Peanuts are grown around the world and in United States where most peanuts are consumed after roasting. Peanuts are roasted to a specified color on L*a*b* scale as it is correlated with quality and acceptability. Two batches of Virginia type peanuts were acquired, one normal and other a high oleic variety. A surface response model using the Box-Behnken design was developed for Behmor 2000AB and GeneCafe coffee roasters, for normal and high oleic peanuts respectively with sample size, roast time and power/temperature as dependent variables and L* as a response variable. The model for Behmor was not significant (p>0.05 and R2 =0.87) but with effect contribution of roast time while the GeneCafe model was significant (p<0.05 and R2=0.98) with multiple first and second order effect contributions from temperature and roast time. Each model was validated and Behmor was found to be more consistent and predictable compared to GeneCafe. Both varieties of peanuts were roasted on each roaster and tested for volatile analysis using SPME GC/MS with high variation observed within samples which may be caused by uneven roasting. The volatile results showed similar trends for seventeen compounds between normal and high oleic samples. The Behmor roaster was more effective at predictable roasting for 50 to 100 g sample and more validation is needed on GeneCafe to improve its model. The results can help with quality testing of new varieties of Virginia type peanuts quickly without relying on large sample size typically used in other lab scale studies. / Master of Science in Life Sciences / Peanuts are grown around the world and in United States where most of it is consumed as a confection. They are roasted to a specified color on scale as it is correlated with quality and optimization. We wanted to develop a method of small-scale peanut roasting that allows peanut breeders to roast and evaluate quality of small samples of peanuts. We used an optimization method to test two different coffee roasters for peanut roasting (Behmor and GeneCafe roasters), with normal and high oleic peanuts. Behmor was more sensitive to changes in roast time while GeneCafe was more sensitive to temperature, roast time and combined effects. The models were validated on each machine and Behmor was found to be more consistent and predictable compared to GeneCafe. Peanuts were roasted on each roaster and tested for aroma compounds. The aroma compounds were similar between normal and high oleic samples. The Behmor roaster was more effective at predictable roasting of peanuts with sample size ranging from 50 to 100 g. Our results allow us to predictably roast very small lots of peanuts to support determination of flavor quality for peanut breeding research.

Obtaining high magnetic susceptibility phases from Hekimhan&amp / #8211 / Deveci siderite orevia preliminary thermal treatment has been the basic target of the thesis study.Thermal decomposition characteristics of samples, determined bythermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), and differential scanning calorimetry (DSC), were referenced in advancement of thestudy. Heat treatment experiments, particularly roasting, were carried out byconventional heating and microwave heating. Results showed that roasting of Hekimhan&amp / #8211 / Deveci siderite samples could not be achieved by microwave energywhilst conventional heating experiments recorded success. Subsequentlow&amp / #8211 / intensity magnetic separation of roasted samples gave recovery above 90%, where low&amp / #8211 / intensity magnetic separation of run&amp / #8211 / of&amp / #8211 / mine sample had failed. Formation of high magnetic susceptibility phases was verified by magneticsusceptibility balance and x&amp / #8211 / ray diffraction analysis (XRD), on roasted samples. Statistical modeling was applied to determine the optimum conditions of roastingin conventional heating system / based on heating temperature, time of heating, particle size as factors.It was concluded that roasting at T= 560 &ordm / C, for t= 45 minutes was adequate toobtain desired results. Particle size was noted to be not much effective on the process as other factors at the studied size range. Kinetics (E, n) and reaction mechanism for the thermal decomposition in conventional heating system were evaluated with different solid&amp / #8211 / state reaction models by interpretation of the model graphs.Three&amp / #8211 / dimensional diffusion reaction models reported to characterize the thermal decomposition well, with values of activation energy (E), E= 85.53 kJ/mol (Jander) / E= 85.49 kJ/mol, (Ginstling&amp / #8211 / Brounshtein).

