Table Of ContentHANDBUCH DER
••
KALTETECHNII(
UNTER MITARBEIT
ZAHLREICHER F ACHLEUTE
HERAUSGEGEBEN VON
RUDOLF PLANK
KARLSRUHE
NEUNTER BAND
BIOCHEMISCHE GRUNDLAGEN DER
LEBENSMITTELFRI SCHHALTUNG
SPRINGER-VERLAG
BERLIN / GOTTINGEN / HEIDELBERG
1952
BIOCHEMISCHE GRUNDLAGEN
DER
LEBENSMITTELFRISCHHAL TUN G
BEARBEITET VON
M. BIER-NEW YORK. W. DIEMAIR-FRANKFURT/M.
H. KUHLWEIN-KARLSRUHE. F F. NORD-NEW YORK
K. PAECH-TUBINGEN . G. STEINER-HEIDELBERG
J. E. WOLF-KARLSRUHE
MIT 128 ABBILDUNGEN
SPRINGER·VERLAG
BERLIN / GOTTINGEN / HEIDELBERG
1952
ISBN-13: 978-3-642-94596-0 e-ISBN-13: 978-3-642-94595-3
DOl: 10.1007/978-3-642-94595-3
ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER "OBERSETZUNG
IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN.
COPYRIGHT 1952 BY SPRINGER-VERLAG OHG., BERLINjGtiTTINGEN/HEIDELBERG.
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1952
Vorwort.
Die Frischhaltung von Lebensmitteln bildet eines der wichtigsten Anwen
dungsgebiete der Kaltetechnik. Urn die Einwirkung tiefer Temperaturen auf
die Haltbarkeit der Lebensmittel richtig zu beurteilen und den bestmoglichen
Einsatz der Kaltetechnik bei der Behandlung schnellverderblicher Lebensmittel
tierischen und pflanzlichen Ursprungs zu gewahrleisten, muB der Kaltetechniker
sich mit den physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften der
Lebensmittel vertraut machen. Es ist miihsam und zeitraubend, diese Kennt
nisse aus den Lehr- und Handbiichern der verschiedenen einschlagigenDisziplinen
zu schopfen. Es erschien daher zweckmaBig, in einem Band des Handbuchs der
Kiiltetechnik die biochemischen Vorgange bei der Lebensmittelfrischhaltung zu
behandeln und dabei auf die allgemeinen Grundlagen der Lebensmittelchemie,
der Kolloidchemie und der Mikrobiologie einzugehen. AnschlieBend werden
etwas ausfUhrlicher die spezifischen Eigenschaften der pflanzlichen und der
tierischen Lebensmittel behandelt, und es wird ihr Verhalten bei der Abkiihlung,
beim Gefrieren und bei der Kaltlagerung erlautert. In einem SchluBkapitel wird
dann noch auf die ernahrungsphysiologischen Grundlagen eingegangen.
Man kann verschiedener Meinung dariiber sein, wie eingehend sich der Kalte
techniker mit diesen Problemen beschaftigen solI. Bleibt er zu sehr an der
Oberflache und versucht er nicht ein wirkliches Verstandnis fur die Zusammen
hange zu gewinnen, dann wird ihn das zusatzliche 'Vissen mehr belasten als
f6rdern, und er wird kaum etwas dazu beitragen k6nnen, die ublichen, auf rein
empirischer Grundlage entwickelten kaltetechnologischen Frischhalteverfahren
zu verbessern. Wenn manche Leser beim Studium der einzelnen Beitrage
gelegentlich den Eindruck gewinnen soUten, daB die Verfasser das MaB des fur
den Kaltetechniker Wissenswerten iiberschritten haben, dann mogen sie darin
ein geringeres Ubel erblicken, als wenn die Darstellung liickenhaft geblieben
ware.
Der Kalte- und Lebensmittelingenieur der Zukunft braucht auf jeden Fall
eine breitere Ausbildung als bisher allgemein angenommen wurde. Der vorliegende
Band des Handbuchs der Kaltetechnik bezweckt, die auf chemischem und biolo
gischem Gebiet vorhandenen Ausbildungsliicken zu schlieBen.
