Zeitschrift f'fir

Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung 118. BAND/HEFT 5 ABGESCHLOSSEN AM 15. NOVEMBER 1962

Untersuchungen tiber Aromastoffe yon Lebensmit te ln I . Mittei lung

Ein Beitrag zur Analytik neutraler, in Tomaten vorkommender Carbonylverbindungen

Von

J. SC~OnMC~Ea und W. GROSCH*

Aus dem Institut /iir Lebensmittelchemie und Lebensmitteltechnologie der Technischen Universitgt Berlin

Mit 5 Textabbfldungen

(Eingegangen am ~. Mai 1962)

Einlei tung

Die systematisehe Analyse yon Aromastoffen der Lebensmittel begann im wesent- lichen mit den Untersuchungen yon STAI:DI~Gm~ und REIC~ISTEIN 1 fiber das Kaffee- aroma. Bei den Untersuchungen dieser Autoren lag der Schwerpunkt in dem Be- mfihen, durch Kombination der verschiedenen aufgefundenen Substunzen kfinstliche Kaffeearomen zu schaffen. Ein Streben, das nur unbefriedigende Ergebnisse lieferte und dessen Aussichtslosigkeit uns heute verstiindlich erscheint. STAVDI~GEI~ und I~EICI~STEIN konnten dam~ls aufgrund eines sorgf£1tig ausgearbeiteten systema- tisehen Trennungsganges aus 100 kg RSstkaffee im Hochvakuumdestillat lediglich 17 Verbindungen isolieren, w~hrend bis heute - - obwohl eine vollst~ndige Analyse des Kaffeearomas noch aussteht - - weitere 53 Verbindungen entdeckt wurden. In der Folgezeit stellte sich immer deutlieher heraus, dal3 die Aromastoffe der Lebens- mittel sehr komplizierte Gemische versehiedenster chemiseher Herkunft sind, sehr unterschiedlieh in ihren mengenm~Bigen Anteilen, ihrer chemischen Konstitution, ihrer Geruchs- und Geschmacksintensit~t, ihrer Reaktionsf£higkeit und ihrer Flfiehtigkeit. Infolgedessen gelang es auch nieht anni~hernd, mit Hilfe der damals verffigbaren Methoden pr~iparativ-analytischer Stofftrennung trotz des Einsatzes o~t betr/~ehtlieher Materi~lmengen, alle wichtigen Komponenten zu fassen und zu identifizieren.

Um d~s J~hr 1930 begannen d~ml Versuche, die Zus~mmensetzung der htherischen Ole lrischer Frtich*e systematiseh zu studieren. So untersuehten COPPErs und HOEJE~BOS 2 die Aromastoffe der Himbeere nach den yon STAUDINGEI~ entwickelten klassisehen Analysenmethoden. D~ solche Aromatri~ger in den Friichten meist nur in sehr geringer Konzentration vorkommen, mufl~en die Forscher, um wenigs~ens einige Verbindungen identifizieren zu kSnnen, eine Tonne Himbeersaft einsetzen. SClZlNZ und SEIDEI~ 3 gelang es d~nn, mit Hilfe i~hnlicher Verfahren, weitere Komponenten im Himbeeraroma naehzuweisen.

* Ffir die Unterstiitzung dieser Untersuehungen dureh die Deutsche ForsehungsgemeinschMt und die F~. I{norr AG, I~:eilbronn, danken wir verbindlich.

Vgl. K. T)iUFEL in Handbuch der Lebensmittelchemie. Bd. VI, S. 21. Cor~ENs, A., u. L. ~OEJENBOS: Rec. Tr~v. chim. Pays-B~s 58, 680 (1939). SOHINz, H., u. C. F. S~IDE~.: Helv. ehim. Aet~ 40, 1839 (1957).

Z. Lebensmitt.-Untersuch., Band 118 26

386 J. SC~O~i?L~E~ und W. G~OSCH:

Entscheidende Fortschritte, die etwa um das Jahr 1945 datieren, erzielte die Aromaforsehung erst, als sic neu entdeckte, hochempfindliehe nnd spezifische Methoden sich zunutze maehte. Mit Hflfe der Tieftemperaturfraktionierung, der Papier-, Sgulen- und Gaschroma~ographie oder der Elek~rophorese war es mSglieh geworden, unter Ausnutzung nnterschiedlicher physikalischer Eigenschaften der Komponenten eines Stoffgemisehes, neue Fraktionen abzutrennen nnd in kleinsten Mengen zu identifizieren. Massenspektrometrie, UV- mid IR-Spektrophotometrie leisten hier wertvolle Hilfe. Es sei jedoch nJcht verschwiegen, dab die Trennleistung derartiger aaalytischer Hilfsmittel hguffg zu eider fibergrol~en Zahl yon Einzelkomponenten fiihrt, deren Charakterisierung oft nur teilweise bew~ltigt werden kann.

