Betaglukaner

Beta-glukan (p-glukaner) betegner en gruppe av forskjellige høymolekylære β-D-glukose polysakkarider , som forekommer i celleveggene av korn, bakterier og sopp, eller i fri form som paramylons i alger. Også, cellulose og kitin er glukaner med β- glykosidisk binding .

Cellulose er et eksempel på en (1 → 4) -β- D - glukan , bygget opp av glukose- monomerer
Representasjon av en (1 → 3) -β- D- glukanbinding

I hovedsak forekommer β-1,3-, β-1,4- og β-1,6-glukaner. Avhengig av type binding har beta-glukaner signifikant forskjellige fysisk-kjemiske egenskaper. Derfor har beta-glukaner fra forskjellige kilder forskjellige effekter i menneskekroppen. Nummereringen er ved å delta i den Glucanbindung C - atomer av glukose i hans stol skjema .

Nummerering av C - atomer i glukosemolekylet i sin stolform

Typer og forekomster

Betaglukaner ble først oppdaget i lav og kort tid senere i bygg .

β-glukaner er en naturlig komponent i celleveggene til bakterier , sopp og planter . I protister kan beta-glukaner bli funnet ubundet i form av paramyloner . De forskjellige typene beta-glukaner er preget av forskjellige bindinger av glukosemolekylene, så vel som av forskjellige grader av forgrening og forskjellige molekylvekter, hvor løselighet og andre fysiologiske egenskaper påvirkes betydelig. Betaglykosidbindinger kan ikke metaboliseres direkte av de fleste dyr, da de ikke har egne fordøyelsesenzymer for å spalte β-glykosidbindingen (selv om de har enzymer som er i stand til å gjøre dette utenfor fordøyelsen, for eksempel som lysozym ). Innenfor sin fordøyelse, mikroorganismer av deres blir microbiome involvert i å bryte ned glyosidic obligasjoner. På grunn av den lave nedbrytningshastigheten, er beta-glukaner blant kostfibrene .

Betaglukaner fra frokostblandinger består av β-1,3 og β-1,4-koblede D-glukopyranoseenheter. Gjær-beta-glukaner er β-1,3- og β-1,6-glyosidisk bundet. Betaglukanene i bygg er 27% i aleuroncellene og 73% i endospermens cellevegger , mens beta-glukanene i havre er konsentrert i subaleuronlaget. Brødkornene hvete (0,8%) og rug (2,3%) inneholder bare små mengder beta-glukan. Andre kilder inkluderer noen typer alger, protister som Euglena gracilis og forskjellige typer sopp som Reishi ( blank lakk svamp , Ganoderma lucidum ), Ganoderma applanatum , shiitake , chaga ( skifer skiller svamp ) og maitake ( vanlig rattlesvamp ).

For kosttilskudd og mat, beta-1,3-D- glukaner oppnås fra celleveggen til den bakegjær Saccharomyces cerevisiae , for eksempel , eller er en naturlig komponent i protoktister Euglena gracilis . Β (1,3) D-glukaner oppnådd på denne måten er ofte uoppløselige. Beta-1,3- og beta-1,4-glukaner ekstraheres også fra havrekli og fra kjernen av bygg. Kornene av beta-glukan bygg fungerer også som en beta-glukan leverandør i form av byggflak og byggmel til brød og bakevarer.

Ved brygging øl , beta-glukaner blir fremstilt som uønskede biprodukter, som de er en indikator på redusert malting og øke viskositeten av den vørter .

eiendommer

Avhengig av beta-glukanens form, er det forskjellige egenskaper.

1,3-bundne beta-glukaner er kostfibre som ikke kan fordøyes, men som kroppen gjenkjenner som fremmed i tarmen. Betaglukaner med β- (1 → 3) og β- (1 → 6) grener binder til reseptorene dektin-1 , komplementreseptor 3 (CR3) og toll-like reseptorer (TLR). Noen studier antyder at beta-glukaner har immunmodulerende egenskaper som et resultat.