Den Mitarbeitern an diesem Band sei fUr ihr verstandnisvolles Eingehen auf
die Vorschlage des Herausgebers herzlich gedankt. Dem Verlag gebiihrt Dank
fUr die wiirdige Gestaltung des Werkes.
Karlsruhe, im Juni 1952.
R. Plank.
Inhaltsverzeichnis.
Chemisehe Grundlagen der Lebensmittelfrisehhaltung.
Von Professor Dr.-Ing. Dr. phil. WILLffiALD DIEMAIR.
Leiter des Universitiits-Instituts fUr Lebensmitteichemie, Frankfurt/M.
Mit 3 Abbildungen.
Seite
A. Die chemische Beschaffenhei t der Inhal ts bestandteile 2
I. Die Eiwei13stoffe . . . . . . . . . 2
1. Einfache EiweiLlstoffe (Proteide) 3
2. Zusammengesetzte Eiwei13stoffe . 5
Bei der Faulnis entstehende Stoffe S. 7.
II. Die Kohlenhydrate 8
1. Monosaccharide 8
2. Oligosaccharide. 9
3. Polysaccharide . 11
III. Die Fette und ihre Begleitstoffe (Lipide) 13
IV. Mineralbestandteile . . . . . . 16
V. Die Erganzungs- und Wirkstoffe 17
1. Die Vitamine . . . . . . . 18
2. Die Enzyme. . . . . . . . 26
Beziehungen zwischen Vitaminen und Enzymen S. 31.
VI. Nachweis und Bestimmung der Inhaltsbestandteile 32
1. Bestimmung des Wassers. . . . . . . . . . 32
2. Bestimmung der Asche (Mineralbestandteile) . 33
3. Nachweis und Bestimmung von EiweiLlstoffen. 33
Farbreaktionen S. 33.
4. Bestimmung der Zuckerstoffe (Kohlenhydrate) 35
5. Bestimmung der Rohfaser. . . . . . . . . . 38
6. Bestimmung der Gelierkraft des Pektins nach Luers 38
7. Bestimmung des Fettes ............ . 39
8. Bestimmung der Enzyme und Vitamine . . . . . . 40
B. Die Zusammensetzung der tierischen und pflanzlichen Lebensmittel 47
I. Tierische Lebensmittel. . . . . . . 47
1. Fleisch- und Fleischerzeugnisse . 47
2. Fischfleisch und Fischerzeugnisse 50
3. Eier . . . . . . . . . . 52
4. Milch und Milcherzeugnisse 54
5. Speisefette und Speiseole . 58
II. Pflanzliche Lebensmittel 61
1. Getreide, Hiilsenfriichte und deren Erzeugnisse 61
2. Gemiise und deren Erzeugnisse . . 62
3. Obst ............. . 63
III. Der Nahrstoffgehalt der Lebensmittel . 65
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
IV. GenuBmittel . . . . . . . . . 67
1. Alkaloidhaltige GenuBmittel 67
2. Alkoholische GenuBmittel. . 72
C. Die Verfahren der Haltbarmachung von Lebensmitteln 76
I. Physikalische Verfahren. . . . . . . . . . . . . . . 77
II. Chemische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . 78
D. Die Oberwachung des Verkehrs mit Lebensmitteln . 80
Schrifttum ...................... . 83
Kolloidchemische Grundlagen der Lebensmittelfrlschhaltung.
Von Professor Dr. F.F. NORD und Dozent Dr. M. BIER.
Department of Organic Chemistry and Enzymology, Fordham University, New York.
Mit 12 Abbildungen.
