DE19836338A1

DE19836338A1 - Proteinkomponente für diätetische Nahrungsmittel

Info

Publication number: DE19836338A1
Application number: DE19836338A
Authority: DE
Inventors: Guenther Sawatzki; Gilda Georgi; Guenther Boehm
Original assignee: Nutricia NV
Current assignee: Nutricia NV
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2000-02-24
Also published as: BR9912957A; PL346002A1; AU5514599A; EP1104999A1; MXPA01001537A; SK1712001A3; HUP0102985A2; US6355297B1; CZ2001393A3; CN1312684A; HUP0102985A3; WO2000008946A1; CA2339757A1

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Proteinkomponente auf Basis üblicher, für die Herstellung von Nahrungen eingesetzter Proteine, von denen mindestens 20 Gew.-% mindestens einen Phosphatrest aufweisen, der kovalent an das Protein gebunden ist, bereitgestellt. Diese Proteinkomponente zeichnet sich dadurch aus, daß 50 bis 100 Gew.-% der Proteine, die mindestens einen kovalent gebundenen Phosphatrest aufweisen, einer Dephosphorylierungsreaktion unterworfen wurden, bei der 20 bis 100% der kovalent gebundenen Phosphatreste entfernt wurden. Die erfindungsgemäße Proteinkomponente ermöglicht nicht nur eine ausreichende Proteinversorgung, sondern passiert auch den Magen rasch und verhindert einen Rückfluß von Mageninhalt in die Speiseröhre.

Description

Die Erfindung betrifft eine Proteinkomponente für diätetische Nahrungsmittel auf Basis üblicher, für die Herstellung von Nahrungen eingesetzter Proteine, ein diese Proteine enthaltendes Nahrungsmittel und die Verwendung dieser Proteine sowie dieser Nahrung für die Behandlung von Patienten mit gestörter gastrointestinaler Motilität.

Die verzögerte Magenentleerung nach einer Mahlzeit ist ein Leitsymptom bei Patienten mit gestörter gastrointestinaler Motilität. Eine der wichtigsten Konsequenzen einer verzögerten Magenentleerung ist der Rücktransport von Mageninhalt in die Speiseröhre, der sogenannte gastroösophageale Reflux (im folgenden Reflux). Die Folgen sind zum einen eine Schädigung der Schleimhaut der Speiseröhre durch die Magensäure und die Enzyme des Magensaftes, was bei häufigem Auftreten zu einer entzündlichen Veränderung der Speiseröhre, der sogenannten gastroösophagealen Refluxkrankheit führt. Eine andere Folge kann Erbrechen sein. Letzteres bedeutet besonders bei schwer kranken Patienten die Gefahr einer Aspiration von Mageninhalt in die Lunge als schwere Komplikation.

Die Ursachen für Reflux sind vielgestaltig. Häufig sind sie in der Säuglingszeit ein Ausdruck entwicklungsbedingter Unreife der motorischen Koordination des Gastrointestinaltraktes. Generell kann bei allen schweren Erkrankungen, die mit Störungen der Bewußtseinslage oder mit Blutdruckabfall einhergehen, ein Reflux auftreten. Dies ist auch der Fall, wenn durch Medikamente die Bewußtseinslage beeinflusst wird, wie z. B. bei der Narkose. Eine weitere große Gruppe, bei denen ein Reflux beobachtet wird, sind Patienten mit gestörter Hirnfunktion.

Neben der medikamentösen Beeinflussung der gastrointestinalen Motilität vor allem durch Medikamente, die das vegetative Nervensystem beeinflussen, werden bei der diätetischen Behandlung traditionell zwei Wege verfolgt. Der gebräuchlichste Weg ist die Andickung der Nahrung mit Galactomananen (im Regelfalle aus Johannisbrotkernen). Das diätetische Prinzip besteht darin, durch Andickung der Nahrung praktisch "mechanisch" einen Rückfluß von Mageninhalt in die Speiseröhre zu verhindern. Der andere Weg, besonders bei Patienten mit Gefährdung durch Aspiration angewandt, besteht darin, die Nahrung extrem dünnflüssig zu machen, um eine rasche Magenpassage zu ermöglichen.

Beide Wege sind nicht optimal. Bei schwerkranken, erwachsenen Patienten wird diskutiert, daß die Fettresorption durch die Andickung mit Galactomananen möglicherweise gestört werden könnte. Der Nachteil der sehr dünnflüssigen Nahrungen liegt darin, daß sie Proteine nur in hydrolysierter Form oder in sehr geringen Konzentrationen anbieten können. Eine ausreichende Proteinversorgung ist somit durch solche Nahrungen nicht zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Proteinkomponente bereitzustellen, mit der Nahrungsmittel bzw. Nahrungen hergestellt werden können, die eine ausreichende Proteinversorgung ermöglichen und gleichzeitig den Magen rasch und ohne Gefahr für einen Reflux passieren.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche.