Mémoire (M.Eng.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1993. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

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[pt] No presente trabalho apresenta-se um estudo fluido dinâmico e cinético da ustulação de um concentrado de sulfeto de zinco a 950 Graus Celsius. Os resultados foram coletados na literatura para experimentos realizados em um reator de leito fluidizado industrial com enriquecimento do ar com oxigênio. A caracterização teórica e experimental foi realizada com as variáveis operacionais de reatores industriais. Foram levantados diagramas fluido dinâmicos teóricos (Geldart, Schytill e Grace) para a prática industrial em condições específicas. Foi observado que mudanças na temperatura, diâmetro médio da partícula, velocidade superficial do gás e tamanho do reator afetam as fronteiras dos diagramas. Os programas para caracterizar o comportamento do leito do reator foram escritos no Mathcad. Um estudo cinético foi realizado para avaliar as influências dos parâmetros temperatura, pressão parcial de O2, tamanho da partícula, massa específica da partícula e do gás fluidizante e viscosidade do gás sobre a conversão de ZnS a ZnO. Os resultados mostraram que o enriquecimento do ar com oxigênio é uma alternativa recomendável para o aumento da eficiência da conversão de concentrados de ZnS em reatores de leito fluidizado. / [en] This work presents a fluid dynamics and kinetics study of the roasting of zinc sulphide concentrates at 950 Celsius Degrees. The data were collected in the literature for experiments carried out in an industrial fluidised bed reactor with an excess of oxygen. The theoretical and experimental characterisation was conducted with the operating variables of the industrial reactor. Theoretical fluid dynamic diagrams (Geldart, Schytill and Grace) were drawn for the industrial practice at certain conditions. It was observed that, with changing temperature, mean particle diameter, gas superficial velocity and reactor size, the boundaries of the diagrams were affected. Mathcad programs to characterise the bed behaviour are presented. The kinetics was studied to evaluate the influences of the following parameters: temperature, O2 partial pressure, particle size, gas and particle densities, and gas viscosity on the conversion of ZnS to ZnO. The results effectively demonstrate that, for the oxygen enrichment employed, the conversions increased in approximately 15 percent. Therefore, the oxygen enrichment is an advisable alternative to increase the efficiency of ZnS concentrates roasting in fluidised bed reactors.

CAPES / Os cimentos supersulfatados (CSS) são constituídos basicamente de até 90% escória de alto forno, de 10-20% de uma fonte de sulfato de cálcio e uma pequena quantidade de ativador alcalino, regido pela normativa europeia EN 15743/2010. Devido a isso são considerados “cimentos verdes”, de baixo impacto ambiental. O sulfato de cálcio utilizada na elaboração de CSS pode ser obtida a partir de fontes naturais, tais como a gipsita ou a partir de fontes alternativas (subprodutos industriais), tais como o fosfogesso. O fosfogesso é um subproduto da indústria de fertilizantes, utilizado na produção de ácido fosfórico. Neste processo, a rocha fosfática é tratada com ácido sulfúrico, obtendo como produto principal o ácido fosfórico (H3PO4), fosfogesso e uma pequena quantidade de ácido fluorídrico. A composição química do fosfogesso é basicamente sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO4.2H2O), similar a gipsita, devido a isso pode ser empregada neste tipo de cimento. Para tanto, estudos comprovam que o uso da fonte de sulfato de cálcio anidra propicia um melhor desempenho do CSS. Para que se torne anidro é necessária a calcinação do fosfogesso, removendo as moléculas de água de sua composição. A disponibilidade da fonte de sulfato de cálcio para reagir com a escória é dependente da sua solubilidade que está diretamente relacionada com a sua temperatura de calcinação. A solubilidade do fosfogesso anidro diminui com o aumento da temperatura de calcinação. Neste estudo investigou-se o desempenho de CSS a partir da influência causada pela temperatura de calcinação do fosfogesso. Foram elaboradas amostras com 10 e 20% de fosfogesso calcinado à 350 e 650 °C, utilizando como ativador alcalino o KOH, em três teores diferente (0,2, 0,5 e 0,8%). As argamassas contendo o fosfogesso calcinado em ambas as temperaturas (350 e 650 °C) e em todas as proporções apresentaram os valores mínimos exigidos pela EN 15743/2010 aos 7 e 28 dias de hidratação. Em geral o CSS contendo 10% de fosfogesso