A. Einleitung ....... . 84
I. Chemie der EiweiJ3korper . . . . . . . . . 86
II. EiweiBkorper als hochpolymere Verbindungen 87
III. EiweiJ3korper als amphotere Elektrolyte. . . 89
B. Methodik der kolloidchemischen Untersuchungen 90
I. Diffusion und BRowNsche Bewegung . . . 90
II. Elektrische Potentiale und Elektrophorese . 93
III. Das DONNANsche Gleichgewicht. . 97
IV. Osmotischer Druck . . . . . . . . . . . 98
V. Sedimentation und Ultrazentrifuge __ . . . 101
VI. Die Lichtstreuungsmethode der Molekulargewichtsbestimmung und ihre
Anwendung auf EiweiJ3korper . . . . . . . . . 105
VII. Viscositiit der Kolloidlosungen . . . . . . . . . 108
VIII. Viscositiit von EiweiJ3korpern und EiweiBmodellen 111
IX. Gallerten. . . . . . . . . . . 113
C. Struktur der EiweiBkorper ..... . 114
I. Struktur der Faser.EiweiBkorper . . . 115
a) Seidenfibroin S.117. - b) Keratin S. 117. - c) Die Kollagengruppe
S.118.
II. Elektronenmikroskopische Untersuchungen. 119
III. Kugelformige EiweiJ3korper. . . . . . . . 121
IV. Die MuskeleiweiBkorper Myosin und Actin. 125
D. Die Aggregation und Des aggregation der EiweiBkorper 126
I. SOERENSENS Auffassung der EiweiBkorper als umkehrbar dissoziierbare
Komponentensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
II. Ergebnisse der Ultrazentrifuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
III. Beitrag der Kryolyse zum Problem der Aggregation und Desaggregation der
EiweiBkOrper . . . . . . . . . . . . . . . . 129
IV. EiweiBpartikeln: Mizellen oder Makromolekiile . 133
E. Kolloidchemie der Zellen und Gewebe. 137
I. Mikroskopisch sichtbare Strukturen . 138
II. Das kolloidale System. . . . . . . . 140
III. Protoplasmamembran und Permeabilitiit 144
IV. Lipoide Strukturen im Protoplasma. . . 146
V. Vacuolen .............. . 148
VI. Zusammensetzung und Funktion des Protoplasmas . 149
F. Kolloidchemische Betrachtungen zum GefrierprozeB in Nahrungs.
mitteln ........................ . 151
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
I. .Allgemeine physikalische Grundlagen des Gefrierens . . . . . . . .. 152
II. EinHuB des Gefrierens auf die chemischen Bestandteile der Nahrungsmittel 155
III. EinHuB des Gefrierens auf die EiweiBkorper und anderen Kolloide 157
IV. EinHuB des Gefrierens auf physiologisch aktive EiweiBk6rper 159
V. Gefrieren von Zellen und Geweben . . . . . . . . . . . . . . 161
Mikrobiologisehe Grundlagen der Lebensmittelfrisehhaltung.
Von Dozent Dr. phil. HANS KUHLWEIN, Regierungsbotaniker.
Botanisches Institut der Technischen Hochschule Karlsruhe.
Mit 32 Abbildungen.
A. Einleitung . . . . . . . . 167
B. Verbreitung der Mikroorganismen in der Natur. 170
C. Morphologie und Systematik der Mikroorganismen . 171
I. Gr6Benverhaltnisse . . . . . . . . . . . . 171
II. Die Bakterien (Schizomyceten) . . . . . . . 172
Zellformen, Morphologie und Cytologie S. 172.
III. Bau der Einzelzelle 173
IV. Bakteriensporen. . . . . . . . . . . . . 174
V. Bakterienkolonien . . . . . . . . . . . . 175
VI. "Obersicht iiber das System der Bakterien . 176
VII. Die Pilze (Fungi) . . . . . . . . . . . . 176
a) Zellformen, Morphologie S. 176. - b) Cytologie S. 178.
