Technisches Gebiet

Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Herstellung von Lebens- und Genussmitteln, besonders von Kaffee- und Kaffeeersatzprodukten. Es werden neue Enzyme bereitgestellt, die in der Lage sind, Acrylamid - vorzugsweise bei Temperaturen über 50°C, insbesondere in Temperaturbereichen, die bei der Herstellung von Kaffee-/Kaffeeersatzprodukten auftreten, und/oder bei einem pH-Wert zwischen pH 4 und pH 7, wie er bei der Herstellung von Kaffee-/Kaffeeersatzprodukten üblich ist, - abzubauen. Weiterhin werden Verfahren zum Abbau von Acrylamid aus Zubereitungen, ausgewählt aus Halbfertigwaren sowie Fertigwaren bereitgestellt. Auch betrifft die vorliegende Erfindung Zubereitungen mit einem reduzierten Acrylamidgehalt im Vergleich zu Zubereitungen, welche nicht dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entfernen von Acrylamid mittels den erfindungsgemäßen Enzymen unterzogen wurden.

Hintergrund der Erfindung

Die Anforderungen von Endverbrauchern an ein konstant sicheres und unbedenklich verzehrbares Lebens- und Genussmittel sind kontinuierlich hoch und stellen spezielle Anfor- derungen an die Produzenten. Eine neue EU Verordnung aus dem Jahr 2018 (EU 2017/2158) stuft Acrylamid als Prozesskontaminante und potentielles Gesundheitsrisiko für Endverbraucher ein. Demzufolge sind die Lebens- und Genussmittelproduzenten verpflichtet, den Acrylamidgehalt in Lebens- und Genussmitteln unter einem bestimmten Level zu halten oder zu senken. In Tierversuchen wirkt Acrylamid krebserzeugend und erbgutverändernd. Acrylamid entsteht in allen Brat-, Back- und Frittierprozessen von stärkehaltigen Rohstoffen und ist das Produkt der Erhitzung von Asparagin mit reduzierenden Zuckern (z.B. Glucose und Fructose) im Rahmen der sogenannten Maillard-Reaktion.

Im besonderen Fall der Produktion von Kaffee- und Kaffeeersatzprodukten beinhalten diese Prozesse das Brühen oder Extrahieren von gerösteten und gemahlenen Kaffeeboh- nen und deren Ersatzprodukten, wie z.B. Zichorie, Gerste oder Roggen. Beim Rösten werden die Kaffeebohnen typischerweise Temperaturen zwischen 145°C und 250°C unterzogen, wobei komplexe chemische Reaktionen, die Maillard-Reaktion, Karamellisierung und Pyrolyse erfolgen. Durch diese Reaktionen verändern sich die chemischen, physischen und sensorischen Eigenschaften der gerösteten Produkte, welche elementar wichtig für den Geschmack des Getränkes sind. Zudem entstehen weitere Substanzen, die für das Endprodukt wichtig sind, wie zum Beispiel Antioxidantien ( Jin et al. „Relationship between antioxidants and acrylamide formation: A review“, Food Research International, 2013, p. 611 - 620). Als unerwünschte Prozesskontaminante durch das Rösten von Kaffee und Kaffeeersatzprodukten wird auch hier Acrylamid gebildet ( Anese , M. „Acrylamid in Coffee and Coffee Substitutes, Acrylamid in Food, 2016, p.181 - 195). Die Richtwerte für Acrylamid der neuen EU-Verordnung liegen für Röstkaffee bei 400 pg/kg, für löslichen Kaffee bei 850 pg/kg, für Kaffeeersatzprodukte ausschließlich aus Getreide bei 500 pg/kg und für Produkte aus Zichorie bei 4000 pg/kg.

Acrylamid entsteht auch bei einer Vielzahl von (anderen) Prozessen in der Lebens- und Genussmittelindustrie. So entsteht beispielsweise beim Frittieren von Kartoffeln Acrylamid. Es ist vorteilhaft oder ggf. sogar nötig, dieses aus der Halbfertigware oder Fertigware teilweise oder vollständig zu entfernen, insbesondere um einerseits den Anforderungen der EU Verordnung (EU 2017/2158) zu genügen und andererseits ein sicheres und für den Verbraucher unbedenkliches Endprodukt zu erhalten. Zwar gibt es eine Vielzahl von Versuchen den Acrylamidgehalt in Lebens- und Genussmitteln zu senken, diese sind aber nicht in der Lage, Acrylamid schonend und zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten fast vollständig oder vollständig zu entfernen. So wird in der Patentanmeldung EP 3254568 A1 der Acrylamidgehalt nach der Kaffeeextraktion durch Verwendung eines kationischen Harzes gesenkt, indem das Acrylamid absorbiert wird. Dieses Verfahren benötigt einen zusätzlichen Verfahrensschritt und ist zeitintensiv, da die Absorption ein kinetisch langsamer Schritt ist. Weiterhin könne auch nur ein Anteil von 50% des Acrylamids entfernt werden, und das kationische Harz stellt eine zusätzliche Kostenbelastung im Prozess dar. Ein weiterer Weg, das Acrylamid zu reduzieren, ist es, die Vorstufen zu reduzieren. Hiermit beschäftigt sich die Patentanmeldung WO 2013/005145 A1. In dieser wird ein Verfahren zur Reduktion von Asparagin sowie Asparaginsäure offenbart, welches vor dem Röstvorgang ansetzt. Durch die Reduzierung des Asparagingehalts vor der Röstung wird zwar der Acrylamidgehalt des Endprodukts reduziert, jedoch wird das Geschmacksprofil des End- Produktes modifiziert. Weiterhin ist dieses Verfahren kostenaufwendig für den Anwender, da zusätzlich eine neue Anlage benötigt wird, um dieses Verfahren durchzuführen.

Einen weiteren Ansatz wählen die Autoren des Patents EP 1745702 B1 , welches sich auch mit der Enzym-unterstützenden Produktion von Kaffee befasst. Hierbei wird die Stärke der Kaffeebohnen enzymatisch abgebaut und schon in ihre einzelnen Bausteine zerlegt, um ein verbessertes Geschmacksprofil im Endprodukt zu erhalten. Hierbei entsteht durch die hohe Verfügbarkeit von Monosacchariden mehr Acrylamid als bei Standardkaffeeprodukten. Hierdurch wird deutlich, dass der richtige Zeitpunkt einer Enzymbehandlung für die Reduzierung des Acrylamidgehalts ausschlaggebend ist.

