Thesis (doctoral)--Universität, Münster, 2002.

In food and pharmaceutical analysis, the classical indices peroxide value (PV), acid value (AV) and p-anisidine value (ANV) still play an important role as quality and authenticity control parameters of fats and oils. These indices are sum parameters for certain deterioration products (PV for hydroperoxides, AV for free fatty acids, ANV for aldehydes) and are obtained using volumetric or UV/VIS spectroscopic analytical approaches. 1H NMR spectroscopy provides a fast and simple alternative to these classical approaches. In the present work, novel 1H NMR methods to determine hydroperoxides, free fatty acids and aldehydes in fats and oils were developed. Hydroperoxides: The influence of solvent, water, free fatty acids and sample weight on the hydroperoxide group proton (OOH) signal was investigated. On the basis of the obtained results, the sample preparation procedure of the new 1H NMR method was established. A rough assignment of the hydroperoxide group signals in edible fats and oils to methyl oleate, methyl linoleate and methyl linolenate was conducted. Furthermore, to gain information on how many different hydroperoxide species originate from trioleate autoxidation, a kinetic study on trioleate monohydroperoxides was performed. The evaluation of the data strongly indicates that all of the conceivable 18 trioleate monohydroperoxides were formed during trioleate autoxidation. The analytical performance of the NMR method was compared to that of the classical PV approach by means of the so-called “relative sensitivity” according to Mandel. It was shown that both methods exhibit a similar analytical performance. A total of 444 edible oil samples were analysed using both methods. For some oil varieties considerable discrepancies were found between the results. In the case of black seed oil and olive oil two substances were identified that influence the classical PV determination and thus cause positive (black seed oil) and negative (olive oil) deviations from the theoretical PV expected from the NMR values. Free fatty acids: In order to find the optimal solvent mixture to measure the carboxyl group protons (COOH) of free fatty acids in fats and oils, the effect of solvent on the COOH signal was investigated for different mixtures of CDCl3 and DMSO-d6. The comparison of the NMR method with the classical AV method by means of the relative sensitivity revealed that both methods exhibit a similar analytical performance. 420 edible oil samples were analysed by both approaches. Except for pumpkin seed oil, where slight deviations were observed, there was a good compliance between the results obtained from the two methods. Furthermore, the applicability of the 1H NMR assay to further lipids with relevance in pharmacy was tested. For hard fat, castor oil, waxes and oleyl oleate modifications of the original sample preparation procedure of the NMR method were necessary to achieve comparable results for both methods. Aldehydes: The new 1H NMR method enables the determination of the molar amounts of n-alkanals, (E)-2-alkenals and (E,E)-2,4-alkadienals. It was illustrated that the ANV can be modelled as a linear combination of the NMR integrals of these aldehyde species. A functional relationship was derived on the basis In conclusion, the new 1H NMR methods provide an excellent alternative to of calibration experiments. The suitability of the model was shown by comparing the NMR-determined ANVs with the measured classical ANVs of 79 commercially available edible oils of different oil types. In conclusion, the new 1H NMR methods provide an excellent alternative to the determination of the classical indices PV, AV and ANV. They have several advantages over the classical methods including the consumption of small solvent amounts, the ability to automatize measurement and to acquire several different parameters out of the same NMR spectrum. Especially concerning their selectivity, the 1H NMR methods are highly superior to the classical methods. / Im Bereich der Lebensmittel- und pharmazeutischen Analytik besitzen die klassischen Fettkennzahlen Peroxidzahl (POZ), Säurezahl (SZ) und p-Anisidinzahl (AnZ) bis heute eine große Bedeutung in der Qualitäts- und Authentizitätskontrolle von Fetten und Ölen. Diese Kennzahlen sind Summenparameter für bestimmte Verderbsprodukte (POZ für Hydroperoxide, SZ für freie Fettsäuren, AnZ für Aldehyde) und werden mittels volumetrischer oder UV/VIS-spektroskopischer Verfahren ermittelt. 