mostrou ligeiramente melhores resultados de resistência à compressão, utilizando uma menor temperatura de calcinação (350°C) e todas as idades de cura. Os CSS contendo 20% de fosfogesso calcinado à 650 °C apresentam uma resistência à compressão satisfatória até 28 dias de hidratação, porém em idades tardias (56 e 90 dias) a resistência sofre uma queda brusca. Isto indica que a temperatura de calcinação do fosfogesso causa forte influência no desempenho dos CSS. / The supersulfated cement (CSS) basically consist of up to 90% blast furnace slag, 10-20% of a source of calcium sulfate and a small amount of alkali activator, covered by European standard EN 15743/2010. Because of this SSC are considered "green cement" low environmental impact. The source of calcium sulfate used in the preparation of CSS can be obtained from natural sources, such as gypsum or from alternative sources (industrial products), such as phosphogypsum. The phosphogypsum is a by-product of the fertilizer industry, used in the production of phosphoric acid. In this process the phosphate rock is treated with sulfuric acid to give as the major product phosphoric acid (H3PO4), gypsum and a small amount of hydrofluoric acid. The chemical composition of gypsum is basically calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O), similar to gypsum, because it can be used in this type of cement. To become anhydrous, the calcination of gypsum is necessary. The availability of the source of calcium sulfate to react with the slag is dependent on its solubility that is directly related to its calcination temperature. The solubility of the anhydrous gypsum decreases with increasing calcination temperature. This study investigated the influence of temperature of calcination of phosphogypsum on the performance of CSS. Samples were prepared with 10 and 20% of phosphogypsum calcinated at 350 to 650 ° C using KOH as an alkaline activator at three different concentrations (0.2, 0.5 and 0.8%). The results showed that all mortars presented the minimum values required by EN 15743/2010 for 7 and 28 days of hydration. In general CSS containing 10% phosphogypsum showed slightly better compressive strength results using a lower calcination temperature (350 °C) and curing all ages. The CSS containing 20% of calcined gypsum at 650 °C exhibit satisfactory compressive strenght at 28 days of hydration, but at later ages (56 to 90 days) it strongly reduced. This indicates that the calcination temperature of phosphogypsum has a strong influence on the performance of the CSS.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:16:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao aline silva.pdf: 641990 bytes, checksum: f01c5af83294c71fd63825142856d782 (MD5) Previous issue date: 2009-09-14 / Many species from Cerrado remain unknown in their biochemical characteristics and in their potential for food processing. This work had as objective to characterize the almond of chichá from the specie Sterculia striata A. St. Hill & Naudin, originated from Corrente (Piauí) in their biochemical components, analyze the changes in the chemical composition and the amounts of antinutritional factors after roasting. The almond of chicha presented high levels of protein, fiber, phosphorus, copper and manganese. The roasting held to 205°C for 11 minutes reduced the content of humidity from 6.0% to 2.1% and phytates from 10,6mg/g to 5.5 mg/g. There were no lectins, tannins, trypsin inhibitors and alpha-amylase was also a important result obtained. It was verified the absence of the enzymes polyphenol oxidase and peroxidase and a content of phenolics in the range of 107.7 mg/100g and 108.9 mg/100g in the raw and roasted almond respectively. The almond of chicha presented polyunsaturated fatty acids linoleic (3,8%) and linolenic acid (2,3%), high levels of monounsaturated (40%) and saturated (34.5%) and presence of fatty acids cyclopropenoid. Therefore, the almond chichá is rich in nutrients; however it is necessary to investigate the effects of eating cyclopropenoid in the concentration found in these almonds. This work reinforces the necessity of conservation and in deep studies of native plants from Cerrado / Muitas espécies do Cerrado ainda são pouco conhecidas, assim como suas características bioquímicas e seu potencial para processamento de alimentos. Este trabalho teve como objetivo caracterizar bioquimicamente a amêndoa de chichá da espécie Sterculia striata A. St. Hill & Naudin, oriunda de Corrente (Piauí) e verificar alterações na composição química e no teor de fatores antinutricionais após torrefação. A amêndoa de chichá mostrou-se ser um alimento