Beispiele ffir solehe Arbeiten aus neuerer Zeit sind Untersuchungen fiber die flfichtigen Ver- bindungen in Xpfeln 1, fiber das Himbeeraroma ~, fiber Sulfit- nnd Getreidesprit 3 oder Wein uad Weindestillate 4, fiber K~se ~ und Milch s, fliich~ige Schwefelverbindungen des Kohls 7, die Aroma- stoffe der Gurke s und fiber Inhaltsstoffe der Tomate% Nachdem DIMICK und Co~sE 1° 1956 zur Auftrennung yon Aromas~offgemischen die Gaschroma*ographie als schnell arbeiLende nnd wenig Material verbrauchende Methode eingefiihrt batten, wurde diese, wie nnten ausgeffihrt, bald yon der Lebensmittelindustrie zur Qualitgtskontrolle versehiedener Fabrikate eingesetzt 11.

Seit den oben erw~hnten ers ten Un te r suchungen fiber das Kaffeearoma, die in ers ter Linie als En twiek lungsa rbe i t en zur Schaffung eines kfinst l ichen Kaffeearomas gel ten k6nnen, h a t sich die Prob lemste l lung der Aromaforschung grundsi i tz l ieh ver- lager t , ohne auch hier p rak t i sehe Ges ich t spunkte aul~er ach t zu lassen.

Sie ]i~l~t sich e twa folgendermal3en umreiBen: I m Vorde rg rund s teh t zun~ehst das P rob lem der Qual i t~tskontrol le . Wie oben

angedeute t , le is tet hier die Gaschromatograph ie wertvol le Dienste. Die L5sung dieser Aufgabe ist einfach. Man vergle ieht lediglieh das G a s c h r o m a t o g r a m m eines normalen Lebensmi t te l s e inwandfre ier Qual i t~t und op t imale r Geruehs- wie Gesehmacks- bewer tung als S t a n d a r d m i t dem Chroma tog ramm u n b e k a n n t e r zu prf i fender Pro- duk te gleieher Ar t . Abweiehungen vom eharak te r i s t i sehen ~%rma lch roma tog ramm lassen sich dann mi t s innesphysiologisch e rkann ten Abweiehungen in Re la t ion br ingen und so kurvenm~13ig ob jek t iv festlegen. Schwierigkei ten, wie sic bei der Ident i f iz ierung be s t immte r Banden eines kompl iz ie r ten Chromatogramms auf t re ten , fal len hier weg.

Eine weitere Nutzung derar t iger Un te r suchungen auf lebensmi t te l technologischem Gebie t is t dadurch gegeben, dal~ A r o m a k o m p o n e n t e n t ines fr isehen Lebensmi t te l s , z. B. der Tomate , m i t denen t ines en tsprechenden Vera rbe i tungsproduktes , z. B. yon Tomaten t rockenpu lve r , vergl ichen werden. Auf diese Weise gel ingt es, Ver lus te an na ture ignen Geruehs- und Gesehmacksstoffen im Gange der Vera rbe i tung naeh- zuweisen und das E n t s t e h e n neuer, dem ve ra rbe i t e t en P r o d u k t eigentf imlicher K o m p o n e n t e n zu ermit te ln . Unte r suehungen dieser A r t geben die M6gliehkeit , den spezifisehen Geruehs- und Geschmackswer t derar t iger P r o d u k t e ana ly t i sch fest- zulegen, sic d a m i t gegeneinander abzugrenzen nnd darf iber h inaus zu prfifen, dureh welche Abwand lungen einzelner Verfahrensgi~nge der ursprf ingliche Charak te r des

Tao~PsoN, A. R. : Austral. J. sci. ~es., Ser. B 4, 283 (1951). - - HuELI~, F. W. : Austral. J. sci. l%es., Ser. B 5, 328 (1952) . - MEIGH, D. F. : J . Sci. Food Agric. 7, 396 (1956).

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Untersuchungen fiber Aromastoffe yon Lebensmitteln. I 387

Ausgangsmaterials am besten gewahrt bleibt. Besonders wertvoll ist diese Forsehungs- r ichtung einsetzbar, wo Prozesse des Trocknens, der Pasteurisierung und IIi tze- sterilisierung, des Dgmpfens und Blanchierens oder des Gefrierens zwangsliufig durehzuffihrende Manipulationen der Lebensmitteltechnologie darstellen.