1H-NMR Spektroskopie bietet eine einfache und schnelle Alternative zu den klassischen Fettkennzahlen. In der vorliegenden Arbeit wurden neue 1H-NMR Methoden zur Bestimmung von Hydroperoxiden, freien Fettsäuren und Aldehyden in Fetten und Ölen entwickelt. Hydroperoxide: Der Einfluss des Lösungsmittels, von Wasser, freien Fettsäuren und der Probeneinwaage auf das Hydroperoxidgruppensignal wurde untersucht. Anhand der Ergebnisse wurde die Probenaufarbeitungsprozedur für die neue 1H-NMR Methode erarbeitet. Es wurde eine grobe Zuordnung der Hydroperoxidgruppensignale in Fetten und Ölen zu Methyloleat, Methyllinoleat und Methylinolenat vorgenommen. Weiterhin wurde eine kinetische Studie für Trioleat-Monohydroperoxide durchgeführt, um Informationen darüber zu erhalten, wieviel verschiedene Hydroperoxidspezies bei der Autoxidation von Trioleat gebildet werden. Das Ergebnis weist stark darauf hin, dass alle 18 möglichen Monohydroperoxide entstehen. Die analytische Leistungsfähigkeit der NMR-Methode und der klassischen POZ-Methode wurde mit Hilfe der sog. „relative sensitivity“ nach Mandel verglichen. Es wurde gezeigt, dass beide Methoden eine vergleichbare analytische Leistungsfähigkeit besitzen. Insgesamt wurden 444 Speiseölproben mit beiden Methoden untersucht. Für einige Ölarten wurden beträchtliche Diskrepanzen zwischen der POZ und den NMR-Ergebnissen beobachtet. Im Fall von Schwarzkümmelöl und Olivenöl wurden zwei Substanzen identifiziert, die bei der klassischen POZ-Bestimmung miterfasst werden und dadurch für die positiven (Schwarzkümmelöl) und negativen (Olivenöl) Abweichungen von den aufgrund der NMR-Ergebnisse theoretisch zu erwartenden POZ-Werten verantwortlich sind. Freie Fettsäuren: Zur Optimierung der Messbedingungen wurde der Einfluss des Lösungsmittels auf das Carboxylgruppensignal von freien Fettsäuren für verschiedene Mischungen von CDCl3 und DMSO-d6 untersucht. Die NMR-Methode wurde mit der klassischen SZ-Methode mit Hilfe der „relative sensitivity“ verglichen. Dabei wurde eine vergleichbare analytische Leistungsfähigkeit für beide Methoden festgestellt. 420 Speiseöle wurden mit beiden Methoden analysiert. Mit Ausnahme der Analysenergebnisse von Kürbiskernölen, die geringe Abweichungen zeigten, wurde eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse beider Methoden beobachtet. Weiterhin wurde die Anwendbarkeit der 1H-NMR-Methode für weitere Lipide mit Bedeutung in der Pharmazie getestet. Durch Modifikation der ursprünglichen Analysenvorschrift der NMR-Methode wurden für Hartfett, Rizinusöl, Wachse und Oleyloleat mit beiden Methoden vergleichbare Ergebnisse erhalten. Aldehyde: Mit der neuen 1H-NMR Methode können die molaren Gehalte von n-Alkanalen, (E)-2-Alkenalen und (E,E)-2,4-Alkadienalen bestimmt werden. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die AnZ als eine Linearkombination der normalisierten NMR-Integrale der Aldehyde modelliert werden kann. Ein funktionaler Zusammenhang wurde auf Grundlage von Kalibrationsexperimenten abgeleitet. Die Eignung des Modells wurde durch den Vergleich der mittels NMR bestimmten AnZ mit der klassischen AnZ von 79 kommerziell erhältlichen Speiseölen verschiedener Ölarten gezeigt. Abschließend lässt sich sagen, dass die neuen 1H-NMR-Methoden eine sehr gute Alternative zu der Bestimmung der klassischen Fettkennzahlen POZ, SZ and AnZ darstellen. Sie besitzen mehrer Vorteile gegenüber den klassischen Methoden wie beispielsweise der geringe Lösungsmittelverbrauch, die Automatisierbarkeit der Messung und die Möglichkeit mehrere unterschiedliche Parameter aus demselben NMR-Spektrum bestimmen zu können. Es hat sich gezeigt, dass die 1H-NMR-Methoden den klassischen Methoden insbesondere hinsichtlich ihrer Selektivität weit überlegen sind und damit fehlerhafte Befunde, wie sie z. B. bei der POZ-Bestimmung auftreten können, vermieden werden.