com alto teor de proteínas, fibras, fósforo, cobre, zinco e manganês. A torrefação realizada a 205°C por 11 min resultou em perda de umidade de 6,0% para 2,1% e diminuição do fitato de 10,6 mg/g para 5,5 mg/g. A ausência de fatores antinutricionais como lectinas, taninos e inibidores de tripsina e alfa-amilase foi também um resultado importante. Verificou-se a ausência de peroxidase e polifenoloxidase e conteúdo de compostos fenólicos de 107,7 mg/100g e 108,9 mg/100g para amêndoas cruas e torradas, respectivamente. Por fim, têm-se ácidos graxos poliinsaturados linoléico (3,8%) e linolênico (2,3%), altos teores de monoinsaturados (40%) e saturados (34,5%) e presença de ácidos graxos ciclopropenoídicos. Assim, pode-se afirmar que a amêndoa de chichá é um alimento rico em nutrientes, mas é preciso investigar os efeitos da ingestão de ácidos ciclopropenoídicos na concentração encontrada. Este trabalho reforça a necessidade de conhecer e conservar as plantas nativas do Cerrado

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:16:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marina Costa.pdf: 2328262 bytes, checksum: 24e902369adefec2ee090a942f4e62ce (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / The aim of this study was to evaluate the influence of microwave roasting time on the sensorial, physical, and chemical characteristics of rice brans and their application in cereal bars. The raw and roasted rice brans of the BRS Sertaneja, BRS Primavera and IRGA 417 cultivars differed in regard to the color parameter, with darkening, yellowing and reddening occurring with roasting. IRGA 417 s raw and roasted brans presented a lighter coloration in comparison with those of the BRS Primavera and BRS Sertaneja cultivars. The Free Profile made it possible to differentiate the samples by cultivar and roasting time. The longer the roasting time, the more intense were the brans roasted and burned aroma and flavor. The IRGA 417 cultivar was characterized by a less burnt aroma and flavor. IRGA and Primavera were more similar to each other and differed from the BRS Sertaneja cultivar for the same roasting times. The centesimal composition of rice bran changed during roasting, but rice bran may still be used as human food since it remains rich in proteins and lipids as well as increasing insoluble and total dietary fiber content. The roasting process lowered the level of reducer sugar and phytic acid in rice bran. As the quantity of roasted rice bran in the cereal bar formulations increased, there was a tendency toward lower rupture force (0.87 N), less water activity (0.54), intermediate density (0.76 g/cm3) and darkening of the bars (L* of 31. 20). The experimental formulation with the proportion of 0.34 roasted rice bran, 0.32 rice flakes and 0.34 corn flakes was closest to the bar with the greatest desirability. The experimental cereal bars with roasted rice bran may be classified as a functional product due to their high level of dietary fibers. The cereal bars formulated with roasted rice bran levels between 10.15% and 20% were accepted by consumers, varying on the scale between I liked it somewhat to I liked it a lot . / Este trabalho objetivou avaliar a influência do tempo de torra por microondas nas características sensoriais, físicas e químicas de farelos de cultivares de arroz e sua aplicação em barras de cereais. Os farelos de arroz cru e torrados se diferenciaram aos parâmetros de cor para as cvs. BRS Sertaneja, BRS Primavera e IRGA 417, com escurecimento, amarelecimento e avermelhamento com a torração. Os farelos cru e torrados da cv. IRGA 417 apresentaram coloração mais clara em relação às cvs. BRS Primavera e BRS Sertaneja. O Perfil Livre permitiu diferenciar as amostras quanto a cultivar e o tempo de torra. Quanto maior o tempo, os farelos caracterizaram-se com aroma e sabor mais intenso de torrado e de queimado. A cv. IRGA 417 caracterizou-se com aroma agradável e sabor adocicado. Os farelos das cvs. IRGA e BRS Primavera são mais parecidos e diferenciados dos farelos da cv. BRS Sertaneja, considerando os mesmos tempos de torra. O farelo de arroz modificou sua composição centesimal durante a torração, mas pode ser utilizado para alimentação humana, pois continua um produto rico em proteínas e lipídios, além de apresentar conteúdo de fibra alimentar insolúvel e total mais elevado. O processo de torra diminui o teor de açúcares redutores e de ácido fítico do farelo de arroz. Quanto maior a quantidade de farelo de arroz torrado nas formulações de barras de cereais observou-se tendência a menor força de ruptura (0,87 N), menor atividade de água (0,54), densidade intermediária (0,76 g/cm3) e escurecimento das barras (L* de 31,20). A formulação experimental com a proporção de 0,34 de farelo de arroz torrado, 0,32 de flocos de arroz e 0,34 de flocos de milho, se apresentou mais próxima da barra com maior desejabilidade. As barras de cereais experimentais com farelo de arroz torrado podem ser classificadas como produtos funcionais, devido ao alto teor de fibras alimentares. As barras de cereais formuladas com teores de farelo de arroz torrado entre 10,15% e 20% são aceitas pelos consumidores, variando na escala adotada entre gostei moderadamente e gostei muito.

