Die Nahrung 23,7, 1979,723-729

Bezirks-Hygieneinspektionund -institut Dresden (Direktor : MR Dr. K. BEUTHIN)

Zur enzymatischen Bestimmung von Glucose und Saccharose in ausgewahlten diatetischen Lebensmitteln' D. HUBNER,R. SCHAFER und H.-P. PIETSCH

Die Notwendigkeit zur Erweiterung des Angebots an diatetischen Lebensmitteln macht es erforderlich, daS auch die Analytik bestimmter Lebensmittelinhaltsstoffespezifischer gestaltet werden muD. So sind insbesondere die exakten Glucose- und Saccharosewerte in Diabetiker-Lebensmittelnvon grokr Bedeutung. Die enzymatische Bestimmung beider Zucker ist fur diese Zwecke geeignet. Die angewandte enzymatische Methode wird beschrieben. An Hand eigener Untersuchungsergebnisse erfolgt eine Gegenuberstellung der enzymatisch und nach LUFF-SCHOORL gewonnenen Werte. Dabei zeigen sich je nach Lebensmittel mehr oder weniger g r o k Unterschiede.

Einfuhrung Auf der Grundlage neuer medizinischer Forschungsergebnisse vertiefen sich die Kenntnisse uber ernahrungsbedingte und ernahrungsabhangige Krankheiten. Neben notwendigen prophylaktischen Maonahmen zur Verhinderung ernahrungsbedingter Erkrankungen mussen fur eine Vielzahl erkannter ernahrungsabhangiger Krankheiten die Voraussetzungen fur eine entsprechende Ernahrung dieses Personenkreises geschaffen werden. So ist es u. a. erforderlich - die Erweiterung des Diabetiker-Lebensmittelsortimentesvorzunehmen, - eine Kost fur die Zoeliakiekranken bereitzustellen, - eine ausgewogene eiweiBarme Dilt fiir Patienten mit Niereninsuffiienz zu schaffen, - eine lactosefreie Milch fur Patienten mit Lactoseintoleranz zur Verfugung zu stellen, - cholesterinarme Lebensmittel fur Patienten bestimmter Herz-Kreislauferkrankungenzu entwickcln. Mit der Losung solcher Aufgaben ist es moglich, fordernd in den HeilungsprozeD einzugreifen, zumindest aber die Lebenserwartung der diatbedurftigen Patienten um Jahre hinaus zu verlangern. Die Einfuhrung neuer diatetischer Lebensmittel erfordert naturlich auch, Bestimmungsmethoden fur schwer erfaDbareund zu differenzierendeBestandteiledieser Lebensmittel zu entwickeln. Als Leiteinrichtung des Gesundheitswesensist deshalb ab 1979 ein Referenzlaboratorium fur diatetische Lebensmittel innerhalb der Bezirks-Hygieneinspektion Dresden tiitig. Ihm obliegt die Untersuchung, Beurteilung und Kontrolle diatetischer Lebensmittel in enger Zusammenarbeit mit den anderen Bezirks-Hygieneinspektionen.Neben Diabetikerlebensmitteln,kalorienreduzierten, natriumarmen Lebensmitteln sowie Lebensmitteln der SLuglings- und Kindernahrung werden zukiinftig auch glutenfreie, eiweiI3- und cholesterinarme Lebensmittel zu berucksichtigen sein. Um Diabetiker-Lebensmittel spezifisch charakterisieren zu konnen, reicht es nicht aus, in reduzierende und nach Inversion reduzierende Kohlenhydrate sowie Stake aufzugliedern. Es ist vielmehr notig, die genauen Werte fur Glucose und Saccharose festzustellen. Die hohe Spezifitat und Genauigkeit enzymatischer Methoden bietet sich fur die Losung dieser Problematik an. In Tab. 1 ist eine Ubersicht zur enzymatischen Analyse wichtiger Monosaccharide vorgestellt. Tab. 2 veranschaulichtdie enzymatischeSpaltungeiniger Mehrfachzucker, deren Spaltprodukte gemaDTab. 1 bestimmt werden konnen.

*

Herrn Prof. Dr. habil. U. FREIMUW zum 65. Geburtstag gewidmet.