Besonderen Auftrieb ffir die Aromaforschung lieferten Vorstellungen, wie sie in den USA entwiekelt wurden i. Die dort geprggten Begriffe der Grundbaustoffe ffir Aromen ("potential flavors", "precursors"), aus denen sich dureh enzymatisehe Reakt ionen tiber Zwisehenstufen ("flavor-progenitors", "flavor-precursors") die eigentliehen Geruehs- und Gesehmaeksstoffe ("flavor", "odor-flavor", " tas te flavor", "off-flavor") entwickeln, haben unsere Vorstellungen fiber solche Lebensmittel- komponenten wesentlieh befruehtet. I m Rahmen teehnologischer, oben erw/ihnter Prozesse werden flficb.tige Aromastoffe entfernt, nichtflfichtige aul~erdem weitgehend abgebaut. Erha l ten bleiben jedoch unter sehonenden Bedingungen die "precursors" und die "flavor-precursors", die an sieh keinen Geruehs- und Gesehmaekswert besitzen, dutch geeignete enzymatische Behandlung ]edoeh zu Aromastoffen ent- wiekelt werden k6nnen. Ausgehend yon diesen Vorstellungen gelang es auf experi- mentellem Wege, dutch Zugabe von Fermenten aus frisehem Material ("flavorese enzymes") aktivierbare Aromakomponenten aus ihrem latenten Zustand zu 15sen und so die eharakteristischen Geruchs- und Gesehmacksstoffe des Frisehmaterials wieder zu entwiekeln ~'.

Es liegt im l~ahmen der hier besproehenen Probleme, dab Untersuehungen fiber die Na tu r von Aromakomponenten mit ttilfe moderner Verfahren zur En tdeckung einer Ffille neuer, in Lebensmitteln vorkommender Verbindungen f/ihrten, deren Erfassung dutch klassische Methoden der prgparat iv-organisehen Chemic nieht mSglieh war.

Experimenteller Teil

1. TrennmSglichkeiten einzelner Gruppen In den Aromen der verschiedenen Lebensmittel liegt racist, wie oben erw/~hnt

wurde und wie die umfangreiehe Li tera tur zeigt, ein Gemiseh ehemisch sehr ver- sehiedenartiger Stoffgruppen vor. Die Abt rennung der gesamten Aromastoffe kann auf reeht unterschiedliche Art erfolgen. I n der Tab. 1 sind einige den Arbeiten der Li tera tur entnommene Beispiele zusammengestellt .

Tabelle 1. Methoden der Aromaisolierung

Lebensmittel N[ethode Literatur

Kaffee Roggenbrot N_/~se

Wein Getreidesprit Erdbeere Himbeere Tomate

Entgasung im Hochvakuum Wasserdampfdestill~tion Vakuumdestillation in Vorlagen, gekfihlt mit

Troekeneis-Athanol und flfissiger Luft Extraktion mit Ather-Pentan (2:1) Direkte Des~illation in das Reagens Destillation im Vakuum Extraktion des SalVes mit Xther Vakuumdestillation, Extraktion des

l%fickstandes mit X~her

TAUFEL, ]~.3 ~OTI{E, )/[.4 DAY, E. A., u. MitarbP

M~C~:E, t~., u. Mitarb s PntA, P., u. Mitarb. 7 WI~-TE~, M., u. Mi~arb. s ScmNz, H., u. Mit~rb. ° SPEnCEr, ~ . S., u. Mitarb. 1°

1 HEWITT, E. J., D. A. M. MACKAY, K. •01gIGSBACtIEE u. T. HASSELSTt~O~: Food Teehnol. 10, 487 (1956). - - KO~mSBACEE~, K. S., E. J. HEWITT U. R. L. EVAI~-S: Food Technol. 13, 128 (1959).

3/Ioi~n~, H. : Mitt. Lebensmitt.-Untersuch. Hyg. 49, 406 (1958). - - PO~ET~, A. : Indus~r. ital. Conserve 36, 31 (1961).

3-i0 siehe S. 388 unten. 26*

388 J. SC~ORMOLLE~ undW. GRoscK:

Es erseheint weiterhiu unumg/inglieh, die naeh solchen Verfahren gewonnenen Aromakonzentrate in einzelne, grnppenspezifiseh mit bestimmten Reagentien er- faBbare Fraktionen aufzutrennen und erst dann deren Komponenten zu identifi- zieren bzw. quanti tat iv zu bestimmen.

