K. ]3AttADUR u. P~. C. SINHA: Einflul? der Wasserstoffion-Konzentration auf Milchgerinnung 319

Der EinfluB der Wasserstoffion-Konzentration und der Temperatur auf die Milchgerinnung

und Caseinhydrolyse dutch Papain

Von

KRISHNA ]~AttADUR und RAMESH CHANDRA SINHA*

Mitteilung aus des Universitiit Allahabad (Indien) Department o/Chemistry

(Eingegangen am 22. Oktober 1956)

Sowohl die milehgerinnende 1 als auch die proteo134ische F~higkeit des Papains wird dureh eine Reihe yon Aktivatoren besehleunigt, yon denen Sulfhydryl-Disulfid- Cyanidgruppen ~, Thiosulfat ~ und Aminoverbindungen 4 (beispielsweise aueh Phenyl- hydrazin 1) genann~ sein mSgen. Je naeh Proteinart oder dem Ausmal3 seiner De- naturierung variieren aueh Temperatur und p~-Optimum der angreifenden Fermente 5. ttierbei ist es unentsehieden, ob ein Papainprotein verdeekte Zentren ("dorment een~res") besitzt, welehe bei bestimmten Reaktionsbedingungen in Erseheinung ~reten, oder ob es im PapMnmolektil nur eine einzige aktive Gruppe gibt, welehe, dutch Aktivatoren angeregt, eine Vielheit yon Reaktionen ausl6s~.

Mit dem Ziel, diesen Weehsel der Reaktionsf/~higkeit des Enzyms kennenzulernen, haben wir sowohl die Gerinnung der Milch ~ls aueh die hydrolytische Spaltung des Caseins dureh Papain untersueht. In diesen Versuehsreihen variierten wit Temperatur und Wasserstoffion-Konzentragion, w~hrend die Substrat- und l~'ermentmengen konstant blieben. Als Aktivator diente in allen Fgllen ges~ttigtes Sehwefelw~sser- stoffwasser.

1. Milchgerinnung Die jeweiligen Versuchsans~tze batten folgende Zusammensetzung:

5 ml abgekochte Milch, 2,5 ml Citronens~ure-Phosphatpuffer,

1 ml 0,l~oige Papainl6sung in H~S-ges~ttigtem Wasser, 2,5 ml ges/~ttigtes H~S-Wasser. Als Kontrolle diente eine enzymfreie Blindprobe, well bereits zu hohe und zu niedrige p~-

Werte sowie H2S Ms schwaehe S/~ure die Gerinnung fSrdern. Die L5sungen wurden in Reagenz- gl~sern in einen Thermostaten gebraeht und die Milehgerinnungszeit der Probe sowie der Blind- probe mit gilfe einer Stoppuhr gemessen.

Die erzielten Ergebnisse vermittelt 2~ab. 1.

Wie aus den Ergebnissen hervorgeht, tritt eine rasehe Milehgerinnung bei einem I% yon 4,2--7,2 und 50--60 ° C ein. Optimale Bedingungen liegen vor, wenn ein p~ yon 5,2 und eine Temperatur yon 60 ° C eingehalten werden. [Inter diesen Umstgnden gerinnt die Milch bereits in 11/~ rain, wogegen die Blindprobe selbs~ naeh 3 Std. un- ver~ndert bleibt. Bei Einhalten eines konstanten p~-Wertes wird die Gerinnungszeit in dem Mage besehleunigg, wie die Temperatur ansteigt ; sic wird z. B. bei p~ 6,2 und

* Das in zwei Arbeiten eingegangene Publikationsmaterial wurde yon den Herren Dr. H. Wt~T~ (Berlin) und Dr. K. RAIBLE (Miinchen) gesichtet, tibersetzt und zusammengefal3t.