Die Bedingungen für die Vermarktung von Fischereierzeugnissen sind streng geregelt. Die Deutsche Fisch-Hygiene-Verordnung (VO) schreibt in den §§ 4 (1) und 6 vor, dass alle Fische unverzüglich nach dem Fang und der Tötung ausgenommen werden müssen. In diesem Punkt ist die deutsche VO strenger als das europäische Gemeinschaftsrecht (RL 91/493/EWG). Sowohl durch die in einzelnen Bundesländern unterschiedliche Auslegung des Begriffes "unverzüglich" als auch durch die in anderen EU-Ländern erlassenen Vorschriften ergibt sich eine gewisse Rechtsunsicherheit bei der Vermarktung von Ganzfischen. Im Gegensatz zu Seefischen gibt es bei Süßwasserfischen nur wenige Untersuchungen zum Vergleich der sensorischen und hygienischen Parameter von ausgenommen und unausgenommen gelagerten Fischen. Ziel der Untersuchungen war es daher, an den zwei Modellfischarten Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) und Ostsee-Zander (Sander lucioperca) gesundheitlich-hygienische als auch qualitative Gründe für bzw. gegen das Ausnehmen von Süßwasserfischen zu ermitteln. Zum einen wurde während der Lagerung bis zum Verderb wiederholt der Keimstatus der Fische bestimmt, wobei sowohl die Verderbsorganismen als auch potentiell humanpathogene Keime (Vibrio spp., Aeromonas spp., Clostridium spp., Salmonella spp., Listeria spp.) im Fischgewebe erfasst wurden. Zum anderen wurden fischartspezifische Frischegrad- und Kochprobenschemata entwickelt, die den Verderbsprozessen der beiden Süßwasserfischarten während der Lagerung angepasst sind und für eine Bestimmung der sensorischen Eigenschaften angewendet werden können. Darüber hinaus erfolgte bei den Zandern eine Untersuchung der Muskulatur und der Eingeweide auf einen Befall mit humapathogenen Nematoden und eine Bestimmung von flüchtigen Basenstickstoff (TVB-N) in der Filetmuskulatur. Die vorliegenden Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass unausgenommene Fische, sofern eine optimale Lagerung gewährleistet ist, hygienisch unbedenklich sind und für einen Zeitraum von einigen Tagen qualitativ gleichwertig mit ausgenommenen Fischen bleiben, bevor autolytische Bauchhöhlenprozesse die Qualität des Ganzfisches beeinträchtigen. Dabei hängt der Zeitraum unter anderem von der Fischart und dem Nüchterungsgrad ab. Mikrobiologische Gründe sprechen eher gegen ein frühzeitiges Ausnehmen, da die bakterielle Belastung der Bauchhöhle durch die Schlachtung höher ausfällt als bei unausgenommen gelagerten Fischen. Demnach kann durch ein spätes Ausnehmen zwar ein schnellerer Qualitätsverlust bei Ganzfischen auftreten, aber aus hygienischer Sicht, auch im Zusammenhang mit humanpathogenen Keimen, ist eine erhöhte Gesundheitsgefährdung des Verbrauchers nicht zu erwarten. / Conditions for the marketing of fishery products are strictly regulated. In Germany, the fish hygiene regulations (§§ 4(1) and 6) demand the gutting of all fishes immediately after the catch. This regulation is more restrictive than the corresponding EU-legislation (RL 91/493/EWG). But several German counties interprete the term "immediately" differently, and most other EU-countries have more permitting regulations, thus creating legal ambiguities in the marketing of whole fishes. Unlike the situation in seafish there are only few surveys in fresh water fish comparing possible sensoric and hygienic effects of gutted and ungutted storage. The aim of this study therefore was to examine health and hygiene related as well as qualitative reasons for or against an immediate gutting of freshwater fish, using aquaculture rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and pike-perch (Sander lucioperca) from the Baltic Sea as model fish species. The bacterial load in several tissues of gutted and ungutted fish, spoilage organisms as well as potentially pathogenic bacteria (Vibrio spp., Aeromonas spp., Clostridium spp., Salmonella spp., Listeria spp), were determined repeatedly throughout the storage period and statistically compared. Furthermore, species-specific grading schemes for the whole fish as well as for steamed fillets were developed that allowed the assessment of spoilage and of the sensoric characteristics of gutted and ungutted fishes. In pike-perch, muscle tissue and guts were examined for pathogenic nematode larvae and the fillet content of total volatile basic nitrogen was determined. The results of this study lead to the conclusion that ungutted fish, as long as optimal storage conditions are guaranteed, bear no special hygienic risks and keep a quality comparable to gutted fish for at least some days before autolytic processes in the body cavity compromise the quality of the whole fish. The length of this storage period depends mainly on the fish species and the filling of the digestive tract. From a microbiological point of view early gutting is not advisable because the gutting process itself results in a higher bacterial contamination of the body cavity than that found in fish stored ungutted. Therefore, a later gutting may lead to a faster loss of quality in whole fish but a higher hygienic risk for the consumer, even in connection with bacteria pathogenic for humans, can not be stated.