Et daglig inntak av 3 g beta-glukan fra bygg (1.3 og 1.4) reduserer LDL- nivået og kan redusere risikoen for hjerte- og karsykdommer . Den nøyaktige metabolske prosessen for denne effekten er ennå ikke avklart.

Betaglukaner fremmer også veksten av sunne tarmbakterier , slik som lactobacillus , på samme måte som et prebiotisk middel , dvs. som "mat" for bakteriene.

Løselige beta-glukaner brukes som kostfiber i forskjellige medisinsk brukte kosttilskudd, i kosmetiske produkter og som tekstureringsmidler i matvarer.

effekt

Blodsirkulasjon

Betaglukaner fra havre og bygg gir en rekke fysiologiske effekter, hvorav noen har en positiv helseeffekt. β- Glukaner fra bygg og havre ble studert hos pasienter med hyperkolesterolemi med hensyn til deres virkning på å redusere risikoen for hjerteinfarkt. Beta-1,3 / 1,4-glukan senker antagelig høye kolesterolnivåer og reduserer dermed en viktig risikofaktor for vaskulære sykdommer som arteriosklerose, høyt blodtrykk, hjerteinfarkt og hjerneslag.

fordøyelse

Betaglukaner fra frokostblandinger øker viskositeten til kymet i mage-tarmkanalen hvis konsentrasjonen i maten er tilstrekkelig høy . De forsinker nedbrytningen av næringsstoffer, spesielt nedbrytningen av karbohydrater til sukker og deres opptak i blodet. Forbruket av havre- og byggprodukter med høyt beta-glukaninnhold fører til en lavere økning i blodsukkernivået etter måltider og redusert insulinutskillelse. Risikoen for fedme og andre diettrelaterte sykdommer som type 2 diabetes, hjerteinfarkt og hjerneslag avtar.

Som løselig fiber gjæres beta-glukanene av tarmfloraen for å danne anioner av kortkjedede fettsyrer som acetat, butyrat og propionat. Den resulterende senking av pH-verdien forhindrer spesielt kolonisering av tykktarmen av patogene bakterier. Kortkjedede fettsyrer er viktige regulatorer for et sunt stoffskifte. Butyrat er den viktigste energikilden for tarmens slimhinneceller og har en betennelsesdempende effekt.

β-D-glukan er en del av celleveggen til visse medisinsk relevante sopper, spesielt soppartene som kan danne ( Aspergillus ) og sopp (også Agaricus ). Bestemmelsen av tilstedeværelsen av β-D-glukan i blodet markedsføres derfor også som en metode for diagnostisering av invasive soppinfeksjoner hos pasienter. Falske positive kan oppstå fra sopp - forurensning i antibiotika som clavulansyre - amoxicillin og piperacillin / tazobactam forekommer. Falske positive resultater kan også oppstå ved forurensning av kliniske prøver med bakteriene Streptococcus pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa og Alcaligenes faecalis , som også produserer (1 → 3) β-D-glukan.

immunforsvar

Betaglukaner fra protister og soppbetaglukaner er blitt anerkjent som "modifiserende midler for den biologiske immunresponsen". Beta-1,3-1,6- glukaner som essensielle komponenter i celleveggene til sopp, noen planter og bakterier er strukturer som er anerkjent av immunforsvaret vårt som kvasi-patogener. Beta-1,3 fra protisten Euglena Gracilis fungerer på nøyaktig samme måte.

I tarmslimhinnen gjenkjennes beta-glukanene av spesielle reseptorer (Dectin-1 og andre), fagocytter ( makrofager ) og dendritiske celler og absorberes av dem. Disse immuncellene vandrer deretter gjennom kroppen via lymfesystemet og er allerede forberedt på ytterligere " patogene (sykdomsfremkallende)" angrep på immunsystemet, for eksempel i luftveiene. Betaglukaner styrker dermed indirekte et sunt immunsystem. Immunreaksjonen ved å stimulere fagocyttene med beta-glukaner forårsaker ingen symptomer på sykdommen. Snarere sikrer fagocyttene som allerede har absorbert beta-glukaner dannelsen av ytterligere celler for immunforsvaret, hvorved det større antallet av disse forsvarscellene i blodet og lymfesystemet lettere kan beskytte kroppen mot virkelige patogener.