Als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäße Proteinkomponente, die auch als Proteinzusammensetzung bzw. Proteinmischung bezeichnet werden kann, dienen übliche, für die Herstellung von Nahrungen bzw. Nahrungsmitteln eingesetzte Proteine bzw. Proteinquellen. Dabei werden insbesondere in der Natur vorkommende Rohstoffe tierischen und pflanzlichen Ursprungs eingesetzt. Die zum Einsatz gebrachten Proteine können dabei beliebiger Art sein.

Mindestens 20 Gew.-% und somit 20 bis 100 Gew.-% der für die Herstellung der erfindungsgemäßen Proteinkomponente eingesetzten Proteine sind solche, die mindestens einen Phosphatrest aufweisen, der kovalent an das entsprechende Protein gebunden ist. Zweckmäßigerweise handelt es sich dabei um Kuhmilchproteine und von diesen wiederum um die Caseine. Die restlichen Proteine und somit 0 bis 80 Gew.-% sind solche, die "von Anfang an" und daher von Natur aus keine kovalent gebundene(n) Phosphat-gruppe(n) aufweisen.

Erfindungsgemäß werden nun 50 bis 100 Gew.-% der Proteine, die mindestens einen kovalent gebundenen Phosphatrest aufweisen, einer per se bekannten Dephosphorylierungsreaktion unterworfen, bei der 20 bis 100% der kovalent gebundenen Phosphatreste abgespalten werden. Mit anderen Worten, der kovalent gebundene Phosphatgehalt derjenigen Proteine, die einer Dephosphorylierungsreaktion unterworfen wurden, wird um 20 bis 100%, vorzugsweise um 20 bis 85% verringert.

Die erfindungsgemäße Proteinkomponente ist somit aufgebaut aus

a) 20 bis 100 Gew.-% Proteinen, die ursprünglich mindestens einen Phosphatrest aufweisen und von denen
- a) 50 bis 100 Gew.-% einer Dephosphorylierungsreaktion unterworfen wurden, bei der 20 bis 100% der Phosphatreste entfernt wurden, und
- b) 0 bis 50 Gew.-% keiner derartigen Dephosphorylierungs reaktion unterworfen wurden, und
b) 0 bis 80 Gew.-% Proteinen, die von Anfang an keinen Phophatrest aufweisen.

Das Gewichtsverhältnis von Proteinen a) zu Proteinen b) beträgt dabei vorzugsweise 30 : 70 bis 50 : 50 und insbesondere ca. 40 : 60.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Unterlagen von einem Bereich die Rede ist, beispielsweise bei den oben genannten Bereichen von 20 bis 100 Gew.-%, 50 bis 100 Gew.-%, 0 bis 50 Gew.-% und 0 bis 20 Gew.-%, sowie bei den erläuterten Deposphorylierungsgraden von 20 bis 100% bzw. 20 bis 85%, dann sind damit alle dazwischenliegenden Einzelwerte, insbesondere die ganzzahligen Einzelwerte und auch alle davon umfaßten kleineren Bereiche offenbart. Zu den offenbarten Einzelwerten (in % bzw. Gew.-%) gehören somit beispielsweise 1, 2, 3, 4, 5 . . ., 9 . . .,13 . . ., 17, 18 . . ., 21, 22, 23, 24, 25, 26 . . ., 31, 32, 33 . . ., 38, 39, 40, 41 . . ., 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 . . ., 68, 69, 70, 71 . . ., 78 . . ., 83, 84 . . ., 88, 89, 90, 91 . . ., 95, 96, 97, 98 und 99. Umfaßte Bereiche sind beispielsweise 20 bis 40, 30 bis 50, 40 bis 85, 45 bis 75, 50 bis 85, 40 bis 75, 50 bis 85, 55 bis 90 usw. Diese Bereiche sind nur beispielhaft aufgeführt.

Die erfindungsgemäße Proteinkomponente kann als solche und somit als alleiniger Bestandteil oder Proteinbestandteil an einen Patienten verabreicht werden, beispielsweise in Form einer Sondennahrung. Zweckmäßigerweise wird die erfindungsgemäße Proteinkomponente jedoch noch mit den anderen üblichen Bestandteilen einer Nahrung und insbesondere eines fertigen Nahrungsmittels vermengt und dann in einer einem Nahrungsmittel einverleibten Form an einen Patienten verabreicht. Die erfindungsgemäße Proteinkomponente kann dabei den alleinigen Proteinbestandteil einer solchen Nahrung ausmachen oder auch noch mit weiteren Proteinkomponenten vermischt werden.

