Getränke für Zöliakiepatienten und Gluten/Gliadin-sensitive Personen und Verfahren zur Herstellung

Die vorliegende Erfindung betrifft Getränke für Zöliakiepatienten und Gluten- /Gliadin-sensitive Personen und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Prolamine (Gluten, Klebereiweiß) sind eine heterogene Gruppe von Ethanol- löslichen Proteinen verschiedener Getreidearten und werden bei Weizen als Gliadine, bei Gerste als Hordeine, bei Roggen als Secaline und bei Hafer als Avenine bezeichnet. Trotz struktureller Unterschiede innerhalb der Primärsequenz werden die Prolamine unabhängig, ob sie von Weizen oder einer ande- ren Getreideart stammen häufig auch allgemein als Glutene bzw. Gliadine bezeichnet. Eine große Zahl von in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendeten Getreidearten enthalten Prolamine in z.T. erheblichen Mengen. Beispielhaft für die Getränkeindustrie genannt sind : alle Typen von Bier und Biermischgetränken, alkoholfreie Getränke auf Malzbasis (z.B. Malzbier), MaIz- oder Getreidekaffee. Mit einem Pro-Kopf-Verbrauch von ca. 80 L ist Bier immer noch eines der am meisten konsumierten Getränke in Europa. Alternativ erfreuen sich Biermischgetränke und sog. innovative Getränke mit einem Zusatznutzen innerhalb der jüngeren Generation einer immer größeren Beliebtheit. Aus diesem Grund und wegen seiner ernährungsphysiologisch hochwerti- gen Inhaltsstoffe werden für auf Getreiderohstoffen basierte Getränke gute Marktchancen prognostiziert. Da all diese Getränke aber immer Prolamine (Gluten) und daraus während des Herstellungsprozesses entstandene Fragmente in unterschiedlichen Konzentrationen aufweisen, ist der Konsum dieser Getränke für den Zöliakiepatienten strengstens untersagt.

Zöliakie oder Sprue ist eine chronische Autoimmunkrankheit, die in genetisch prädisponierten Patienten durch bestimmte Getreideeiweiße (Prolamine, Gluten) ausgelöst wird. Bei Zöliakiepatienten kommt es meist schon im 1. oder 2. Lebensjahr zu intestinalen Malabsorptionssyndromen infolge ausgedehnter Läsionen der Dünndarmmukosa, hervorgerufen durch die Einwirkung von Gluten. Die überwiegende Mehrheit der Patienten exprimiert sogenannte HLA-DQ2 und/oder HLA-DQ8-Moleküle. Die aktuelle wissenschaftliche Meinung geht davon aus, dass durch Interaktion von spezifischen Gliadinmolekülen mit HLA-

DQ2 / HLA-DQ8-Antigenen die Proliferation von T-Lymphozyten induziert wird. Diese überschießende Immunantwort wird ursächlich in Zusammenhang mit der Degeneration der Dünndarmschleimhaut gebracht. Bei anhaltender GIu- teneinwirkung wird die Epithelregeneration unzureichend, es kommt zur Atro- phie der Darmzotten des Dünndarms und verursacht die verminderte Absorptionsleistung, Wachstumsstillstand, Dystrophie, muskulärer Hypoionie, übel riechende Stühlen; es besteht sogar die Möglichkeit von malignen Sarkomen. Weitere Symptome sind Depression und Blutarmut.

Da aktuell keine Medikamente, die zu einer Heilung der Sprue/Zöliakie führen, existieren, besteht die einzig mögliche Therapie in einem lebenslangen Verzicht auf glutenhaltige Lebensmittel. Während man in früheren Jahren in den Industrienationen von einer Inzidenzrate von 1 : 1200 ausgegangen ist, stellt man heute durch umfangreiche Untersuchungen und verbesserte diagnostische Möglichkeiten eine Verbreitung von 1 : 100 bis 1 :200 fest, so dass man davon ausgehen kann, dass Zöliakie die häufigste chronische Darmerkrankung in der westlichen Bevölkerung darstellt.

Die Dermatitis herpetiformis oder Morbus Duhring ist eine stark juckende, pa- pulovesikulöse (Papeln = Knötchen und Vesikel = Bläschen) Dermatose. Patienten mit Morbus Duhring weisen in bis zu 24% der Fälle auch eine Zöliakie auf, obschon typische Symptome letztgenannter Erkrankung häufig fehlen können. In Dünndarmbiopsien haben sogar bis zu 85% der Dermatitis herpeti- formis-Kranken zöliakietypische Veränderungen mit variabler Zottenatrophie. Patienten mit Dermatitis herpetiformis Duhring sollten dementsprechend unbedingt auf Zöliakie getestet werden. In solchen Fällen führt die glutenfreie Ernährung langfristig meist zum Verschwinden der Hautläsionen.

