Non-enzymatic browning of oligogalacturonides in apple juice models

Zusammenfassung

Apfelsaft-Modelle, bestehend aus Galakturoniden (Reaktionsprodukte des enzymatischen Pectinabbaus), Zuckern, Aminosäuren und organischen Säuren wurden einer Hitzebehandlung von 2 h in einem kochenden Wasserbad unterzogen. Dabei wurde die Abnahme der Galakturonid-Konzentration und die Entstehung von Reaktionsprodukten und Färbung ermittelt.

Im Vergleich zu den gesättigten Verbindungen erwiesen sich ungesättigte Galakturonide als wesentlich reaktionsfähiger, bei denen als hauptsächliche Reaktionsprodukte Brenzschleimsäure und 5-Formylbrenzschleimsäure nachgewiesen werden konnten. Die Bildung dieser Stoffe war unabhängig von der Gegenwart von Aminosäuren, jedoch abhängig von pH-Wert, denn diese nehmen bei Erniedrigung zu. Ergebnisse deuteten darauf hin, daß unbekannte Abbauprodukte der ungesättigten Galakturonide Ursache für eine verstärkte Bräunung in Reaktionssystemen mit Asparagin sind. Die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten beim Abbau der ungesättigten Galakturonide wurden bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen ermittelt. Es konnte gezeigt werden, daß ungesättigte Galakturonide maßgeblich zur nicht-enzymatischen Bräunung beitragen. Die Farbbildung in Modellen mit Fructose wurde insbesondere durch die Anwesenheit ungesättigter Galakturonide verstärkt. HMF, als Hauptreaktionsprodukt, wurde aus Fructose in größerer Menge als aus Glucose gebildet. Die Bildung von HMF aus Glucose und Fructose erwies sich als unabhängig von der Anwesenheit von Galakturonide und Aminosäuren und erhöhte sich bei Erniedrigung des pH-Wertes.

Summary

Apple juice models, consisting of galacturonides (reaction products of enzymatic pectin degradation), sugars, amino acids and organic acids, were subjected to heat treatment for 2 h in a boiling water bath and the decrease in the galacturonide concentration, the formation of the reaction products and the colour were established.

Unsaturated galacturonides were found to be much more reactive than saturated galacturonides. 2-Furoic acid and 5-formyl-2-furoic acid were the main detectable products formed by the degradation of unsaturated galacturonides. The formation of these products was independent of the presence of amino acids and increased with decreasing pH. It is indicated that unknown degradation products of unsaturated galacturonides are the cause of increased browning when asparagine is present in the reaction mixture. The reaction constants for the degradation of unsaturated galacturonides under the various reaction conditions were determined. It was demonstrated that unsaturated oligogalacturonides contribute largely to non-enzymatic browning. The colour formation in fructose models was particularly enhanced by the presence of unsaturated galacturonides. Hydroxymethylfurfural (HMF) was a major reaction product and was produced, to a larger extent, from fructose rather than from glucose. HMF formation from glucose and fructose was found to be independent of the presence of galacturonides and amino acids and was greater at lower pH.