BALLS, A. K., u. S. R. ttOOVER: J. of Biol. Chem. 122, 737 (1937). Seo~% E. M., u. W. 3/I. SA~DST~5~: Arch. of Bioehem. 311, 1175 (1939). tlo¥, N.: J. Indian Chem. Soc. 211, 313 (1946). Rze~, I/. C., G.A. G~m~o~, P. D. BoYE~, J. ~. L~reK u. F. C. L~E~: J. of Biol. Chem.

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320 K. BAHAI)UI~ U. 1~. C. SI~HA: Einflul3 der Wasserstoffion-Konzentration aufMilchgerinnung

T~belle 1. Milchgerinnung dutch Papain bei verschiedenen pa.Werten des Mediums und ver- schiedenen Temperaturen

Gerinnungszeiten bei

Temperatur p~ 4,2 p~ 5,2 p~ 6,2 p~ 7,2 I0~ 8,0

Blind m. Enz. Blind m. Enz. Blind Im Enz. Blind m. ]~nz. Blind in. Enz. in ° C rain rain rain rain rain rain min rain rain rain

50 2 1 > 180 5 > 180 13 170 23 - - - -

80 0 2,5 1 > 180 . 180 5 5,5 4

50°C bei kont inuier l ichem Tempera turans t ieg weitgehend abgekfirzt. Dasselbe Verhal ten zeigen jedoth auch Bl indproben bei Erhhhung der Tempera tur .

2. Caseinhydrolyse Die zur Caseinhydrolyse benhtigte Lhsung wurde folgenderinal]en dargestellt: 1 g Casein

wurde Init 20 Inl Wasser aufgekocht und gerade soviel Kali]auge zngegeben, dab eben L6sung eintrat. Naeh Abkiihlen wurde auf

Tabe]le 2. Hydrolysengang der Caseinverdauung durch 100 Inl Init s~urefreiein Wasser er- Papain. Titrationswerte in Inl Paloain - - Caseinl5sung g~nzt. Zur Einstellung des konstanten

bei Gebrauch von n/55 KOt{ und Formoltitration pn-Wertes dienten Citronens~ure- Phosphatgemische gein~B den iiblicheu

t!ydrolysen bei einem I)u-Wert Standardtabellen 1. AuBerdem wurden der Fl~issigkei~ yon 0,1 g Papain in 100 Inl H2S-ges~ttig-

Tern- Zeit 2,2 I 8,2 I 4,2 I 5,2 tern Wasser gelhst. Nach Einwirkung peratur des ~erinentes auf das Substrat ~qlr- darges~ellt als KOlff-Verbrauch in den zu gew£hlten Zeitabst£nden je-

in °C rain ml ml ml ml well8 5 Inl der Verdauungsfliissigkeit entnominen und init n/55-Alkali ti-

a) 30 0 102 ,80 64,06 51,0~ 43,00 triert (Indicator 3/[ethylrot). I-Iierauf 3u 84,26 62,32 47,80 36,86 wurden 5 Inl zuvor neutralisierterFor- 60 78,70 61,30 47,83 3 7 , 0 1 m~linlhsung hinzugefiigt und dieses 90 78,41 6 1 , 7 7 48,79 38,50 Gemisch Ini% dem gleichen Alkali bis

120 79,00 6 1 , 7 7 48,79 37,24 zum erneuten Farbuinschlagwiederum titriert ~.

b) 40 0 61,89 47,32 Die fo]gtnde Tab. 2 gibt (bei 3 60,89 45,67

115,50 37,33 78,25 37,82

60 76,61 61,06 46,66 36,83 glei ther Tempera tur , jedoch 90 76,61 66,22 4 8 , 1 7 37,84 wtchse lndem p~) die Mengen a.n

120 77,27 6 1 , 5 1 47,66 37,34 v e r b r a u t h t e n ml n /55 -KOH an. c) 50 0 101 ,30 9 3 , 7 1 46,62 37,33 Sit ve rmi t te l t ein anschauliches

30 80,26 60,49 47,42 38,11 Bild fiber [Fortschritt, Riick- 60 79,41 6 1 , 1 7 47,42 38,27 gang oder St i l l s tand der ferment- 90 79,69 62,85 47,98 38,05

