken im Starkegehalt und ein Anwachsen der Menge an loslichen Oligosacchariden. Die sich im letzten Stadium der Keimung an-

PETER, B., H. THALER u. K. TAUFEL, 2. Unters. Lebensmittel66, 150 (1933)

Untersuchungen an keimendem Mais 911

Keimlange

cm

0

, - 4 0 8

deutende Umkehr dieser Tendenz (Probe 5 der Tab. 9) scheint darauf zuriickzufiihren zu sein, daB zu diesem Zeitpunkt die Assimilation schon so stark ist, daB der Aufbau neuer Substanz den dissimilatorischen Abbau uberwiegt. Die Werte fur Rohfaser und Pentosan schwanken nach Tab. 9 in unspezifischer Weise; in Betracht kommende -4nderungen sind hierbei auch nicht zu erwarten.

Mono- u. Oligo- saccharide Starke Rohfaser Pentosane

% % % %

4>2 69,o 388 2,8 7.7 66,1 327 3,o

I3,2 60, I 3.8 2.9 12,2 61,8 430 322

II ,4 6 3 ~ 490 2,9

Probe Nr .

Probe Nr .

Tabel le g

Veranderungen in der Zusammensetzung des Kohlenhydratanteils wahrend der Keimung

(Angabe in Gramm je 1000 Samen)

Keimlange

cm

Mono- u . Oligo- saccharide

g

Starke

g

Rohfaser

g

Pentosane

g

Uber die mengenmaBigen Veranderungen hinsichtlich der einzelnet Mono- und Oligosaccharide beim Mais im Verlauf des Anfangsstadiums der Keimung - wenn- gleich an anderen Sorten - ist bereits berichtet worden'. Dabei konnte gezeigt wer- den, daB nach einem Absinken im Gehalt an Mono- und Oligosacchariden zu Beginn der Keimung spaterhin sich ein stetigec Ansteigen durchsetzt. Die urspriinglich im Samenkorn nicht nachweisbare Maltose tritt als Hydrolysenprodukt der Starke auf, wohingegen die anfanglich vorhandene Raffinose verschwindet. Wesentliche Ver- schiebungen spielen sich an der Saccharose ab. Nach diesen Befunden eriibrigt sich hier eine eingehendere Differenzierung des loslichen Anteils an Kohlenhydraten.

7 TAUFEL, K., K. J. STEINBACH u. B. HARTMA", Nahrung 4. 452 (1960).

912 STEINBACH /FRANZKE

Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. K. T~UFEL sind wir fur das f6rdernde Interesse an dieser Arbeit zu

Bei der experimentellen Durchfuhrung dieser Arbeit erfreuten wir uns der Mithilfe von Frl. Dank verpflichtet.

RUTH ELSNER und Frl. ELFRIEDE GEDICKE, wofur auch an dieser Stelle bestens gedankt sei.

Zusammenfassung I. In keimendem Mais werden in Abhangigkeit von der Lange des Keimlings die Veranderungen

in der Zusammensetzung des ganzen Kornes sowie des KeimIings gesondert untersucht. Die Er- gebnisse lehren, da5-fur das ganze Korn betrachtet- Fett, Kohlenhydrate und EiweiD gleicher- maDen in den Stoffwechsel einbezogen werden. Im Keimling ist ein Riickgang im Fettgehalt gegeniiber einem Anstieg in der Menge an Kohlenhydrat und EiweiD zu beobachten.

2. Gem20 derermittelten Zusammensetzung des Fettes wahrend des Keimens ist eine bevorzugte Metabolisierung bestimmter Fettsauren in signifikanter Weise nicht zu erkennen.

3. Im Kohlenhydratanteil steht erwartungsgemaB einer Zunahme an niederen Sacchariden eine Abnahme im Starkegehalt gegeniiber.

S u m m a r y I . In germinating corn the changes in the composition of the whole grain as well as of the em-

bryo are separately tested in dependence of the germ's length. The results show that - with regard to the whole grain - fat, carbohydrates, and protein are equally involved in the meta- bolism. I n the embryo a decrease in the fat content has been statcd opposite to a rise in the quan- tity of carbohydrates and protein.

2 . According to the composition of the fat during germination, as above stated, a favourized metabolization of certain fatty acids has not significantly been detected.

In the carbohydrate constituent, an expected increase of lower saccharides is confronted with a decline of starch content.

Dr. K. J . STEINBACH, Berlin-Charlottenburg, Otto-Suhr-Allee 64.

Eingegangen 25. 7. 1960.