Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Verteilung ausgewählter Kationen in Plasma und Granula von nativem, embryonierten und lebensmitteltechnologisch verarbeiteten Hühnereigelb

Bäckermann, Sarina

In this dissertation the cations magnesium, calcium, iron, copper and zinc, as well as thiamin and thiaminphosphates were analysed. For the simultaneous determination of thiamin and the thiaminphosphates a new solid phase extraction and HPLC method was developed. For solid phase extraction retention of thiamin was achieved on a C-18 cartridge and of thiaminphosphates on a SAX (strong-anion-exchange) cartridge, which were closely connected. With this method a separation of thiamin and thiaminphosphates from the other egg components was achieved and therefore selectivity of the following HPLC analysis optimized. For the new HPLC method a C-8 column was connected to a NH2 column, so the derivated thiamin was held on the first column and the derivated thiaminphosphates on the latter. With gradient elution thiamin and thiaminphosphates, including thiamintriphosphat, were separated completely from each other. Due to the prior solid phase extraction no interfering peaks were present. The limit of detection was 0,3 ng/mL for thiamin, 0,5 ng/mL for thiaminmonophosphate and 0,9 ng/mL for thiamindiphosphate. In plasma and granules of egg yolk the content of thiamin and thiaminphosphat was determined. In plasma and granules of native eggs as well as in 5 days embryonated eggs no thiaminphosphates could be detected. Only thiamin was present in plasma and granules. The relation in plasma and granules was 2:1. The thiamin content in plasma of native eggs was 3431 ± 698 ng/g dry mass and in granules 1522 ± 135 ng/g dry mass. In plasma of 5 days embryonated eggs thiamin content was 4377 ± 1074 ng/g dry mass and in granules 2132 ± 450 ng/g dry mass. The thiamin content of 5 and 7 day old embryos was also analysed. In contrary to the findings in plasma and granules of native and embryonated eggs thiaminphosphates as well as thiamin were found in embryos. Thiamin content in 5 day old embryos was 1236 ± 441 ng/g dry mass and thiamindiphosphat content was 7924 ± 963 ng/g dry mass. Thiaminmonophosphate was not detected. In 7 day old embryos thiamin content was 875 ± 228 ng/g dry matter and thiamindiphosphat content was 5519 ± 1247 ng/g dry matter. Thiaminphosphat was also present with 367 ± 163 ng/g dry matter. No thiamintriphosphat was detected. It could be demonstrated that thiaminphosphates are not present in plasma and granules of native and embryonated eggs and that they are synthesized by the embryo during embryogenesis. In another experimental series the mineral content in native, embryonated and technologically treated egg yolk was studied. For the distribution of iron, copper and zinc in plasma and granules in egg yolk only few references could be found. Only one for copper and zinc was found, so the presented data in this work could be used for comparison with older references. For copper we found different concentrations in plasma and granules and there are reasons to believe that older references may not be accurate. Apparently determination of minerals in plasma and granules of embryonated eggs has not performed in the past. For minerals in plasma and granules of embryonated eggs higher concentrations were found than in native eggs. Magnesium content in granules of embryonated eggs was 1500 ± 280 µg/g dry matter and the iron content 410 ± 60 µg/g dry matter and therefore highly significantly higher for magnesium and lower for iron. In plasma of embryonated eggs calcium content was 290 ± 90 µg/g dry matter and magnesium contend was 48,8 ± 4,7 µg/g dry matter both significantly higher. The iron content was 20,3 ± 8,4 µg/g dry matter and the zinc content was 2,24 ± 0,7 µg/g dry matter, both highly significantly higher. A degradation of granules could be an explanation for the raised mineral content but could not be confirmed in electron micrographs of granules of native and embryonated eggs. In another experimental series the variation in mineral content in plasma of eggs which were treated with additives and freeze dried was determined. As the freeze drying method was newly invented, the analysis of mineral distribution provided new information to which extent this method affected mineral contents in plasma and granules. The mineral content in plasma and granules of native egg yolk which was treated with ascorbic acid, citric acid, acetic acid, tartaric acid and phospholipase A2, was also determined. In samples with addives which were freeze dried iron and copper content in plasma of samples with acetic acid and iron content in samples with phospholipase A2 was significantly higher. The release of minerals due to food additives in native egg yolk could be demonstrated: It was found that copper contend increased highly significantly in samples which were treated with citric acid, tartaric acid and phospholipase A2. The content for citric acid was 6 times higher and for tartaric acid 7 times higher than in plasma of native egg yolk. The copper contend in samples with acetic acid was significantly higher. The samples with ascorbic acid showed no different copper contend. The iron content in plasma of samples with ascorbic acid, citric acid, acetic acid and tartaric acid was highly significantly higher. For ascorbic acid the content was 10 times higher, for citric acid 5 times higher, for acetic acid 2 times higher and for tartaric acid 4 times higher than in plasma of native egg yolk. It could be shown that several food additives alter the copper and iron content in plasma of egg yolk.