120 79,46 61,35 47,60 41,59 a t iven Caseinspal tung w~thrend t ines Zei t~bs thni t tes yon 2 Std. d) 60 0 81,19 62,32 50 ,90 49,61

3, 81,93 6 0 , 1 3 47,40 36,57 I-Iieraus geht hervor, dal~ ak- 60 82,21 6 1 , 0 1 47,97 3 6 , 5 7 t iviertes Papa in ein ]?~-Optimum 90 82,52 61,13 48,27 36,86 yon 4,2 besitzt , sofern eine Tiro-

l20 82,52 61,44 47,83 36,86 per~tur yon 4 0 ° 0 vorl iegt ; da[~ e) 70 0 86,60 62,48 48,79 37,53 dieses O p t i mum jedoch mit er-

30 81,94 6 1 , 5 1 48,38 39,20 hbhter Temper~tur starker n~ch 60 81,94 61,22 48,38 37,94 90 82,37 61,65 48,94 37,94 der sauren Seite (3,2) verseho-

120 83,90 61,65 48194 36,39 ben wird. Die stgrkste IYydrolyse

Handbook of Chem. and Physics 32. Aufl. Cleveland (Ohio): Chemical Rubber Publ. (1950). Volumetric Analysis 11, S. 158. London: Interscience Publishers Ltd. 1947.

Kurznaehrichten 321

finder wghrend der ersten 30 rain s tar t ; sie geht gewShnlich in gemgl~igter Form in den ngchsten 60 rain welter, um d~nn allmghlich abzufallen. Diese Erscheinung diirfte wohl eine Folge der Inaktivierung des Enzyms durch Eiweil~spaltprodukte sein, wie sie wghrend der Hydrolyse in Freiheit gesetzt werden.

Besonders auff~llend ist, dab in der ersten halben Stunde und bei allen Terapera- turen and pH-Werten die Aciditgt absinkt, s tar t wie erw~rtet, durch Aminosgure- bildung znzunehmen. Dies ist besonders bei pu 2,2 und niedrigeren Temperaturen (30--50°C), in geringerem Maf~e ~uch bei niedrigeren pH-Werten deutlich festzustellen. Unter diesen Bedingungen finder nur eine sehwache Caseinhydrolyse start ; ja, es kann sogar ein Stil]stand oder Riickgang einsetzen. Dieser Aciditgtsverlust wurde in unserem L~boratoriura besonders sorgfgltig studiert und hierbei festgestellt, dab dieser Verlust dutch das Freiwerden vonKohlensiiure bedingt ist. Es zeigte sich, dab diese Kohlensgure a.us der Citronensgure des Citrat-Phosph~tpuffers s tammt. I)~pain besitzt offenb~r die Eigensehaft, die Citronensi~ure zu decarboxy]ieren. ~Bei niedri- gerem pu-Wert erstreekt sich diese Decarboxylierung fiber einen lgngeren Zeitr~um. Wie wir fernerhin fanden, wurden a.ui3er Citronensgure aueh Weinsgure und S~lieyl- sgure, jedoeh nicht Adipinsgure decarboxyliert. Die Kohlensgure lieB sich leicht nachweisen, indem sie durch einen C02-freien Luftstrora aus der Reaktionsfliissigkeit in vorgelegtes Barytw~sser fibergetrieben wurde. Hierbei t ra t alsbald ein krgftiger Niederschlgg yon Bariumcarbonat auf.

Wir werden uns in ngchster Zeit mit genaneren Untersuchungen 4ieser Decar- boxylase beschgftigen.

Zusammenfassung Ira Papain finder sieh ein milchgerinnendes Ferment ; sein Wb'ksarakeitsbereich

reieht yon p . 4,2--8,0 ; sein p . -Op t imum liegt bei p , 5,2, das Tempera tur -Opt imum bei 60 ° C. Bei steigender Temperatur wird die Gerinnungszeit abgekiirzt.

