Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie | Leibniz Institut

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SAW-2016-DFA-2
"WHEATSCAN – Aufklärung der Ursachen für Weizenunverträglichkeiten"

Zusammenfassung des Antrages

Weizen ist eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel weltweit. Allerdings treten in der Bevölkerung vermehrt weizenbedingte entzündliche Erkrankungen wie Zöliakie und Weizen- (Gluten-) Sensitivität (NCGS) auf. Eine mögliche Ursache dafür sind wahrscheinlich Veränderungen der Proteinzusammensetzung durch die Weizenzüchtung. Das geplante Vorhaben soll klären, welchen Einfluss die Weizenzüchtung der letzten 100 Jahre auf die Genexpression, die Proteinzusammensetzung und auf das Potential zur Auslösung von Weizenunverträglichkeiten hat. Unser multidisziplinärer Ansatz soll die Grundlage für die Entwicklung neuer Weizensorten mit geringem Potential zur Auslösung dieser weizenbedingten Erkrankungen schaffen. Zudem soll ein Beitrag zur verbesserten Diagnostik und zur Aufklärung des Pathomechanismus der NCGS geleistet werden.

Laufzeit und Kontaktdaten

Laufzeit: 1. April 2016 – 31. März 2019
Kontakt: Dr. Katharina Scherf
Tel.: 08161 / 712927
E-Mail: katharina.scherf(at)lrz.tum.de

Wheatscan

 

 

Weizenkörner

SAW-2011-DFA-1
"Gluten-Away - Peptidasenpräparate zur Detoxifizierung zöliakieauslösender Lebensmittel"

Förderzeitraum: 1.1.2011 - 31.12.2013

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchungen war es, Gluten in Lebensmitteln mit Hilfe von Peptidasen aus verschiedenen Quellen abzubauen und dabei die positiven Qualitätsmerkmale der Lebensmittel beizubehalten.

Zur Untersuchung des Abbaus von Gluten mit Hilfe glutenspezifischer Peptidasen wurden die folgenden Lebensmittel eingesetzt: Weizenstärke, Weizenkleie aus nativem und gekeimtem Getreide und Brottrunk. Zusätzlich wurden Roggensauerteig, eine Sauerteig-Starterkultur und Roggenmehl verwendet. Zur Behandlung von im Handel erhältlicher Weizenstärke wurden sowohl Peptidasen aus gekeimtem Getreide (Gerste, Weizen, Emmer) als auch AN-PEP eingesetzt. Alle weiteren Proben wurden ausschließlich mit wässrigen Lösungen von AN-PEP inkubiert. Zur Behandlung wurden die Proben nach Zusatz von Wasser mit verschiedenen Konzentrationen der Enzymlösungen bei definierten Bedingungen (pH 1 - 9, 4 - 90 °C, 10 min - 48 h) inkubiert, gefriergetrocknet und im Anschluss mittels eines kompetitiven ELISA mit dem R5-Antikörper auf verbliebenes Gluten untersucht. Um Gehalte von weniger als 20 mg Gluten pro kg abzusichern, wurde zusätzlich eine LC-MS Analyse (nach Verdau mit Chymotrypsin) durchgeführt. Auf diese Weise behandelte Lebensmittel wurden anschließend auf Veränderungen ihrer Zusammensetzung, sowie ihrer technologischen und sensorischen Eigenschaften, untersucht. Weizenstärke wurde auf in der Probe verbliebene Peptidase- und Amylaseaktivität geprüft, die thermischen Eigenschaften mittels dynamischer Differenzkalorimetrie und die Verkleisterungseigenschaften mittels Rotationsviskosimeter untersucht. Die Zusammensetzung von Weizenkleie wurde anhand der Gehalte an ernäh-rungsphysiologisch wertvollen Ballaststoffen und Folaten analysiert, behandelter Brottrunk mit dem unbehandelten Produkt anhand des sensorischen Profils verglichen. Mit AN-PEP inkubierte Roggenprodukte wurden zur Herstellung von glutenfreiem Brot eingesetzt. Dabei wurden das Brotvolumen, die Krumenfestigkeit und die sensorischen Eigenschaften als wertgebende Parameter untersucht.