Noen beta-glukaner har antitumor- og betennelsesdempende effekter. Denne egenskapen oppstår fra reguleringen av immunresponsen av beta-glukaner. Flere studier har funnet effekter på produksjonen av cytokin i epitelceller.

Individuelle bevis

  1. ↑ a b Dominique Turck, Jacqueline Castenmiller, Stefaan De Henauw, Karen Ildico Hirsch-Ernst, John Kearney: Sikkerhet for tørket helcelle Euglena gracilis som en ny mat i henhold til forordning . I: EFSA Panel on Nutrition, Novel Foods and Food Allergens (NDA) . teip 18 , nei. 5 , 14. mai 2020, s. 1–14 , doi : 10.2903 / j.efsa.2020.6100 .
  2. ↑ Vivian Tullio, Roberta Spaccapelo, Manuela Polimeni: Lysozymes i dyreriket . I: Human and Mosquito Lysozymes : 2014, s. 45-57.
  3. ↑ Bhatty, RS (1986). Fysiokjemiske og funksjonelle brødfremstillingsegenskaper til skrog-les-byggfraksjoner . Kornkjemi. 63 (1): 31.
  4. ↑ Ternes, W. (1994). Vitenskapelige grunnlag for tilberedning av mat . Behrs forlag. 2. utgave.
  5. ↑ Teas, J (1983). Kostinntaket av laminarin, en brun tang og forebygging av brystkreft . Ernæring og kreft. Lawrence Erlbaum Associates. 4 (3): 217-222. doi: 10.1080 / 01635588209513760 , PMID 6302638 .
  6. ↑ Isolering og karakterisering av antitumoraktive β-d-glukaner fra fruktlegemene til Ganoderma applanatum . Karbohydratforskning. 115, 16. april 1983: 273-280. doi: 10.1016 / 0008-6215 (83) 88159-2 .
  7. ↑ vann, SP; Weis AL (1999). Terapeutiske effekter av stoffer som forekommer i høyere Basidiomycetes sopp: et moderne perspektiv . Kritiske anmeldelser i immunologi. USA: Begell House. 19 (1): 65-96. doi: 10.1615 / critrevimmunol.v19.i1.30 , PMID 9987601 .
  8. ↑ V. Sileoni, O. Marconi, G. Peretti: Nær-infrarød spektroskopi i Brewing Industry. I: Kritiske anmeldelser innen matvitenskap og ernæring. Volum 55, nummer 12, 2015, s. 1771–1791, doi : 10.1080 / 10408398.2012.726659 , PMID 24915307 .
  9. ↑ N. Dalonso, GH Goldman, RM Gern: β- (1 → 3), (1 → 6) -glucans: medisinske aktiviteter, karakterisering, biosyntese og nye horisonter. I: Anvendt mikrobiologi og bioteknologi . Volum 99, nummer 19, oktober 2015, s. 7893-7906, doi : 10.1007 / s00253-015-6849-x , PMID 26252967 .
  10. ↑ Den europeiske unions tidende, kommisjonens forordning (EU) nr. 1048/2012 av 8. november 2012 om godkjenning av et helsepåstand om mat knyttet til reduksjon av en sykdomsrisiko, artikkel 14 nr. 1 bokstav a) : helsepåstand om reduksjon av sykdomsrisiko.
  11. ↑ HV Ho, JL Sievenpiper, A. Zurbau, S. Blanco Mejia, E. Jovanovski, F. Au-Yeung, AL Jenkins, V. Vuksan: Effekten av havre β-glukan på LDL-kolesterol, ikke-HDL-kolesterol og apoB for reduksjon av CVD-risiko: en systematisk gjennomgang og metaanalyse av randomiserte kontrollerte studier. I: The British journal of nutrition. Volum 116, nummer 8, oktober 2016, s. 1369-1382, doi : 10.1017 / S000711451600341X , PMID 27724985 .