VIII. "Obersicht iiber das System der Pilze 178
1. Phycomyceten (Algenpilze). 178
2. Ascomyceten. . . . . . . . . . 179
3. Fungi imperfecti ....... 180
D. Der Stoffwechsel der Mikroorganismen 183
I. Enzyme . . . . . 183
II. Nahrstofl'aufnahme . . . . . . . . . 184
III. Wirk~toffe . . . . . . . . . . . . . 187
E. Der abbauende Stoffwechsel (Betriebsstoffwechsel). 190
I. Spaltungsgarungen. . . . . 190
1. Die alkoholische Garung. 190
2. Die Milchsauregarung . . 192
3. Die Propionsauregarung 192
4. Die Buttersauregarung . 193
5. Vergarung von Cellulose 193
6. Pektingarung 193
II. Oxydative Garungen. . . . 194
1. Essigsauregarung . . . . 194
2. Die Citronensauregarung 194
3. Die Oxalsauregarung . 195
4. Die Fumarsauregarung 195
III. Der Abbau der Fette . . 195
IV. Der EiweiBabbau . . . . 196
F. Der EinfluB von AuBenfaktoren auf das Leben der Mikroorganismen 198
I. EinfluB der Feuchtigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 198
II. Der EinHuB der Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 200
. Keimfreimachung durch hohe Temperaturen S. 201. - Die Wirkung von
tiefen Temperaturen auf Mikroorganismen S. 202.
III. EinHuB der Wasserstoffionenkonzentration. . . . . . . . . . . . . . . 205
x
Inhaltsverzeichnis.
Seite
IV. Einflu.B des Sauerstoffs 206
V. Einflu.B des Lichtes . . 207
VI. Wirkung von Giften. . 207
G. "Obersicht tiber Gruppen von Mikroorganismen, die am Verderb von
Lebensmitteln ma.Bgeblich beteiligt sind 210
I. Bakterien . . . . . . . . . . . . 210
1. Die aeroben Sporenbildner 210
2. Die Kokken oder Kugelbakterien. 211
3. Thermophile Bakterien . . 211
4. Die Coli-aerogenes-Gruppe. . 212
5. Gruppe der Alkalibildner . . 212
6. Die anaeroben Sporenbildner. 213
II. Schimmelpilze und Hefen . . . 214
Die Mucorineen-Kopfchenschimmel S. 214. - Die Ascomyceten S. 215. -
III. Fungi imperfecti . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
H. Einfache mikrobiologische Untersuchungsmethoden 217
I. Das Messen von Mikroorganismen. 217
II. Das mikroskopische Praparat. . . 218
III. Gefarbte Praparate . . . . . . . 218
IV. Zahlen von Mikroorganismenzellen 219
J. Nahrboden . . . . . . . . . . . . . 221
I. Reaktion der NahrbOden. . . . . 221
II. Filtration und Klarung der NahrbOden 221
III. Die Sterilisation der NahrbOden . . . 221
Biologisehe Grundlagen der Frisehhaltung pfianzlieher Lebensmittel.
Von Professor Dr. phil. KARL PAECH.
Botanisches Institut der Universitat Tlibingen.
Mit 13 Abbildungen.
A. Einleitung . . . . . . . . 223
B. Der Aufbau der Pflanzen 224
I. Die Zelle. . . . . . . 224
II. Die Gewebe und Organe 234
C. Die Funktionen der lebenden Zellen und Organe 240
I. Allgemeines ................. 240
II. Permeabilitat . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
III. Die Bedeutung des Wassers fUr die Erhaltung der Gestalt pfianzlicher Organe
(Die osmotischen Verhaltnisse) . . . . . . . . . 244
IV. Der Stoffwechsel organischer Verbindungen . . . 248
1. Die Photosynthese (Kohlendioxydassimilation) . 249
2. Die Atmung der Pflanzen. . . . . . . . . . 250
3. Die Bedeutung der Enzyme fiir den Stoffwechsel . 261
4. Der Stickstoffumsatz der Pfianzen . . . . . . . 266
n. Ausgewahlte Kapitel aus der speziellen Pflanzenphysiologie . 268
I. Der Stoffwechsel reifender Friichte . . . . . . . . . . . . . 268
1. Allgemeine Altersveranderungen . . . . . . . . . . . • . 271
2. Die Atmung und der Kohlenhydratumsatz bei der Reifung. 275
3. Der Saureumsatz wahre~d der Fruchtreifung . . . . . . . 284
4. Her Pektinumsatz und ddS Weichwerden von Friichten . . 288
5. Die Abgabe fiiichtiger Substanzen auner CO und die Xthylenwirkung 291
2
Inhaltsverzeichnis. XI
Seite
II. Die Kiilteresistenz und der Kiiltetod von Pflanzen. . . . . . . . . 293
III. Die Veriinderungen beim Gefrieren von Obst und Gemlise . . . . . 299
IV. Grundlagen der Entstehung und Verhlitung von Kaltlagerkrankheiten 301
1. Die verschiedenen Kaltlagerkrankheiten ............ 301
2. Theoretische Eriirterungen liber die Entstehung von Kaltlagerschiiden. 307
Biologische Grundlagen der Frischhaltung tierischer LebensmitteJ.
