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Isolierung und Charakterisierung von allergieauslösenden Substanzen aus Lebensmitteln

Chen, Qi - Universität Hamburg (2016)


Mit den allergenen Lebensmittelbestandteilen Casein aus Kuhmilch und Erdnuss wurden optimale Extraktions- und Quantifizierungsmethoden der Proteine aus Modellebensmitteln entwickelt. Als Modellebensmittel wurden caseinhaltige Muffins und erdnusshaltige Schokolade hergestellt. Zunächst wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die Allergene gleichmäßig in die beiden Modellebensmittel eingearbeitet werden konnten. Der Casein-Teig wurde so hergestellt, dass eine caseinhaltige Lösung durch nachhaltiges Kneten in die Teigmatrix eingearbeitet wurde. Dieser Teig konnte gebacken werden und somit konnten die Veränderungen des Caseins während des Backprozesses studiert werden. Die Einarbeitung der Erdnüsse in die Schokoladenmatrix erfolgte durch Einrühren in die gelöste Matrix.

Zur Bestimmung der Allergene in den Modellebensmitteln hat sich der Sandwich-ELISA als beste Quantifizierungsmethode herausgestellt. Aufgrund der statistisch gesicherten Ergebnisse der Grund- und Matrixkalibrierung war der Sandwich-ELISA als zuverlässig, reproduzierbar, selektiv und genau zu bewerten. Die Nachweisgrenze des Sandwich-ELISA für die Detektion des Caseins war im μg/kg Bereich sehr gut, während Erdnussproteine wegen des unten beschriebenen Problems mit den Antikörpern bei der Extraktion nur im mg/kg Bereich bestimmt werden konnten.

Die Voraussetzung für den Einsatz des ELISA als Methode zur Bestimmung von Allergenen ist allerdings, dass bei der Extraktion der Allergene aus den Lebensmitteln die intakten Strukturen der Allergene erhalten bleiben bzw. dass sich die Allergene nach der Extraktion renaturieren lassen. Casein und Erdnussprotein waren aus der nicht erhitzten Lebensmittelmatrix mit einem milden und neutralen Puffer relativ gut extrahierbar. Allerdings waren die Proteine aus beiden Lebensmitteln nach deren Erhitzung relativ schwer zu extrahieren. Es mussten daher andere Puffersysteme, z.B. basische, chaotrophaltige oder SDS-haltige Puffersysteme entwickelt werden als diejenigen, die für die nicht erhitzten Lebensmittel angewendet wurden. Die Protein-Wiederfindung wurde zwar nach Verwendung o.g. Puffer verbessert, aber insbesondere das Erdnussprotein war durch Veränderung der Tertiärstruktur mit Antikörpern schlecht detektierbar. Es konnte leider keine Methode gefunden werden, mit der es möglich gewesen wäre, das Protein wieder in den nativen Zustand zurückzuführen. Aus diesem Grund wurde das Erdnussprotein aus gerösteten Erdnüssen mit einem milden und neutralen Puffer extrahiert. Die Korrektur der niedrigen Proteinausbeute war durch die Protein-Extraktion aus gerösteter Erdnuss mit demselben Extraktionspuffer erfolgreich möglich.

Casein wird weniger leicht denaturiert als Erdnussprotein. Daher konnte es mit einer 3 M Harnstofflösung bei pH 11,5 extrahiert werden. Die Wiederfindungsrate des Caseins in den Muffins war zunächst noch niedrig. Durch weitere Untersuchungen wurde festgestellt, dass Casein bei Backtemperaturen in großem Umfang abgebaut wird. Dieser Abbau kann durch Lebensmittelzusätze wie Hühnereieiprotein gehemmt bzw. durch Zucker gefördert werden.


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