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Impressum
Bestimmung metabolischer Profile von Lebensmitteln tierischer Herkunft
Projekt
Förderkennzeichen: MRI-MF-08-96
Laufzeit: 01.09.2010
- 31.12.2012
Forschungszweck: Angewandte Forschung
Stichworte: bioaktive Naturstoffe, metabolische Profile
In dem Projekt sollen Metabolite in den Lebensmitteln Fisch, Fleisch und Milch untersucht werden. Bei den Metaboliten handelt es sich um (i) Alarmone, (ii) freie Aminosäuren sowie (iii) Ribonucleoside. Alarmone (Dinukleosidpolyphosphate) versetzen Lebewesen in die Lage, umweltbedingtem Stress eine angemessene metabolische Regulation entgegenzusetzen. Freie Aminosäuren sind aus ernährungsphysiologischen und sensorischen Gründen von großem Interesse. Ribonucleoside sind bioaktive Naturstoffe, die in Milch auch als Verarbeitungsparameter angewendet werden können. Im Projekt soll ein metabolisches Profil für die Beurteilung der Qualität erfasst und evaluiert werden, auch im Zusammenhang mit den majoren Bestandteilen des jeweiligen Lebensmittels. Außerdem sollen die geplanten Versuche eine Grundlage für weitere Untersuchungen der Aufnahme von Nahrungsmetaboliten in den menschlichen Körper liefern.
Im Rahmen des Projekts wurden Fischproben (Karpfen (n = 12) und Regenbogenforellen (n = 14)), Kuhmilch (Morgen- (n = 4) und Abendgemelk (n = 4) von jeweils drei Kühen) sowie Schweinefleischproben (Kaumuskel (n = 25)) untersucht. Die Bestimmung der Alarmone wurde von der Arbeitsgruppe Analytik, MRI am Standort Kulmbach, ausgeführt. Arlamone: Arlamone (Dinucleosidpolyphosphate ApnA) konnten in einem Teil der Fisch- und Fleischproben nachgewiesen, aber nicht quantifiziert werden. In den Milchproben waren ApnA nicht nachweisbar. Im Anschluss sollten die bereits gewonnen Probenextrakte auf weitere qualitätsrelevante Metaboliten untersucht werden. In einer Schweinefleischprobe konnte IMP sowie Inosin-3’-monophosphat sowie 2-(alpha-D-Mannosyl)-3-phosphoglycerat bestimmt werden. Auf analoge Weise wurden unter anderen AMP, Adenosin-5’-diphosphat (ADP), GMP und Uridin-5’-monophosphat (UMP) sowohl in Fleisch als auch in Fischextrakten identifiziert. Freie Aminosäuren: Die Gehalte an freien Aminosäuren in den untersuchten Karpfen unterlagen individuellen Schwankungen und nahmen tendenziell während der Lagerung ab. Die Gesamtgehalte an freien Aminosäuren lagen bei allen untersuchten Karpfen zwischen 269 und 636 mg/100 g (Mittelwert (MW): 530 mg/100 g Fischgewebe). Die Gesamtgehalte an freien Aminosäuren lagen bei allen untersuchten Forellen zwischen 190 und 380 mg/100 g Fischfilet (MW: 278 mg/100 g) und nahmen bei der Lagerung tendenziell ab. Die Schweinefleischproben wiesen erwartungsgemäß niedrigere Gesamtgehalte an freien Aminosäuren auf. Die Gehalte lagen zwischen 103 und 231 mg/100 g Muskel (MW: 177 mg/100 g). Dabei handelte es sich bei allen Proben in etwa zur Hälfte um Taurin (MW: 91 mg/100 g). Man erkennt bei den 25 untersuchten Kaumuskelproben deutliche individuelle Schwankungen. Dies gilt auch bei verschiedenen Individuen einer Rasse. Die Gesamtgehalte an freien Aminosäuren in den Kuhgemelken unterlagen individuellen Schwankungen. Auch bei jeder einzelnen Kuh konnten an den unterschiedlichen Tagen, sowie im Laufe eines Tages zum Teil deutlich unterschiedliche Gehalte festgestellt werden. Die Gesamtgehalte betrugen im Mittel 77 mg/L (Min: 51 mg/L, Max: 109 mg/L). Diese relativ niedrigen Gehalte entsprechen Literaturwerten. Alle untersuchten Proben enthielten nur sehr wenig Taurin (MW: 4,7 mg/L, Min: 2,2 mg/L, Max: 8,8 mg/L). Die häufigsten freien Aminosäuren waren Glutaminsäure, Histidin, Glycin, Alanin, Taurin, Serin und Asparaginsäure. Alle anderen Aminosäuren waren nur in sehr niedrigen