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Z Lebensm Unters Forsch (1980 173:90-94 Zeitschrift for Lebensmittel- Untersuchung und-Forschung © J. F. Bergmann Verlag 1981 Vergleichende Untersuchungen iiber partielle Aminosiiuresequenzen von Prolaminen und Glutelinen verschiedener Getreidearten* IH. Amidgehalt der Proteinfraktionen Herbert Wieser, Werner Seilmeier und Hans-Dieter Belitz** Deutsche Forschungsanstalt ffir Lebensmittelchemie und Institut f/Jr Lebensmittelchemie der Technischen Universit/it M/inchen, LichtenbergstraBe 4, D-8046 Garching, Bundesrepublik Deutschland Comparative Investigations of Partial Amino Acid Sequences of Prolamines and Glutelines from Cereals HI. Amide Content of Protein Fractions Summary. The amide content of different protein fractions (albumins, globulins, prolamines, glutelins, acetic acid extracts of glutelins and residue proteins) from wheat, rye, barley, oat, rice, sorghum and maize was determined by the analysis of ammonia, which was released by acid deamidation. The prolamines have the highest and the globulins the lowest degree of amida- tion. Among the cereals wheat occupies a special posi- tion because of high amide content and the low content of amino acids with ionizable side chains in the glutelin fraction and in the residue protein. The polar amino acid group dominates over the non polar amino acid group in the residue protein of wheat, but not in that of the other cereals. Zusammenfassung. Verschiedene Proteinfraktionen (Albumine, Globuline, Prolamine, Gluteline, Essigs~iu- reextrakte der Gluteline und Rfickstandsproteine) von Weizen, Roggen, Gerste, Haler, Reis, Hirse und Mais wurden fiber eine Bestimmung des durch saure Desamidierung freigesetzten Ammoniaks auf ihren Amidgehalt analysiert. Der Amidierungsgrad ist bei den Prolaminen am h6chsten und bei den Globulinen am niedrigsten. Weizen nimmt innerhalb der Getreide- arten eine Sonderstellung besonders aufgrund des ho- hen Amidanteils und des niedrigen Anteils yon Amino- sfiureresten mit ionisierbaren Seitenketten in der Glute- lin- und Rfickstandsfraktion ein. In der Riickstands- fraktion dominiert bei Weizen im Gegensatz zu den fib- * Gef6rdert yon der AIF fiber den Forschungskreis der Ern/ih- rungsindustrie, von der Arbeitsgemeinschaft Deutscher Handels- mfihlen und vonder Dr. Otto R6hm-Ged/ichtnis-Stiftung ** Frfiulein Falkner und Frau Redler danken wir ffir ausgezeichnete technische Assistenz rigen Getreidearten die Gruppe der polaren Aminosfiu- ren fiber die Gruppe der unpolaren Aminos/iuren. Einleitung Die Aminos~ureanalyse yon Proteinfraktionen ver- schiedener Getreidearten [1, 2] hat gezeigt, dab Gluta- min(-sfiure) in fast allen Fraktionen eine dominierende Stellung einnimmt. Die nach HC1-Hydrolyse ermittel- ten Aminos~urezusammensetzungen geben jedoch kei- nen Aufschlul3 dariiber, zu welchem Anteil Glutamin- sfiure und Asparagins/iure als Amide vorkommen. In der Literatur liegen darfiber nur wenige vergleichbare Angaben vor [3-5]. Da der Amidgehalt ffir die Eigen- schaften yon Proteinen groge Bedeutung hat, wurden die isolierten Getreideproteinfraktionen darauf unter- sucht. Material und Methoden Proteinfraktionen Entfettete Mehle, Albumine a, Globuline a, Prolamine a and Gluteline yon Weizen, Roggen, Gerste, Haler, Reis, Hirse und Mais aus [1]; aus Glutelin gewonnene 0,5m-Essigs/iure-extrakte b und Rfickstiin- de (RII) yon Weizen, Roggen, Gerste, Haler und Reis aus [2]. Amid-N-Analyse Nach Skotland u. Ljones [6] ca. 8 mg Protein mit 0,3 ml 2 m-HC1 im Vakuum bei 100 °C 3 Std desamidieren, auf 2,0 ml aufffillen, zentri- fugjeren und filtrieren. Vom Filtrat je 4 x l0 ~tl und 4 x 20 gl in Roll- randflaschen (20 cm 3) pipettieren, mit 10 gl bzw. 20 gl 2 m-K3PO4 versetzen, mit H20 auf0,60 ml auff/illen, 0,60 ml KzCO 3 (60%, w/v) zugeben und rasch verschlieBen. Dazu einen durchbohrten Stopfen verwenden, der einen mit einem Tropfen 2 m-HzSO4 benetzten, an- gerauhten Glasstab tr/igt. 18 Std bei Raumtemperatur (ca. 22 °C) leicht schfitteln, Stab in 4,0 ml 0,13 m-Phenol/0,034 m-Nitroprussid- 1.2. Extrakte (vgl. Lit. [1]) b 1.2., 3.4., 5.6. Extrakte (vgl. Lit. [2]) 0044-3026/81/0173/0090/$1.00