WO 2004/083423 A1 betrifft aus thermophilen Organismen isolierte thermisch stabile Amidasen, insbesondere Amidasen von thermophilen Actinomycetes wie z.B. Pseudonocardia thermophilia. Gemäß dem darin offenbarten Sequenzprotokoll wird in WO 2004/083423 A1 als SEQ ID NO. 3 die Aminosäuresequenz einer Amidase offenbart, welche angeblich von Pseudonocardia thermophilia stammt (entspricht SEQ ID NO. 42 dieser Anmeldung). Das Genom von Pseudonocardia thermophilia ist zwischenzeitlich komplett sequenziert und unter der GenBank-Nummer FRAP01000003.1 hinterlegt (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/ FRAP01000003). Das Genom weist einen Gen-Lo- kus einer Amidase im Bereich 50704-52245 auf; das Protein ist unter GenBank SHK14489.1 hinterlegt. Ein Sequenzalignment der hinterlegten Amidase im Vergleich zur Wildtyp Amidase der (nicht-erfindungsgemäßen) SEQ ID NO.2 weist eine Identität von 100% über die gesamte Länge des Proteins auf. Die Aminosäuresequenz gemäß WO

2004/083423 A1 scheint jedoch fehlerhaft zu sein, insbesondere im Sequenzabschnitt der ersten ca. 100 N-terminalen Aminosäurereste. Diese Sequenzungenauigkeiten können vor allem durch die damaligen verfügbaren Sequenzierungsmethoden entstanden sein, so- dass die SEQ ID NO. 3 der WO 2004/083423 A1 unter heutigen Gesichtspunkten fehlerhaft ist. Die korrekte Aminosäuresequenz der Wildtyp Amidase aus Pseudonocardia thermo- philia ist somit vielmehr die vorliegende (nicht-erfindungsgemäße) SEQ ID NO. 2. Ein Se- quenzalignment von SEQ ID NO. 3 gemäß WO 2004/083423 A1 im Vergleich zur Wildtyp Amidase aus Pseudonocardia thermophilia gemäß der vorliegenden SEQ ID NO. 2 ergibt lediglich 447 von 528 identischen Positionen (Identity: 84,7%) sowie 458 von 528 ähnliche Positionen (Similarity: 86,7%); das Alignment ist in Abbildung 1 gezeigt.

Der Abschlussbericht der Technischen Universität Hamburg zu dem Projekt, das anscheinend in Bezug zu der Anmeldung WO 2004/083423 steht, aus Dezember 2005 mit dem Titel "Einsatz von Amidasen aus extremophilen Mikroorganismen für die enantioselektive Synthese von Amino- und Carbonsäuren AZ 13107' (https://www.dbu.de/pro- jekt_13107/01_db_2409.html) enthält ergänzende Informationen. An diesem Projekt haben die Erfinder der WO 2004/083423 A1 laut Projektbeschreibung mitgearbeitet. Demnach wurden Teile der Proteinsequenz von aus Pseudonocardia thermophilia isolierten Amidasen sequenziert und mit deren Hilfe das mutmaßliche Amidase-Gen im Organismus mittels PCR amplifiziert und sequenziert. Bei Versuchen zur Herstellung der rekombinan- ten Amidase durch Expression in E. coli Wirtssystemen wurde die durch PCR amplifizierte Gensequenz in den Arabinose-induzierten Expressionsvektor pBad-Thio-TOPO kloniert. Die Expression des Proteins mit einer Größe von 54 kDa konnte zwar mittels SDS-PAGE nachgewiesen werden, in enzymatischen Tests mit Substraten, welche vom nativen Pro- tein umgesetzt werden, konnte indes keine Aktivität der rekombinanten Amidase aus Pseudonocardia thermophilia nachgewiesen werden. Die Offenbarung von WO 2004/083423 A1 ist somit für einen Fachmann erkennbar nicht ausführbar.

EP 0 272 024 A2 betrifft ein Verfahren zur Zersetzung von Acrylamid unter Verwendung einer Amidase. M. Cha, Eur Food Res Technol (2013) 236:567-571 betrifft die enzymatische Kontrolle des Gehalts an Acrylamid in Kaffee mit Hilfe von Enzymen aus Ralstonia eutropha und Geoba- cillus thermoglucasidasius. Die Publikation benennt keine konkrete Enzymsequenz, derzeit bekannte Enzyme aus Ralstonia eutropha haben maximal eine Identität von etwa 36,4% und derzeit bekannte Enzyme aus Geobacillus thermoglucasidasius haben maximal eine Identität von etwa 53,3%, jeweils im Vergleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia.

S. Raghavan et al., Microb Cell Fact (2019) 18:139 betrifft die Entwicklung und Anwendung eines Transkriptionssensors zur Detektion von heterologer Produktion von Acrylsäure in E. coli. In der Arbeit wird die Amidase RAPc8 aus Geobacillus pallidus benannt, die eine Identität von etwa 14% im Vergleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia aufweist und mit diesem nicht verwandt ist.

T.K. Cheong et al., Enzyme and Microbial Technology 26 (2000) 152-158 betrifft die Klo- nierung einer Amidase von Bacillus stearothermophilus BR388 in E. coli. Die Amidase von Bacillus stearothermophilus BR388 weist eine Identität von etwa 14% im Vergleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia auf und ist mit diesem nicht verwandt.

A. Karmali et al., Molecular Biotechnology, Vol. 17 2001 211-212 betrifft die Austausche von Thr-103-lle und Trp-138-Gly in Amidase aus Pseudomonas aeruginosa. Die Amidase aus Pseudomonas aeruginosa weist eine Identität von etwa 15% im Vergleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia auf und ist mit diesem nicht verwandt.

N.J. Silman et al., J Gen Microbiol (1991) 137 169-178 betrifft die ungerichtete Evolution von Amidase-expimierendem Methylophilus methylotrophus durch Wachstumsselektion und chemische Mutagenese. Diese Amidase weist eine Identität von etwa 14% im Ver- gleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia auf und ist mit diesem nicht verwandt.

M.S. Nawaz et al., J Bacteriol 19962397-2401 betrifft die physikalische, biochemische und immunologische Charakterisierung einer thermostabilen Amidase aus Klebsiella pneumoniae. Die Publikation benennt keine konkrete Enzymsequenz, derzeit bekannte Enzyme aus Klebsiella pneumoniae haben maximal eine Identität von etwa 51 ,2% im Vergleich zum Enzym aus Pseudonoracdia thermophilia.

Bei allen Verfahren, welche Enzyme verwenden, ist die Verwendung von Enzymen mit einer genauen Einstellung der Prozessvariablen verbunden. So gibt es für alle Enzyme einen Temperatur- und pH-Bereich (inkl. jeweiligem Optimum), bei der die Katalyse der jeweiligen Reaktion stattfindet oder stattfinden kann. Ein Einsatz außerhalb dieser Berei- che führt in der Regel dazu, dass das Enzym seine katalytische Funktion nicht oder nicht in gewünschtem Maße entfalten kann. Dies ist zum Beispiel oft bei Temperaturen über 42°C bei nicht thermophilen Enzymen sowie deutlich sauren oder deutlich basischen pH- Werten der Fall. Eine Schwierigkeit bei Enzymprozessen liegt daher immer in der richtigen Auswahl oder Veränderung der Enzyme, damit diese zu den Prozessbedingungen passen. Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, geeignete Enzyme sowie Verfahren zur Behandlung von Acrylamid beinhaltenden Zubereitungen bereitzustellen, welche in der Lage sind, den Acrylamidgehalt in Zubereitungen, vorzugsweise um mindestens 80 Gew.-% im Vergleich zu der Zubereitung vor der Behandlung zu reduzieren, wobei die Enzyme vorzugsweise auch bei hohen Temperaturen, wie sie z.B. nach Schritten des Brü- hens, Frittierens, Röstens von Lebens- und Genussmitteln vorherrschend sind, und/oder bei einem pH-Wert zwischen pH 4 und pH 7, ihre Enzymaktivität behalten und/oder eine hohe Stabilität aufweisen. Weitere Aufgabenstellungen, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegen, ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen und den beigefügten Ansprüchen.