  12. ↑ Pasquale Russo, Paloma López, Vittorio Capozzi, Pilar Fernández de Palencia, María Teresa Dueñas: betaglukaner Forbedre Vekst, Livskraftig og kolonisering av probiotiske mikroorganismer . I: International Journal of Molecular Sciences . teip 13 , nr. 5 , 18. mai 2012, ISSN  1422-0067 , s. 6026-6039 , doi : 10.3390 / ijms13056026 , PMID 22754347 , PMC 3382753 (fri fulltekst).
  13. ↑ Keogh, GF; Cooper GJ; Mulvey TB; McArdle BH; Coles GD; Monro JA; Poppitt SD (oktober 2003). Randomisert kontrollert crossover-studie av effekten av et sterkt beta-glukan-beriket bygg på kardiovaskulære sykdomsrisikofaktorer hos lett hyperkolesterolemiske menn . The American Journal of Clinical Nutrition. USA: American Society of Clinical Nutrition. 78 (4): 711-718. PMID 14522728 .
  14. ↑ Braaten JT, Wood PJ, Scott FW, Wolynetz MS, Lowe MK, Bradley-White P, Collins MW: Havre (-glukan reduserer blodkolesterolkonsentrasjonen i hyperkolesterolemiske forsøkspersoner . Eur J Clin Nutrition 1994; 48: 465-474.
  15. ^ Anttila H., Sontag-Strohm T og Salovaara H. (2004). Viskositet av beta-glukan i havreprodukter . Landbruks- og matvitenskap. 13: 80-87.
  16. ↑ Den europeiske unions tidende, kommisjonens forordning (EU) nr. 1048/2012 av 8. november 2012 om godkjenning av et helsepåstand om mat knyttet til reduksjon av en sykdomsrisiko, artikkel 14 nr. 1 bokstav a) : helsepåstand om reduksjon av sykdomsrisiko.
  17. ↑ EFSA Panel on Dietetic Products NaAN (2011). Vitenskapelig oppfatning om underbyggelse av helsepåstander relatert til beta-glukaner fra havre og bygg og vedlikehold av normale LDL-kolesterolkonsentrasjoner i blod (ID 1236, 1299), økning i metthetsfølelse som fører til reduksjon i energiinntak (ID 851, 852), reduksjon av post-prandial glykemiske responser (ID 821, 824) og "fordøyelsesfunksjon" '(ID 850) i henhold til artikkel 13 nr. 1 i forordning (EF) . Nei 1924/2006. EFSA Journal 9: 2207 [21 s.].
  18. ↑ Kasper, H. (2000). Ernæringsmedisin og diett . Kapittel 1. 76-85 (2.1.). Urban & Fischer Verlag. München / Jena.
  19. ↑ German Nutrition Society (DGE) eV (2013). Et nytt blikk på kostfiber . DGInfo. 08: 114-118.
  20. ↑ Obayashi T, Yoshida M, Mori T, et al. (1995). Plasma (13) -beta-D-glukanmåling ved diagnose av invasiv dyp mykose og soppfeberepisoder . Lancet. 345 (8941): 17-20. doi: 10.1016 / S0140-6736 (95) 91152-9 .
  21. ↑ Ostrosky-signatar L, Alexander BD, Kett DH, et al. (2005). Multisenter klinisk evaluering av (1 → 3) β-D-glukananalysen som et hjelpemiddel for diagnostisering av soppinfeksjoner hos mennesker . Clin Infect Dis. 41 (5): 654-659. doi: 10.1086 / 432470 , PMID 16080087 .
  22. ↑ Odabasi Z, Mattiuzzi G, Estey E, et al. (2004). Beta-D-glukan som et diagnostisk supplement for invasive soppinfeksjoner: validering, cutoff-utvikling og ytelse hos pasienter med akutt myelogen leukemi og myelodysplastisk syndrom . Clin Infect Dis. 39 (2): 199-205. doi: 10.1086 / 421944 , PMID 15307029 .
  23. ↑ Mennink-Kersten MA, Warris A, Verweij PE (2006). 1,3-β-D-glukan hos pasienter som får intravenøs amoksicillin - klavulansyre . NEJM. 354 (26): 2834-2835. doi: 10.1056 / NEJMc053340 , PMID 16807428 .
