Enzyme als ideale Werkzeuge zur Verminderung von Risikostoffen in Lebensmitteln

Lebensmittel sind im Verlauf der Verarbeitung häufig komplexen Veränderungen unterworfen. So kann es beispielsweise beim Frittieren oder Backen von stärkehaltigen Lebensmitteln oder beim Räuchern von Fisch und Fleisch zur Bildung cancerogener Substanzen kommen. Um Risikostoffen in Lebensmitteln zu begegnen, stellen Enzyme wichtige natürliche Werkzeuge dar (Galactosidasen – Lactoseintoleranz; prolylspezifische Peptidasen – Zöliakie, Asparaginasen – Acrylamid-Prävention). Mit ihnen können Lebensmittelkomponenten wirkspezifisch unter sehr milden Bedingungen, ohne Bildung störender Nebenprodukte, bei niedrigen Temperaturen und normalem Druck modifiziert werden. Ferner erfüllen Enzyme nicht nur die zunehmende Nachfrage der Verbraucher nach natürlichen Lebensmitteln, sondern leisten ebenfalls einen erheblichen Beitrag zur Umweltentlastung (Bioökonomie-Konzept der Bundesregierung).

Trotz des großen Portfolios an Enzymen in der Natur sind erst wenige zur Verminderung von Risikostoffen in Lebensmitteln in Gebrauch. Insbesondere Basidiomycota (Ständerpilze) wie Champignon, Austernseitling oder Shiitake sind Lebensmittel und besitzen ein einzigartiges, ungenutztes Potential für Applikationen in der Lebensmittel-, Pharma-, Umwelt- und Textilindustrie. Insgesamt werden in der Natur mehr als 100.000 Enzyme vermutet, wovon etwa 3.500 partiell charakterisiert worden sind. In größerem Maßstab industriell genutzt werden jedoch nur etwa 100 Enzyme, darunter bislang erst ein basidiomycetisches Enzym. Im Rahmen des Projekts sollen neue basidiomycetische Enzyme für Prozesse und Produkte der weißen Biotechnologie verfügbar gemacht werden und in technischem Maßstab für industrielle Anwendungen produziert werden.

In Vorarbeiten am Institut für Lebensmittelchemie wurden in den letzten Jahren u. a. eine Asparaginase und eine prolylspezifische Peptidase aus Flammulina velutipes identifiziert und partiell charakterisiert. Aufgrund ihres einzigartigen Substratspektrums sind diese Enzyme geeignet, einen Beitrag zur Lebensmittelsicherheit zu leisten. Die gegenwärtig geringe Verfügbarkeit stellt ein Nadelöhr für ihren praktischen Einsatz dar. Die rekombinante Expression in den eukaryotischen Wirten Pichia pastoris und Aspergillus sp. ermöglicht eine food-grade Produktion der Enzyme nach den Vorschriften der EU.

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