Vergleichende Untersuchungen über partielle Aminosäuresequenzen von Prolaminen und Glutelinen verschiedener Getreidearten

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Z Lebensm Unters Forsch (1980 173:90-94

Zeitschrift for

Lebensmittel- Untersuchung

und-Forschung © J. F. Bergmann Verlag 1981

Vergleichende Untersuchungen iiber partielle Aminosiiuresequenzen von Prolaminen und Glutelinen verschiedener Getreidearten*

IH. Amidgehalt der Proteinfraktionen

Herbert Wieser, Werner Seilmeier und Hans-Dieter Belitz**

Deutsche Forschungsanstalt ffir Lebensmittelchemie und Institut f/Jr Lebensmittelchemie der Technischen Universit/it M/inchen, LichtenbergstraBe 4, D-8046 Garching, Bundesrepublik Deutschland

Comparative Investigations of Partial Amino Acid Sequences of Prolamines and Glutelines from Cereals

HI. Amide Content of Protein Fractions

Summary. The amide content of different protein fractions (albumins, globulins, prolamines, glutelins, acetic acid extracts of glutelins and residue proteins) from wheat, rye, barley, oat, rice, sorghum and maize was determined by the analysis of ammonia, which was released by acid deamidation. The prolamines have the highest and the globulins the lowest degree of amida- tion. Among the cereals wheat occupies a special posi- tion because of high amide content and the low content of amino acids with ionizable side chains in the glutelin fraction and in the residue protein. The polar amino acid group dominates over the non polar amino acid group in the residue protein of wheat, but not in that of the other cereals.

Zusammenfassung. Verschiedene Proteinfraktionen (Albumine, Globuline, Prolamine, Gluteline, Essigs~iu- reextrakte der Gluteline und Rfickstandsproteine) von Weizen, Roggen, Gerste, Haler, Reis, Hirse und Mais wurden fiber eine Bestimmung des durch saure Desamidierung freigesetzten Ammoniaks auf ihren Amidgehalt analysiert. Der Amidierungsgrad ist bei den Prolaminen am h6chsten und bei den Globulinen am niedrigsten. Weizen nimmt innerhalb der Getreide- arten eine Sonderstellung besonders aufgrund des ho- hen Amidanteils und des niedrigen Anteils yon Amino- sfiureresten mit ionisierbaren Seitenketten in der Glute- lin- und Rfickstandsfraktion ein. In der Riickstands- fraktion dominiert bei Weizen im Gegensatz zu den fib-

* Gef6rdert yon der AIF fiber den Forschungskreis der Ern/ih- rungsindustrie, von der Arbeitsgemeinschaft Deutscher Handels- mfihlen und vonder Dr. Otto R6hm-Ged/ichtnis-Stiftung ** Frfiulein Falkner und Frau Redler danken wir ffir ausgezeichnete technische Assistenz

rigen Getreidearten die Gruppe der polaren Aminosfiu- ren fiber die Gruppe der unpolaren Aminos/iuren.