  24. ↑ Mennink-Kersten MA, Ruegebrink D, Verweij PE (2008). Pseudomonas aeruginosa som en årsak til 1,3-β-D-glukananalysereaktivitet . Clin Infect Dis. 46 (12): 1930-1931. doi: 10.1086 / 588563 , PMID 18540808 .
  25. ↑ Malkanthi Evans, Paul H. Falcone, David C. Crowley, Abdul M. Sulley, Marybelle Campbell: Effekt av et Euglena gracilis Fermentate på immunfunksjon hos friske, aktive voksne: en randomisert, dobbeltblind, placebokontrollert studie . I: Næringsstoffer . teip 11 , nei 12. desember 3, 2019, ISSN  2072-6643 , doi : 10.3390 / nu11122926 , PMID 31816842 , PMC 6950611 (gratis fulltekst) - ( nih.gov [åpnet 10. desember 2020]).
  26. ↑ NN Miura, N. Ohno N, J. Aketagawa, H. Tamura, S. Tanaka, T. Yadomae: Blod clearance av (1 → 3) -beta-D-glukan i MRL lpr / lpr-mus . I: FEMS Immunology and Medical Microbiology , Volum 13, nr. 1, januar 1996, s. 51-57. doi: 10.1016 / 0928-8244 (95) 00083-6 .
  27. ↑ Malkanthi Evans, Paul H. Falcone, David C. Crowley, Abdul M. Sulley, Marybelle Campbell: Effekt av et Euglena gracilis Fermentate på immunfunksjon hos friske, aktive voksne: en randomisert, dobbeltblind, placebokontrollert studie . I: Næringsstoffer . teip 11 , nei 12. desember 3, 2019, ISSN  2072-6643 , doi : 10.3390 / nu11122926 , PMID 31816842 , PMC 6950611 (gratis fulltekst) - ( nih.gov [åpnet 10. desember 2020]).
  28. ^ GD Brown, S. Gordon: Immun anerkjennelse. En ny reseptor for beta-glukaner . I: Nature , bind 413, nr. 6851, september 2001, s. 36-37. bibcode : 2001Natur.413 ... 36B . doi: 10.1038 / 35092620 .
  29. ↑ V. Vetvicka, B. Dvorak, J. Vetvickova, J. Richter, J. Križan, P. Sima, JC Yvin: Oralt administrert marine (1 → 3) -beta-D-glukan Phycarine stimulerer både humoral og cellulær immunitet . I: International Journal of Biological Macromolecules , bind 40, nr. 4, mars 2007, s. 291-298. doi: 10.1016 / j.ijbiomac.2006.08.009 .
  30. ↑ KM Bashir, JS Choi: Kliniske og fysiologiske perspektiver på β-glukaner: Fortid, nåtid og fremtid. I: International Journal of Molecular Sciences , bind 18, nummer 9, september 2017, doi : 10.3390 / ijms18091906 .
  31. ↑ Elizabeth L. Adams: Differensiell høyaffinitetsinteraksjon av dektin-1 med naturlige eller syntetiske glukaner er avhengig av primær struktur og påvirkes av polymerkjedlengde og sidekjedeforgrening. I: Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics , 2008.
  32. ↑ SP Vann: Medisin sopp som en kilde for antitumorimmunmodulerende og polysakkarider . I: Anvendt mikrobiologi og bioteknologi , november 2002.
  33. ↑ Barsanti, Laura (17. januar 2011). Kjemi, fysisk-kjemi og applikasjoner knyttet til biologiske aktiviteter av β-glukaner. Naturlige produktrapporter.
  34. Ung Hyung Sook Kim: Stimulerende effekt av β-glukaner på immunceller . I: Immun Network , august 2011.
  35. Ts C. Tsukada, H. Yokoyama, C. Miyaji, Y. Ishimoto, H. Kawamura, T. Abo Immunopotentiering av intraepiteliale lymfocytter i tarmen ved oral administrering av beta-glukan . I: Cellular Immunology , bind 221, nr. 1, januar 2003, s. 1-5, doi: 10.1016 / S0008-8749 (03) 00061-3 .

Se også