Die Erdnussallergie ist für 25-28 % der Lebensmittelallergien verantwortlich (Owusu-Apenten, 2002) und es wird angenommen, dass 0,6-1,0 % der Bevölkerung von Industrieländern allergisch gegenüber Erdnüssen reagiert (Al-Muhsen et al., 2003). In Deutschland tritt die Erdnussallergie bei 0,6 %, in Schweden bei 2,4 % und in den USA bei 1,1 % der Bevölkerung auf (EFSA, 2013; Östblom et al., 2008; Zuberbier et al., 2004; Sicherer et al., 1999). Dabei ist vor allem bei Kindern eine Zunahme zu beobachten (Sicherer et al., 2010; Grundy et al., 2002). Bereits geringe Mengen von 2 mg Erdnussprotein können zu objektiven allergischen Reaktionen führen (Hourihane et al., 1997b). Dies stellt im Gegensatz zu anderen Nahrungsmittelallergenen wie beispielsweise Milch (165 mg Protein), Sojabohnen (1000 mg Protein) oder Haselnüssen (168 mg Protein) eine sehr geringe Menge an benötigtem Allergen dar (Ortolani et al., 2000; Norgaard & Bindslev-Jensen, 1992; Bock et al., 1978). Weiterhin kommt es im Falle der Erdnussallergie im Vergleich zu anderen Nahrungsmittelallergien besonders häufig zu anaphylaktischen Schocks (Bock et al., 2007; Bock et al., 2001). Auffallend ist, dass Erdnüsse in westlichen Ländern, wie beispielsweise den USA ein Hauptnahrungsmittelallergen darstellen, wohingegen dies in asiatischen Ländern nicht der Fall ist (Beyer et al., 2001; Hill et al., 1997). Da die Verzehrsmengen an Erdnüssen und Erdnussprodukten in beiden Ländern mit jeweils 3 kg pro Einwohner und Jahr vergleichbar sind und die Ursache auch nicht auf einen eventuell unterschiedlichen Genpool zurückgeführt werden konnte (Beyer et al., 2001), wird angenommen, dass die jeweiligen Zubereitungsformen einen Einfluss haben könnten (Cong et al., 2008; Beyer et al., 2001). Der Verzehr erfolgt in den USA vor allem in gerösteter und in asiatischen Ländern überwiegend in gekochter oder frittierter Form (Cong et al., 2008; Beyer et al., 2001). Studien, die sich mit dem Einfluss der Zubereitungsart auf das allergene Potential beschäftigten, betrachteten das Immunglobulin E- (IgE-) Bindungsvermögen, wobei die Ergebnisse allerdings widersprüchlich sind (Blanc et al., 2011; Vissers et al., 2011; Mondoulet et al., 2003; Maleki et al., 2000a; Koppelman et al., 1999). Als Folge der Röstung von Erdnüssen wurden Lysinabnahmen von bis zu 42 % festgestellt, wovon allerdings nur 10 % durch bekannte Maillard-Reaktionsprodukte erklärbar waren (Wellner et al., 2012b). Weiterhin bestand kein Zusammenhang zwischen einer gezielten Glykierung und dem allergenen Potential (Wellner et al., 2012a). Als mögliche Ursache für den hohen Anteil an nicht erklärbarer Lysinderivatisierung wurden Reaktionen mit Carbonyl-verbindungen aus der Lipidperoxidation angenommen („Lipierung“). Erkenntnisse über Lipierungsreaktionen stammten bisher vor allem aus physiologischen Modelluntersuchungen. Über entsprechende Reaktionen in Lebensmitteln war zu Beginn der Untersuchungen nur sehr wenig bekannt. Weiterhin waren bisher keine Daten bezüglich eines Zusammenhangs entsprechender Reaktionen und dem allergenen Potential von Erdnüssen verfügbar. Deshalb wurde zunächst die Bildung ausgewählter und potentiell reaktiver Sekundärprodukte, die als Folge der Erdnussröstung entstehen können, verfolgt. Hierzu wurden Erdnuss-röstexperimente bei 170 °C für 20 und 40 min durchgeführt sowie natives Erdnussöl unter den gleichen Bedingungen erhitzt. Des Weiteren wurden für Acrolein, Malondialdehyd (MDA) und 4 Hydroxynon-2-enal (4 HNE) Quantifizierungsmethoden mittels GC MS (EI) für die Probenmatrices Erdnussöl und Erdnüsse etabliert. Dabei zeigte sich, dass die Acrolein-, MDA- und 4 HNE-Gehalte als Folge der Erhitzung des Erdnussöls zunahmen. In den Erdnussproben kam es hingegen nur zu einer Zunahme des Gehalts an Acrolein, wohingegen die Gehalte an MDA und 4 HNE abnahmen. Eine Weiterreaktion mit Aminosäureseitenketten innerhalb des Erdnussproteinverbands war somit als Folge der Erdnussröstung naheliegend. In Modelluntersuchungen wurden nachfolgend die Reaktivitäten der Sekundärprodukte