Einleitung

Die Aminos~ureanalyse yon Proteinfraktionen ver- schiedener Getreidearten [1, 2] hat gezeigt, dab Gluta- min(-sfiure) in fast allen Fraktionen eine dominierende Stellung einnimmt. Die nach HC1-Hydrolyse ermittel- ten Aminos~urezusammensetzungen geben jedoch kei- nen Aufschlul3 dariiber, zu welchem Anteil Glutamin- sfiure und Asparagins/iure als Amide vorkommen. In der Literatur liegen darfiber nur wenige vergleichbare Angaben vor [3-5]. Da der Amidgehalt ffir die Eigen- schaften yon Proteinen groge Bedeutung hat, wurden die isolierten Getreideproteinfraktionen darauf unter- sucht.

Material und Methoden

Proteinfraktionen

Entfettete Mehle, Albumine a, Globuline a, Prolamine a and Gluteline yon Weizen, Roggen, Gerste, Haler, Reis, Hirse und Mais aus [1]; aus Glutelin gewonnene 0,5m-Essigs/iure-extrakte b und Rfickstiin- de (RII) yon Weizen, Roggen, Gerste, Haler und Reis aus [2].

Amid-N-Analyse

Nach Skotland u. Ljones [6] ca. 8 mg Protein mit 0,3 ml 2 m-HC1 im Vakuum bei 100 °C 3 Std desamidieren, auf 2,0 ml aufffillen, zentri- fugjeren und filtrieren. Vom Filtrat je 4 x l0 ~tl und 4 x 20 gl in Roll- randflaschen (20 cm 3) pipettieren, mit 10 gl bzw. 20 gl 2 m-K3PO4 versetzen, mit H20 auf0,60 ml auff/illen, 0,60 ml KzCO 3 (60%, w/v) zugeben und rasch verschlieBen. Dazu einen durchbohrten Stopfen verwenden, der einen mit einem Tropfen 2 m-HzSO4 benetzten, an- gerauhten Glasstab tr/igt. 18 Std bei Raumtemperatur (ca. 22 °C) leicht schfitteln, Stab in 4,0 ml 0,13 m-Phenol/0,034 m-Nitroprussid-

1.2. Extrakte (vgl. Lit. [1]) b 1.2., 3.4., 5.6. Extrakte (vgl. Lit. [2])

0044-3026/81/0173/0090/$1.00

H. Wieser et al.: Vergleichende Untersuchungen fiber partielle Aminos/iuresequenzen. III. 91

Tabelle 1. Gehalt an Amid-N sowie an Asparaginsfiure und Glutamins~iure (Asx + Glx) von Getreideproteinfraktionen

Getreide Fraktion Amid-N Asx+Glx Asn+Gln mmol/g mmol/g % a

Weizen Mehl 0,323 _+ 4,7 (4) c 0,368 _+ 1,9 (4) 87,8 Alb 0,489 ± 2,3 (4) 0,703 ± 1,7 (2) 69,6 Glo 0,881 _+ 4,3 (4) 1,446 _+ 1,2 (2) 60,9 Prl 2,730_+4,8 (4) 2,902+ 1,3 (4) 94,1 Glt 0,145_+2,1 (4) 0,158_+3,7 (4) 91,8 1.2. EE b 0,893 _+ 3,7 (4) 1,001 ± 0,8 (2) 89,2 3.4. EE 1,197_+4,5 (4) 1,432_+2,2 (3) 83,6 5.6. EE 1,559___2,2 (4) 1,765_+0,5 (2) 88,3 R 0,091 _+4,4 (4) 0,097_+ 1,4 (2) 93,8