Die Gliadin-/Gluten-Sensitivität wird als Mini-Zöliakie bezeichnet und wurde bei mehr als 90% der weißen, angelsächsischen Bevölkerung mit neurodege- nerativen Erkrankungen beobachtet (Fajcsak (2002) FDP- health & nutrition today, The world of food ingredients 09:75-82).

Bei der Auswahl und Züchtung von Lebensmittelgetreide wurde seit langem auf einen hohen Eiweiß- und damit auch Klebereiweißgehalt aus zwei Gründen geachtet:

Eiweiß ist gegenüber Stärke und anderen Polysacchariden der ernährungsphy- siologisch wertvollere Bestandteil und Klebereiweiß ist entscheidend für gewisse technologische Eigenschaften bei der Getreideverarbeitung. So sind z.B. der Gehalt und die Struktur des Klebers ausschlaggebend für die wesentlichen physiko-chemischen Eigenschaften wie Elastizität, Gashaltefähigkeit, Klebrigkeit oder Gärstabilität von Teigen.

Deshalb sind in allen wichtigen Getreidearten wie Weizen, Roggen, Gerste, aber auch Dinkel, Grünkern, Einkorn, Emmer, Kamut, Triticale, Bulgur und Hafer Prolamine enthalten, welche daraus hergestellte Lebensmittel und Getränke für den Zöliakiepatienten ungenießbar bzw. für gliadin/gluten-sensitive Personen nur eingeschränktkonsumierbar machen.

Bei der Verwendung von prolaminhaltigen Getreidearten für Getränke ist in den allermeisten Fällen davon auszugehen, dass sich Gliadine auch im Produkt befinden und zwar in Mengen, welche den Konsum durch Zöliakiepatienten verbietet. Sowohl die Verwendung von gliadinfreiem Getreide (Buchweizen, Reis, Hirse, etc.) als auch eine Verfahrensführung während der Getränkeher- Stellung, welche eine generelle Eiweißabtrennung garantiert, ist aus vielen Gründen meist nicht möglich. Neben der nicht immer gesicherten Verfügbarkeit der Rohwaren, besitzen diese Getränke meist auch veränderte organoleptische Eigenschaften wie Geschmack oder Mundgefühl. Auch physikochemische Eigenschaften wie Schaumbildung und Schaumstabilität entspre- chen meist nicht denen von traditionellen Produkten, die vom Konsumenten erwartet werden. Ein weiteres Problem stellt die Kontaminationsgefahr von gliadinfreien Rohwaren/Zwischenprodukten mit gliadinhaltigen Rohwaren/Zwischenprodukten während Produktion, Transport, Lagerung und Verarbeitung dar (Thompson, 2005, J. Am. Diet. Ass, 105, 348-349)

EP 0 949 329 Al beschreibt ein glutenfreies Bier, gebraut aus Buchweizen und hydrolysierter Maisstärke unter Verwendung von amylolytischen Enzymen und Glucanase.

Ebenfalls beschreibt die Offenlegungsschrift DE 10 2004 037 696 ein Verfah- ren zur Herstellung eines gliadinfreien Bieres unter Verwendung glutenfreier Rohstoffe und eines Enzymeinsatzes zur Verflüssigung bzw. Verzuckerung von Maische.

DE 10 2005 020 639 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von glutenfrei- em Bier aus glutenfreien Getreidearten unter Verwendung eines Malzes mit einem Weichegrad zwischen 48 und 51°C.

DE 10 2004 057 546 beschreibt ein glutenfreies Getränk, vornehmlich Bier, substituiert aus aromatisierten Stoffen.

Alternativ zielen aktuelle Forschungsaktivitäten auf die Entwicklung von genetisch veränderten Getreidearten ab, die keine Gliadine mehr produzieren kön- nen. Die Entwicklungen sind noch in einem frühen Stadium und es ist momentan nicht abzusehen, ob und wann diese Pflanzen kommerziell angebaut werden, ob die daraus gewonnenen Rohstoffe weiterhin für den Brauprozess eingesetzt werden können und welche Akzeptanz diese genetisch modifizierten Getreidearten beim Verbraucher letztendlich erreichen werden.

Aus diesem Grund enthalten fast alle erhältlichen Getränke auf Basis konventioneller Getreidearten nachweisbare Mengen an Gliadinen, besonders hoch ist deren Gehalt in Bieren, zu deren Herstellung Gerste und Weizen verwendet wird.

Quervernetzende Enzyme sind Enzyme, die innerhalb von Proteinen oder zwi- sehen Proteinen und anderen Substanzen wie z.B. Kohlenhydraten, Phenolen kovalente Bindungen erzeugen können und so die Ausbildung von Proteinaggregaten, gegebenenfalls unter Beteiligung weiterer Substanzen herbeiführen. Typische Vertreter sind Transglutaminasen, Peroxidasen, Hexose-Oxidasen,

Tyrosinasen und Laccasen, siehe auch Thalmann CR & Lötzbeyer T 2002: En- zymatic cross-linking of proteins with tyrosinase. Eur. Food Res. Technol. 214: 276-281; US 6,358,543 (Method of improving the properties of a flour dough, a flour dough improving composition and improved food products), Boeriu CG, Oudgenoeg G, Spekking WT, Berendsen LB, Vancon L, Boumans H, Gruppen H, van Berkel WJ, Laane C, Voragen AG 2004 Horseradish peroxidase- catalyzed cross-linking of feruloylated arabinoxylans with beta-casein. J Agric Food Chem. 2004 Oct 20;52(21) :6633-9.

