DE60222403T2

DE60222403T2 - Verwendung von nahrungsmitteln und getränken als abgabesystem für phytase beim menschen

Info

Publication number: DE60222403T2
Application number: DE60222403T
Authority: DE
Inventors: Robert Franciscus Beudeker
Original assignee: DSM IP Assets BV
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: AU2002250832B2; WO2002054881A3; CN1498079A; US7566466B2; ATE372682T1; EP1389915A2; CN1256029C; CA2432965A1; ES2291458T3; DE60222403D1; WO2002054881A2; EP1389915B1; CA2432965C; US20040058049A1; NZ526891A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufnahme von Mineralien, wie Calcium, aus Nahrungsmitteln.
Hintergrund der Erfindung
Mineralien, wie Eisen, Zink und Calcium, sind wichtige Elemente für die menschliche Gesundheit. Eisenmangel führt zu Anämie, die im Fall schwangerer Frauen mit erheblichen Zunahmen in der Müttersterblichkeit einhergeht. Weniger schwere Anämie führen zu einer Einschränkung der physischen Leistung.
Man hat den Eisenbedarf bei Männern und Frauen hinsichtlich der Menge an Eisen untersucht, die absorbiert werden muss, um die Verluste des Körpers auszugleichen, und derjenigen, die benötigt wird, um die normalen Eisenzunahmeraten während Wachstum und Schwangerschaft bereitzustellen.
Ein Zinkmangel führt zu einer Wachstumsstörung und schweren Hautläsionen.
Calcium ist sehr wichtig bei der Knochenbildung.
Die Verfügbarkeit von Mineralien, wie Eisen, Calcium und Zink, bei Tieren und Menschen wird durch das Vorliegen von Verbindungen behindert, die mit ihnen Komplexe bilden. Phytinsäure (Inositolhexakisphosphat) bildet zum Beispiel mit diesen Mineralien Komplexe, die Phytatsalze ergeben. Phytate und Phytinsäure findet man praktisch in allen Pflanzen und Pflanzensamen. Phytinsäure dient als Speichermittel für die Phosphorquelle bei Pflanzen.
Alltägliche Nahrungsmittel, wie Brot, Cornflakes und Kräcker, enthalten erhebliche Mengen an Phytat und Phytinsäure. Der Verzehr solcher Nahrungsmittel führt zu einer verringerten Verfügbarkeit von Mineralien, wie Eisen, Zink und Calcium.
EP0380343 offenbart, dass Phytinsäure mit verschiedenen Metallionen (Ca, Fe, Zn) wechselwirkt und die Aufnahme dieser Metalle bei Menschen stört, was zu Mangelerscheinungen führen kann. Phytase wird dazu ver wendet, Phytase von Sojabohnenprotein zu verringern oder zu entfernen.
WO9949740 offenbart eine Futterzusammensetzung, die Phytase aus dem Pilz Aspergillus enthält.
WO9830681 offenbart, dass Phytase mit essenziellen Ionen (Ca, Fe, Zn) Chelate bildet und sie für die Ernährung nicht verfügbar macht.
WO9830681 offenbart ferner, dass mindestens zwei Phytasen mit unterschiedlichen Wirkungsweisen in Tierfutter oder Tierfutterzusätzen verwendet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt folgendes bereit:

– die Verwendung einer Phytase in einem Getränk für den menschlichen Verbrauch in Form von Trinken zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Calcium und/oder Eisen des Getränks für Menschen, wobei das Getränk Kuhmilch umfasst.