Roggen Mehl 0,132_+0,8 (2) 0,165_+0,6(2) 80,0 Alb 0,416_+3,7 (4) 0,549_+0,5 (2) 75,8 Glo 0,680_+4,7 (4) 1,111 _+0,4 (2) 61,2 Prl 2,201 _+ 3,9 (4) 2,400_+0,9 (2) 91,7 Glt 0,050_+4,4 (5) 0,063 _+0,0 (2) 79,4 1.2. EE 0,382_+2,6 (4) 0,463 _+ 1,2 (2) 82,5 3.4. EE 0,276-+3,2 (4) 0,379_+2,6 (2) 72,8 5.6. EE 0,268 -+ 1,4 (4) 0,365 -+ 1,0 (2) 73,4 R 0,015-+5,3 (4) 0,022-+0,0 (2) 68,2

Gerste Mehl 0,212_+0,5 (2) 0,241 _+0,8 (2) 88,0 Alb 0,201 _+2,9 (3) 0,344_+ 1,5 (2) 58,4 Glo 0,587_+4,9 (4) 1,318_+0,4 (2) 44,5 Prl 2,466_+4,4 (3) 2,613_+0,9 (2) 94,4 Glt 0,129_+0,6 (3) 0,159_+ 1,6 (5) 81,1 1.2. EE 1,225 _+ 4,8 (5) 1,222 _+ 0,2 (2) 100,2 3.4. EE 1,570_+4,8 (5) 1,690_+2,0 (2) 92,9 5.6. EE 1,509 _+4,7 (4) 1,665_+0,1 (2) 90,6 R 0,055 __% 4,0 (4) 0,081 _+ 1,7 (2) 67,9

Haler Mehl 0,256 _+ 3,2 (4) 0,369 _+ 3,1 (4) 69,4 Alb 0,266_+3,8 (4) 0,417_+0,5 (2) 63,8 Glo 0,763_+2,8 (4) 1,258-+ 1,7 (2) 60,7 Prl 2,022 _+ 2,2 (4) 2,326 _+ 1,9 (3) 86,9 Glt 0,165 _+2,5 (4) 0,231 -+ 1,3 (3) 71,4 1.2. EE 1,320-+2,1 (3) 1,688_+ 1,6 (2) 78,2 3.4. EE 0,872_+4,7 (4) 1,220_+0,0 (2) 71,5 5.6. EE 0,622_+4,5 (4) 0,858 _+0,7 (2) 72,5 R 0,021 _+2,4 (4) 0,033_+0,3 (2) 63,6

Reis Mehl 0,099 _+ 3,6 (4) 0,153 _+ 2,9 (4) 64,7 Alb 0,152_+3,4 (6) 0,309_+1,0 (4) 49,2 Glo 0,599_+2,4 (4) 1,219-+2,6 (2) 49,1 Prl 0,846 _+ 2,9 (4) 0,978 -+ 1,7 (2) 86,5 Glt 0,092_+ 3,1 (6) 0,139 -+ 1,6 (2) 66,2 1.2. EE 0,829 _+ 1,0 (3) 1,232 _+ 0,4 (2) 67,3 3.4. EE 0,514_+2,1 (4) 0,819_+0,5 (2) 62,8 5.6. EE 0,527_+3,2 (4) 0,846_+0,9 (2) 62,3 R 0,043 _+4,6 (4) 0,068 _+2,9 (2) 63,2

Hirse Mehl 0,193 _+ 1,5 (2) 0,210_+2,4 (2) 91,9 Alb 0,180_+4,5 (6) 0,311 _+0,3 (2) 57,9 Glo 0,331 _+5,5 (4) 0,585_+0,2 (2) 56,6 Prl 2,247_+4,2 (4) 2,185_+0,2 (2) 102,8 Glt 0,037_+3,9(4) 0,053_+ 1,9 (2) 69,8

Mais Mehl 0,118 -+2,6 (4) 0,141 _+2,6 (4) 83,7 Alb 0,068_+ 3,3 (4) 0,097_+ 1,0 (4) 70,1 Glo 0,184_+3,3 (4) 0,325_+1,3 (2) 56,6 Prl 1,801 +4,9 (4) 1,899_+2,4 (4) 94,8 Glt 0,075_+3,8 (4) 0,098_+0,3 (2) 76,5

a Bezogen aufAsx+Glx b Essigs~iureextrakt c Variationskoeffizient (Bestimmungen)

Natrium (400:1) tauchen, ~ahren, 1 ml 0,75 m-NaOH/4% NaOC1 (100+3) zugeben, rfihren, 30 rain stehen lassen und A63 o messen .