Hexanal, 2 Heptenal, Acrolein, MDA und 4 HNE gegenüber Aminosäureseitenketten nativer Erdnussproteine sowie die proteinquervernetzenden Eigenschaften untersucht. Dabei führten alle Sekundärprodukte zu einer Aminosäureabnahme, wobei Lysin diejenige Aminosäure darstellte, die bevorzugt modifiziert wurde. Die Reaktivitätsreihenfolge der Sekundärprodukte lautete unter Berücksichtigung der Abnahmen aller Aminosäuren und der Eigenschaften zur Proteinquervernetzung wie folgt: Acrolein > 2 Heptenal = 4 HNE > MDA > Hexanal. Zur Identifizierung potentieller Lipierungsprodukte, die durch die Reaktion mit der ɛ Aminogruppe des Lysins hervorgehen, wurde Nα-Acetyl-L-lysin mit den ausgewählten Sekundärprodukten Hexanal, 2 Heptenal, Acrolein, MDA und 4 HNE umgesetzt. Mittels LC ESI MS/MS wurden anhand von CID-Experimenten 14 Lipierungsprodukte identifiziert, davon 6 Verbindungen erstmalig. Weiterhin wurden 7 ausgewählte Verbindungen (Nɛ Hexyllysin, LHP 1, LHP 2, (Z) BPP, (E) BPP, MP-Lysin, 2-PPL) als Referenzsubstanzen dargestellt und chemisch charakterisiert, wovon LHP 2 sowie (Z)- und (E) BPP erstmalig dargestellt werden konnten. Zusätzlich wurden die stabilisotopenmarkierten Verbindungen Nɛ Hexyllysin-d12 und LHP 1 d29 erstmalig dargestellt. Die Lipierungsprodukte Nɛ-Hexyllysin, LHP 1, LHP 2, (Z) BPP, (E) BPP, MP-Lysin und 2 PPL konnten nach Etablierung von Quantifizierungsmethoden mittels LC-ESI-MS/MS durch Vergleich mit entsprechenden Referenzsubstanzen erstmalig massenspektrometrisch in modifizierten Erdnussproteinextrakten quantifiziert werden. Dabei zeigte sich, dass bei geringen und somit lebensmittelrelevanten Gehalten an Sekundärprodukten die Lysinderivati-sierung vor allem auf die Bildung der Lipierungsprodukte (Z)- und (E)-BPP, MP-Lysin und 2 PPL zurückführbar war. In den Erdnussproben konnten ebenfalls mittels LC-ESI-MS/MS erstmalig die Lipierungsprodukte Nɛ Hexyllysin, LHP 1, MP-Lysin und 2 PPL quantifiziert werden. Dabei stellte sich MP Lysin als mögliche Markerverbindung zur Beurteilung des Oxidationsstatus eines Lebensmittels heraus. Im Vergleich zu den Maillard-Reaktionsprodukten Nɛ Fruktosyllysin, Pyrralin und Nɛ Carboxymethyllysin waren die Gehalte der quantifizierten Lipierungsprodukte deutlich geringer. Der erklärbare Lysinverlust unter Berücksichtigung der Lipierungs- und Maillard-Reaktionsprodukte wurde für die 20 und 40 min gerösteten Erdnüsse jeweils zu 17 % und 11 % bestimmt. In Modelluntersuchungen wurde gezeigt, dass es zur Bildung heterogener Lipierungsprodukte, die neben dem ursprünglichen Nukleophil aus mehreren unterschied-lichen Carbonylverbindungen aufgebaut sind, kommen kann. Weiterhin wurde gezeigt, dass Lipierungsreaktionen des oxidativ gespaltenen Fettsäurerests möglich sind. Somit ist davon auszugehen, dass als Folge der Erdnussröstung eine Vielzahl an Lipierungsprodukten entstehen kann, deren Einzelbeiträge zum Gesamtlysinverlust vermutlich relativ gering sind, in der Summe allerdings einen erheblicheren Beitrag leisten könnten. Mittels ELISA und Western Blots wurde gezeigt, dass eine gezielte Lipierung der Erdnuss-proteine mit 4 HNE das Antikörperbindungsvermögen nicht beeinflusste. Allerdings wurde mittels SDS-PAGE in Abhängigkeit des Modifizierungsgrades die Ausbildung kovalent quervernetzter Proteinaggregate beobachtet, welche im Vergleich zu den nicht modifizierten Proteinen resistenter gegenüber einem simulierten gastrointestinalen Verdau waren. Weiterhin ergab sich anhand eines simulierten gastrointestinalen Verdaus die Verdaubarkeit der unterschiedlich zubereiteten Erdnüsse wie folgt: native Erdnüsse > gekochte Erdnüsse > geröstete Erdnüsse. Lipierungs-induzierte Proteinquervernetzungen könnten somit zu einer langsameren Verdaubarkeit gerösteter Erdnüsse im Vergleich zu gekochten Erdnüssen führen. Auf Grund einer hieraus resultierenden längeren Verweilzeit von Peptiden mit intakten Epitopen im Gastrointestinaltrakt könnte die Wahrscheinlichkeit zur Sensibilisierung ansteigen und somit eine mögliche Ursache für das unterschiedlich häufige Auftreten der Erdnussallergie in China und den USA darstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass Lipierungsreaktionen vor allem bei der thermischen Behandlung von Lebensmitteln ablaufen und im Falle der Erdnüsse einen Einfluss auf das allergene Potential haben könnten. Vor dem Hintergrund einer in China im Vergleich zu den USA geringeren Prävalenz der Erdnussallergie wurden Hinweise erhalten, dass die unterschiedlichen Zubereitungsarten (China: Kochen, USA: Rösten) vor allem die Verdaubarkeit der Proteine beeinflussen und hierüber einen direkten Einfluss auf die Sensibilisierung haben könnten.