Konzentrationen vertreten. Ribonucleoside: In den untersuchten Forellen-Proben wurden keine modifizierten Ribonucleoside nachgewiesen. Die Gehalte an Cyd, Urd, Guo und Ado betrugen kleiner als 2,5 mg/100 g, Ino hingegen lag um eine Größenordnung höher im Bereich von 73,151 ± 0,263 – 157,950 ± 1,053 mg/100 g vor. In den untersuchten Karpfen-Proben lagen die unmodifizierten Ribonucleoside Cyd, Urd, Guo und Ado in einem Bereich kleiner als 1,5 mg/100 g vor. Auch in den Karpfenproben wurde Ino wiederum mit den höchsten Konzentrationen nachgewiesen (27,966 ± 0,190 – 62,441 ± 0,339). Wie auch bei den Forellen- und Karpfenproben konnten im Schweinefleisch nur die unmodifizierten Purin- und Pyrimidin-Ribonucleoside nachgewiesen werden. Bezogen auf 100 g des jeweiligen Lebensmittels, liegen auch in den Schweinefleischproben die Gehalte an Cyd, Urd, Guo und Ado kleiner als 2 mg/100 g vor. Auch in Schweinefleischproben kommt Ino mit den höchsten Gehalten der detektierten Ribonucleoside vor. In den Milchproben wurden erwartungsgemäß neben den unmodifizierten Ribonucleosiden Cyd, Urd, Ino, Guo und Ado auch die modifizierten Ribonucleoside m1Ado und t6Ado nachgewiesen. Urd lag in den Proben in der höchsten Konzentration vor, gefolgt von Cyd. Die drei untersuchten Kühe wurden absichtlich wegen ihrer unterschiedlichen Laktationstage zu Beginn des Melkens ausgesucht: So hatte Kuh Nr. 3158 zu Beginn der Untersuchung den 257. Lactationstag, Kuh-Nr. 3142 den 112. und Kuh-Nr. 1904 den 48. Lactationstag. In früheren, umfangreichen Untersuchungen zu Ribonucleosid-Gehalten innerhalb der Lactation wurde gezeigt, dass sich nach den erhöhten Ribonucleosid-Gehalten der Kolostralphase die Gehalte auf ein nahezu konstantes Niveau einpendeln. Interessanterweise wurden in den Milchproben von Kuh-Nr. 3158 geringere Ribonucleosid-Gehalte gefunden als in den Proben von Kuh-Nr. 1904, d. h. zum Ende der Lactation scheinen die Ribonucleosid-Gehalte abzunehmen. Generell konnten in den Abendgemelken geringfügig höhere Ribonucleosid-Konzentrationen bestimmt werden als in den Morgengemelkproben. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass in dem Gemeinschaftsprojekt des Instituts für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch, MRI Standort Kiel, und der Arbeitsgruppe Analytik, MRI Standort Kulmbach, in relativ kurzer Zeit Lebensmittel tierischen Ursprungs (Fisch, Fleisch, Milch) auf einige qualitätsrelevante Metabolite hin untersucht wurden. In diesem Projekt wurden neue Erkenntnisse zu Ribonucleosid-Gehalten sowie den Gehalten an freien Aminosäuren, speziell Taurin, in unterschiedlichen Lebensmitteln erhalten. Zum Nachweis seltener Nucleotide wurde eine neue Analysenmethode entwickelt, die für das Screening auf weitere relevante Verbindungen Perspektiven eröffnet. Für die Zukunft wäre eine Erhöhung der Probenanzahl denkbar, um statistische Auswerteverfahren für sämtliche Analyten sinnvoll einsetzen zu können. Die Ergebnisse des Projekts wurden veröffentlicht: 1.) Mitteilungsblatt Fleischforschung Kulmbach 50 (2011) Nr. 194, 229-248: Bestimmung metabolischer Profile von Lebensmitteln tierischer Herkunft (Determining metabolic profiles of food of animal origin); 2.) Fleischwirtschaft 5, 103 – 107 (2012): Bestimmung metabolischer Profile von Lebensmitteln tierischer Herkunft – Teil 1: Freie Aminosäuren; 3.) Fleischwirtschaft 6, 93 - 99, 2012: Bestimmung metabolischer Profile von Lebensmitteln tierischer Herkunft – Teil 2: Ribonucleoside und Diadenosinpolyphosphate.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Ernährungsphysiologie
- Lebensmittelchemie
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
MRI - Institut für Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch (MRI-MF)