Transglutaminasen (Protein-Glutamin : Amin-γ-glutamyltransferase; E. C. 2.3.2.13) katalysieren den Aufbau stabiler Querbrücken zwischen Proteinen. Dabei wird die γ-Carboxyamidfunktion von Glutaminseitenketten unter Freisetzung von Ammoniumionen auf die ε-Aminogruppe von Lysinresten übertragen (FoIk and Finlayson, Adv. Protein Chem. 31, 1-133 (1977)).

Die gebildete Isopeptidbindung hält auch einer Hydrolyse durch Proteasen stand und wird physiologisch erst nach vollständigem Abbau der Proteine durch die γ-Glutamylamin-Cyclotransferase und durch die γ- Glutamyltransferase gespalten (Fink et al. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 77, 4564- 4568 (1980), Seguro et al.; J. Agric. Food Chem. 43; 1977-1981(1995)).

Für technische Anwendungen eignet sich insbesondere die bakterielle Transglutaminase von Streptomyces mobaraensis, Streptomyces hygroscopius und Streptomyces fradiae. Die bakterielle Transglutaminase stammt vom nicht-pathogenen und nicht-toxischen Streptomyces mobaraensis. Von der "Food and Drug Administration" (FDA) wurde diese TGase-Präparation als "Generally regarded as safe" (GRAS) eingestuft (GRN 000095). Eine kosten- günstige Herstellung, das breite Substratspektrum sowie hohe Reaktionsraten prädestinieren das Enzym für industrielle Anwendungen im Nahrungsmittelbereich. Beispielhaft genannt sind : Vernetzung von Fleisch, Fisch, Käse, Milch, Molkeproteinen, Sojaproteinen und Weizenproteinen zur Erreichung einer verbesserten Struktur, einer höheren Viskosität oder eines angenehmen Mundge- fühls. Die Kreation neuer Nahrungsprodukte durch den Einsatz von Transglu-

taminase wurde hierdurch möglich (Yokoyama et al., Appl. Microbiol. Biotech- nol. 64, 447-454 (2004)).

WO 02/051873 beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von aufgereinigter Stärke aus proteinhaltigen pflanzlichen Rohstoffen unter Einwirkung von quer- vernetzenden Agenzien, z.B. Transglutaminase. Nach Quervernetzung der im Rohstoff vorkommenden bzw. zusätzlich zugesetzten Proteine durch Transglutaminase, ist eine erleichterte Abtrennung der Stärke vom Protein-Netzwerk möglich.

EP 1 190 624 A2 beschreibt Verfahren zur Verbesserung der backtechnologi- sehen Qualität von weizenarmen Teigen mittels Transglutaminase. Durch den Enzymeinsatz konnte u.a. eine erhöhte Gashaltefähigkeit, eine geringere Teig- klebrigkeit sowie eine verbesserte Gärstabilität erreicht werden.

US 6,106,887 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Getreidemehlen unter Verwendung von Transglutaminase während des Anmach- und/oder Mahlverfahrens.

EP 0 760 209 Al offenbart den Einsatz von Transglutaminase zur Herstellung von Backprodukten mit Mehrschichtstruktur.

WO 01/65948 offenbart unter Einwirkung von Transglutaminase hergestellte Proteinpräparation aus Weizenprotein und Molkenprotein mit verbesserten technologischen Eigenschaften wie Emulgierfähigkeit, Gelierfähigkeit oder Wasserbindevermögen.

WO 2006/051093 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung prolaminreduzierter Getränke durch Modifikation der Prolamine mittels Transglutaminase und anschließender Entfernung der so modifizierten Prolamine. Auf diesem Wege konnten Prolamingehalte unter 20 ppm erreicht werden. Es zeigt sich jedoch, dass diese Produkte und auch andere Produkte, die Prolamingehalte < 20 ppm aufweisen, weiterhin bei Zöliakiepatienten zu Krankheitssymptomen führen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die genannten Nachteile und Probleme des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Getränken, die für Zöliakiepatienten und Gluten-/Gliadin- sensitive Personen geeignet sind, und verwandter Produkte bereitzustellen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Getränkes, eines Getränkegrundstoffs, eines Getränkekonzentrates oder eines Getränkezusatzes mit vermindertem Gehalt an Prolaminfragmenten aus prolaminhalti- gen Rohstoffen mit folgenden Schritten :

a) Inkontaktbringen des Getränkes oder einer Vorstufe des Getränks mit quervernetzenden Enzymen, um modifizierte Prolamine und Prolaminfrag- mente zu erhalten b) mindestens teilweise Entfernung der modifizierten Prolamine und Prola- minfragmente.