Zusammenfassung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird primär gelöst, indem Enzyme (wie hierin und insbesondere in den Ansprüchen beschrieben), vorzugsweise Amidasen, bereitgestellt werden, die tatsächlich in der Lage sind, die Menge an Acrylamid in einer Zubereitung signifikant zu reduzieren, und dies auch bei Temperaturen und pH-Werten, die für viele Amidasen ungünstig sind. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform solche Enzyme (wie hierin und insbesondere in den Ansprüchen beschrieben), vorzugsweise Amidasen, welche bis zu einer Temperatur von 50°C oder mehr sowie (auch) in einem pH-Bereich von pH 4 bis pH 7 katalytisch aktiv sind.

Zusätzlich wird ein geeignetes Verfahren zum Abbau von Acrylamid in einer Zubereitung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Enzyms (wie hierin und insbesondere in den Ansprüchen beschrieben) bereitgestellt, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Zubereitung mit einem verringerten Acrylamidgehalt.

Weiterhin werden Zubereitungen mit einem verringerten Acrylamidgehalt, erhalten durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, bereitgestellt. Details der vorliegenden Erfindung, bevorzugte und alternative Ausgestaltungen und Aspekte ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen, den beigefügten Sequenzen und insbesondere den beigefügten Ansprüchen. Kurze Beschreibung der Abbildungen

Abbildung 1 zeigt ein Alignment von SEQ ID NO. 42 (Zeilen „65“) und SEQ ID NO. 2 (Zeilen „02“): Identity: 447/528 (84,7%), Similarity: 458/528 (86,7%), Gaps: 41/528 (7,8%), Se- quence Coverage: 507/513 (98,8%).

Kurze Beschreibung der Sequenzen

SEQ ID NO. 1 beschreibt die Aminosäurekonsensussequenz erfindungsgemäßer Enzyme.

SEQ ID NO. 2 beschreibt die (nicht erfindungsgemäße) Aminosäuresequenz der Wildtyp- Amidase aus Pseudonocardia thermophila. SEQ ID NO. 3 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mutation an Position 68 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (D68N).

SEQ ID NO. 4 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mutation an Position 74 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (A74Y).

SEQ ID NO. 5 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mu- tation an Position 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (G445A).

SEQ ID NO. 6 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mutation an Position 33 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33F).

SEQ ID NO. 7 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mutation an Position 33 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R). SEQ ID NO. 8 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche eine Mutation an Position 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (G445S).

SEQ ID NO. 9 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche vier Mutationen an den Positionen 33, 74, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, A74Y, S225T, G445S, A453C). SEQ ID NO. 10 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445S, A453C).

SEQ ID NO. 11 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mu- tationen an den Positionen 33, 68, 74, 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A).

SEQ ID NO. 12 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche vier Mutationen an den Positionen 68, 74, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (D68N, A74Y, G445S, A453C). SEQ ID NO. 13 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche vier Mutationen an den Positionen 33, 68, 74 und 225 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33H, D68N, A74Y, S225T).

SEQ ID NO. 14 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche zwölf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448, 453 und 507 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453D, A507P).

SEQ ID NO. 15 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448, 453 und 507 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453D, A507P).

SEQ ID NO. 16 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453D). SEQ ID NO. 17 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche neun Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 201 , 225, 424, 445, und 448 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, W41Y, D68N, A74Y, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H).

SEQ ID NO. 18 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche zwölf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448, 453 und 507 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453C, A507P).

SEQ ID NO. 19 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453N).

SEQ ID NO. 20 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453Q).

SEQ ID NO. 21 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453E). SEQ ID NO. 22 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche elf Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, W41Y, D68N, A74Y, V94I, Y201 F, S225T, L424V, G445A, M448H, A453K).

SEQ ID NO. 23 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 454 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, P454N).

SEQ ID NO. 24 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 457 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, V457G). SEQ ID NO. 25 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 424 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, L424V, G445A). SEQ ID NO. 26 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, A453D).

SEQ ID NO. 27 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mu- tationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33Y, D68N, A74Y, S225T, G445A).

SEQ ID NO. 28 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 175 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G175A, G445A). SEQ ID NO. 29 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 507 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, A507P).

SEQ ID NO. 30 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, A453S).

SEQ ID NO. 31 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 94, 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, V94I, S225T, G445A).

SEQ ID NO. 32 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 317 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, V317I, G445A).

SEQ ID NO. 33 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 201 , 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, Y201 F, S225T, G445A). SEQ ID NO. 34 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 445 und 448 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, M448H). SEQ ID NO. 35 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 445 und 453 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445A, A453R).

SEQ ID NO. 36 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 221 , 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, P221G, S225T, G445A).

SEQ ID NO. 37 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 217, 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, T217R, S225T, G445A). SEQ ID NO. 38 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 328 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, D328R, G445A).

SEQ ID NO. 39 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche fünf Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, G445S).

SEQ ID NO. 40 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 68, 74, 225, 229 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, D68N, A74Y, S225T, L229C, G445A).

SEQ ID NO. 41 beschreibt eine erfindungsgemäße Aminosäuresequenz, welche sechs Mutationen an den Positionen 33, 41 , 68, 74, 225 und 445 im Vergleich zu SEQ ID NO. 2 enthält (S33R, W41Y, D68N, A74Y, S225T, G445A).

SEQ ID NO. 42 entspricht der Protein-Sequenz von Pseudonocardia thermophila wie als „SEQ ID NO. 3“ in WO 2004/083423 offenbart.

Beschreibung der Erfindung

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Enzym zur Reduktion der Menge an Acrylamid in einer Zubereitung bereitgestellt, umfassend oder bestehend aus eine(r) Aminosäurekonsensussequenz gemäß SEQ ID NO. 1 , wobei die Aminosäurekon- sensussequenz keine Sequenz gemäß SEQ ID NO. 2 ist, und wobei das Enzym eine Aminosäuresequenz mit einer Sequenzidentität von mindestens 95 %, 96 %, 97 %, 98 % oder 99 % zu einer Sequenz ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO. 3 bis SEQ ID NO. 41 , umfasst oder daraus besteht.

Wie oben erwähnt, beschreibt SEQ ID NO. 1 die Aminosäurekonsensussequenz erfindungsgemäßer Enzyme. Eine Konsensussequenz beschreibt die Aminosäuresequenz, welche alle erfindungsgemäßen Enzyme besitzen. Die variablen Positionen sind mit Xaa gekennzeichnet und stellen Positionen dar, in denen sich die erfindungsgemäßen Enzyme voneinander unterscheiden können.

Enzyme sind biologische Katalysatoren, die eine bestimmte chemische Reaktion katalysieren. Im vorliegenden Fall, dem Abbau von Acrylamid durch eine Amidase, wird die Amidbindung des Acrylamids hydrolytisch gespalten, sodass Acrylsäure sowie Ammoniak entstehen. Die Konzentrationen von Acrylsäure und Ammoniak oder ggf. daraus resultie- renden Substanzen (im Falle des Weiterreagierens von Acrylsäure oder Ammoniak) sind in der Kaffeezubereitung derart gering, dass diese keine negativen Auswirkungen auf den Endverbraucher besitzen. Zum Beispiel reagiert Ammoniak sofort zu ungefährlichem Ammonium weiter, welches keinerlei Auswirkungen auf das Endprodukt besitzt.

