Lactasen - ß-Galactosidasen zum Abbau von Lactose in Milcherzeugnissen
ß-Galactosidasen zur Synthese von Galacto-Oligosacchariden (GOS)
ß-Galactosidase (EC 3.2.1.23)
Unter Erwachsenen ist die Milchunverträglichkeit – die Lactoseintoleranz -weitverbreitet und mehr als 50% der Weltbevölkerung sind betroffen. Die Verbreitung der Lactoseintoleranz ist jedoch weltweit sehr unterschiedlich. Während in Afrika und Asien ein Großteil der Bevölkerung betroffen ist, sind es in Deutschland schätzungsweise etwa 15%.
Die Lactoseintoleranz ist auf eine Verdauungsstörung der Lactose zurückzuführen bzw. auf den Mangel oder Verlust des Enzyms Lactase aus der Dünndarmmucosa. Betroffene können die Lactose nicht mehr verstoffwechseln, sie gelangt direkt in den Dickdarm und verursacht dort letztlich die Beschwerden (Diarrhoen, Darmgasbildung). Der Lactasemangel ist bei Erwachsenen das häufigste genetisch bedingte Enzymmangelsyndrom. Im Säuglingsalter besteht dieser Enzymmangel nicht. Lactose aus der Muttermilch ist das erste Disacharid mit dem Säugling in Berührung kommt und er kann die Lactose effizient in Glucose und Galactose enzymatisch hydrolysieren. Mit zunehmendem Alter erfolgt die Entwöhnung von der Muttermilch und die Aufnahme von Lactose und damit einhergehend reduziert der Organismus die Produktion des Enzyms Lactase.
Bei Nordeuropäern, die schon lange eine intensive Milchwirtschaft betreiben und Milch täglich aufnehmen, hat sich eine Mutation im Lactasegen durchgesetzt, die lebenslang eine hinreichende Enzymsynthese gewährleistet (Position 13910 Cytosin wurde gegen Thymidin ausgetauscht).
ß-Galactosidasen zum Abbau von Lactose in Milcherzeugnissen
Zur Vermeidung von Unannehmlichkeiten durch den Verzehr von Milch und Milchprodukten bietet die Wirtschaft für Menschen mit Lactoseintoleranz zwei Möglichkeiten an
a) Angebote an Lactase-Präparaten - zum Ausgleich des Lactasemangels
b) Angebote an lactosefreier Milch und Milchprodukte. – Lactose wurde bereits im
Vorfeld in der Milch enzymatisch in Glucose und Galactose hydrolysiert.
In beiden Fällen finden hierfür mikrobielle β‐Galactosiden Anwendung (Tab 2).
Enzymatische Reaktionen von ß-Galactosidasen an der Lactose
Direkte Verwendung von ß-Galactosidasen -Ausnutzung der enzymatischen Spaltung derGal-ß-1-4 Glu Bindung
● Milch: Bei der enzymatischen Hydrolyse der Lactose werden alle anderen Inhaltsstoffe der Milch nicht verändert. Lactosefreie
Milch entspricht in seiner Zusammensetzung der Standardmilch. Die enzymatisch behandelte Milch schmeckt jedoch etwas
süßer, da die Hydrolyseprodukte insgesamt eine höhere Süßkraft ausweisen als Lactose selbst.
● Speiseeis: Aus gleichem Grund wird Lactase auch bei der Speiseeisherstellung verwendet. Dies hat zusätzlich noch den Vorteil,
dass bei den Temperaturen keine Lactose mehr auskristallisieren kann und dadurch ein feineres Mundgefühl erreicht wird,
● Kondensmilch, Rahm, Schlagsahne: Erhöhte Süße ohne weiteren Zusatz von Zuckern oder Süßstoffen,
● Jogurt und Käse: Beschleunigung der Reifung, da bessere Verwertbarkeit der Hydrolyseprodukte durch die Jogurt- und
Käsekulturen,
● Zuckersirup: Süßung von Soft-Drinks, Backwaren, Konfekt…,
● Verwertung von enteiweißter Molke.
Kennzeichnung
Eine Kennzeichnung der Lebensmittelenzyme ist nicht vorgeschrieben, solange sie Verarbeitungshilfsstoff anerkannt sind und als solche eingesetzt werden. Eine freiwillige Kennzeichnung ist möglich und wird auch durchgeführt. Die Kennzeichnung darf aber nicht zu einer Verbrauchertäuschung führen.
Synthese von Galacto-Oligosacchariden (GOS)
Neben der Fähigkeit der einfachen hydrolytischen Spaltung von Lactose weisen mikrobielle ß-Galactosidasen noch die Aktivtäten für Transglucosylierungen auf. Die ß-Galactosidase hydrolysiert zunächst die glycosidische Bindung in der Lactose und setzt die Glucose frei., während der Galactosyl-Rest im aktiven Zentrum gebunden bleibt. Als neuer OH-Akzeptor können nur alle weiteren Zuckermoleküle dienen. Dies können sowohl Lactose als auch die freie Glucose oder Galactose sein. Durch die Transgalctosylierungsschritt erfolgt eine Kettenverlängerung; es entstehen Galcto-Oligosaccharide. Bereits entstandene Galacto-Oligosaccharide können wiederum als Akzeptor für weitere Galactosyl-Reste dienen. Die entstandenen GOS unterscheiden sich neben der Kettenlänge auch in der Art der Verknüpfung. Weit verbreitet sind bspw. die β-1,6-verknüpfte Allolactose (Disaccharid aus Glucose und Galactose) oder auch Galactosyl-Lactosen, welche aus Lactose und einem zusätzlich β-1,6- oder β-1,3- angekoppelten Galactose-Molekül bestehen.
Die entstandenen Galacto-Oligosaccharide werden als gesundheitsfördernd angesehen und dienen als Prä-Probiotika. Präbiotika sind definifiert als "ein selektiv fermentierbarer Nahrungsbestandteil, der die Zusammensetzung und/oder Aktivität der gastrointestinalen Mikroflora spezifisch so beeinflusst, dass daraus ein Nutzen für Gesundheit und Wohlbefinden resultiert (Roberfroid 2003)"
Präbiotika sind bifidogene Oligo- und Polysaccharide: (Inulin und Oligofruktose/Fruktooligosaccharide (FOS), Galaktooligosaccharide (GOS),Neuer Text
EU-Kommission und EFSA-Bewertung
Für ß-Galactosidasen liegen bei der Kommission 15 Anträge auf Eintragung in die Unionsliste vor. Neun Anträge wurden von der EFSA bislang sicherheitsbewertet. Drei stehen im Bewertungsverfahren und zwei wurden dem CEP-Panel noch nicht zur Bearbeitung vorgelegt.
bgf-Jany 23.10.2022