überraschenderweise hat sich gezeigt, dass "glutenfreie" Getränke teilweise Substanzen enthalten, die zu Krankheitssymptomen führen können. Bei diesen Substanzen handelt es sich um Abbauprodukte des Glutens (Prolaminfragmen- te), die auf die gleiche Weise wie das gesamte Protein die typischen Symptome der Zöliakie auslösen können, aber mittels der bis vor kurzem akzeptierten Analysenmethode eines Sandwich-Elisa (RIDASCREEN ^® Gliadin; Fa. r- Biopharm, Darmstadt, „ELISA 1") nicht nachgewiesen werden konnten. Aufgrund einer im Jahr 2006 auf den Markt gekommenen Nachweismethode speziell zum Nachweis von Prolaminfragmenten in prozessierten Produkten (RIDASCREEN ^® Gliadin competitive, Fa. R-Biopharm, Darmstadt, „ELISA 2") ist es nun möglich, Vorkommen und Konzentration der Prolaminfragmente in prozes- sierten Produkten, insbesondere Bier zu bestimmen. Entsprechende Analysen zeigen, dass Getränke, die nach Analyse mit ELISA 1 als „glutenfrei" bezeichnet werden können, da der mit Elisa 1 bestimmte Glutengehalt unter 200 ppm (Produkte aus konventionellen Rohstoffen) bzw. unter 20 ppm (Produkte aus alternativen Rohstoffen) betrug, signifikante Mengen von toxisch einzustufen-

den Gliadinfragmenten enthalten. Im Rahmen eines Screenings internationaler Biersorten zeigte sich, dass der überwiegende Anteil der Biere Gehalte an Pro- laminfragmenten von über 1500 ppm aufwies (siehe Figur 6).

Als prolaminhaltige Rohstoffe eignen sich insbesondere Getreide, wie Weizen, Roggen, Hafer, Gerste, Dinkel, Grünkorn, Einkorn, Emmer, Triticale, Bulgur, Kamut oder Mischungen davon.

Als quervernetzende Enzyme eignen sich insbesondere solche aus den Enzymklassen der Transglutaminasen (EC 2.3.2.13), Peroxidasen (EC 1.11.1.7), He- xose-Oxidasen (EC 1.1.3.5), Tyrosinasen (EC 1.14.18.1), Laccasen (EC 1.10.3.2), Proteindisulfidisomerasen (EC 5.3.4.1) und Kombinationen hiervon.

Ein besonders bevorzugtes, quervernetzendes Enzym sind bakterielle Transglutaminasen, insbesondere Ca ²⁺ -unabhängige Transglutaminasen aus Streptomyces mobaraensis.

"Prolamine" im Sinne dieser Anmeldung sind ethanollösliche Proteine aus Ge- treidearten, die auch als Gluten, Klebereiweiß, Gliadine, Hordeine, Secaline oder Avenine bezeichnet werden.

"Prolaminfragmente" sind auf unterschiedliche Weise entstandene Bruchstücke der Prolamine, die in Getränken enthalten sein können und auf die Zöliakiepa- tienten und Gluten-/und Gliadin-sensitive Personen mit Symptomen reagieren. Die Prolaminfragmente können durch die Aktivität malzeigener Enzyme, den Einsatz von Enzymen während der Herstellung oder durch von zugesetzten Mikroorganismen gebildete Enzyme entstehen. Der Begriff "Prolaminfragmente" ist gleichbedeutend mit dem Begriff "für Zöliakiepatienten potentiell toxische Peptide".

Für die Quantifizierung der Prolaminfragmente steht ein für Prolaminfragmente spezifizierter kompetitiver ELISA ("ELISA 2") zur Verfügung (r-Biopharm, Darmstadt).

"Getränk" bedeutet ein Lebensmittel, das in flüssiger Form verzehrt werden kann.

"Getränkegrundstoff" oder "Getränkekonzentrat" bedeutet eine Vorstufe zur Herstellung eines Lebensmittels in fester oder flüssiger Form, der nach Weiter- Verarbeitung als Lebensmittel verzehrt werden kann.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann der Gehalt an Prolaminfragmen- ten in den Getränken, Getränkekonzentraten oder Getränkevorstufen reduziert werden, wobei die physiko-chemischen Eigenschaften des Getränkes möglichst wenig verändert werden.

Bevorzugt wird der Gehalt an Prolaminfragmenten um mindestens 50%, bevorzugt um mindestens 80%, mehr bevorzugt um mindestens 90% reduziert.

Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Behandlung mit Transglutaminase zur Herstellung von Bieren genutzt werden, deren organoleptische und physiko-chemischen Eigenschaften denen von konventionellen Bieren entsprechen. Dies gilt insbesondere für Schaumverhalten und Schaumstabilität, Dichte, Farbe, Extraktgehalt, Vergärungsgrad oder Bittereinheiten.