Eingehende Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt Getränke bereit, die für den menschlichen Verzehr geeignete Phytasen umfassen.
Die erfindungsgemäßen Nahrungsmittel und Getränke umfassen üblicherweise Phytase in einer Konzentration von 50 bis 10000 FTU/kg, vorzugsweise von 100 bis 5000 FTU/kg und am stärksten bevorzugt von 500 bis 1500 FTU/kg.
Phytasen sind in der Natur weit verbreitet und wurden in Bakterien, Hefen, Pilzen und Pflanzen entdeckt, und Phytasen aus jedem von diesen können für die Erfindung verwendet werden. Das Pilzenzym Phytase aus Aspergillus niger ist für die Verwendung in Tierfutter kommerziell vertrieben worden, und es kann ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Gen, welches das Enzym codiert, ist kloniert worden, und das Phytase-Enzym wurde in Aspergillus niger überexprimiert. Dieser Pilz wird im industriellen Maßstab in großen Fermentern gezüchtet, was die Produktion des Enzyms gestattet. Der Pilz sezerniert beträchtliche Mengen an Phytase, die aus der Biomasse durch eine Reihe von Filtrations- und Ultrafiltrationsschritten abgetrennt werden kann. Das erhaltene Ultrafiltrat wird anschließend zu einem stabilen Granulat oder einer stabilen Flüssigkeit formuliert, das/die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Schließt man das Enzym in die Ernährung ein, führt dies zu einer Freisetzung von Phosphat aus Phytinsäure und Phytat während des Durchgangs der Nahrung durch den Gastrointestinaltrakt der Tiere.
Die erfindungsgemäßen Nahrungsmittel sind üblicherweise solche, deren Herstellung, Lagerung oder anschließende Verwendung keine Bedingungen beinhalten, die mit der Phytase-Aktivität inkompatibel sind. Die Nahrungsmittel können solche sein, die reich an Phytinsäure oder an Phytaten sind, wie Brot, Kuchen, Gebäck, Frühstückscerealien oder Kräcker. Die Nahrungsmittel können auch mit Mineralien, insbesondere mit Calcium, Zink und/oder Eisen und insbesondere mit Calcium, angereichert sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nahrungsmittel solche, deren Herstellung keine Hitzebehandlungen oberhalb von 100°C beinhaltet und/oder die vor der Verwendung gefrostet aufbewahrt werden.
Wir haben vorteilhafte Wirkungen von Phytase auf die Verfügbarkeit von Calcium, Eisen und Zink bei Menschen entdeckt, wenn sie zusammen mit Nahrungsmitteln eingenommen wird, die diese Elemente enthalten. Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren, mit dem das Enzym Menschen auf sichere und angenehme Weise zugeführt werden kann.
Eine Weise zum Zuführen der Phytase an Menschen ist die Aufnahme um eine Mahlzeit herum oder zusammen mit einer Mahlzeit, zum Beispiel Pillen, die um die Essenszeit herum eingenommen werden können. Menschen reduzieren jedoch gerne die Anzahl an Pillen, die sie einnehmen, auf ein Minimum, und deshalb besteht die Möglichkeit, dass die Einnahme dieser Pillen vergessen wird. Das bevorzugte Verfahren zum Zuführen der Phytase ist in der Nahrung oder im Getränk einer Person durch Zugabe der Phytase zu dem Nahrungsmittel oder Getränk. Folglich umfasst eine andere Weise zur Erhöhung der Verfügbarkeit der essentiellen Elemente die Verarbeitung der Nahrungsmittel mit Phytase, um den Phytat-Gehalt der Nahrung zu verringern. Obwohl die Erfindung Nahrungsmittel, die Phytasen umfassen, für einige Nahrungsmittel bereitstellt, kann dies für die nahrungsmittelverarbeitenden Unternehmen mit zu großen Anstrengungen verbunden sein oder würde nicht funktionieren, da die Bedingungen, unter denen die Nahrungsmittel verarbeitet werden, mit den Bedingungen inkompatibel sind, unter denen das Enzym Aktivität zeigen würde. Demgemäß stellt die Erfindung bei einer bevorzugten Ausführungsform Getränke bereit, die eine Phytase umfassen.
Das Getränk ist üblicherweise hinsichtlich Geschmack und Aussehen auf den Verbrauch durch Menschen zugeschnitten. Das Getränk ist vorzugsweise ein mit Geschmack angereichertes Getränk und kann kohlensäurehaltig sein. Üblicherweise handelt es sich um ein Getränk, das gefrostet oder gekühlt aufbewahrt wird. Das Getränk kann mit Calcium angereichert sein.
Die bevorzugte Weise zum Zuführen von Phytase an Menschen wäre Milch, vorzugsweise pasteurisierte Kuhmilch, da diese von vielen Menschen jeden Tag aufgenommen wird, kühl gelagert wird und eine Menge an Calcium enthält. Ersatzweise kann Ziegen- oder Schafsmilch verwendet werden. Milch wird häufig mit zusätzlichem Calcium angereichert. Dieses ist praktisch nutzlos, wenn die Milch gleichzeitig mit Brot oder Cornflakes aufgenommen wird, die große Mengen an Phytinsäure oder Phytat enthalten, da praktisch alle Calciumionen aufgrund der Bildung von Calcium-Phytat-Komplexen nicht-verfügbar gemacht werden. Wird jedoch eine Phytase zugefügt, trägt dies dazu bei sicherzustellen, dass der Verbraucher den vollen Nutzen des zusätzlichen Calciums erhält. Es wird angenommen, dass das Prinzip hinter der vorliegenden Erfindung in den nützlichen Wirkungen des Enzyms Phytase auf die Verfügbarkeit von Mineralien, wie Eisen, Zink und Calcium, für die Aufnahme aus Nahrungsmitteln besteht. Durch das Enzym Phytase (zum Beispiel 3-Phytase EC 3.1.3.8, 6-Phytase EC 3.1.3.8 oder 3,6-Phytase EC 3.1.3.8, von denen jede bei der Erfindung eingesetzt werden kann) können Phytat und Phytinsäure in Inositol und Inositolphosphate umgewandelt werden. Auf diese Weise kann die Bildung von Komplexen, wie des Calcium-Phytat-Komplexes, im Wesentlichen verringert werden, und daher sind die Mineralien, in diesem Beispiel Calcium, für die Aufnahme während der Nahrungsaufnahme besser verfügbar.
Milch wird hitzebehandelt, um Mikroorganismen abzutöten und unerwünschte Enzymaktivitäten zu zerstören. Diese Hitzebehandlung, die man als Pasteurisierung bezeichnet, wird bei 60–85°C während einer kurzen Zeitspanne von bis zu 20 Sekunden durchgeführt. Diese Temperaturen in einer wässrigen Umgebung sind derart, dass man erwarten würde, dass die gesamte Phytase-Enzymaktivität zerstört wird.
Wir haben jedoch überraschenderweise entdeckt, dass ein großer Anteil der zugesetzten Phytase-Aktivität gegenüber dieser Hitzebehandlung beständig zu sein scheint, wohingegen ähnliche Behandlungen in Wasser zu einer deutlichen Verringerung der Phytase-Aktivität führen. Milch stellt ein geeignetes Mittel zum Zuführen dieses Enzyms an Menschen dar, die Milch als funktionelles Nahrungsmittel, das mit Mineralien und Phytase angereichert ist, verwenden.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner Nahrungsmittel bereit, die eine erfindungsgemäße Milch umfassen oder aus dieser hergestellt sind, wie Käse, Joghurts, Milchshakes, Cremes und Desserts.
Die erfindungsgemäßen Milcharten sind zwar üblicherweise pasteurisiert, aber die Erfindung stellt auch unpasteurisierte Milcharten, die eine Phytase um fassen, sowie UHT-Milcharten, die eine Phytase umfassen, bereit. Die Phytase kann vor, nach oder während der Pasteurisierung, aber vorzugsweise vor der Pasteurisierung, zu der Milch gegeben werden. Wenn die Phytase nach der Pasteurisierung zugegeben wird, wird sie vorzugsweise in einer sterilen Form hinzugefügt.
Die erfindungsgemäßen Nahrungsmittel und Getränke sind üblicherweise im Hinblick auf ihren Geschmack und ihr Aussehen für den menschlichen Verbrauch geeignet. Sie werden üblicherweise an gesunde Personen verabreicht, in der Regel als Teil von deren üblicher Ernährung. Die erfindungsgemäßen Nahrungsmittel und Getränke können jedoch an Personen verabreicht werden, die an einem Mineralienmangel leiden oder einem Risiko dafür ausgesetzt sind, und sie können verabreicht werden, um solche Mängel zu behandeln, zu lindern oder zu verhindern. Sie können an Personen verabreicht werden, die an Anämie, Calcium-, Zink- und/oder Eisenmangel leiden. Sie können auch als Teil der normalen Ernährung schwangerer Frauen oder von Frauen, die kürzlich entbunden haben, verabreicht werden. Sie können an Männer und Frauen verabreicht werden, die beabsichtigen, ein Kind zu empfangen.
Unter Phytase wird ein Enzym verstanden, das fähig ist, mindestens eine Phosphatgruppe aus Phytat freizusetzen.
Die Beispiele werden hier zur Veranschaulichung gegeben und sollen in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass in dieser Anmeldung verwendete Phytase-Zubereitungen aus verschiedenen Quellen (aus bakteriellem, pilzlichem oder pflanzlichem Ursprung) erhalten werden können.
Beispiele
Beispiel 1
Applikation von Phytase in Milch vor der Pasteurisierung
Verschiedene Phytase-Zubereitungen sind kommerziell erhältlich. Wir haben NATUPHOS^TM 5000 G (DSM, Delft, Niederlande) und die entsprechende flüssige Formulierung NATUPHOS^TM L sowie das ursprüngliche konzentrierte Ultrafiltrat als Testsubstanzen verwendet.
Wir haben die Ergebnisse der Pasteurisierung während 20 Sekunden bei Kuhmilch mit denen in Wasser auf die Phytase-Aktivität verglichen. Die Ergebnisse sind, ausgedrückt als FTU/kg, in Tabelle 1 gezeigt.