Aus den jeweiligen MeBwerten Mittelwert bilden. Mindestens 2 Be- stimmungen durchffihren. Eichkurve mit (NH4)2SO, aufstellen. Zur Erfassung evtl. vorhandener freier NH4-Ionen mit H20 anstelle von HC1 incubieren.

Aminosdureanalyse

Nach [1] mindestens 2 Bestimmungen durchffihren.

Ergebnisse und Diskussion

Ffir die Bes t immung des Amidgehal tes von Protein- f rakt ionen verschiedener Getre idear ten wurden die in frfiheren Arbei ten [1, 2] gewonnenen Frak t ionen einge- setzt. Die Essigs/iureextrakte yon Mais und Hirse wur- den aufgrund der geringen Ausbeuten nicht unter- sucht. Die Ergebnisse der Amid-N-Bes t immung , der Analyse au f Asx + Glx sowie der daraus resultierende Amidierungsgrad (% A s n + G l n , bezogen auf A s x + Glx) sind aus Tabelle 1 und Abb. 1 zu entnehmen.

Bei den Mehlen liegt der Amidierungsgrad zwischen 64,7% (Reis) und 91,9% (Hirse). Unte r den Osborne- F rak t ionen haben die Prolamine durchweg die h6ch- sten Werte (86,5%, R e i s - 102,8%, Hirse), gefolgt von den Glutelinen (66,2%, Reis - 91,8%, Weizen) und den Albuminen (49,2%, Reis - 75,8%, Roggen). Die Globu- line weisen den niedrigsten Amidierungsgrad auf (44,5%, Gerste - 61,2%, Roggen).

Un te r den Essigsdureextrakten aus den Glutelin- f rakt ionen dominieren im Amidierungsgrad die 1.2.- Extrakte. Die 3.4.- und 5.6.-Extrakte sind bei Roggen, Hafe r und Reis ann/ihernd gleich, bei Weizen erreicht der 5.6.-Extrakt und bei Gerste der 3.4.-Extrakt einen h6heren Wert. Die Ri~ckstdnde aus der Essigs/iureex- t rakt ion sind bei Roggen, Gerste, Hafe r und Reis fihn- lich (63,2-68,2%), Weizen (93,8%) hebt sich davon deutlich ab.

fJbertr / igt m a n die Ergebnisse aus der Amidge- ha l t sbes t immung au f die Aminosf iurezusammenset - zung der einzelnen Frak t ionen [1, 2], so ergibt sich der in Abb. 2 wiedergegebene Anteil an Seitenketten mi t Ca rboxamidg ruppen ( A s n + Gln) und Carboxylgrup- pen ( A s p + G l u ) . Zur Gegenfiberstel lung der Anteile saurer und basischer Seitenketten werden im folgenden die basischen Aminosfiuren (His, Lys, Arg) in die Dis- kussion einbezogen.

Bei den Albuminen ist der Geha l t an Ash + G l n sehr unterschiedlich. An der Spitze stehen Roggen, Weizen und Mais mit fiber 20%, die fibrigen Get re idear ten ha- ben Werte zwischen 12 und 15%. Der Gehal t an Asp + Glu ist re la t iv/ ihnl ich (7,6-12,5%) und fibertrifft nur bei Reis den Geha l t an A s n + Gln. Die Werte ffir His ÷ Lys + Arg liegen bei Weizen k n a p p unter, sonst aber et- was fiber den Wer ten fiir Asp + Glu.

92 H. Wieser et al.: Vergleichende Un te r suchungen fiber par t ie l le Aminos/ iuresequenzen. III.

60

40

20

i i , , , , 123456?