Die einzusetzende Enzymmenge ist abhängig von der Enzympräparation und kann in breiten Grenzen variieren. Sie richtet sich nach dem Prolamingehalt der verwendeten Rohstoffe und Zwischenprodukte, der Reaktionszeit, Reak- tionstemperatur, pH-Wert, etc. wie es dem Fachkundigen im Umgang mit Enzymen bekannt ist.

Bei der Getränkeherstellung aus Getreide, besonders bei der Herstellung von Bieren gibt es meist Prozessschritte, welche den Zusatz der Transglutaminase im Sinne dieser Erfindung ohne höheren Zeit- und Kostenaufwand ermögli- chen. In der Regel folgt diesen Schritten ein Hitzeinaktivierungs-, Filtrationsoder Zentrifugationsschritt, womit die vollständige Inaktivierung der Enzymaktivität und die zumindest teilweise Abtrennung der modifizierten Prolamine und Prolaminfragmente möglich sind.

Erfindungsgemäß lassen sich Getränke herstellen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus alkoholhaltigem Bier, alkoholreduziertem Bier, alkoholfreiem Bier, Malzbier, Bier-Mischgetränken, Limonaden, Softdrinks, Fruchtsaftgetränken, Emulsionsgetränken, Fruchtsaftmischgetränken und Mischungen davon.

Im Rahmen des Verfahrens können dem Getränk oder der Vorstufe des Getränkes vor, während oder nach dem Inkontaktbringen mit den quervernetzenden Enzymen für Lebensmittel zugelassene Proteine und Proteinhydrolysate, wie Gelatine, Milch- und Molkenproteine pflanzliche oder mikrobielle Protei- ne zugesetzt werden.

Als weitere Zutaten eignen sich grundsätzlich alle Verbindungen, die als Amin- donatoren (z.B. lysinreiche Peptide) fungieren und von den quervernetzenden Enzymen als Substrate akzeptiert werden, so dass die Prolaminfragmente an entsprechende Substrate gebunden werden können.

In einer weiteren Ausführungsform werden immobilisierte Substrate zugegeben, so dass die Prolaminfragmente durch die quervernetzenden Enzyme an diese immobilisierten Substrate gebunden werden. Diese Bindung an die Festphase (Matrix) verbessert die Effizienz der Reaktion und erleichtert die Entfernung der Prolaminfragmente deutlich.

Zur Entfernung der modifizierten Prolaminfragmente eignen sich gängige Abtrennungsverfahren wie z.B. Filtration, Zentrifugation, Sedimentation oder Siebung. Häufig lassen sich Verfahrensschritte aus der Getränkeherstellung gleichzeitig zur Abtrennung des modifizierten Prolamins nutzen.

Zum einen ist es überraschend, dass es mit den quervernetzenden Enzymen überhaupt möglich ist, Fragmente von Prolamin umzusetzen. Auf der anderen Seite hat sich gezeigt, dass die Entfernung solcher Peptide schwieriger ist als die Entfernung von modifizierten Prolaminen, da die erhaltenen Proteingrößen deutlich kleiner sind.

Bevorzugt erfolgt - gegebenenfalls nach einem initialen Abtrennungsverfahren durch Filtration, Zentrifugation, Sedimentation oder Siebung - ein Adsorptionsschritt, um die modifizierten Prolaminfragmente zu entfernen. Als besonders geeignet hat sich eine Filtration an Siliciumdioxid, insbesondere amorphem Siliciumdioxid, wie Kieselgur erwiesen. In Abhängigkeit von der Verfahrensführung kann die Kieselgurfiltration auch der einzige Schritt zur Entfernung der modifizierten Prolaminfragmente sein.

In vorteilhafter Weise wird hierbei auch die Transglutaminase aus dem Getränk entfernt, so dass Verfahren zur Inaktivierung des Enzyms deutlich pro- duktschonender gestaltet werden können, da keine oder eine nur geringe Temperatureinwirkung zur Inaktivierung der Enzymaktivität nötig ist.

Die Enzyme können in aufgereinigter Form oder in Form einer Präparation eingesetzt werden, z.B. einem Extrakt aus einem lebensmittelkompatiblen Organismus.