Von Professor Dr. GEROLF STEINER.
Zoologisches Institut der Universitat Heidelberg.
Mit 58 Abbildungen.
Einlei tung. . . . . . . . . 312
A. Aufbau des Tierkiirpers 312
I. Die Zelle. . . . . . 312
II. Die Gewebe 314
III. Systematischer Uberblick liber die wichtigsten Organisationstypen . 324
1. Wirbellose . . . . . . . . . . 325
2. Wirbeltiere ........ 330
B. Die physiologischen Gegebenheiten 338
I. Ausgewiihlte Abschnitte aus der allgemeinen Physiologie 338
1. Geruch und Geschmack. . . . . . . . . . . 338
2. Physiologische Betrachtung der Zellstrukturen 343
3. Die Vorgiinge im Muskel . . . . . 353
4. Atmung und respiratorische Farbstoffe 364
II. Histophysiologie des Todes 368
1. Absterben und "Totsein" 368
2. Autolyse. . . . . . . . 370
3. Einfallswege der Fiiulnis. 371
III. Temperaturphysiologie. . . 373
1. Allgemeine Temperaturphysiologie 373
2. Physiologie der tiefen Temperaturen 379
Ernabrungspbysiologiscbe Grundlagen der Friscbhaltung von Lebensmitteln.
Von Dr. phil. habil. JOHANNES ERICH WOLF.
Bundesforschungsanstalt fur Lebensmittelfrischhaltung Karlsruhe.
Mit 9 Abbildungen.
A. Einleitung ....... . 391
B. Die heutige Lage unserer Ernahrungsweise 392
C. Ernahrung und N ahrungs bedarf . 396
I. Einleitung . . . . . . 396
II. Der Ernahrungsvorgang . 397
III. Die Nahrstoffe . . . . . 401
1. Der Energiestoffwechsel 401
2. Baustoffwechsel. . . 408
IV. Die Wirkstoffe (Biotika, Erganzungsstoffe) 422
1. Einleitung . . . . . 422
2. Wirkstoffe . . . . . 423
Die speziellen Vitamine S. 431. - Integritat der ,Nahrung S. 447.
XII Inhaltsverzeichnis.
Seite
V. Sinnesphysiologisch wirkende natiirliche und kiinstliche Bestandteile . 449
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . 449
2. Farbe, Form und Oberflachenbeschafienheit . 451
3. Duft und Geschmack. . . . . . . . . . . 454
4. Konsistenz. . . . . . . . . . . . . . . . 455
VI. Gesundheitsschadliche Lebensmittelbestandteile und ihre Entstehung bei
der Konservierung und Lagerung. . . . . . . . . . . 456
1. Krankheitserregende Mikroorganismen. . . . . . . . . . . . . 456
2. Mikrobielle und autolytische Veranderungen der Nahrungsntittel . 457
3. Parasiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
4. Gesundheitsschadliche normale Bestandteile der Rohprodukte . 460
5. Zusatz chemischer Mittel . . . . . 461
VII. Nahrwertdarstellung und Nahrgeldwert 465
1. Nahrwertdarstellung 465
Nahrgeldwert . . . . . . . . 469
VIII. Die Erhaltung der Nahr· und GenuBwerte durch Frischhalteverfahren . 469
1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
2. EinHuB der einzelnen MaBnahmen und Frischhalteverfahren auf die
Erhaltung der Nahr· und Wirkstofie und der GenuBwerte 470
Namenverzeichnis 486
Sachverzeichnis . 499