Wann immer die vorliegende Offenbarung auf Sequenzidentitäten von Aminosäuresequen- zen in Form von Prozentangaben Bezug nimmt, beziehen sich diese Angaben auf Werte, wie sie unter Verwendung von EMBOSS Water Pairwise Sequence Alignments (Nucleo- tide) (http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa/emboss_water/nucleotide.html ) für Nukleinsäuresequenzen bzw. EMBOSS Water Pairwise Sequence Alignments (Protein)

(http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa/emboss_water/) für Aminosäuresequenzen berechnet werden können. Bei dem vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) European Bioinformatics Institute (EBI) zur Verfügung gestellten Tools für lokale Sequenzalignments wird ein modifizierter Smith-Waterman Algorithmus verwendet (siehe http://www.ebi.ac.uk/Tools/psa/ und Smith, T.F. & Waterman, M.S. „Identification of common molecular subsequences” Journal of Molecular Biology, 1981 147 (1):195-197). Fer- ner wird hierbei bei der Durchführung des jeweiligen paarweisen Alignments zweier Sequenzen unter Verwendung des modifizierten Smith-Waterman Algorithmus auf die vom EMBL-EBI derzeit angegebenen Default Parameter Bezug genommen. Diese lauten (i) für Aminosäuresequenzen: Matrix = BLOSUM62, Gap open penalty = 10 und Gap extend pen- alty = 0,5 sowie (ii) für Nukleinsäuresequenzen: Matrix = DNAfull, Gap open penalty = 10 und Gap extend penalty = 0,5. Über die Default Parameter hinaus muss beim Alignment einer zu untersuchenden Sequenz („Query Sequence“, bei EMBOSS die erste Sequenz) mit einer Vergleichssequenz („Subject Sequence“, bei EMBOSS die zweite Sequenz) die Subject Sequence mindestens zu 93% über die Länge des einzelnen Alignments vertreten sein („Sequence Coverage“ mindestens 93%); Augments mit einer niedrigeren Sequence Coverage der Subject Sequence sind für die Bestimmung der Sequenzidentität im Sinne dieser Anmeldung ausgeschlossen. Die Query Sequence kann jedoch über die Länge des Alignments hinaus länger sein, und die im Alignment vertretenen Sequenzen der Query Sequence können über oder unter 93% liegen. Beispielsweise kommen im Alignment der SEQ ID NO. 56 als Query Sequence mit der SEQ ID NO. 2 als Subject Sequence (Abbil- düng 1) 507 Aminosäuren der insgesamt 513 Aminosäuren der Subject Sequence vor; die Sequence Coverage beträgt also 507/513 (98,8 %).

Der Ausdruck „Sequenzidentität“ ist daher im Kontext der vorliegenden Erfindung austauschbar mit „Sequenzhomologie“ verwendbar. Dieser bezieht sich immer auf die Gesamtlänge eines erfindungsgemäßen Enzyms im Vergleich zu der Gesamtlänge eines En- zyms, zu dem die Sequenzidentität oder Sequenzhomologie bestimmt wird.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung bezeichnet eine Zubereitung alle Roh-, Halbfertig- und Fertigwaren von Lebens- oder Genussmitteln oder Kosmetika, welche beispielhaft gebratene oder frittierte Kartoffelprodukte, geröstetes Getreide oder solches enthaltende Produkten, Maisprodukte, Kaffeeprodukte, z.B. fester oder flüssiger Kaffeeextrakt und Rohkaf- fee, Zichorienextrakt, Getreidekaffeeprodukte, Kaffeeersatzprodukte, Snacks, Weizenprodukte, Kosmetika, Backwaren oder Feingebäck, z.B. Plätzchen, Kekse, Zwieback, Getreideriegel, Scones, Eiswaffeln, Waffeln, Crumpets, Lebkuchen, Knäckebrot und Brotersatzprodukte, Nudeln, Reis, Fischerzeugnisse, Fleischerzeugnisse, Cerealien, Bier, Nüsse, Beikost für Kinder und Säuglinge, Haarstylingprodukte, Körperpflegemittel, Haarpflegemit- tel, und Gesichtspflegemitteln, sein können.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung gilt, dass ein erfindungsgemäßes Enzym keine Sequenz gemäß SEQ ID NO. 2 umfasst oder daraus besteht. SEQ ID NO. 2 beschreibt die Aminosäuresequenz des Wildtyp-Enzyms aus Pseudonocardia thermophila, aus dem die erfindungsgemäßen Enzyme hervorgegangen sind. Es wurde ein Homologiemodell der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 2, also des Wildtyp-Enzymes aus Pseudonocardia thermophila erstellt. Dazu wurde die Software YASARA structure Version 20.10.4.L.64 verwendet mit dem mitgelieferten Makro hm_build.mcr. Es wurden die Standardeinstellungen beibehalten. Die Kristallstrukturen 3A1 K, 3A1 I, 3IP4 und 2GI3 (https://www.rcsb.org/) wurden als Templates für das finale Homologiemodell verwendet, welches weitgehend auf der homodimeren Struktur 3A1 K basiert, welcher die Amidase aus Rhodococcus sp. N-771 zugrunde liegt und welche in ihrer katalytisch aktiven Form als Homo-Dimer vorliegt (https://www.rcsb.org/structure/3a1 k). Ohne an eine wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, wird davon ausgegangen, dass die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 2, d.h. das Wildtyp-Enzym aus Pseudonocardia thermophila, eine Faltstruktur vom Typ PDB 3A1 K aufweist. Zum alpha- C-Atom des katalytischen Serins (194) haben folgende Aminosäurereste dabei folgenden Raumabstand: A74 (17.1Ä), D68 (21 .OÄ), A507 (23.2Ä), G445 (10.6Ä), L424 (11.6Ä), und S33 (21 8Ä). Untereinander haben folgende Reste folgenden Raumabstand: G445 zu L424

(13.1Ä), G445 zu S33 (12. OÄ), D68 zu A74 (8.3Ä), D68 zu A507 (16. OÄ). Innerhalb einer Raumkugel um G445 herum mit einem Radius von ca. 13Ä liegen daher das aktive Zentrum sowie L424 und S33. Die Reste D68 und A74 liegen in einer Loop-Struktur innerhalb einer Raumkugel mit einem Radius von 4.2Ä (vom Geometrischen Mittelpunkt beider Ami- nosäuren) oder in einer Raumkugel mit einem Radius von 6.5Ä ausgehend von C-alpha Atom von A74. Alle benannten Abstände beziehen sich jeweils auf die C-alpha Atome der Aminosäuren.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Kontext der vorliegenden Erfindung generell kein Wildtyp-Enzym aus Pseudonocardia thermophila zu benutzen. D.h., es ist im Rahmen einer Ausführungsform bevorzugt, dass eine Sequenz gemäß SEQ ID NO. 1 nicht nur keine Sequenz gemäß SEQ ID NO. 2 ist, sondern generell keine Sequenz einer Wildtyp-Amidase aus Pseudonocardia thermophila.

Andere (thermostabile) Amidasen aus Pseudonocardia thermophila werden z.B. in EP 1608746 B1 beschrieben, Diese sind jedoch keine Enzyme gemäß der vorliegenden Erfindung. Zudem wird in EP 1608746 nicht belegt, dass die darin beschriebenen Enzyme im Sinne der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise im Lebensmittel- oder Genussmittelbereich eingesetzt werden können, insbesondere nicht unter solchen Temperatur- und/oder pH-Bedingungen wie hierin beschrieben.