In einer Ausführungsform kann das Inkontaktbringen mit quervernetzenden Enzymen dadurch erfolgen, dass Mikroorganismen zugesetzt werden, die re- kombinant quervernetzende Enzyme produzieren. Als Mikroorganismen eignen sich insbesondere Hefen. Alternativ ist es auch möglich, dass im Getreide bereits rekombinant quervernetzende Enzyme exprimiert werden, die dann im Rahmen des Verfahrens mit den Prolaminfragmente in Kontakt gelangen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Transglutaminase an eine feste Phase gebunden, beispielsweise an polymere Träger, Kieselgele wie Kieselgur, Bentonit oder Kieselsol. Solche festphasengebundenen Transglutaminasen lassen sich bei den Abtrennungsschritten besonders ein- fach entfernen. Die Auswahl der Prozessbedingungen kann in Anpassung an den Herstellungsprozess durch den Fachmann ermittelt werden. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Umsetzungsgeschwindigkeit einer Enzymreaktion im Regelfall mit der Menge an Enzymen und der Temperatur steigt. Niedrige

Temperaturen bedingen höhere Mengen oder längere Reaktionszeiten. Bei höheren Temperaturen genügen geringere Mengen bzw. kürzere Einwirkzeiten.

Typischerweise erfolgt das Inkontaktbringen mit dem Getränk oder der Getränkevorstufe und den quervernetzenden Enzymen für einen Zeitraum zwi- sehen 10 min und 72 Stunden. Typischerweise liegt die Temperatur zwischen 0 und 60 ⁰ C.

In einer Ausführungsform des Verfahrens schließt sich an das Inkontaktbringen ein Inaktivierungsschritt der Enzyme an, insbesondere eine Hitzebehandlung.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Getränk, Getränkegrundstoff, Getränkekonzentrat oder Getränkezusatz erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Lebensmittel, das den Getränkegrundstoff oder das Getränkekonzentrat enthält, beispielsweise in Form eines Joghurts, eines Milchmischgetränkes oder eines diätetischen Getränkes mit Getreideanteilen, oder eines Getränkepulvers.

Erfindungsgemäß wird durch das Verfahren der Gehalt an Prolamin und Prola- minfragmenten des Getränkes gesenkt. Bevorzugt liegt der Prolamingehalt nach der Behandlung unter Verwendung von ELISA 1 (Sandwich-ELISA) unter 200 ppm, mehr bevorzugt unter 100 ppm, noch mehr bevorzugt unter 50 ppm und am meisten bevorzugt unter 20 ppm.

Der Gehalt an Prolaminfragmenten liegt unter Verwendung von ELISA 2 (kom- petitiver ELISA) bevorzugt unter 2000 ppm, mehr bevorzugt unter 1500 ppm, noch mehr bevorzugt unter 1200 ppm und am meisten bevorzugt im Bereich der Nachweisgrenze des Testverfahrens. Die an spezifizierten glutenfreien Le- bensmitteln ermittelte Nachweisgrenze für den Elisa 2 liegt bei 922 ppm (Stand : August 2006).

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Getränk erhalten, das durch den verminderten Prolamingehalt bessere Verträglichkeit für Patienten mit Zö-

liakie, Dermatitis herpetiformis oder einer Gluten/Gliadin-Sensitivität aufweist. überraschenderweise haben entsprechende Getränke auch verbesserte physiologische Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Trübungsstabilität (kolloidale Stabilität).

Es ist bekannt, dass Getreide eine Vielzahl ernährungsphysiologischer Vitalstoffe enthalten, die dem Zöliakie-Patienten auf Grund strikter glutenfreier Diäten nicht zugänglich sind. Neben Ballaststoffen zählen insbesondere Vitamine, Mineralien und Spurenelemente zu diesen Vitalstoffen. Trotz kontroverser Diskussion und nicht eindeutiger wissenschaftlicher Evidenz werden in einer Vielzahl von Untersuchungen zu geringe Gehalte an Vitalstoffen bei Zöliakie- Patienten gefunden. Beispielhaft sind folgende Untersuchungen genannt.

Zöliakie-Patienten sollten mit Kalzium supplementiert werden, wobei die tägliche Dosis mindestens 1200 mg betragen sollte (Pazianas et al. 2005, Osteopo- ros Int., 16: 56-63). Viele glutenfreie Produkte auf Getreidebasis (Reis, Mais, etc.) enthalten deutlich geringere Gehalte an Thiamin, Riboflavin oder Niacin im Vergleich zu Standard-Weizenprodukten. Die Verwendung von hoch prozessierten, nicht angereicherten, auf Getreidebasis basierten glutenfreien Produkten kann zu einer Mangelernährung hinsichtlich der Vitamine Thiamin, Riboflavin oder Niacin führen (Thompson 1999, J. Am. Diet. Assoc. 99:858-862). Von 37 untersuchten glutenfreien Produkten auf Getreidebasis enthielten 30 Produkte geringere Folatgehalte als die vergleichbaren Standardprodukte. Annähernd 80% der untersuchten Produkte wiesen geringere Eisenwerte auf. Keines der Nudelprodukte wies eine Eisen-Anreicherung auf (Thompson, 2000, J. Am. Diet. Assoc. 100: 1389-1396). Hallert et al. (2002) (Aliment. Pharmacol. Ther. 16: 1333-1339) schlussfolgern aus ihren Untersuchungen, dass die Hälfte der erwachsenen Zöliakie-Patienten, welche eine strikte glutenfreie Diät befolgen, einen mangelhaften Vitaminstatus besitzen.