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Tabelle 1 Moglichkeiten zur enzymatischen Analyse von Monosacchariden Kohlenhydrat

Enzyme

Auswertung

Glucose

Hexokinase mit ATP, Glucose-6-phosphat-dehydrogenase mit NADP; Glucoseoxydase, Peroxidase Hexokinase rnit ATP, Phosphoglucoseisomerase, Glucose-6-phosphatdehydrogenasernit NADP Galactosedehydrogenase mit NAD

UV-Test

Fructose Galactose

Farbtest UV-Test UV-Test

Tabelle 2 Moglichkeiten zur enzymatischen Spaltung von Mehrfachzuckern Mehrfachzucker

Spaltprodukte

Enzyme

________

Saccharose + Glucose

+ Fructose

8-Fructosidase

Lactose

-*

Glucose + Galaktose

8-Galaktosidase

Maltose

-*

Glucose

a-Glucosidase

Starke

+

Glucose

Glucoamylase

Tabelle 3 Glucose- und Saccharosebestimmung mittels Farbtest Saccharose + H,O Glucose + H,O H,O,

P-Fruclo\ida*e

+ 0,

S

Glucose + Fructose

G1ucoseoryda.e

s

Gluconsiure

+ H,O,

+ Farbentwickler pero2a’e Farbstoff + H,O

Tabelle 4 Reagenzien zur enzymatischen Glucosebestimmung (DDR-Sortiment) Testbesteck: Fermognost@-Blutzucker-Test(2 Packungs-GroDen) Glucoseoxydase 420 bzw. 1400 IE (7 bzw. 23 pkat) 48 bzw. 160 IE (0,8 bnv. 2,7 pkat) Peroxidase Phosphat-Puffer o-Dianisidin Einzelsubstanzen: Glucoseoxydaseals Pulver 46 IE/mg (0,8 pkat/mg) Peroxidase als Pulver 32 IE/mg (0,s pkat/mg) Hersteller: VEB Kombinat Anneimittelwerk Dresden Vertrieb: VK Labor- und Feinchemikalien, Auknstelle Dresden

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Glucose und Saccharose in Lebensmitteln

Unsere Untersuchungen befafiten sich zunkhst mit der enzymatischen Glucose- und Saccharosebestimmung. Dabei wurde auf den Farbtest (Tab. 3) zuriickgegriffen [l-41, da ein entsprechendes Testbesteck (Fermognosta-Blutzucker-Test) des VEB Kombinat Arzneimittelwerk Dresden [5] bzw. Einzelsubstanzen zur Verfugung stehen (Tab. 4). Zur Saccharosespaltung kann Invertase des VEB Aromatic Leipzig eingesetzt werden.

Material und Methoden Probenvorbereitung (vgl. Abb. 1) Die EnteiweiBung wurde nach CARREZ durchgefuhrt. Entfirbung und Entfernung waren in keinem der von uns untersuchten Lebensmittel notwendig. Ansatz Die Anatze zur Glucose- bzw. Saccharosebestimmung sind aus den Tab. 5 und 6 ersichtlich. Der Saccharosegehalt wird aus der Differenz der beiden Glucosekonzentrationen vor und nach enzymatischer Hydrolyse durch Multiplikation mit dem Faktor 1,9 berechnet. Eichkurve und Qualitatskontrolle In Abb. 2 ist die von uns aufgesteltte Eichkurve (Kurve 2) zur Glucosebestimmung wiedergegeben. Zum Vergleich wird eine Eichkurve (Kurve 1) gezeigt, bei der die Glucosebestimmung durch Auffullen mit aqua bidest. anstelle H,SO, und Messen bci 455 nm ausgefuhrt worden ist. Der Variationskoeffizient liegt bei 4% (N = 30; 60 pg Glucose). In Abb. 3 ist das Qualitatskontrollblatt fur den jeweils mitgefuhrten Kontrollwert dargestellt. Die Wiederfindung zugesetzter Glucose- bzw. Saccharosemengen zu verschiedenen Lebensmitteln lie@ zwischen 90 und 105 %.

F e t e Lebensmittel

Fliissige Lebensmittel

zerkleinern, homogenisieren

losen, extrahieren

entfetten

enteiweikn

filtrieren bzw. zentrifugieren

klare Losung

enzymatische Analyse

Abb. 1. Probenvorbereitung fur die enzymatische Analyse

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Tabelle 5 Ansatz zur Glucosebestimmung Herstellung der Losungen: siehe Beipackzettel zum Fermognost@-Blutzucker-Test,Best.-Nr. 501/600 Ansatz:

1,0 ml Priiflosung (15-75 pg Glucose) 0,5 ml aqua bidest. 4,O ml Glucosereagenz 1,s h bei 37 "C auffiillen auf 10,O ml rnit 16 N H,S04 Extinktionsmessung bei 530 nm, I cm