Erfindungsgemäße Enzyme können ausgehend vom Wildtyp-Enzym dadurch erhalten wer- den, dass ein oder mehrere Schritte (vorzugsweise der gerichteten, oder alternativ der ungerichteten, oder der gerichteten und ungerichteten) Mutation durchgeführt werden. Eine gerichtete Mutation ist die gezielte Veränderung einer oder mehrerer DNA-Basen des Enzymgens, welche zu einer oder mehreren gezielten Auswirkungen auf die Aminosäuresequenz führt. Ungerichtete Mutation ist hingegen die zufällige Mutagenese in einem nicht genau ausgewählten Teil der gesamten DNA-Sequenz. Im Anschluss der ungerichteten Mutagenese wird untersucht, ob das resultierende Protein die gewünschten Eigenschaften aufweist. Bei dem zu verändernden Enzym kann es sich um ein Wildtyp-Enzym handeln. Dies war bei den Überlegungen und Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, der Fall. Unter einem Wildtyp-Enzym ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein natürlich vorkommendes, technisch unverändertes Enzym zu verstehen, welches entweder als funktionales Enzym oder dessen Sequenz aus der Natur isoliert wurde und wobei die Sequenz und daher auch das funktionale Enzym nicht von menschlicher Hand verändert wurden. In einer Ausführungsform kann das Enzym das Produkt einer iterativen ungerichteten Mutagenese sein. In einerweiteren Ausführungsform kann das Enzym das Produkt einer iterativen gerichteten Mutagenese sein.

Im Rahmen der den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen wurden ausgehend von einem Wildtyp-Enzym mehr als 2000 verschiedene Mutanten erzeugt, die alle verschiedene Mutationen an verschiedenen Stellen des Enzymgens besitzen. Diese Mutanten wurden dann auf ihre Aktivität sowie Stabilität bei verschiedenen pH-Werten und Temperaturen getestet. Hieraus konnte dann in einem weiteren Mutagenese-Schritt das Enzym derartig verändert werden, dass eine erhöhte Aktivität und Stabilität im Vergleich zu dem Wildtyp-Enzym resultierte. Hierbei wurden die für die Katalyse relevanten Aminosäurereste nicht mutiert, insbesondere die katalytische Triade des Enzyms bestehend aus einem Lysin an Position 95, einem Serin an Position 170 und einem Serin an Position 194 werden nicht mutiert.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gilt generell für ein erfindungsgemäßes Enzym, dass in der Aminosäuresequenz davon eine, mehrere oder sämtliche, vorzugsweise sämtliche dieser drei Positionen nicht mutiert sind bzw. an Position 95 der hierin beschriebenen erfindungsgemäß definierten Sequenzen vorzugsweise ein Lysin, und/oder an Position 170 der hierin beschriebenen erfindungsgemäß definierten Sequenzen vorzugsweise ein Serin, und/oder an Position 194 der hierin beschriebenen erfindungsgemäß definierten Sequenzen vorzugsweise ein Serin, vorzugsweise an Position 95 ein Lysin, an Position 170 ein Serin und an Position 194 ein Serin vorhanden ist.

Unter Aktivität wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit des Enzyms zum Katalysieren der hydrolytischen Spaltung der Amidbindung pro Zeiteinheit bezeichnet, wohingegen die Stabilität die Restaktivität eines Enzyms bei verschiedenen Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel pH-Wert und Temperatur nach einer bestimmten Zeit definiert. Geeignete Mutagenese-Verfahren sowie die notwendigen Bedingungen und Reagenzien sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Mutationen finden auf Genebene statt, zum Beispiel durch den Austausch (der Substitution), das Entfernen (der Deletion) oder das Hinzufügen von Basen. Diese Mutationen wirken sich unterschiedlich auf die Aminosäuresequenz des daraus entstehenden Proteins aus. Bei der Substitution kann es zu sogenannten „nonsense“-Mutationen kommen, die dazu führen, dass die Proteinbiosynthese frühzeitig stoppt und dass das daraus resultierende Protein dysfunktional bleibt. Bei der sogenannten „missense“-Mutation ändert sich nur die codierte Aminosäure; diese Mutationen führen zu einer Funktionsänderung im resultierenden Protein und können im besten Fall eine verbesserte Stabilität oder Aktivität des resultierenden Proteins bedingen. In der allgemeinen Nomenklatur werden Aminosäuresubstitutions-Mutationen aufgrund ihrer Position und der ausgetauschten Aminosäure gekennzeichnet, zum Beispiel als A143G. Diese Schreibweise bedeutet, dass an Position 143 der N- bis C-terminalen Aminosäuresequenz die Aminosäure Alanin gegen Guanin ausgetauscht wurde.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäu- resequenz (d.h. die von einem erfindungsgemäßen Enzym umfasste bzw. ein erfindungsgemäßes Enzym bildende Aminosäuresequenz, mit einer Sequenzidentität von mindestens 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder 99% zu einer Sequenz gemäß SEQ ID NO. 1 oder mit einer Sequenz gemäß SEQ ID NO. 1 , wobei die Aminosäuresequenz keine Sequenz gemäß SEQ ID NO. 2 ist) wenigstens an einer, mehreren oder sämt- liehen Positionen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Positionen 33, 41 , 68, 74, 94, 175, 201 , 217, 221 , 225, 229, 317, 328, 424, 445, 448, 453, 454, 457 und 507, eine Aminosäure, die nicht der Aminosäure der entsprechenden Position(en) der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 2 entspricht.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäurese- quenz wenigstens an einer, mehreren oder sämtlichen Positionen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Positionen 33, 68, 74, 201 , 225, 424, 445, 448 und 453, eine Aminosäure, die nicht der Aminosäure der entsprechenden Position(en) der Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 2 entspricht.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäurese- quenz an der Position 33 ein Arginin oder ein Tyrosin oder ein Histidin oder ein Phenylalanin, und/oder an der Position 41 ein Tyrosin, und/oder an der Position 68 ein Asparagin, und/oder an der Position 74 ein Tyrosin, und/oder an der Position 94 ein Isoleucin, und/oder an der Position 175 ein Alanin, und/oder an der Position 201 ein Phenylalanin, und/oder an der Position 217 ein Arginin, und/oder an der Position 221 ein Glycin, und/oder an der Position 225 ein Threonin, und/oder an der Position 229 ein Cystein, und/oder an der Position 317 ein Isoleucin, und/oder an der Position 328 ein Arginin, und/oder an der Position 424 ein Valin, und/oder an der Position 445 ein Arginin oder ein Serin, und/oder an der Position 448 ein Histidin, und/oder an der Position 453 ein Aspartat oder ein Cystein oder ein Asparagin oder ein Glutamin oder ein Glutamat oder ein Lysin oder ein Arginin oder ein Serin, und/oder an der Position 454 ein Asparagin, und/oder an der Position 457ein Glycin, und/oder an der Position 507 ein Prolin.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz an der Position 33 ein Arginin oder ein Tyrosin, und/oder an der Position 68 ein Asparagin, und/oder an der Position 74 ein Tyrosin, und/oder an der Position 201 ein Phenylalanin, und/oder an der Position 225 ein Threonin, und/oder an der Position 424 ein Valin, und/oder an der Position 445 ein Alanin, und/oder an der Position 448 ein Histidin, und/oder an der Position 453 ein Aspartat oder ein Cystein.