Mehle Albumin¢ Globu[in¢ Protamin¢ GIuteline 1.2. EE 3.4. EE 5.6. EE R

8O

, , , , , , , , , , , , , , , , , i , , , I i l , l , i 234567 1234567 1234567 234567

1 W

12345 r I l l l l

12345 12345 1

12345

Abb. 1. Amid i e rungsg rad yon Get re idepro te inf rak t ionen . - (% A s n + Gin , bezogen a u f Asx + Glx). - 1 = Weizen, 2 = Roggen, 3 = Gerste, 4 = Hafer , 5 = Reis, 6 = Hirse, 7 = Mais . -

EE = Ess igs / iureext rakte

mo[ - %

2O

a b c d e

1

Albumine

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2 3 ~ 5 6 7-

tool- % G[obui ine

abcd¢ abcde Gbcd¢ a. bcd¢ Gbcde abcd¢ abcd¢

a 1 2 3 l, 5 6 ?

tool - % 1.2. EE

abcd¢ Qbcd¢ clbcde abode (:zb c de

1 2 3 4 5

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abcde abcde a b c d e a b c d ¢ a b c d ¢

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1

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a b c d ¢ a b c d e a b c d e a b c d e o b c d e a b c d ¢

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b 1 2 3 /- 5 6 7

mol-% 5.6. EE

abode abcde abcd¢ abcde abcd¢

1 2 3 /, 5

tool - % R i i cks t i i nde

abcd¢ abcde abcd¢ clbcde o. bcde

d 1 2 3 4 5

Abb. 2. Geha l t von Ge t re idepro te in f rak t ionen an Aminos i iu reg ruppen ( tool-%). - a = Gly, Ala, Val + Me t + Ile + Leu + Phe, b = Pro, c = G l n +

Asn, T h r + S e r + T y r , d = L y s + A r g , His, e = A s p + G l u

H. Wieser et al.: Vergleichende Untersuchungen fiber partieUe Aminosfiuresequenzen. III. 93

Bei den Globulinen sind die Unterschiede zwischen den einzelnen Getreidearten wie auch zwischen den Anteilen yon Asn+ Gln, Asp + Glu und His + Lys + Arg am wenigsten ausgeprfigt.

Die Prolamine weichen von allen anderen Fraktio- nen aufgrund ihres hohen Anteils an Asn+ Gln und ih- rer niedrigen Anteile an Asp + Glu bzw. His + Lys + Arg erheblich ab. Im Gehalt an Asn+ Gln ffihrt Wei- zen (38,0%) vor Gerste (35,5%), Roggen (35,2%), Ha- fer (32,1%) und Hirse (29,5%). Deutlich darunter lie- gen Reis (23,8%) und Mais (23,4%). Demgegenfiber treten Asp + Glu und His + Lys + Arg stark zurfick, Werte fiber 5% werden nur bei Reis (His + Lys + Arg) erreicht.

Auch die Gluteline weisen durchweg einen relativ hohen Anteil an Ash +Gln auf, wobei Weizen (31,7 %) weir an der Spitze und Mais, Reis und Hirse (etwa 17 %) am Ende stehen. Asp + Glu bzw. His + Lys + Arg liegen bei Weizen unter 3 bzw. 7% und bei den fibrigen Getreidearten zwischen 5 und 12%. His + Lys + Arg dominieren durchweg fiber Asp + Glu.

Bei den aus den Glutelinen gewonnenen Essigsiiu- reextrakten ist folgendes anzumerken: Die 1.2.-Extrak- te von Weizen und Gerste sind den jeweiligen Prolami- nen fihnlich. Bei Roggen, Gerste, Hafer und Reis neh- men die Werte von Asn+ Gln mit der Anzahl der Ex- traktionsschritte deutlich ab und sind in den Rfickst/in- den am niedrigsten, nut bei Weizen bleiben sie ab der 3.4.-Extraktion ann~ihernd konstant. Der Anteil yon Asp + Glu erh6ht sich bei Roggen, Gerste und Hafer relativ kontinuierlich, bleibt bei Reis nahezu konstant und durchlfiuft bei Weizen ein Maximum (3.4.-Ex- trakt). Der Gehalt an His + Lys + Arg nimmt bei allen Getreidearten aul3er Reis zu.

