Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Untersuchung und Erhöhung von DPP-IV Inhibitoren in malzbasierten Matrizen

Untersuchung und Erhöhung von DPP-IV Inhibitoren in fermentierten malzbasierten Getränken

Ziel dieser Studie ist die Analyse und technologische Modellierung, in welchem Umfang getreidebasierte (teilhydrolysierte) Peptide eine inhibitorische Wirkung gegenüber der humanen Dipeptidyl-Peptidase IV aufweisen und welche Strategien sich ableiten lassen, diese durch technologische Maßnahmen bei der Mälzung und enzymatischen Hydrolyse während des Maischens in Lebensmitteln anzureichern.

Kernarbeitsschritte dieses Vorhabens sind die qualitative (UHPLC-HRMS/MS) und quantitative (Inhibierungsassay) Analyse hauptverantwortlicher Leitpeptide durch die Aufreinigung der Proteinauszüge aus Würzen und Malzmehlen von Gerste, Hafer, Roggen, Weizen (und deren Kreuzungen) sowie den Pseudogetreiden Amarant, Sorghum und Quinoa. Die Leitpeptide werden nachfolgend dazu genutzt, die getränketechnologischen Prozessparameter und hydrolytischen Prozessschritte direkt zu charakterisieren, um die Ausbeute an DPP-IV inhibierenden Peptiden maximieren zu können. Durch Simulation des gastrointestinalen Verdaus in vitro soll ferner die Relevanz der Wirkung im Körper (diätetische Ernährung) sichergestellt werden.

Hersteller, getreidebasierter Getränke, Mälzereien sowie Zulieferer und Hersteller funktioneller Lebensmittel profitieren von diesem Vorhaben und werden in die Lage versetzt, neue und alternative Produkte mit funktionellem Zusatznutzen als „Nutriceutical“ am Markt zu platzieren. Die Anreicherung relevanter DPP-IV-inhibierender Peptide in getreidebasierten Getränken bietet somit eine innovative Möglichkeit zur Erweiterung des Produktsortiments kleiner und mittlerer Unternehmen (Brauereien und Mälzereien).

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes konnte durch gezielte Hydrolyse von Quinoa unter Einsatz des kommerziellen Enzyms Flavorzyme ein Qunioa-Hydrolysat mit hoher DPP-IV inhibitorischer Wirkung generiert werden. Im Rahmen der Forschungsarbeiten konnte sowohl die Hydrolyse optimiert, als auch neue DPP-IV inhibierende Peptide identifiziert werden, welche bisher nicht in der Literatur beschrieben waren. Zusätzlich wurden drei verschiedene DPP-IV Assays vergleichend zueinander untersucht. Darüber hinaus wurde der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Bildung und Konzentration von DPP-IV inhibierenden Peptiden untersucht und sowohl die Bedeutung des Mälzens als auch des gastrointestinalen Verdaus auf die Freisetzung der DPP-IV inhibierenden Peptide dargelegt. Durch die systematische Prozessvariation konnte die DPP-IV inhibitorische Aktivität um den Faktor 32 gesteigert werden. Zusätzlich wurde eine schnelle, robuste und sehr sensitive Quantifizierungsmethode für 153 literaturbekannte DPP-IV inhibierende Peptide entwickelt, welche zukünftig für das schnelle Screening von DPP-IV Inhibitoren in unterschiedlichen Proben genutzt werden kann. Zusätzlich wurden im Rahmen des Projektes 50 neue DPP-IV inhibierende Peptide identifiziert.

Auf Basis der erzielten Ergebnisse kann zukünftig ein getreidebasiertes Getränk mit DPP-IV inhibierender Wirkung hergestellt werden. Dieses Getränk könnte nach weiteren in vivo Untersuchungen zur Behandlung von Diabetes-Patienten eingesetzt werden.

Neben der Hydrolyse von Quinoa und Hafer wurden auch weitere (Pseudo-)Getreide untersucht, welche zum Teil gute inhibitorische Eigenschaften aufwiesen. Zukünftig können diese Daten genutzt werden, um weitere, bisher unbekannte DPP-IV inhibierende Peptide aufzuklären und deren Anwendung im Getränkebereich zu untersuchen.