Das proteolytische Ferraent spa]tet Casein bei einem p,-Bereich yon 2,2 bis 5,2. Mit steigender Temperatur wird dieses Optimum nach der sauren Seite verschoben. Die t tydrolyse erfolgt in den ersten 30 min raseh, sparer langsam ; n~eh 90 rain t r i t t eine Inaktivierung des Ferraentes durch hydrolytische Abbauprodukte ein. Die Aciditi~t der Hydrolysenfliissigkeit sinkt ab, naraentlich wenn das p . < 2,2--3,2 ist.

I m Papain kommt aui~erdera noch eine Decarboxylase vor, die auBer Citronen- s~ure aueh Weins~ure und Salicyls~ure deearboxyliert.

Kurznachrichten Persiinliche ~achrichten

Direktor Otto K~ipke 75 Jahre alt

Am 19. Oktober 1956 feierte der letzte Direktor der Chemischen Abteilung des i¥iiheren Reichsgesundheitsamtes, Dr. OTTO KO~]~E, seinen 75. Geburtstag. Bern be]iebten und hoch- verdienten Berufskollegen gingen zu seinem Yesttage aus den Kreisen der Lebensmittel- chemiker zahlreiehe Gliickwunschsehreiben zn. Nachdem anli~lich des 70. Geburtstages yon K 6 e ~ in dieser Z. [94, 119 (1952)] bereits eine :3eschreibung seines wissenschaftlichen Werde- ganges nsw. erschienen ist, sollen hier haupts~chlich seine Verdienste um die Aufstellung yon Lebensmittelgesetzen und -verordnungen hervorgehoben werden. KOPKE war als Sachbearbeiter des l~eichsgesundheitsamtes bei der Schaffung des Weingesetzes yore 25. J uli 1930, der Aus- ftihrungsverordnung dazu and sp£teren Erg~nzungen und ebenso bei der Schaffung des Milch- gesetzes vom 31. Juli 1930 ebenfalls mit Ausfiihrm~gsverordnung und Erg~nzungen wesentlich beteiligt. Als am 1. April 1933 der verstorbene langj~hrige Direktor der Chemischen Abteilung des Reichsgesundheitsamtes Dr. KERe in den guhestand trat, wurde KOPKE zu seinem

322 Zeitschriftenreferate. - - Die einzelnen Lebensmittel

Nachfolger ernunnt. Unter seiner Leitung ist eine iiberaus groBe AnzaM yon Lebensmittel- gesetzen und -verordnungen bearbeitet worden, yon denen hier besonders die folgenden erw~hnt seien: das Lebensmittelgesetz yore 17. I. 1936, die Lebensmittelkennzeichnungsverordnung yore 8. V. 1935, die Verordnungen fiber Kakao und Kakaoerzeugnisse vom 15. VII. 1933, fiber Obst- erzeugnisse yore 15.VII. 1933, fiber Speiseeis vom 15.VII. 1933, fiber Tafe|wgsser yore 12. XI. 1934, fiber Teigwaren yore 12. XI. 1934, fiber Hackfleisch vom 24. VII. 1936, fiber Wermutwein und Kriklterwein vom 20. $II. 1936, fiber Fleisehbrfihwfirfel yore 27. XII . 1940, das Nitritgesetz yore 19. VI. 1934 und die Verordnungen fiber den Verkehr mit Essigs~ure yore 24. I. 1940 und fiber nieotinarmen und nieotinfreien Tabak vom 12. V. 1939. Die aufgestellten Verordnungsentwiirfe fiber Essig, Mehlbleichung, Konservierungsmittel, Farbstoffe, gesundheitsgefiihrliehe Metalle kamen leider infolge der Kriegsverh~iltnisse nieht mehr zur Verabsehiedung.