Die Riickstiinde von Roggen, Gerste, Hafer und Reis sind nah verwandt. Die Werte ffir Ash +Gln lie- gen zwischen 15 und 18 %, f/ir Asp + Glu zwischen 8 und 10% sowie fiir H i s+Lys+Arg zwischen 10 und 13%. Weizen weicht davon stark ab: Der Weft ffir Asn+ Gln (31,1%) ist fast doppelt so hoch, wfihrend die Werte ffir Asp+Glu (2,1%) und His+Lys+Arg (7,2%) erheblich niedriger sind und sich voneinander deutlich unterscheiden.

Aufgrund der nunmehr vorliegenden Werte ffir Asn+ Gln ist es m6glich, die Aminosfiuren der unter- suchten Getreideproteinfraktionen nach der Polaritfit in Gruppen zusammenzufassen. Prolin, das zu den un- polaren Aminos/iuren geh6rt, wurde wegen seiner steri- schen Sonderstellung in eine eigene Gruppe eingeord- net. In Abb. 2 wurden die folgenden Gruppen gebildet:

Gruppe a: Aminosfiuren mit unpolaren Seitenketten (Gly, Ala, Val + Met + Ile + Leu + Phe),

Gruppe b: Prolin, Gruppe c: Aminos/iuren mit polaren, ungeladenen

Seitenketten (Ash + Gln, Thr + Ser + Tyr),

Gruppe d: Aminos~iuren mit basischen Seitenketten (Lys + Arg, His),

Gruppe e: Aminos/iuren mit sauren Seitenketten (Asp + Glu).

Ffir fast alle Proteinfraktionen sind die annfihernd ~iquimolaren Mengen von Asp+Glu und Lys +Arg charakteristisch. Die Abweichungen liegen in den mei- sten Ffillen unter 3,0 mop %, nur die Rfickstandsfrakti- on yon Weizen, die Essigsfiureextrakte von Gerste und die Gtobulinfraktion von Hirse weisen h6here Diffe- renzen auf. Der Anteil von His liegt in allen Protein- fraktionen bei 1,1-3,4 tool-%, so dal3 sich in den mei- sten Fraktionen insgesamt ein leichtes (0bergewicht der basischen Seitenketten ergibt.

Bei den Albuminen yon Gerste, Hafer, Reis und Hirse dominieren die unpolaren Seitenketten, wfihrend bei Weizen, Roggen und Mais ann/ihernd Aquivalenz zwischen polaren und unpolaren Seitenketten besteht, die aufgrund des h6heren Amidanteils zustande- kommt. Der Anteil der fibrigen polaren ungeladenen Seitenketten ist bei allen Albuminfraktionen relativ konstant (12-14 tool-%).

Die Globuline zeichnen sich dutch eine deutliche Dominanz der unpolaren fiber die polaren Seitenketten aus, das Verhfiltnis der beiden Gruppen ist bei allen Getreidearten sehr fihnlich (1.4-1.7).

Bei den Prolaminen von Weizen, Roggen und Ger- ste ist ein starkes 13bergewicht der polaren Seitenketten zu beobachten, bei Reis, Hirse und Mais dagegen ein in dieser Reihenfolge zunehmendes Ubergewicht der un- polaren Seitenketten. Bei Hafer sind beide Gruppen et- wa gleich stark vertreten.

Bei den Glutelinen zeigt nur noch Weizen ein Uber- gewicht an polaren Seitenketten. Alle anderen unter- suchten Getreidearten enthalten in dieser Fraktion mehr unpolare Seitenketten, mit Ausnahme von Ger- ste, bei der beide Gruppen etwa fiquivalent sind.