Die Phytase-Einheiten wurden zu Milch und Wasser in einer Endkonzentration von 1000 FTU/kg zugegeben. Eine Phytase-Einheit ist als die Menge an Enzymen definiert, die ein Mikromol Phosphat pro Minute aus 1 mM Na-Phytat bei pH 5,5 und 37°C freisetzt. Das Analyseverfahren ist veröffentlicht (Engelen, van Ransdorp en Smit, J.A.O.C. Int. 77: 760–764 (1994)). Tabelle 1: Phytase-Stabilität in Milch und Wasser

	Behandlung
	Milch 60°C FTU/kg	Milch 85°C FTU/kg	Wasser 60°C FTU/kg	Wasser 85°C FTU/kg
NATUPHOS^TM 5000 G	995	925	553	275
NATUPHOS^TM 5000 L	989	931	547	284
Phytase-Ultrafiltrat	997	936	549	263

Claims

Verwendung von Phytase in einem Getränk für den menschlichen Verbrauch in Form von Trinken zur Erhöhung der Verfügbarkeit von Calcium und/oder Eisen des Getränks für Menschen, wobei das Getränk Kuhmilch umfasst.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Getränk einen Phytase-Gehalt von 50–10000 FTU/kg, vorzugsweise von 100–5000 FTU/kg oder am stärksten bevorzugt von 500–1500 FTU/kg besitzt.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Phytase mikrobiellen Ursprungs ist und vorzugsweise aus dem Pilz Aspergillus stammt.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Milch pasteurisierte Milch ist.