Da Bier eine große Menge dieser Vitalstoffe besitzt, kann das erfindungsgemäße Getränk auch dem Zöliakie-Patienten dienlich sein, die Situation hinsichtlich Vitalstoffen zu verbessern. Die folgende Tabelle zeigt eine Auswahl an Vital-

Stoffen, deren durchschnittliche Gehalte in einem Pilsener Bier (Ausgewählte Kapitel der Brauereitechnologie. W. Back (Hrsg.), Fachverlag Hans Carl, Nürnberg, 20005) sowie von der DGE (2004) empfohlenen Tagesdosen.

Das erfindungsgemäße Getränk kann zusätzlich mit Mineralien, Vitaminen, Spurenelementen angereichert sein. Besonders geeignet sind somit Gehalte, die höher sind als die natürlich vorkommenden Gehalte solcher Substanzen. Die Gehalte können sich nach internationalen Gebrauchsempfehlungen (tägliche Aufnahmemenge) für Lebensmittel inklusive diätetischer Lebensmittel richten und übersteigen nicht die Vorgaben der europäischen Lebensmittelgesetzgebung.

Figur 1 zeigt die Kalibrierkurve eines RIDASCREEN ^® Gliadin competitive as- says.

Figur 2 zeigt die Entfernung von Prolamin und Prolaminfragmenten aus Bier durch Verwendung von immobilisierter bzw. löslicher Transglutaminase.

Figur 3 zeigt die Transglutaminaseaktivität im Filtrat nach Behandlung mit Kieselgur in verschiedenen Kieselgurkonzentration.

Figur 4 zeigt die Bestimmung der Transglutaminasekonzentration nach Filtration mit Kieselgur (Spur M : MV-Marker, Spur 1 : vor Filtration, Spur 2: 5 g Kie- selgur/l, Spur 3: 10 g Kieselgur/l, Spur 4: 25 g Kieselgur/l, Spur 5: 50 g Kieselgur/l, Spur 6: 100 g Kieselgur/l, Spur 7 : 50 ng BSA, Spur 8: 25 ng BSA, Spur 9: 10 ng BSA).

Figur 5 zeigt die Transglutaminaseaktivität im Bier nach Behandlung mit Kieselgur und Filtration.

Figur 6 zeigt eine übersicht über den Gehalt toxischer Peptide in verschiedenen Biersorten.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden, nicht-limitierenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiele

1) Bestimmung des Gehalts von Prolaminfragmenten

Der analytische Nachweis von Prolaminfragmenten in Rohwaren, Zwischenprodukten und Endgetränken erfolgte mit dem RIDASCREEN ^® Gliadin competitive Test, einem kompetitiven Enzymimmunoassay zur quantitativen Bestimmung von Peptidsequenzen von Prolaminen aus Weizen (Gliadin), Roggen (Secalin) und Gerste (Hordein) in Lebensmitteln. Der eingesetzte monoklonale Antikörper R5 erkennt unter anderem die toxische Sequenz QQPFP, die wiederholt in Prolaminen vorkommt. Insbesondere das PFP-Motiv, an das der R5-Antikörper bindet, kommt wiederholt in kleinen, für Zöliakiepatienten toxischen Peptiden vor (vgl. Kahlenberg et al., Proceedings of the 18th meeting of the working group on prolamin analysis toxicity, Verlag Wissenschaftliche Scripten, Zwi- ckau, 2004, 71-77 und Shan et al., J. Proteome Res. 2005, 4, 1732-41) Dieser ELISA wurde entwickelt zur Untersuchung von Stärke, Sirup und Bier. Durch

chemische Modifizierungen oder enzymatische Prozesse können in den genannten Lebensmitteln die intakten Proteinmoleküle denaturiert werden und kleine Bruchstücke entstehen. Diese Bruchstücke können von einem Sand- wich-ELISA-Format nicht identifiziert werden, da sie das antigene Epitop nur einmal enthalten. Gleichzeitig können diese Peptide toxisch für Zöliakiepatien- ten sein.

Das Testprinzip beruht auf einer Antigen-Antikörper-Reaktion. Die Vertiefungen der Mikrotiterstreifen sind mit Gliadin als Antigen beschichtet. Glia- dinstandards, kalibriert gegen das QQPFP-Peptid, oder zu analysierende Probe sowie an Peroxidase gekoppelte anti-Gliadin-Antikörper (monoklonaler R5- Antikörper) werden gleichzeitig zugegeben. Die markierten Antikörper (En- zymkonjugat) binden an Gliadin der Mikrotiterplatte und die Prolaminpeptide in der Probelösung. Es entstehen Antigen-Antikörper-Komplexe. In einem Waschschritt wird gebundenes Enzymkonjugat in der Lösung entfernt, das an die Mikrotiterplatte gebundene Konjugat bleibt. Der Nachweis erfolgt durch Zugabe des Substrats Harnstoffperoxid sowie eines Chromogens (Tetra- methylbenzidin). Das an den Antikörper gebundene Enzym wandelt das farblose Chromogen in ein blaues Endprodukt um. Die Zugabe eines Stopp- Reagenzes (H ₂ SO ₄ ) führt zu einem Farbumschlag von blau nach gelb. Die Mes- sung erfolgt photometrisch bei 450 nm in einem Mikrotiterplatten-Lesegerät. Die der Extinktion bei 450 nm der Probe entsprechende QQPFP-Konzentration in μg/g (ppm) wird aus der Kalibrationskurve abgelesen und daraus der tatsächliche QQPFP-Gehalt der Probe berechnet.