Ausgehend yon dieseu Gesiehtspunkten haben wit in der vorliegenden Arbeit zun/iehst einen Analysengang zur Erfassung neutraler Carbonylverbindungen aus- gearbeitet, ansehhegend solehe Verbindungen aus Konzentraten frischer Tomaten gruppenspezifiseh gemeinsam abgesehieden nnd sehlieBlieh einige Vertreter dieser Verbindungsklasse identifiziert.

2. Analysengang zur Trennung der neutralen Carbonylverbindungen

In einem Aromakonzentrat liegen naeh bisher bekannt gewordenen Mitteilungen der Literatur die am Gerueh und Geschmack wesentlich beteiligten Aldehyde und Ketone in augerordentlich schwankenden Konzentrationen vor. Die Abtrennung der Monocarbonylverbindnngen yon einer Vielzahl anderer Verbindungsklassen gelingt dureh Umsatz mit einem gruppenspezifischen Reagens, dem 2,4-Dinitrophenyl- hydrazin (2,4-DNP). I m w/igrigen Medium bereitet die Reaktion der Monocarbonyl- verbindungen mit 2,4-DNP keine Sehwierigkeiten.

Problematisch dagegen ist die l~eaktion/itheriseh gelSster Carbonylverbindungen mit 2,4-DNP, wie sie z. B. im J~therextrakt eines Fruehtsaftes anfallen. Da das Reagens allgemein in w/isseriger S/iure gelSst wird, bildet sich eine Grenzsehieht zwisehen zwei Phasen aus und die Ausbeute an 2,4-Dinitrophenylhydrazonen (2,4-DNPH) sinkt. Filtriert man jedoch die/itherische LSsung der Carbonylverbin- dungen naeh B E G ~ A ~ ~ oder SChWArTZ 2 dutch eine S/iule, die 2,4-DNP an Celit fixiert enth/ilt, so erfolgt die Derivatbildung vollst/indig und sehnell. Die Elution der gebildeten 2,4-DNPH gesehieht mit Petrol/ither. Das isolierte 2,4-DNPII- Gemiseh wird ansehlieBend mit n-Hexan digeriert. In diesem L6sungsmittel sind vorzugsweise die 2,4-DNPH der neutralen Monoearbonylverbindungen, nicht aber die der Ketos/iuren und Polycarbonylverbindungen 15slieh. Die systematisehe Analyse der 2,4-DNPH kann naeh dem in Abb. 1 gebraehten, aus Mitteilungen versehiedener Autoren zur Analytik der Carbonylverbindnngen zusammengestellten Trennungs- gang erfolgen.

Der Trennungsgang naeh Abb. 1 sieht im Ansehlug an die Isolierung der neutralen Carbonylverbindungen als 2,4-DNPH zur Orientierung fiber die Anzahl der 2,4-DNPH mit unterschiedlich langer Kohlenstoffkette eine papierehromatographisehe Analyse vor, die naeh HoR~E~ und KIaHsE a mit dem System Dekalin/N-Dimethylformamid (station/ire Phase) dnrchgefiihrt wird. In diesem System haben CnAlkan-2-one,

1 B~GE~A~, P. H., u. K. D~. Jo~G: Rec. Tray. chim. Pays-Bus 78, 275 (1959). 2 SeJ~WARTZ, D. P., u. O. W. P~RKS: Analytic. Chem. 33, 1397 (1961). 3 Ho~srE~, L., u. W. KmMsE: Justus Liebigs Ann. Chem. 597, 50 (1955).

3 Vgl. S. 385, Anm. 1. I~OTEE, M. : Erniihrungsforsch. 5, 131 (1960).

5 DAY, ]~. A., ~ . ]~ASETTE U. ~ . KEENEY: J . Dairy Soft 43, 463 (1960). 6 ~Iocz~, R., u. M. on VR~s: Z. analyt. Chem. 170, 326 (1959). 7 t)ItIA, p . , ~[. KITU:N-EN-, A.-M. HOLMBERG 11. i . SUOMALAI-N-EN ." Zit . S. 386, Anm. 3. s WINT]~, M., B. WILHALH, M. HINDER, E. PALLV¥ u. E. SUNDT: Perfum. essent. Oil Res.

49, 250 (1958). 9 SctIr~Z, H., u. C. F. SEII)EL: Zit. S. 385, Anm. 3.