In der vorliegenden Arbeit wurden die Kationen Magnesium, Calcium, Eisen, Kupfer und Zink, sowie Thiamin und Thiaminphosphate untersucht. Für die gleichzeitige Bestimmung des Thiamins und der Thiaminphosphate wurden eine neue Festphasenextraktion und eine neue HPLC-Methode entwickelt. Bei der Festphasenextraktion wurde eine C-18 Säule für die Retardierung des Thiamins und eine SAX Säule für die Retardierung der Thiaminphosphate gekoppelt. Mit dieser Methode gelang erstmalig eine gemeinsame Aufreinigung des Thiamins und der Thiaminphosphate aus der komplizierten Eimatrix, so dass die Selektivität der HPLC Analyse optimiert wurde. Bei der neuen HPLC Methode wurde ein C-8 Säule mit einer NH2-Säule kombiniert, so dass das zu Thiochrom derivatisierte Thiamin auf ersterer und die Thiochromphosphate auf letzterer retardiert wurden. Bei Verwendung einer Gradientenelution konnten erstmals dadurch Thiamin und alle Thiaminphosphate, inklusive Thiamintriphosphat, vollständig separiert dargestellt werden. Durch die vorherige Aufreinigung mittels Festphasenextraktion waren zudem keine die Messung störenden Peaks vorhanden. Die Nachweisgrenze lag für Thiamin bei 0,3 ng/mL, für Thiaminmonophosphat bei 0,5 ng/mL und für Thiamindiphosphat bei 0,9 ng/mL. In Plasma und Granula des Eigelbs wurde der Thiamin und Thiaminphosphatgehalt untersucht. Sowohl in Plasma und Granula nativer, als auch 5 Tage embryonierter Eier konnten keine Thiaminphosphate nachgewiesen werden. Es wurde nur Thiamin in Plasma und Granula nachgewiesen und ein Verhältnis des Thiamingehaltes von 2:1 bestimmt. Im Plasma des Nativeies wurde ein Thiamingehalt von 3431 ± 698 ng/g Tr. M. und in den Granula von 1522 ± 135 ng/g Tr. M. bestimmt. Im Plasma der 5 Tage embryonierten Eier beträgt der Thiamingehalt 4377 ± 1074 ng/g Tr. M. und in den Granula 2132 ± 450 ng/g Trockenmasse. Der Thiamin und Thiaminphosphatgehalt in 5 und 7 Tage alten Embryos wurde ebenfalls untersucht. Im Gegensatz zu Granula und Plasma des Eigelbs nativer und embryonierter Eier konnten in den Embryos Thiaminmonophosphat und Thiamindiphosphat nachgewiesen werden. Der Gehalt betrug in 5 Tage alten Embryos für Thiamin 1236 ± 441 ng/g Tr. M und für Thiamindiphosphat 7924 ± 963 ng/g Trockenmasse. Thiaminmonophosphat wurde nicht nachgewiesen. In 7 Tage alten Embryos betrug der Gehalt an Thiamin 875 ± 228 ng/g Tr. M und an Thiamindiphosphat 5519 ± 1247 ng/g Trockenmasse. Thiaminmonophosphat wurde ebenfalls mit einem Gehalt von 367 ± 163 ng/g Tr. M. gefunden. Es wurde somit belegt, dass Thiaminphosphate nicht im Eigelb nativer oder embryonierter Eier vorhanden sind und erst während der Embryogenese im Embryo gebildet werden. In einer weiteren Versuchsreihe wurde der Mineralstoffgehalt in nativen, embryonierten und technologisch bearbeiteten Eiern bestimmt. Für den Mineralstoffgehalt in Fraktionen nativen Eigelbs lagen nur wenige Literaturdaten vor, die Bestimmung in embryonierten Eiern dagegen erfolgte erstmalig. Da ein Gefriertrocknungsverfahren am Institut neu entwickelt wurde, lagen auch hierüber keine Literaturdaten vor