Aus den oben beschriebenen bevorzugten Aminosäuren an den genannten Positionen ergeben sich für den Fall, dass von der Wildtyp-Sequenz gemäß SEQ ID NO. 2 ausgegangen wird, folgende bevorzugte Ausführungsformen bzw. Aminosäuresubstitutionen: In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus S33R, S33Y, S33H, S33F, besonders bevorzugt eine Aminosäuresubstitution S33R oder S33Y.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution W41 Y.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution D68N.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution A74Y.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution V94I.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution G175A.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution Y201 F.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution T217R.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution P221 G.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution S225T.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution L229C.

In wiederum einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution V317I. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution D328R.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution L424V. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus G445A und G445S, bevorzugt eine Aminosäuresubstitution G445A.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution M448H. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus A453D, A543C, A453N, A453Q, A453E, A453K, A453R und A453S, besonders bevorzugt eine Aminosäuresubstitution A453D oder A453C.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäu- resequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution P454N.

Gemäß wiederum einerweiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution V457G.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Aminosäuresequenz mindestens eine Aminosäuresubstitution A507P. Aus dem vorliegenden Text ergibt sich für den Fachmann natürlich, dass eine oder mehrere der hierin beschriebenen, insbesondere der oben beschriebenen Aminosäuresubstitutionen bzw. die an den jeweiligen Positionen vorzugsweise vorhandenen Aminosäuren, in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, um erfindungsgemäße Enzyme zu erhalten, ggf. in Kombination mit weiteren, hierin nicht beschriebenen Substituti- onen bzw. anderen Aminosäuren als den Aminosäuren gemäß SEQ ID NO. 1 (vgl. hierzu die erfindungsgemäß beschriebene „Sequenzidentität von mindestens 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder 99% zu einer Sequenz gemäß SEQ ID NO. 1“). Im Kontext der vorliegenden Erfindung sind hierbei solche Aminosäuresubstitutionen bevorzugt, die außerhalb funktioneller, insbesondere außerhalb katalytischer (vgl. hierzu oben), Bereiche liegen.

Zwar wurde schon in der WO 2006/040345 auf die Verwendung von anderen (nicht erfin- dungsgemäßen) Enzymen in Lebensmittelherstellungsprozessen hingewiesen, jedoch konnte hier nicht die Wirksamkeit in der Herstellung von Acrylamid-reduzierten Produkten gezeigt werden. Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Enzym möglich, Acrylamid in einer Zubereitung effizient und schnell abzubauen. Dies ist besonders vorteilhaft in kontinuierlichen oder semikontinuierlichen Großmaßstabprozessen wie der Nahrungs- und Genussmittelindustrie, da hierdurch kurze Verweilzeiten in der Enzymbehandlung sowie eine schnelle Weiterverarbeitung etwaiger leicht verderblicher Halbfertigwaren gewährleistet ist. Ganz besonders bevorzugt und vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Enzym in der Kaffeeprodukt-/Kaffeeersatzprodukt-Herstellung eingesetzt werden, da der Abbau von Acrylamid ein essentieller Prozess ist, um ein sicheres und unbedenklich verzehrbares fi- nales Lebensmittel zu erhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Enzym eine Amidase. Amidasen beziehungsweise Amidohydrolasen sind eine Klasse von Enzymen, die die Hydrolyse von Amidbindungen katalysieren. Amidasen kommen zahlreich in der Natur vor und werden in konventionellen Produkten wie Waschmitteln oder Haushalts- reinigern eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von mindestens einer Amidase im Kontext der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ist, da diese mit einem sehr einfachen Mechanismus, welcher keine zusätzlichen Agenzien oder Co-Faktoren benötigt, die Amidbindung von Acrylamid spaltet.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Enzym dazu geeignet, bis zu einer Temperatur von 50°C oder mehr, vorzugsweise mindestens bis zu einer Temperatur von 60°C, besonders bevorzugt mindestens bis zu einer Temperatur von 70°C, weiter bevorzugt mindestens bis zu einer Temperatur von 80°C katalytisch aktiv zu sein, und/oder wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei einer solchen Temperatur eingesetzt. Katalytische Aktivität bedeutet im Zusammenhang mit dervorliegenden Erfindung, dass eine nach- weisbare Spaltung der Amidbindung des Acrylamids stattfindet. Eine Aktivität bei Temperaturen bis zu 80°C ist besonders bevorzugt im Kontext der vorliegenden Erfindung, da die meisten Proteine und Enzyme, welche nicht thermotolerant sind, bei einer Temperatur von über42°C ihre Aktivität verlieren. Mithilfe eines erfindungsgemäßen Enzyms ist es vorteilhafterweise möglich, auch bei Temperaturen von bis zu 80°C eine katalytische Aktivität des Enzyms zu erhalten. Eine derart hohe Temperatur ist bei zahlreichen Prozessen im Lebens- und Genussmittelbereichs erforderlich, da wichtige Gar-, Brüh- sowie Verarbeitungsprozesse bei Temperaturen über 50°C, z.T. bis hin zu 80°C oder mehr, ablaufen. In wiederum einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Enzym dazu geeignet, in einem Bereich von pH 4 bis pH 7 katalytische Aktivität aufzuweisen, und/oder wird im Rahmen dervorliegenden Erfindung in einem solchen pH-Bereich eingesetzt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Enzym (wenigstens) in einem Bereich von pH 4 bis pH 6,5, vorzugsweise im Bereich von pH 4,5 bis pH 5,5 katalytische Aktivität auf. Selbstverständlich kann das Enzym auch außerhalb dieser pH-Bereiche katalytische Aktivität aufweisen bzw. im Rahmen dervorliegenden Erfindung in solchen Bereichen eingesetzt werden. Der pH-Wert spielt bei der Stabilität und Aktivität von Enzymen eine entscheidende Rolle. Ein pH-Wert über oder unter dem optimalen pH-Wert führt normalerweise zu einem teilweisen bis hin zu einem kompletten Aktivitätsverlust. Umso überra- sehender ist es, dass sich ein erfindungsgemäßes Enzym effizient in einem Acrylamidab- bau-Schritt in Zubereitungen mit einem leicht sauren pH-Wert einsetzen lässt.