10 S~ENCE~, M. S., u. W. L. STANLEY: Zit. S. 386, Anm. 9.

Untersuchungen tiber Aromastoffe yon Lebensmitteln. I 389

NeutrMe Carbonylverb. in iitherischer Ldsung

I ¢ Filtratior~ duroh ,S/~ule mi~ 2,4-DNP an Celit

zur Orientierung: Papierehromagogramm

2,4-DNPH g C6

I + , ,Nitromethans ~ule"

¢ Chromatographie

an ZnC03 oder A1203

Neutrale Carbonylverb. in wii/3riger Ldsung

Umse~zung mi~ 2,4-DNP gelSs~ ill 2 n-HC1, H2S04, HC104 oder HAP04

I ¢

2,g-DNPH

1 Extraktion mit n-Hexan

HexanlOsl. -- 2,4-DNPH < der neutralen .Monocarbonylverb.

1 Vor~rennung mi~ ,,Nitromethansgule"

I ¢

2,g-DNPH > C6 (Vorlauf)

¢ ,,Nitromethans~Me"

I Chromatographie

an ZnC0~ oder AI.oOs

Keton-2,g-DNPH Alkanal-2,g-DNPH Alk-2-enal-2,g-DNPH Alk-2,g-diena~-2,4-DNPH

Abb. 1. :T~'ennungsga~ g zur Analyse der neutralen Monocarbonyl-2,g-DNpH

Cn+lAlkanale, Cn+2A)ik-2-enale und Cn+~Alk-2,4-dienale (C, > 2 = Zahl der C-Atome) den gleiehen Ri-Wert.

Zeigt dieser Vorw~rsueh, dab 2,4-DNPH mi~ einer C-Atomanzahl < 6 und > 6 vorliegen, so wird das 2,4-DNPH-Gemiseh naeh DAY u. Mitarb.! verteilungsehromato- graphlsehanemerkurzenSaulemitN~tromethan, fixmrtanCeht(,,N~trometha saule ) als station~trer Phase und Hexan, gesgttigt mit Nitromethan, als mobiler Phase in 2,4-DNPH mit mehr als 6 und weniger bzw. gleieh 6 C-Atome vorgetrennt. Hier- bei werden 2,4-DNPH mit mehr als 6 C-Atomen solort eluiert. AnsehlieBend werden diese beiden Fraktionen an etwa 60 em langen Nitromethans/~ulen ( ~ 3 era) dureh Elution der C < 6-Verbindungen mit nitromethanges£ttigtem tIexan und der C > 6- Verbindungen mit Hexan allein aufgetrennt. Auch bei dieser Trennung laufen in jeder Bande Alkan-2-one, Alkanale, Alk-2-enale and Alk-2,4-dienale mit tier ent- spreehenden C-Atomanzahl dutch die Sfiule. Jede yon der Nitromethans£ule eluierte Zone wird deshalb adsorptionschromatographiseh an ZnCOa mi~ Pe~rolEther-Benzol-

1 DAY, E. A., IK BAs~w~ u. M. KEE3IEY: Zit. S. 388, Anm. 5.

390 J. Sc~o~MOLLER undW. Gnoscm

Py r id in (8 :1 :1) nach VAX DuI~ 1 oder an mi t 2% iger H N O s vo rbehande l t em A120 s mi t Pet rol / t ther und s te igenden Konzen t r a t i onen an Xther naeh F o ~ s s u. Mitarb . 2 in diese Verbindungsklassen wei ter aufget rennt . Vor te i lhaf t an diesem etwas zeit- r aubenden Trennungsgang ist die M6glichkeit , du tch spek t ropho tomet r i sehe Messung der E x t i n k t i o n jeder s~Lulenehromatographiseh gewonnenen F r a k t i o n die einzelnen K o m p o n e n t e n der nen t ra len Monoearbony lve rb indungen q u a n t i t a t i v zu bes t immen.

S t r eb t m a n dagegen nur den qua l i t a t iven Naehweis an, so gelingt eine sehnelle Ident i f iz ierung dadureh , dal3 die berei ts oben besehriebene pap ie rehromatograph i sehe Trennung durch eine gasehromatographisehe Analyse erg/inzt wird.

Zur gasehromatograph isehen Auf t r ennung werden die als 2 , 4 - D N P H aus einem A r o m a e x t r a k t isol ier ten neu t ra len Monoearbony lve rb indungen un te r Beri ieksieht i- gung der Angaben yon K~E~EY ~ dureh Erh i t zen mi t der e twa 100- his 200faehen Menge L/ivulins/ture in Fre ihe i t gesetzt . Zeigt das P a p i e r e h r o m a t o g r a m m Carbonylverb in- dungen mi t weniger nnd mi t mehr als 6 C-Atomen an, so werden die 2,4-DNPI-I, wie oben besehrieben, mi t einer kurzen Ni t romethans~u le naeh DaY ~ in diese beiden F r a k t i o n e n vorge t rennt . Ansehlief~end wird jede 2 , 4 - D N P H - F r a k t i o n m i t L~vulin- saure naeh einem Verfahrensgang nmgesetz t , der die speziellen Eigensehaf ten der freigesetzten kurz- oder l angke t t igen Carbony lve rb indungen ber i ieksieht igt .