und die Bestimmung der Mineralstoffgehalte lieferte Erkenntnisse zur Beeinflussung der Verteilung von Eisen und Kupfer in derart behandelten Proben. Native Eigelbproben wurden ebenfalls mit Ascorbinsäure, Citronensäure, Essigsäure, Weinsäure und Phospholipase A2 versetzt und der Kupfer- und Eisengehalt im Plasma bestimmt. Für die Verteilung von Kupfer und Zink in Plasma und Granula nativer unbehandelter Eier konnte nur eine Quelle gefunden werden, so dass die in dieser Arbeit ermittelten Werte zum Vergleich älterer Daten herangezogen können. Der in der Literatur angegebene Kupfergehalt für Plasma und Granula nativen Eigelbs scheint, aufgrund der neu gewonnenen Erkenntnisse, nicht dem tatsächlichen Gehalt zu entsprechen. Es konnte für einige Mineralstoffe in Plasma und Granula embryonierter Eier eine höhere Konzentration als in nativen Eiern festgestellt werden. In den Granula embryonierter Eier waren der Magnesiumgehalt mit 1500 ± 280 µg/g Tr. M. hochsignifikant erhöht und der Eisengehalt mit 410 ± 60 µg/g Tr. M. hochsignifikant erniedrigt. Im Plasma embryonierter Eier war der Calciumgehalt mit 290 ± 90 µg/g Tr. M. signifikant und der Magnesiumgehalt mit 48,8 ± 4,7 µg/g Tr. M., der Eisengehalt mit 20,3 ± 8,4 µg/g Tr. M und der Zinkgehalt mit 2,24 ± 0,7 µg/g Tr. M hochsignifikant erhöht. Ein extraembryonaler Granulaabbau, der zu einem erhöhten Mineralstoffgehalt im Plasma führen könnte, konnte in elektronenmikroskopischen Aufnahmen nicht bestätigt werden. Die Granula aus Eigelb nativer und embryonierter Eier unterschied sich kaum und Auflösungserscheinungen waren nicht zu erkennen. In einer weiteren Versuchsanordnung wurde der Mineralstoffgehalt im Plasma mit Zusätzen versehener und anschließend gefriergetrockneter Eigelbproben bestimmt. In den Proben mit 2 % Essigsäure war der Kupfer- und Eisengehalt und in denen mit 0,75 % Phospholipase A2 der Eisengehalt signifikant erhöht. Der Kupfergehalt im Plasma von mit Citronensäure, Weinsäure und Phospholipase A2 versetzten Proben wich hochsignifikant von den Proben ohne Zusatz ab. Der Kupfergehalt in den Citronensäureproben war 6-mal höher und in den Weinsäureproben 7-mal höher, als im Plasma nativen Eigelbs. Der Gehalt in den Essigsäureproben war signifikant erhöht, der in den Ascorbinsäureproben dagegen nicht. Der Eisengehalt im Plasma der mit Ascorbinsäure, Citronensäure, Essigsäure und Weinsäure versetzten Proben war hochsignifikant erhöht. Der Gehalt der Ascorbinsäureproben war 10-mal höher, der in den Citronensäureproben 5-mal höher, der in den Essigsäureproben 2 mal höher und der in den Weinsäureproben 4 mal höher als im Plasma nativer Eigelbproben. Es konnte gezeigt werden, dass einige Zusätze den Kupfer- und Eisengehalt im Plasma vom Eigelb verändern.

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Bäckermann, Sarina: Untersuchungen zur Verteilung ausgewählter Kationen in Plasma und Granula von nativem, embryonierten und lebensmitteltechnologisch verarbeiteten Hühnereigelb. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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