Die erfindungsgemäße Proteinkomponente kann dabei in einer solchen Form eingesetzt werden, daß sie außer der Dephosphorylierung keiner weiteren Behandlung unterworfen wird. Allerdings kann die Proteinkomponente auch vor oder nach der Dephosphorylierung einer per se bekannten weiteren Behandlung unterworfen werden.

Der Erfindung liegt nun die überraschende Erkenntnis zu Grunde, daß durch eine graduelle enzymatische Dephosphorylierung der eingesetzten Proteinquelle mit einem Dephosphorylierungsgrad von 20 bis maximal 100% und insbesondere von 20 bis 85% sowie gegebenfalls durch die Mischung dieser dephosphorylierten Proteine mit Phosphatresten aufweisenden, nicht dephosphorylierten Proteinen und/oder mit von Natur aus keine Phosphatreste bzw. Phosphatgruppen aufweisenden Proteinen die Magenentleerung gezielt gesteuert werden kann. Durch eine entsprechende schnellere Entleerung des Magens wird wiederum der Reflux deutlich reduziert. Durch gezielte Steuerung des Grades der Dephosphorylierung hat man zudem die Möglichkeit, auf die unterschiedlichen Störungen der gastrointestinalen Motilität spezifisch zu reagieren.

Zur Herstellung von Säuglingsnahrungen und Sondennahrungen werden als Proteinquelle üblicherweise Kuhmilchproteine eingesetzt. Diese Kuhmilchproteine bestehen aus Caseinen und Molkenproteinen. Die Caseine unterscheiden sich von den Molkenproteinen vor allem dadurch, daß sie im sauren Milieu (pH kleiner 4,8) koagulieren, sich zu größeren Aggregaten zusammenlagern und sich in Flüssigkeiten absetzen. Die im Überstand verbleibenden Proteine sind die Molkenproteine.

Diese Koagulation findet auch im menschlichen Magen statt, der in Abhängigkeit vom Alter des Menschen einen pH-Wert von 2-4 aufweist. Die Art der Koagulation im Magen hängt ganz offensichtlich von der Struktur der Caseinmoleküle ab, die u. a. durch den kovalent gebundenen Phosphatgehalt bestimmt wird. Kuhmilchcaseine sind reich an kovalent gebundenem Phosphat.

Vorzugsweise werden als Proteinquelle daher Caseine, insbesondere bovine Caseine eingesetzt.

Die Dephosphorylierung kann chemisch oder enzymatisch erfolgen. Bei der chemischen Dephosphorylierung wird durch Hitzeeinwirkung (vorzugsweise 120 bis 140°C) und/oder Erhöhung des pH-Wertes (vorzugsweise pH 10 bis 12) das kovalent gebundene Phosphat abgespalten. Der Nachteil bei dieser chemischen Modifizierung liegt darin, daß durch die hohen Temperaturen Peptidbindungen gespalten werden, d. h. das Casein teilweise hydrolysiert wird. Durch Erhöhung des pH-Wertes tritt eine Blockierung vor allem der ε-Aminogruppe des Lysins ein (Bildung von Lysinoalanin) was zu einer Verminderung der biologischen Wertigkeit des Proteins führt. Für die enzymatische Dephosphorylierung stehen die alkalische und die saure Phosphatase zur Verfügung. Die alkalische Phosphatase wird überwiegend aus biologischen Materialien wir Dünndarmmucosa, Leber, Niere, Blut und Mikroorganismen gewonnen. Diese Präparate haben häufig den Nachteil, daß sie nicht frei von Proteasen sind. Dies führt zur Teilhydrolyse des Gaseins während der Dephosphorylierung. Deutlich besser geeignet ist z. B. die saure Phosphatase, die aus Kartoffeln gewonnen wird. Die Präparate sind proteasefrei und führen somit zu keinen Veränderungen des Gaseins.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, durch gezielte enzymatische Dephosphorylierung von bovinen Caseinen Proteine herzustellen, die als Basis für die Produktion von Nahrungen für reflux-gefährdete Personen (Säuglinge, Kinder, Patienten mit speziellen Krankheitsbildern) dienen können. Da die Aminosäurezusammensetzung der Caseine bei entsprechender Durchführung der Dephosphorylierung unverändert bleibt, verändert sich ihr nutritiver Wert nicht und sie können darum in gleicher Quantität wie herkömmliche Caseine eingesetzt werden.