Die Erdnussallergie ist für 25-28 % der Lebensmittelallergien verantwortlich (Owusu-Apenten, 2002) und es wird angenommen, dass 0,6-1,0 % der Bevölkerung von Industrieländern allergisch gegenüber Erdnüssen reagiert (Al-Muhsen et al., 2003). In Deutschland tritt die Erdnussallergie bei 0,6 %, in Schweden bei 2,4 % und in den USA bei 1,1 % der Bevölkerung auf (EFSA, 2013; Östblom et al., 2008; Zuberbier et al., 2004; Sicherer et al., 1999). Dabei ist vor allem bei Kindern eine Zunahme zu beobachten (Sicherer et al., 2010; Grundy et al., 2002). Bereits geringe Mengen von 2 mg Erdnussprotein können zu objektiven allergischen Reaktionen führen (Hourihane et al., 1997b). Dies stellt im Gegensatz zu anderen Nahrungsmittelallergenen wie beispielsweise Milch (165 mg Protein), Sojabohnen (1000 mg Protein) oder Haselnüssen (168 mg Protein) eine sehr geringe Menge an benötigtem Allergen dar (Ortolani et al., 2000; Norgaard & Bindslev-Jensen, 1992; Bock et al., 1978). Weiterhin kommt es im Falle der Erdnussallergie im Vergleich zu anderen Nahrungsmittelallergien besonders häufig zu anaphylaktischen Schocks (Bock et al., 2007; Bock et al., 2001). Auffallend ist, dass Erdnüsse in westlichen Ländern, wie beispielsweise den USA ein Hauptnahrungsmittelallergen darstellen, wohingegen dies in asiatischen Ländern nicht der Fall ist (Beyer et al., 2001; Hill et al., 1997). Da die Verzehrsmengen an Erdnüssen und Erdnussprodukten in beiden Ländern mit jeweils 3 kg pro Einwohner und Jahr vergleichbar sind und die Ursache auch nicht auf einen eventuell unterschiedlichen Genpool zurückgeführt werden konnte (Beyer et al., 2001), wird angenommen, dass die jeweiligen Zubereitungsformen einen Einfluss haben könnten (Cong et al., 2008; Beyer et al., 2001). Der Verzehr erfolgt in den USA vor allem in gerösteter und in asiatischen Ländern überwiegend in gekochter oder frittierter Form (Cong et al., 2008; Beyer et al., 2001). Studien, die sich mit dem Einfluss der Zubereitungsart auf das allergene Potential beschäftigten, betrachteten das Immunglobulin E- (IgE-) Bindungsvermögen, wobei die Ergebnisse allerdings widersprüchlich sind (Blanc et al., 2011; Vissers et al., 2011; Mondoulet et al., 2003; Maleki et al., 2000a; Koppelman et al., 1999). Als Folge der Röstung von Erdnüssen wurden Lysinabnahmen von bis zu 42 % festgestellt, wovon allerdings nur 10 % durch bekannte Maillard-Reaktionsprodukte erklärbar waren (Wellner et al., 2012b). Weiterhin bestand kein Zusammenhang zwischen einer gezielten Glykierung und dem allergenen Potential (Wellner et al., 2012a). Als mögliche Ursache für den hohen Anteil an nicht erklärbarer Lysinderivatisierung wurden Reaktionen mit Carbonyl-verbindungen aus der Lipidperoxidation angenommen („Lipierung“). Erkenntnisse über Lipierungsreaktionen stammten bisher vor allem aus physiologischen Modelluntersuchungen. Über entsprechende Reaktionen in Lebensmitteln war zu Beginn der Untersuchungen nur sehr wenig bekannt. Weiterhin waren bisher keine Daten bezüglich eines Zusammenhangs entsprechender Reaktionen und dem allergenen Potential von Erdnüssen verfügbar. Deshalb wurde zunächst die Bildung ausgewählter und potentiell reaktiver Sekundärprodukte, die als Folge der Erdnussröstung entstehen können, verfolgt. Hierzu wurden Erdnuss-röstexperimente bei 170 °C für 20 und 40 min durchgeführt sowie natives Erdnussöl unter den gleichen Bedingungen erhitzt. Des Weiteren wurden für Acrolein, Malondialdehyd (MDA) und 4 Hydroxynon-2-enal (4 HNE) Quantifizierungsmethoden mittels GC MS (EI) für die Probenmatrices Erdnussöl und Erdnüsse etabliert. Dabei zeigte sich, dass die Acrolein-, MDA- und 4 HNE-Gehalte als Folge der Erhitzung des Erdnussöls zunahmen. In den Erdnussproben kam es hingegen nur zu einer Zunahme des Gehalts an Acrolein, wohingegen die Gehalte an MDA und 4 HNE abnahmen. Eine Weiterreaktion mit Aminosäureseitenketten innerhalb des Erdnussproteinverbands war somit als Folge der Erdnussröstung naheliegend. In Modelluntersuchungen wurden nachfolgend die Reaktivitäten der Sekundärprodukte Hexanal, 2 Heptenal, Acrolein, MDA und 4 HNE gegenüber Aminosäureseitenketten nativer Erdnussproteine sowie die proteinquervernetzenden Eigenschaften untersucht. Dabei führten alle Sekundärprodukte zu einer Aminosäureabnahme, wobei Lysin diejenige Aminosäure darstellte, die bevorzugt modifiziert