Ergebnisse: siehe Figur 1 (Kalibrierkurve)

2) Analyse von kommerziellen Bieren mit Elisa 2

Unter Verwendung des kompetetiven Assays (Elisa 2) weisen die überwiegende Mehrheit der untersuchten deutschen und internationalen Biere QQPFP- Werte auf, die deutlich über dem Wert liegen, der für glutenfreie Produkte vom Kit-Hersteller als Nachweisgrenze benannt wird. Außerhalb der Gruppe der glutenfreien Biere auf Basis alternativer Rohwaren findet man in allen Bierka-

tegorien (alkoholfrei, helle deutsche Biere, helle und dunkle internationale Bie- re) Biere mit ganz unterschiedlichen QQPFP-Werten, die überwiegend über dem vom Kit-Hersteller angegebenen Grenzwert liegen.

Ergebnisse: siehe Figur 6

3) Entfernung von Prolamin und Prolaminfragmenten durch Zugabe immobilisierter Transglutaminase

1 g einer Transglutaminase-Formulierung wurde in 1000 ml eines Essigsäure/ Acetat- Puffers (pH 4,6) gelöst. Nach Zugabe von Kieselgur wurde 15 min gerührt und anschließend über einen Faltenfilter filtriert. Nicht an Kieselgur gebundene Transglutaminase wurde durch mehrmaliges Waschen mit kaltem Bier entfernt. 1 g des Transglutaminase-gekoppelten Kieseigurs wurden zu 1000 ml Bier gegeben. Unter stetigem Rühren wurde die Suspension bei 5°C inkubiert. Nach Beendigung der Reaktion wurden ungelöste Bestandteile über einen Faltenfilter filtiert. Im Filtrat wurde die Konzentration der toxischen Pep- tide bestimmt (siehe Beispiel 1).

Ergebnisse: siehe Figur 2

(Abnahme der QQPFP-Konzentration mit steigender Reaktionszeit; im Vergleich ein unbehandeltes Bier sowie der Verlauf der QQPFP-Konzentration bei Verwendung von löslicher Transglutaminase)

4) Entfernung von löslicher Transglutaminase aus einem Getränk durch einen Filtrationsschritt unter Verwendung eines Filtrationshilfsmittels

Eine Lösung von Transglutaminase in Essigsäure/Acetat-Puffer (pH 4,6) mit einer Enzymaktivität von 3,5 U/ml wurde auf 5 ⁰ C temperiert. Nach Zugabe von Kieselgur (25 g/l) wurde 15 min leicht gerührt. Nach Filtration über einen Faltenfilter wurde das Filtrat analysiert:

(1) Mittels Hydroxamattest wurde die Transglutaminase-Aktivität im Filtrat bestimmt. Ergebnis:

- I i

Im Filtrat ist Transglutaminase-Aktivität nur in geringen Spuren nachweisbar (siehe Figur 3).

(2) Mittels Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese

(SDS-PAGE) und anschließender Silberfärbung wurde die Transglutami- nase-Konzentration bestimmt.

Ergebnis:

Auf Basis der mittels BSA bestimmten Nachweisgrenze der Silberfärbung berechnet sich die Transglutaminase-Konzentration zu < 0,8 mg/1 (siehe Figur 4). Auch die in der Transglutaminase-Präparation vorhandenen Verunreinigun- gen werden durch das beschriebene Verfahren entfernt.

Eine Lösung von Transglutaminase in einem nach Pilsener Brauart hergestellten Bier mit einer Enzymaktivität von 3,5 U/ml wurde auf 5 ⁰ C temperiert. Nach Zugabe von Kieselgur (25 g/l) wurde 15 min leicht gerührt. Nach Filtration über einen Faltenfilter wurde die Transglutaminase-Aktivität im Filtrat be- stimmt (Figur 5).

5) Herstellung eines mit Vitalspuren angereicherten Getränks

Durchschnittliche Gehalte von Vitamin-, Mineralien- und Spurenelementen in Pilsener Lagerbier sowie die empfohlene Tagesdosis an diesen Vitalstoffen (Ausgewählte Kapitel der Brauereitechnologie. W. Back (Hrsg.), Fachverlag Hans Carl 2005, Nürnberg).

Beispiel eines vitaminangereicherten Biergetränkes