KOP~:E legte stets groBen Wert auf die Pflege guter Beziehungen zur Lebensmittelindustrie und auf deren Beratung sowie in besonderem ~[aBe auf den Sehutz der Bevflkerung vor minder- wertigen Ersatzlebensmitte]n w~hrend des Krieges. Diesem Sehutz galten haupts~chlieh das Rundschreiben des RMinI. yore 11. VII. 1940 und die Verordnungen fiber Ersatzgewfirze, fiber Tee und tee~ihnliehe Erzeugnisse, fiber vitaminierte Lebensmittel usw. Als im Jahre 1949 yon der Stadt Berlin verffigt wurde, dab alle Angestellten der dem Magistrat unterstellten Behfrden, zu denen aueh das damals allgemein als ROBERT-Koc~-Institut benannte frfihere Reiehsgesund- heitsamt gehfrte, in den Ruhestand versetzt werden sollen, soweit sie das 65. Lebensjahr fiber- sehritten hatten, wurde auch I~61~KE pensioniert. Es ist ein besonders anerkennendes Verdienst yon ihm, dab er uns Lebensmittelehemikern auch hiernach noeh seine reichen Erfahrungen auf dem Gebiet der Lebensmittelchemie und des Lebensmittelreehtes zur Verffigung stellte. Wir wfirden uns freuen und wi~ren ibm dankbar, wenn uns sein Interesse noeh lange Zeit erhalten bliebe. Mfgen ihm noch viele gesunde und glfiekliehe Jahre besehieden sein.

J. Schormi~ller (Berlin)

Dr. Ludwig Hess gestorben

Naeh kurzer, sehwerer Krankheit ist am 31. August 1956 der geprfifte Lebensmittelehemiker und vereidigte Handelsehemiker an der Industrie- und Handelskammer Berlin, Dr. phil. LUDWIG HESS, gestorben.

Er wurde am 10. August 1882 in Mallersdorf (Niederbayern) als Sohn des Landrats Lug)win HESS geboren und war ein Enkel des groBen Malers Prof. vo~ H~ss in Mfinchen. In Mfinehen unterzog er sich zunaehst pharmazeutisehen und lebensmittelehemisehen Prfifungen und promo- vierte bei Prof. ADOLF VON BAEYE~ am Chem. Staatslaboratorinm in Mfinchen mit einer Doktor- arbeit fiber Vanadinverbindungen. Dann trat er als Chemiker bei der Firma J. D. Riedel in Berlin ein und widmete sich u. a. besonders der Ausarbeitung des SfiBstoffes Dulcin. Im Jahre 1931 verlieB er diese Firms und wurde Teilhaber des Chem. Laboratoriums yon Dr. W. LOH~ANN in Berlin-Friedenau, das er bald allein fibernahm. Er setzte die Tradition dieses Laboratoriums fort, das sich hauptsachlich mit Untersuehungen yon Mineralwassern, anderen Getri~nken, Fruchtsaften und Essenzen befaBte. Sein wiederholt geauBerter Wunsch, bis zu seinem Tode in seinem Laboratorinm arbeiten zu k5nnen, ging in Erffillung.

Wir Lebensmittelehemiker hgben durch den Tod yon Dr. LuDwI~ HESS mit seinen reichen Erfahrungen und seinem ]ebhaften Interesse ffir alle Fragen der Lebensmittelchemie und des Lebensmittelreehtes einen hochgeschatzten Berufskollegen verloren, viele yon uns aber auch wegen seines stets freundlichen heiteren Wesens einen lieben Freund. G. Rei] (Berlin)

Zeitschriftenreferate* Die einzelnen Lebensmittel (Chemie, Technologie, Analytik)

GemOse und GemOseerzeugnisse Blattgemi~se, Gemi~sesamen und -]rffchte

E. Nehring: Bestimmung der Trockensubstanz yon Spinat. (Braunschweig.) Ind. Obst- u. Gemfiseverwertuug 41, 161--162 (1956).

Es liegen nun Apparate vor, unter deren Verwendung sich die Trockensubstanz in Spinat gleichfalls nach dem t?rinzip des Trocknungsverlustes, abet innerhalb welt kiirzerer Zeit als

* Einschliel31ich Referate von Arbeiteu in F o r ~ s c h r i t t s b e r i c h t e n u. dgl.