Es gelingt auf diese Weise naeh Methode A, die sehr fl i iehtigen und tei lweise noeh s t a rk wasserl6sliehen Carbony lverb indungen ( < 6 C-Atome) naeh ihrer Fre i se tzung aus den 2,4-DNPI-I in eine mi t flfissiger Luf t gekiihl te Fa l le (Abb. 3) zu desti l l ieren. Die 2 , 4 - D N P H der Carbony lve rb indungen m i t mehr als 6 C-Atomen werden naeh Methode B a mi t L/~vulins/~ure im gesehlossenen Gef/ig auf dem siedenden W a s s e r b a d erw/irmt und die freigesetzten Carbony lverb indungen dureh ~ t h e r e x t r a k t i o n isoliert. Der E x t r a k t wird mi t verd. Na2CQ-L6sung s/turefrei gewasehen.

3. Die .Bestimmung fliichtiger Carbonylverbindungen in Tomaten N~ch der in Abb. 2 skizzierten qu~lit~tiven F~ethode wurden die aus 12,5 kg Frischtom~ten

iso]ierten flfichtigen Carbonylverbindungen untersucht.

a) Abtrennung der fliichtigen Carbonylverbindungen als 2,4-DN PH. 12,5 kg Tomaten (Itellfrucht, Friihst~mm) wurden im Multipreg (F~. ]~r~un) entsaftet; der

Salt wurde durch Zentrifugieren gekl~rt und im Vakuumumlaufverd~mpfer (Scho~t u. Gen.) bei 28--35 ° C destilliert. W~hrend der Des~ill~ion wurde vor die Wasserstrahlpumpe zur Konden- sation der besonders leieht fliiehtigen Verbindungen eine mit fllissiger Luft gekiihlte Falle ge- sehaltet.

Naehdem die I-Ialf~e des eingesetz~en Saftes iiberdestillier~ war, wurde das Kondensa~ der versehlossenen Kfihlfalle im Vakuum aufge~aut. Bei dem noeh verbleibenden Unterdruek wurden 30 ml einer l°/oigen 2,4-DNP-Lhsung in 35°/oiger I-ICIO~ angesogen. Naeh sofortigem Versehliegen der Falle wurde das Reak~ionsgemiseh durehgesehiittelt. Der Niederschlag der gebildeten 2,4- DNPH wurde abfiltriert, mit 35°~iger HC1Q und Wasser gewasehen. Aus dem Filtrat wurden die gelhsten 2,4-DNPH dreim~l mit je 25 ml Chloroform extrahiert. Naeh Troeknen iiber Na~SO¢ wurde das Chloroform im Vakuum abgedam!oft und der l~/ieks~and mit den ubfil~rierten 2,4- DNPH vereinigt. Dutch Ex~raktion mit 4 × 50 ml n-Hexan wurden aus diesem 2,4-DNPH-Ge- miseh die neutralen Monocarbonyl-2,4-DNPI-I abgetrennt. Im Vakuum wurde die I-Iexanlhsung zur Troekne eingedampft. Als Riiekstand verblieben die MonocarbonyL2,4-DNPH.

b) Freisetzung der Monocarbonylverbindungen aus den 2,4-DNPH nach Methode A. Die Monocarbonyl-2,4-DNPH wurden ir~ Chloroform gelhs~. Die Lhsung wurde in einem 25 ml

gundkolben zur Troekme eingedampft und der Kolben an die in Abb. 3 dargestellte Des~illations-

V~N DU~N, I-I. : Bijdrage tot de Vloeistof-Vloeis~of-Verdelingsehromatographie der Alifa~en. Nederlands Insti~ut voor Zuivelonderzoek (NIZO) te Ede. Mitt. Nr. 54. Nai 1961, daselbst S. 103.

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I)AY, :E. A., 1:~,. BABETTE U. M. KEENEY: Zit). S. 388, k n m . 5.