In einer Ausführungsform weist das Enzym bis zu einer Temperatur von 50°C oder mehr, vorzugsweise mindestens bis zu einer Temperatur von 60°C, besonders bevorzugt mindestens bis zu einer Temperatur von 70°C, weiter bevorzugt mindestens bis zu einer Tem- peraturvon 80°C, (wenigstens) in einem Bereich von pH 4 bis pH 7, vorzugsweise in einem Bereich von pH 4 bis pH 6,5, vorzugsweise im Bereich von pH 4,5 bis pH 5,5, katalytische Aktivität für mindestens 24 Stunden, vorzugsweise mindestens 48 Stunden, besonders bevorzugt mindestens 72 Stunden auf.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Enzym bis zu einer Temperatur von 50°C oder mehr, vorzugsweise mindestens bis zu einer Temperatur von 60°C, besonders bevorzugt mindestens bis zu einer Temperatur von 70°C, weiter bevorzugt mindestens bis zu einer Temperatur von 80°C, (wenigstens) in einem Bereich von pH 4 bis pH 7, vorzugsweise in einem Bereich von pH 4 bis pH 6,5, vorzugsweise im Bereich von pH 4,5 bis pH 5,5, katalytische Aktivität auf. Selbstverständlich kann das Enzym auch außerhalb dieser pH-Bereiche katalytische Aktivität bis zu den genannten Temperaturen aufweisen und dementsprechend in solchen Bereichen eingesetzt werden. Im Zusammenhang mit den der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen konnten überraschenderweise Enzyme identifiziert werden, deren katalytische Aktivität auch in einem sauren pH-Bereich sowie bei hohen Temperaturen vorhanden ist oder erhalten bleibt. Ganz besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines solchen Enzyms in der Verwendung zum Acrylamidabbau bei der Kaffee-/Kaffeeersatzprodukt-Herstellung, z.B. zur Behandlung von Extrakten aus geröstetem/n Kaffee/ Kaffeeersatzprodukten. Nach der Extraktion besitzen solche Zubereitungen eine Temperatur von über 50°C, häufig sogar über 70°C oder gar über 80°C. Es ist allgemein bekannt, dass solche Extrakte einen leicht sauren pH-Wert besitzen. Natürlich vorkommende Enzyme weisen unter diesen Bedingun- gen häufig keine ausreichende katalytische Aktivität auf. Umso vorteilhafter ist es, erfindungsgemäße Enzyme in derartigen Zubereitungen einzusetzen, um Acrylamid effizient unter diesen Bedingungen abzubauen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst oder besteht das Enzym aus eine(r) Aminosäuresequenz mit einer Sequenzidentität von mindes- tens 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder 99% zu einer Sequenz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO. 3 bis SEQ ID NO. 41 , vorzugsweise aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO. 14, SEQ ID NO. 15, SEQ ID NO. 16, SEQ ID NO. 17, SEQ ID NO. 18, SEQ ID NO. 19, SEQ ID NO. 20, SEQ ID NO. 21 und SEQ ID NO. 22, besonders bevorzugt aus den Sequenzen gemäß SEQ ID NO. 19, SEQ ID NO. 20, SEQ ID NO. 21 und SEQ ID NO. 22.

In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Enzym eine veränderte Amidase aus Pseudonocardia thermophila. Der Organismus Pseudonocardia thermophila zeichnet sich durch seine Verbreitungsweise in eher heißeren Temperaturmilieus wie zum Beispiel Misthaufen, warme Quellen oder ähnliches aus. Der Orga- nismus gehört zu den thermotoleranten Prokaryoten; er kann bei Temperaturen zwischen 40 und 50°C wachsen. Durch seine Angepasstheit an wärmere Umgebungen sind dessen Enzyme auch thermotoleranter, jedoch ausgehend vom Wildtyp nicht über 50°C. Es ist überraschend, dass ausgehend von einem Enzym des Organismus Pseudonocardia thermophila eine Toleranz im sauren pH-Wertbereich erreicht werden konnte, da Pseudono- cardia thermophila von Natur aus nicht säuretolerant ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abbau von Acrylamid, vorzugsweise zur Reduktion der Menge an Acrylamid in einer Zubereitung, bestehend aus oder umfassend die Schritte: (i) Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Enzyms (wie hierin beschrieben, vorzugsweise wie hierin als bevorzugt oder besonders vorteilhaft beschrieben),

(ii) Bereitstellen einer Mischung, vorzugsweise einer Zubereitung, enthaltend Acrylamid, und Hinzufügen des Enzyms aus Schritt (i),

(iü) Inkubieren des aus Schritt (ii) resultierenden Gemisches für mindestens 20 Minuten, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 40°C bis 80°C, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 45°C bis 75°C,

(iv) optional: Erhitzen des aus Schritt (iii) resultierenden inkubierten Gemisches, so dass eine Inaktivierung des Enzyms erfolgt, vorzugsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur von mindestens 90°C und Halten einer Temperatur von über 90°C für mindestens 15 Minuten, wobei das Gemisch optional gekühlt wird, um ein Produkt zu erhalten, das einen geringeren Acrylamid-Gehalt als die in Schritt (ii) bereitgestellte Mischung bzw. Zubereitung aufweist. Inkubieren im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die bereitgestellte Mischung aus Schritt (ii) bei einer bestimmten Temperatur für eine vorher bestimmte Zeit verweilt. Halten der Temperatur im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Temperatur des inkubierten Gemischs in Schritt (iii) für eine definierte Dauer nicht oder nicht wesentlich verändert wird. Geringfügige Schwankungen in der Temperatur sind hier- bei akzeptabel und vom Fachmann einschätzbar.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Enzym rekombinant hergestellt werden, wobei geeignete Expressionsorganismen sowie -Bedingungen dem Fachmann geläufig sind. Weiterhin kann das Enzym ungereinigt als Lysat, teilweise aufgereinigt oder hoch aufgereinigt vorliegen. Geeignete Reinigungsverfahren sind dem Fachmann be- kan nt.

Das erfindungsgemäße Enzym kann in einer weiteren Ausführungsform als Lösung oder immobilisiert vorliegen. Geeignete Immobilisierungsverfahren sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Inaktivieren bezeichnet den durch eine extrem hohe Temperatur verursachten Aktivitätsverlust des Enzyms sowie die Entfaltung der Aminosäurekette des Enzyms. In wiederum einerweiteren Ausführungsform kann anschließend das inaktivierte Enzym mit dem Fachmann geläufigen Verfahren, wie zum Beispiel Filtration, Absorption oder Adsorption, aus der Zubereitung entfernt werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist das in der anfangs bereitgestellten Mischung bzw. Zubereitung enthaltene Acrylamid das Produkt einer Mail- lard-Reaktion. Eine Maillard-Reaktion ist beispielsweise beim Frittieren oder Braten von Lebensmitteln zu beobachten und äußert sich in einer typischen Bräunung. Auch ist die Maillard-Reaktion essentiell beim Rösten von Kaffeeprodukten, um den typischen Röstgeschmack zu erhalten. Als Produkt der Maillard-Reaktion entsteht Acrylamid, welches im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem erfindungsgemäßen Enzym gespalten wird.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Er- findung ist das enthaltene Acrylamid der bereitgestellten Zubereitung das Produkt einer Maillard-Reaktion und die Zubereitung eine der Ernährung oder dem Genuss dienende Zubereitung oder eine kosmetische Zubereitung, oder eine Halbfertigware zur Herstellung solcher Zubereitungen, vorzugsweise wobei die Zubereitung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gebratenen oder frittierten Kartoffelprodukten, geröstetem Getreide oder solches enthaltenden Produkten, Maisprodukten, Kaffeeprodukten, z.B. festen oder flüssigen Kaffeeextrakten und Rohkaffee, Zichorienextrakten, Getreidekaffeeprodukten, Kaffeeersatzprodukten, Snacks, Weizenprodukten, Kosmetika, Backwaren oder Feingebäck, z.B. Plätzchen, Kekse, Zwieback, Getreideriegel, Scones, Eiswaffeln, Waffeln, Crum- pets, Lebkuchen, Knäckebrot und Brotersatzprodukte, Nudeln, Reis, Fischerzeugnisse, Fleischerzeugnisse, Cerealien, Bier, Nüsse, Beikost für Kinder und Säuglinge, Haarstylingprodukte, Körperpflegemittel, Haarpflegemittel, und Gesichtspflegemitteln.

