Direkt zur Hauptnavigation springen Direkt zum Inhalt springen

Zucker und Zuckerprofiling in Lebensmitteln und Biofluiden

Marker für Bewertung, Verzehr und Gesundheit

Im Fokus der Nachwuchsgruppe „Zucker und Zuckerprofiling in Lebensmitteln und Biofluiden“ stehen Zucker in Lebensmitteln und Körperflüssigkeiten (Biofluiden) sowie deren Analytik. Verschiedene Fragen zu Zuckern in der Ernährung mit Blick auf Lebensmittel, Gesundheit, und Physiologie werden in vier Arbeitspaketen (AP) thematisiert. Dazu gehören Fragen zur Aufnahme von Zuckern und zuckerhaltigen Lebensmitteln (Lebensmittelmarker), zum Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von verschiedenen Zuckern in Speichel mit der Ernährung, der oralen Mikrobiota und der Geschmackswahrnehmung und -präferenz sowie zum Einsatz von Allulose als möglichem neuen kalorienarmen Ersatzzucker in Lebensmitteln. Am Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse wurde bereits eine halb-gerichtete Zuckerprofiling-Methode zur Analyse einer Vielzahl von Zuckerverbindungen etabliert. Diese wird zu einer quantitativen Zuckerprofiling-Methode weiterentwickelt, die in den verschiedenen Arbeitspaketen eingesetzt wird.

Zucker, was heißt das eigentlich?

Unter Zucker versteht man gemeinhin den sogenannten Haushaltszucker (Saccharose), oder auch Fruchtzucker (Fructose), Traubenzucker/Blutzucker (Glucose) oder Milchzucker (Lactose). Chemisch gesehen sind Zucker Kohlenhydrate oder Saccharide, also Verbindungen, die sich aus den Elementen Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff zusammensetzen. Unter den Begriff Zucker fällt daher eine riesige Anzahl verschiedenster Substanzen, von Mono-, Di- und Polysacchariden bis hin zu Zuckeralkoholen, Zuckersäuren, Desoxyzucker, aber auch Aminozucker, Thiozucker und weiteren Verbindungen.

Dennoch wird in der Analytik von Köperflüssigkeiten und Lebensmitteln in der Regel nur eine kleine Auswahl besonders häufig vorkommender Zucker wie Saccharose, Glucose, Fructose und Lactose betrachtet. Dies ist aber lediglich ein Bruchteil dessen, was an Zuckern in unserer Nahrung und unserem Körper vorkommt, wie Untersuchungen des Instituts OG mit Hilfe der dafür entwickelten Zuckerprofiling-Methode bereits gezeigt haben: Mehr als 80 verschiedene Zuckerverbindungen wurden sowohl in Urin (siehe Abbildung) als auch im Blut nachgewiesen. Einige dieser Zucker konnten bereits mit dem Verzehr bestimmter Lebensmittel, mit dem Geschlecht, dem Gesundheitsstatus (insbesondere Diabetes mellitus Typ 2) oder mit dem Alter in Verbindung gebracht werden.

AP1    Quantitatives Zuckerprofiling

Die bisher etablierte Methode ermöglicht lediglich einen „relativ quantitativen Vergleich“ der detektierten Zucker. Dies bedeutet, dass das Signal eines Zuckers in einer Untersuchungsgruppe relativ im Verhältnis zum Signal desselben Zuckers in der Vergleichsgruppe betrachtet wird. Verglichen damit sind „absolut quantitative Werte“, also die Konzentrationen der Zucker im Blut, im Urin oder in einem Lebensmittel, in ihrem Informationsgehalt und ihrer Aussagekraft deutlich höher. Das erste Hauptziel der Nachwuchsgruppe ist daher die Weiterentwicklung der bestehenden Zuckerprofiling-Methode hin zu einer quantitativen Methode.
Diese quantitative Methode wird dann zur Beantwortung unterschiedlicher biologischer Fragestellungen eingesetzt:

AP2    Zucker in der Ernährung (als Lebensmittelverzehrsmarker)

Lebensmittelverzehrsmarker sind Verbindungen, die in Urin oder Blut quantitativ bestimmt und mit dem Verzehr eines spezifischen Lebensmittels oder einer Lebensmittelgruppe in Verbindung stehen. Im Rahmen dieses Arbeitspaketes wird evaluiert, ob das Zuckerprofil im Urin in Kombination mit der Quantifizierung ausgewählter Zucker dazu genutzt werden kann, die Gesamtzuckeraufnahme zu errechnen und gleichzeitig zu prüfen, ob durch die Zusatzinformation des Zuckerprofils auch die Quelle der Zuckeraufnahme (z.B. Obst, Gemüse vs. Limonade) differenziert werden kann.

Weitere Informationen

AP3    Zucker im Speichel, orale Mikrobiota und Geschmackswahrnehmung

Der Mund ist der Eintrittspunkt der Nahrung in den Gastrointestinaltrakt; hier wird die Nahrung durch Kauen mechanisch zerkleinert und mit Speichel vermengt. Speichel ist sehr komplex zusammengesetzt und enthält eine Vielzahl von Metaboliten, die aus dem menschlichen Stoffwechsel, von der im Mund vorhandenen oralen Mikrobiota (also den Bakterien, die den Mund besiedeln) sowie von Lebensmittelbestandteilen oder Kontaminanten stammen . Die Zusammensetzung des Zuckerprofils im Speichel ist jedoch noch nicht beschrieben worden. Daher soll in diesem Arbeitspaket das Zuckerprofil im Speichel eines gesunden Menschen erstmalig untersucht werden.

Weitere Informationen

AP4    Evaluierung von Allulose als Ersatzzucker in Lebensmitteln

Für die erwünschte Reduktion von freien Zuckern in der Ernährung werden derzeit verschiedene Alternativen erprobt. Eine Alternative könnte der vergleichsweise seltene Zucker Allulose sein. Eine Sicherheitsbewertung der EFSA (European Food Safety Authority) steht noch aus, auch weil grundlegende Daten fehlen. Daher soll die Nachwuchsgruppe verschiedene offene Fragen zur Allulose in enger Zusammenarbeit mit internen Kooperationspartnern bearbeiten.

Weitere Informationen