Untersuehungen fiber Aromastoffe von LebensmittMn. I 391

2,4-DNP der neutralen zur Orientierung: Monocarbonylverbindungen > Papierchromatogramm

Vortrennung mit der ,,Nitromethans&ule"

1 2,4-D.NPH "< C6 2 ,4-DNPH > C6

L (Vorlauf)

Reaktion mit L~vulius/~ure ]%eaktion mit Lgvulins~ure nach 3/iethode A naeh Methode B

Monocarbonylverb. :~_ C6 Monocarbonylverb. :> C6

Gasehromatographisehe Analyse Gaschromatographisehe AnMyse und Identifizierung und Identifizierung

Abb. 2. Papier- und gaschromatographische Analyse der neutralen Monocarbonylverbindungen

appara£ur angeschlossen. Durch den Destfllationsaufs~tz wurden 0,3 ml einer L~vulins~urelSsung (1 Gew.-T. 0,1 n-H2SO ¢ auf 9 Gew.-T. geschmolzene Li~vulins~ure) pipettiert. Naeh dem Ver- schlieBen der Apparatur wurde das Reaktionsgemiseh 5 min aui dem siedenden Wasserb~d er- w~rmt nnd ansehliel3end unter weiterem Erwgrmen 30 minim Vakuum gehalten.

Bei dieser letztgenannten Prozedur ring die Kfihlf~lle II (vgl. Abb. 3) die Wasserd£mlofe der Wasserstrahlpumpe ab, so dab das Kondensat in Falle I nicht unnS~ig verdfinnt wurde. Naeh dem Belfiften der Appa- ratur wurde 1 ml _~ther dureh den VakuumvorstoB in den Kfil?.lfinger I gegeben und das im Ather gelSste Kondensat in ein 2 cm hohes W/~gegl~sehen fiberfiihrt, d~s zum Trocknen der LSsung mit wenig Na2S04 beschickt wurde. Die fiber dem Na~S04 stehende L6sung wurde durch Stehen an der Lnft noch etwas konzentriert und dann unmittelbar in den Gasehroma- tographen eingespritzt.

~ 2 3 4

Z

ZoP Wasserst.rahl-

pu~/pe

X

Abb. 3. Apparatur zur 2ereisetzung der Carbonylverbi~dungen naeh Methode A. I 25ml-l~undkolben NS 14.5; 2 Destillationsaufsatz; 3 Luftkiihler,

L~inge 15 cm; 4 VakuumvorstoB mit Kiihlfinger; 5 Dewargef~e mit fltissiger L~fft; 6 Kiihlfa]le; 7 Wasserba4

c) Gaschromatographische Analyse der Carbonylverbindungen. Als station~re Phase wurde Sebacinsi~ure-bis-(2-~thylhexylester) (Fa. Merck) auf Sterchamol

(15:85) verwendet. Ger~t: GC 2, Beckman Instruments GmbH. Saule: Kupferrohr (Li~nge 3 m, Innendurehmesser 5 ram), das 29 g beladenes Tr~germaterial

enth~lt. Die Trenns~ule wurde selbst hergestell~.

392 J. So~oRM~LLE~ undW. Onoso~:

Spiilg~s : Wasserstoff, Temperatur 130 ° C. Bezugssubstanz fiir die relativen Re~entionszeiten: Benzol. Relative Retentionszeiten bereehnet nach:

t~ - - tz~1t tre l - -

tBz ~ - - tZuf t tL~ft ~ Retentionszeit des Luftpeaks. t~ = gesamte ReSen~ionszeit der Substunz i. t~ ~ gesamte l~etentionszeit des Benzols. Die re]ativen ~etentionszeiten der Aldehyde wurden mit den folgenden Testsubstanzen er-

mittelt: a) n-Alk-2.enale: Hex-2-en~l (Schuchardt, Mfinehen) und Crotonaldehyd (RiedeLde H ~ n AG,

Seelze). b) ndl~anale: Butanol (Butyra]dehyd), Pentanal (V~ler~ldehyd) und Hex~n~l (C~pronalde-

hyd) jeweils yon Schuehard, Miinehen. c) i-Allcanale: i-Butanol (RiedeLde HaSh AG, Seelze) und i-Pentanal (Sehuchardt, Mfinehen).

Ergebnisse und Diskussion

])~e papierchromatographische Analyse der Monocarbonyl-2,4-DNP}t ergab nach Vergleich mit den entsprechenden Testsubstanzen Flecken yon Carbonylverbindungen mit 2~ 3, 5 nnd 6 C-Atomen.

Die C2-Verbindung wurde nach Elution mit Chloroform nnd spektrophoto- metrischer Bestimmnng (Spektralphotometer PMQ II , Carl Zeiss) der Wellenl~nge

des AbsorptJonsmaximums bei 355 m# als / Acetaldehyd-2,4-DNPH identifiziert.