Die entsprechend dephosphorylierten Proteine, vorzugsweise Casein, kann alleine oder als Baustein für beliebige Proteinmischungen eingesetzt werden. In den Proteinmischungen können neben den partiell dephosphorylierten Proteinen, vorzugsweise auf Basis von Caseinen, auch andere Proteine, z. B. Molkenproteine, Sojaproteine oder andere Proteine pflanzlicher oder tierischer Herkunft enthalten sein. Die Mischungen richten sich nach den Anforderungen der jeweiligen Zielgruppen (Säuglinge, Kleinkinder, Erwachsene, spezielle Patienten).

Im folgenden sind zwei Beispiele für die gezielte Dephosphorylierung von bovinem Casein aufgeführt.

Beispiel 1

Bovines Natrium-Caseinat (3%ige Lösung) wird mit saurer Phosphatase aus der Kartoffel (10 U/g Casein) zwei Stunden bei 45°C inkubiert. Die dabei erzielte Phosphatabspaltung beträgt 58,5%. Das dephosphorylierte Casein wird mit Molkenproteinen (Casein- Molkenproteinverhältnis 40 : 60) und den für eine Säuglingsmilchnahrung üblichen Bestandteilen gemischt. Die Aminosäurezusammensetzung der Proteinmischung ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Aminosäurenzusammensetzung der Proteinmischung für eine Säuglingsanfangsnahrung mit dephosphoryliertem Casein und Molkenproteinen (40 : 60)

Aminosäure
g/100 g Aminosäuren
Asp	8, 9
Glu	18,3
Ser	5,2
His	2,4
Gly	1,9
Thr	5,7
Arg	2,7
Ala	4,1
Tyr	3,1
Val	6,0
Met	2,5
Ile	5,8
Phe	4,0
Leu	9,7
Lys	8,5
Pro	8,1
Cys	1,5
Trp	1,6

Beispiel 2

Bovines Kalium-Caseinat (5%ige Lösung) wird mit saurer Phosphatase aus der Kartoffel (5 U/g Casein) eine Stunde bei 45°C inkubiert. Die dabei erzielte Phosphatabspaltung beträgt 28,2%. Dieses dephosphorylierte Casein wird ohne Zusatz weiterer Proteine für die Herstellung einer typischen Sondennahrung bei leicht reduzierter gastrointestinaler Motilität verwendet. Die Aminosäuren zusammensetzung entspricht der des handelsüblichen Kalium- Caseinates.

Claims

1. Proteinkomponente auf Basis üblicher, für die Herstellung von Nahrungen eingesetzter Proteine, von denen mindestens 20 Gew.-% mindestens einen Phosphatrest aufweisen, der kovalent an das Protein gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß 50 bis 100 Gew.-% der Proteine, die mindestens einen kovalent gebundenen Phospatrest aufweisen, einer Dephosphorylierungsreaktion unterworfen wurden, bei der 20 bis 100% der kovalent gebundenen Phosphatreste entfernt wurden.

2. Proteinkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 85% der kovalent gebundenen Phosphatreste durch Dephosphorylierung entfernt sind.

3. Proteinkomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch erhältlich, daß für die Dephosphorylierung Enzyme der Klasse Phosphatase benutzt werden.

4. Proteinkomponente nach Anspruch 3, dadurch erhältlich, daß für die enzymatische Dephosphorylierung saure Phosphatasen benutzt werden.

5. Proteinkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den der Dephosphorylierung unterworfenen Proteinen um Caseine, insbesondere bovine Caseine, handelt.

6. Proteinkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis a) : b), wobei

a) die Summe derjenigen Proteine bedeutet, die
- a) kovalent gebundene Phosphatreste tragen und keiner Dephosphorylierung unterworfen wurden, und
- b) einer Dephosphorylierrung unterworfen wurden, und
b) die Summe derjenigen Proteine bedeutet, die von Anfang an keine Phosphatreste aufweisen, 30 : 70 bis 50 : 50 beträgt.

7. Proteinkomponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis a) : b) ca. 40 : 60 beträgt.

8. Nahrungsmittel enthaltend eine Proteinkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Verwendung der Proteinkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder des Nahrungsmittels nach Anspruch 8 für die Behandlung von erwachsenen und jugendlichen Patienten sowie Säuglingen und Kleinkindern mit gestörter gastrointestinaler Motilität und/oder von refluxgefährdeten Patienten.