Es wurde gezeigt, dass Enzyme aus gekeimtem Getreide eine genügend hohe Peptidasen-aktivität aufweisen, um sowohl Gesamtgliadin als auch einzelne zöliakieaktive Peptide zu hydrolysieren. Diese Aktivität reicht jedoch nicht aus, um Gluten aus Lebensmitteln soweit zu entfernen, dass sie als glutenfrei bezeichnet werden dürfen. Dieses Ziel kann jedoch mit dem kommerziell erhältlichen AN-PEP erreicht werden. Getränke mit einem Glutengehalt von bis zu 223 mg/kg, Weizenstärke mit bis zu 2 000 mg/kg und sogar Weizenkleie mit einem Gehalt von über 100 000 mg Gluten/kg wurden durch AN-PEP in einem breiten Bereich von pH-Werten und Temperaturen detoxifiziert. Es zeigte sich, dass die Peptidasebehandlung keine nachteiligen Auswirkungen auf die Qualität der Produkte hatte. Davon ausgenommen waren die Verkleisterungseigenschaften der Weizenstärke. Die Peptidasebehandlung hatte keinerlei negative Auswirkungen auf die Eigenschaften der Weizenkleie, da die Gehalte wertvoller Nährstoffe (Ballaststoffe, Folate) nicht beeinflusst wurden. Kleie aus gekeimtem Getreide wies im Vergleich zu herkömmlicher Kleie einen erhöhten Gehalt an Ballaststoffen (1,5-fach) und insbesondere an Folaten (20-fach) auf und kann daher als glutenfreies Lebensmittel gesehen werden, das für Zöliakiebetroffene einen zusätzlichen Gesundheitswert bietet. Auch die sensorische Analyse von Brottrunk zeigte keine negativen Auswirkungen der Behandlung. Nach Optimierung der Rezeptur war es möglich, aus peptidasebehandeltem Roggenmehl und Eiweiß ein glutenfreies Brot auf Roggenbasis herzustellen. Die sensorischen Untersuchungen zeigten, dass die Qualität zwar hinter konventionellem Roggenbrot zurückblieb, im Vergleich zu einem glutenfreien Brot aus den zöliakieverträglichen Rohstoffen Buchweizen, Reis und Mais hinsichtlich Textur, Aroma und Geschmack jedoch deutlich besser bewertet wurde. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Publikationen

  1. Walter T, Wieser H, Koehler P (2015) Degradation of gluten in rye sourdough products by means of a proline-specific peptidase. Eur Food Res Technol 240: 517-524 
  2. Walter T, Wieser H, Köhler P (2015) Glutenfreie Lebensmittel - Enzymatischer Abbau von Gluten in getreidebasierten Lebensmitteln. GIT Labor-Fachzeitschrift 59: 22-24
  3. Walter T, Wieser H, Koehler P (2014) Production of gluten-free wheat starch by peptidase treatment. J Cereal Sci 60: 202-209
  4. Walter T, Wieser H, Koehler P (2014) Degradation of gluten in wheat bran and bread drink by means of a proline-specific peptidase. J Nutr Food Sci 4: 293
  5. Walter T, Wieser H, Koehler P (2014) Studies on the degradation of gluten with peptidases from different sources. In: Proceedings of the 27th Meeting of the Working Group on Prolamin Analysis and Toxicity (Koehler P, ed), Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-78-5, pp 59-62
  6. Walter T, Wieser H, Köhler P (2014) Enzymatischer Abbau von Gluten in Weizenkleie und Brottrunk.  In: Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie - Bericht 2014 (Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, ed), Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-85-3, pp 116-119
  7. Walter T, Wieser H, Köhler P (2013) Enzymatischer Abbau von Gluten in Weizenstärke.  In: Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie - Bericht 2013 (Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, ed), Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-74-7, pp 128-131
  8. Schwalb T, Wieser H, Koehler P (2012) Studies on the gluten-specific peptidase activity of germinated grains from different cereal species and cultivars. Eur Food Res Technol 235: 1161-1170
  9. Schwalb T, Wieser H, Köhler P (2011) Gluten-specific peptidase activity of different cereal species and cultivars induced by germination. In: Proceedings of the 25th Meeting of the Working Group on Prolamin Analysis and Toxicity (Koehler P, ed), Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-54-9, pp 55-59.
  10. Schwalb T, Wieser H, Köhler P (2011) Keimungsinduzierte glutenspezifische Peptidasenaktivität verschiedener Getreidearten und –sorten.  In: Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie - Bericht 2011 (Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, ed), Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-49-5, pp 108-111