Da das Papierchromatogramm nur Ca r - bonylverbindungen mit einer Kettenl~nge bis zu 6 C-Atomen anzeigte, genfigte es, diese aus ihren 2,4-DNPH nach Methode A

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Anzczhl der C-Atome - - - ~ Abb. 4

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Abb. 5

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Abb. 4. R e l a t i v e R e t e n t i o n s z e i t e n der A l d e h y d e . - . . . . n-Alk-2-enale; n-Alkanale; . . . . . . . . . i-Alkanale

Abb. 5. G a s c h r o m a t o g r a m m d e r f l i~cht igen C a r b o n y l v e r b g n d u n g e n d e r T o m a t e . T: 130 ° C; Probe : 4/~I; S~ule: 3 m, Sebacins~ure-bis-(2-Bthylhexylester) aui S~erchamol (15 : 85) ; S tandard: ]~enzol: 3,5 ra in ; Luftpeak: 0,7 min

freizusetzen. Zur Einarbeitung in die gaschromatographische Analyse der freigesetzten Carbonylverbindungen wurden mit entsprechenden, oben genannten Testsubstanzen die Retentionszeiten der n-Alkanale, i-Alkanale und n-Alk-2-enale aufgenommen und der Logarithmus der relativen Retentionszeit (Bezugssubstanz: Benzol) jedes Ver- treters dieser Verbindungstypen im Bereich yon Cs--C: in Abhi~ngigkeit yon der Zahl der Kohlenstoffatome in Abb. 4 dargestellt.

Untersuehungen tiber Aromastoffe von Lebensmitteln. I 393

Abbildung 5 zeigt das Gasehromatogramm des ~therisehen Extraktes ftir die flfiehtigen Monocarbonylverbindungen der Tomate. Dareh Vergleieh mit Abb. 4 konnte identifiziert werden:

Peak 1 = Aeeton Peak 3 = n-Hexanal Peak 2 -- i-Pentanal Peak 4 = n-Hex-2-enal

Aeetaldehyd, i-Pentanal und Aeeton sind sehon yon SP~Nc~,~ und S~A~LE¥ 1 bzw. NATTU~WS 2 als flfiehtige CarbonyIverbindungen der Tomate identifiziert worden. Diese Verbindungen kommen, wie aus dem Gaschromatogramm (Abb. 5) zu ent- nehmen ist, aneh in h6herer Konzentration vor als die zus/ttzlieh aufgefundenen Ver- bindungen n-I texanal und n-Hex-2-enal.

Das Vorkommen yon n-Hex-2-enal im Tomatenaroma ist yon besonderem Inter- esse, da diese Verbindungen yon SCItILI)~:NEC~T und RA~C~ a als , ,Phyton" in unter- schiedliehen Mengen u. a. in der Eiehe, Erle, Lupine, der sehwarzen Johannisbeere, der Heidel- und Preiselbeere aufgefunden wurde. Als , ,Phytone" werden yon h6heren Pflanzen sezernierte Stoffe bezeiehnet, die prostistoeide, bactericide sowie fungicide Eigensehaften aufweisen und auBerdem Wuchsstoffwirkung entfalten k6nnen.

Die Analyse der Carbonylverbindungen im Tomatenaroma wird fortgesetzt; die in gr6Berer Menge vorkommenden Vertreter sollen quant i ta t iv best immt werden.

Zusammen/assung 1. Einleitend wird tiber die Entwicklung der Aromastoffanalyse, die gegenw~rtige

Problemstellung in der Aromaforsehung und fiber Vorstellungen, wie sie besonders in den USA hinsiehtlieh der Ar0mabildung diskutiert werden, berichtet.

2. Ausgehend von der grundsiitzlichen Forderung, ein gewonnenes Aromastoff- konzentrat mit gruppenspezifischen t~eagentien in einzelne Verbindungsklassen auL zutrennen, wird fiir die neutralen Monocarbonylverbindungen nach deren Isolierung als 2,4-Dinitrophenylhydrazone ein Trennungsgang zur quantitativen und ein ver- ktirzter Trennnngsgang zur qualitativen Analyse mitgeteilt.

3. Mit Hilfe der dargelegten •ethoden wurden die flfichtigen neutralen Mono- carbonylverbindungen der Tomate qualitativ an~lysiert. Acetaldehyd, Aceton, i-Pentanal, n-Hexanal und n-Hex-2-enal wurden identifiziert.

1 S~CE~, M. S., u. W. L. STANLEY: Zit. S. 386, Anm. 9. MATTHEWS, t~. F. : Gas and Paper Chromatography of volatile flavor constituents of several

vegetables. Univ. Microfilm (Ann. Arbor, Mich.), Mie 60--6507 (113 Sciten). 3 SCm~DKm~CHT, H., u. G. t~AVCH: Z. Naturforsch. 16b, 301 (1961).