Die Essigsiiureextrakte von Weizen zeigen durch- weg ein starkes klbergewicht polarer Seitenketten, bei Gerste nimmt die Dominanz der polaren Seitenketten mit der Zahl der Extraktionsschritte ab. Bei Hafer und Reis dominieren hingegen in allen Essigsfiureextrakten die unpolaren Seitenketten, w~ihrend bei Roggen das Obergewicht alterniert.

Der Riickstand der Essigsfiureextraktion des Glute- lins entspricht bei Weizen weitgehend dem Glutelin, bei Roggen, Gerste, Hafer und Reis ist dagegen das Uber- gewicht der unpolaren Seitenketten durchweg st/irker ausgepr/igt als bei den Glutelinen.

Auffallend ist, dab die Verteilung der Aminos/iuren auf die 5 Gruppen bei Weizen in den Prolamin-, Glute- lin- und Rfickstandsfraktionen fihnlich ist. Das Gleiche gilt ffir Mais, bei dem allerdings im Unterschied zu Weizen sowohl beim Prolamin als auch beim Glutelin die unpolaren Aminosfiuren fiberwiegen. Bei allen an-

94 H. Wieser et al.: Vergleichende Untersuchungen fiber partielle Aminos/iuresequenzen. III.

deren Getreidearten bestehen zwischen Prolaminen und Glutelinen groBe Unterschiede, die sich teilweise in einer starken Zunahme der unpolaren Aminosfiuren auf Kosten der polaren Aminosfiuren fiuBern.

Bei aller Ahnlichkeit der Aminosfiureverteilungs- muster der Weizenproteinfraktionen, in der die Son- derstellung des Weizens zum Ausdruck kommt, beste- hen doch charakteristische Unterschiede. Zun~chst sind diese Unterschiede zwischen Prolamin und Glute- lin durchweg gr6Ber als zwischen Glutelin und Rfick- stand. In der Reihe Prolamin-Glutelin-Rfickstand neh- men die Gruppe der polaren Aminos/iuren und Prolin ab, wobei von dieser Abnahme Asn+ Gln prozentual st~irker betroffen sind als die gesamte Gruppe. Die Gruppe der unpolaren Aminos~iuren nimmt zu und diese Zunahme ist fast vollstgndig auf Glycin, geringfii- gig auch auf Alanin zur/ickzuffihren. Der Anteil der basischen Aminos~iuren erh6ht sich ebenfalls, wfihrend der Anteil der sauren Aminos~iuren fast konstant bleibt.

Zusammenfassend ist festzustellen: Die relativen Anteile von Aminos~iuren mit Amid-

seitenketten sowie mit sauren bzw. basischen Seitenket- ten in den Osborne-Fraktionen spiegeln deren unter- schiedliche L6slichkeiten in Wasser, SalzlSsung und w~iBrigem Ethanol gut wider.

Der Gehalt an sauren und basischen Aminos/iuren ist bei den Prolaminen am niedrigsten und bei Albumi- nen und Globulinen am h6ehsten. Asp+Glu und

Lys + Arg kommen bei fast allen Proteinfraktionen in ~iquimolaren Mengen vor.

Der Amidierungsgrad ist bei den Prolaminen am h6chsten und bei den Globulinen am niedrigsten.

Auffallend ist der im Vergleich zu anderen Getrei- dearten hohe Amidgehalt in den Albuminfraktionen von Weizen, Roggen und Mais und in den 1.2. Essig- sfiureextrakten von Weizen und Gerste, was auf die Anwesenheit prolaminfihnlieher Proteine in diesen Fraktionen schlieBen 1/iBt.

Weizen nimmt innerhalb der Getreidearten eine SondersteUung besonders aufgrund des hohen Amid- anteils und des niedrigen Anteils ionisierbarer Grup- pen in der Riickstandsfraktion (Gelprotein) ein.

Die C61iakie ausl6senden Prolamine von Weizen, Roggen und Gerste sind auch im Amidanteil fihnlich.

Literatur

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Eingegangen am 10. Mfirz 1981