wurde. Die Reaktivitätsreihenfolge der Sekundärprodukte lautete unter Berücksichtigung der Abnahmen aller Aminosäuren und der Eigenschaften zur Proteinquervernetzung wie folgt: Acrolein > 2 Heptenal = 4 HNE > MDA > Hexanal. Zur Identifizierung potentieller Lipierungsprodukte, die durch die Reaktion mit der ɛ Aminogruppe des Lysins hervorgehen, wurde Nα-Acetyl-L-lysin mit den ausgewählten Sekundärprodukten Hexanal, 2 Heptenal, Acrolein, MDA und 4 HNE umgesetzt. Mittels LC ESI MS/MS wurden anhand von CID-Experimenten 14 Lipierungsprodukte identifiziert, davon 6 Verbindungen erstmalig. Weiterhin wurden 7 ausgewählte Verbindungen (Nɛ Hexyllysin, LHP 1, LHP 2, (Z) BPP, (E) BPP, MP-Lysin, 2-PPL) als Referenzsubstanzen dargestellt und chemisch charakterisiert, wovon LHP 2 sowie (Z)- und (E) BPP erstmalig dargestellt werden konnten. Zusätzlich wurden die stabilisotopenmarkierten Verbindungen Nɛ Hexyllysin-d12 und LHP 1 d29 erstmalig dargestellt. Die Lipierungsprodukte Nɛ-Hexyllysin, LHP 1, LHP 2, (Z) BPP, (E) BPP, MP-Lysin und 2 PPL konnten nach Etablierung von Quantifizierungsmethoden mittels LC-ESI-MS/MS durch Vergleich mit entsprechenden Referenzsubstanzen erstmalig massenspektrometrisch in modifizierten Erdnussproteinextrakten quantifiziert werden. Dabei zeigte sich, dass bei geringen und somit lebensmittelrelevanten Gehalten an Sekundärprodukten die Lysinderivati-sierung vor allem auf die Bildung der Lipierungsprodukte (Z)- und (E)-BPP, MP-Lysin und 2 PPL zurückführbar war. In den Erdnussproben konnten ebenfalls mittels LC-ESI-MS/MS erstmalig die Lipierungsprodukte Nɛ Hexyllysin, LHP 1, MP-Lysin und 2 PPL quantifiziert werden. Dabei stellte sich MP Lysin als mögliche Markerverbindung zur Beurteilung des Oxidationsstatus eines Lebensmittels heraus. Im Vergleich zu den Maillard-Reaktionsprodukten Nɛ Fruktosyllysin, Pyrralin und Nɛ Carboxymethyllysin waren die Gehalte der quantifizierten Lipierungsprodukte deutlich geringer. Der erklärbare Lysinverlust unter Berücksichtigung der Lipierungs- und Maillard-Reaktionsprodukte wurde für die 20 und 40 min gerösteten Erdnüsse jeweils zu 17 % und 11 % bestimmt. In Modelluntersuchungen wurde gezeigt, dass es zur Bildung heterogener Lipierungsprodukte, die neben dem ursprünglichen Nukleophil aus mehreren unterschied-lichen Carbonylverbindungen aufgebaut sind, kommen kann. Weiterhin wurde gezeigt, dass Lipierungsreaktionen des oxidativ gespaltenen Fettsäurerests möglich sind. Somit ist davon auszugehen, dass als Folge der Erdnussröstung eine Vielzahl an Lipierungsprodukten entstehen kann, deren Einzelbeiträge zum Gesamtlysinverlust vermutlich relativ gering sind, in der Summe allerdings einen erheblicheren Beitrag leisten könnten. Mittels ELISA und Western Blots wurde gezeigt, dass eine gezielte Lipierung der Erdnuss-proteine mit 4 HNE das Antikörperbindungsvermögen nicht beeinflusste. Allerdings wurde mittels SDS-PAGE in Abhängigkeit des Modifizierungsgrades die Ausbildung kovalent quervernetzter Proteinaggregate beobachtet, welche im Vergleich zu den nicht modifizierten Proteinen resistenter gegenüber einem simulierten gastrointestinalen Verdau waren. Weiterhin ergab sich anhand eines simulierten gastrointestinalen Verdaus die Verdaubarkeit der unterschiedlich zubereiteten Erdnüsse wie folgt: native Erdnüsse > gekochte Erdnüsse > geröstete Erdnüsse. Lipierungs-induzierte Proteinquervernetzungen könnten somit zu einer langsameren Verdaubarkeit gerösteter Erdnüsse im Vergleich zu gekochten Erdnüssen führen. Auf Grund einer hieraus resultierenden längeren Verweilzeit von Peptiden mit intakten Epitopen im Gastrointestinaltrakt könnte die Wahrscheinlichkeit zur Sensibilisierung ansteigen und somit eine mögliche Ursache für das unterschiedlich häufige Auftreten der Erdnussallergie in China und den USA darstellen. Die Ergebnisse zeigen, dass Lipierungsreaktionen vor allem bei der thermischen Behandlung von Lebensmitteln ablaufen und im Falle der Erdnüsse einen Einfluss auf das allergene Potential haben könnten. Vor dem Hintergrund einer in China im Vergleich zu den USA geringeren Prävalenz der Erdnussallergie wurden Hinweise erhalten, dass die unterschiedlichen Zubereitungsarten (China: Kochen, USA: Rösten) vor allem die Verdaubarkeit der Proteine beeinflussen und hierüber einen direkten Einfluss auf die Sensibilisierung haben könnten.