Leerwert: 1,5 ml aqua bidest. 4,O ml Glucosereagenz Behandlung wie Ansatz

Tabelle 6 Ansatz zur Saccharosebestimmung Ansatz:

1,0 ml Priiflosung (entspr. 15-75 pg Glucose) 0,5 ml Invertase* 4,O ml Glucosereagenz 1,5 h bei 37 "C auffiillen auf 10,O ml mit 16 N H,S04 Extinktionsmessung bei 530 nm, 1 cm

Leerwert: 1,0 ml aqua bidest 0,5 ml Invertase* 4,O ml Glucosereagenz Behandlung wie Ansatz

*

Invertase des VEB Aromatic Leipzig, verdiinnt rnit Citratpuffer, pH 4,6

Abb. 2. Eichkurve zur enzymatischen Glucosebestimmung 1 = Aufliillen mit aqua bidest., Messen bei 455 nm 2 = Auffiillen rnit 16 N H,S04, Messen bei 530 nm

Ergebnisse und Diskussion Tab. 7 gibt Auskunft uber die Glucose- und Saccharosewerte der von uns untersuchten Lebensmittel; es wurden jeweils mindestens 2 Ansatze untersucht, die immer eine gute ubereinstimmung zeigten. Der Vergleich der enzymatisch bestimmten Zuckerwerte mit vor und nach Inversion zeigt folgendes (vgl. auch [6,7]): denen nach LUFF-SCHOORL

Glucose und Saccharose in Lebensmitteln

727

LJ 45j5

675

urs

6x0

2s

-

:::A .,

~

-

~

6I.5

\

640,ug

-5 q455

m

2f 4435

sio

IS 0,475

525

Dofun

1

8

9

74

75

?6

77

20

17 No~em6erl978

Abb. 3. Qualitatskontrollblatt zur enzymatischen Glucosebestimmung

Tabelle 7 Glucose- und Saccharosewerte verschiedener diatetischer Lebensmittel Lebensmittel

enzymatisch [ %]

LUFF-SCHOOXL [ %]

Glucose

Saccharose

Invertzucker

Saccharose

1.75

0

0,15 1,95

0,05

0 0 0 0

3,7 3,5 4,o 6,4

Diabetiker-Lebensmittel

Kirschkuchen mit Quarkcreme und Streusel Streuselkuchenm. Marmeladenfullung Rosinenstollen Sandkuchen mit Kakao Nougat Fruchtsaftgetrank Erdbeer-Marmelade Rote Beete Pilsner Bier

0,lO 0 1,15 1,lO 0,35 0.45

0 0,20 1,30 0 2,lO 0

Kalorienreduzierte Lebenmittel

Salatcreme Sauce Tatar Meerrettichcreme Stem-Cola

0,15

0,25 0,lO 0,20

3,20 2,70 3,90 5,60

- Die enzymatisch bestimmten Werte sowohl fur Glucose als auch fur Saccharose liegen meist niedriger, die enzymatisch bestimmten Werte fur Glucose liegen nur dann hoher, wenn der Glucosegehalt nahezu 0 % betragt, - die Unterschiede sind besonders dann hoch, wenn Milch- und Fruchtbestandteile sowie Starkeabbauprodukte im Lebensmittel vorhanden sind. Neben den bei der enzymatischen Glucose- und Saccharosebestimmung nicht erfal3ten reduzierenden Zuckern Fructose, Lactose, Maltose, Pentosen und Maltooligosacchariden (u. a. S H P ) mu13 auch an die Hydrolyse einiger Oligosaccharide bei der Inversion gedacht werden. die dann bei der Methode nach LUFF-SCHOORL hohere Saccharose-Werte vor-

Starkehydrolyseprodukt

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tauschen [8]. Diese Tatsache wird besonders in kalorienreduzierten Lebensmitteln, die unter Zusatz von SHP hergestellt worden sind, bedeutungsvoll. Die Unterschiede zwischen beiden Methoden miissen daher auf das oben Gesagte zuriickgefuhrt werden. Daraus wird ersichtlich, daB exakte Aussagen uber Glucose- und Saccharosegehalte nach LUFF-SCHOORL nicht moglich sind. Tabelle 8 Einflusse von Lactose, Sorbit und SHP auf die enzymatische Glucosebestimmung (200- 1000-fache Konzentration bezogen auf Glucose) gefundene Glucose [ %] Lactose Sorbit SHP