Der Unterschied zwischen Halbfertig- und Fertigwaren liegt in ihrem Verarbeitungsgrad. Halbfertigwaren sind alle Produkte, welche noch einem weiteren Verarbeitungsschritt unterzogen werden. Dies können zum Bespiel Röstkaffeeextrakte, Teige, Rohkaffee, Kartof- felerzeugnisse, etc. sein. Fertigwaren hingegen werden nicht weiterverarbeitet, sondern werden in ihrer Form abgepackt und an den Verbraucher abgegeben. Beispiele für Fertigwaren sind zum Beispiel Löskaffee, gebrauchsfertiges Kaffeepulver, Chips, Nudeln oder ähnliches. Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung beträgt der Acrylamidgehalt in dem erhaltenen Produkt < 2000 pg/kg, bevorzugt < 850 pg/kg, besonders bevorzugt < 500 gg/kg, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Produkts. Wann immer in der vorliegenden Offenbarung auf einen Wert kleiner als („<“) hingewiesen wird, so umfasst dieser Wertebereich - soweit möglich und sinnvoll - vorzugsweise auch 0. So handelt es sich beispielsweise bei der Angabe < 2000 gg/kg um einen Wertebereich von 0 bis 2000 gg/kg.

In einerweiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bzw. wird der Acrylamidgehalt um 60%, bevorzugt um 65%, besonders bevorzugt um 70%, weiterhin bevorzugt um 75%, besonders bevorzugt um 80%, weiterhin bevorzugt um 85%, besonders bevorzugt um 90%, weiterhin bevorzugt um 95% und ganz besonders bevorzugt um 100% reduziert (werden), im Vergleich zu einer Zubereitung, die nicht dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen wurde.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer dem Genuss oder der Ernährung dienenden Zubereitung oder einer kosmetischen Zubereitung mit reduziertem Acrylamidgehalt, vorzugsweise wobei die Zubereitung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus gebratenen oder frittierten Kartoffelprodukten, geröstetem Getreide oder solches enthaltenden Produkten, Maisprodukten, Kaffeeprodukten, z.B. festen oder flüssigen Kaffeeextrakte und Rohkaffee, Zichorienextrakten, Getreidekaffee- Produkten, Kaffeeersatzprodukten, Kaffeeersatzprodukten, Snacks, Weizenprodukten, Kosmetika, Backwaren oder Feingebäck, z.B. Plätzchen, Kekse, Zwieback, Getreideriegel, Scones, Eiswaffeln, Waffeln, Crumpets, Lebkuchen, Knäckebrot und Brotersatzprodukte, Nudeln, Reis, Fischerzeugnisse, Fleischerzeugnisse, Cerealien, Bier, Nüsse, Beikost für Kinder und Säuglinge, Haarstylingprodukte, Körperpflegemittel, Haarpflegemittel, und Ge- sichtspflegemittein, welches aus den folgenden Schritten besteht oder diese umfasst:

(I) (a) Bereitstellen eines Produkts, erhalten durch ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie hierin beschrieben, vorzugsweise wie hierin als bevorzugt oder besonders vorteilhaft beschrieben), und

(b) Weiterverarbeiten des Produkts und/oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Bestandteile, um die dem Genuss oder der Ernährung dienende Zubereitung oder die kosmetische Zubereitung zu erhalten, oder (II) (i) Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Enzyms (wie hierin beschrieben, vorzugsweise wie hierin als bevorzugt oder besonders vorteilhaft beschrieben),

(ii) Bereitstellen einer dem Genuss oder der Ernährung dienenden Zubereitung oder kosmetischen Zubereitung, enthaltend Acrylamid, und Hinzufügen des erfin- dungsgemäßen Enzyms aus Schritt (i),

(iii) Inkubieren der aus Schritt (ii) resultierenden Zubereitung für mindestens 20 Minuten, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 40°C bis 80°C, bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 45°C bis 75°C,

(iv) optional Erhitzen der aus Schritt (iii) resultierenden inkubierten Zubereitung, so dass eine Inaktivierung des Enzyms erfolgt, vorzugsweise durch Erhitzen auf eine

Temperatur von mindestens 90°C und Halten einer Temperatur von über 90°C für mindestens 15 Minuten, wobei die inkubierte Zubereitung optional gekühlt wird, um eine Zubereitung zu erhalten, die einen geringeren Acrylamid-Gehalt als die in Schritt (ii) bereitgestellte Zubereitung aufweist. In einer Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird eine Halbfertigware, deren Acrylamidgehalt reduziert wurde, zu einem Endprodukt weiterverarbeitet, um eine dem Genuss oder der Ernährung dienende oder kosmetische Zubereitung zu erhalten. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Halbfertigware mit einem erfindungsgemäßen Enzym behandelt, um eine Zubereitung mit einem reduzierten Acrylamidgehalt zu erhalten. Diese Zubereitung kann dann auf über 90°C erhitzt werden, um das Enzym zu inaktivieren. In wiederum einer weiteren Ausführungsform kann anschließend das inaktivierte Enzym mit dem Fachmann geläufigen Verfahren, wie zum Beispiel Filtration, Absorption oder Adsorption, aus der Zubereitung entfernt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Enzyms zum Abbau von Acrylamid und/oder zur Herstellung einer dem Genuss oder der Ernährung dienenden Zubereitung oder kosmetischen Zubereitung mit einem reduzierten Acrylamidgehalt, vorzugsweise von < 2000 pg/kg, bevorzugt < 850 pg/kg, besonders bevorzugt < 500 pg/kg, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung. In einer weiteren Ausführungsform kann bzw. wird der Acrylamidgehalt um 60%, bevorzugt um 65%, besonders bevorzugt um 70%, weiterhin bevorzugt um 75%, besonders bevorzugt um 80%, weiterhin bevorzugt um 85%, besonders bevorzugt um 90%, weiterhin bevorzugt um 95% und ganz besonders bevorzugt um 100% im Vergleich zu einer Zubereitung, in der nicht das erfindungsgemäße Enzym verwendet wurde, reduziert (werden).

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine dem Genuss oder der Ernährung dienende Zubereitung oder kosmetische Zubereitung (vorzugsweise solche wie oben beschrieben), hergestellt oder herstellbar durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei der Acrylamidgehalt < 2000 pg/kg, bevorzugt < 850 pg/kg, besonders bevorzugt < 500 pg/kg ist (und/oder wobei der Acrylamid-Gehalt wie oben beschrieben, vorzugsweise wie oben als bevorzugt beschrieben, reduziert wird/ist), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mithilfe ausgewählter nicht limitierender Beispiele näher erläutert.

Beispiele

1. Entwicklung eines Enzyms zum Abbau von Acrylamid in Kaffee:

1.1 Herstellung von Enzympräparaten

Die Gene, welche für eine Amidase und ihre Varianten kodieren, werden in das Expressi- onsplasmid pLE1A17 (Novagen) kloniert. Mit diesen Plasmiden werden anschließend Zellen von E. coli BL21(DE3) transformiert.

Die Zellen werden in ZYM505 Medium (F. William Studier, Protein Expression and Purifi- cation 41 (2005) 207-234)) unter Zugabe von Kanamycin (50 mg/l) bei 37°C kultiviert und die Enzymexpression beim Erreichen der logarithmischen Wachstumsphase mit IPTG auf 0,1 mM Endkonzentration induziert. Die Zellen werden nach der Induktion für ca. 20 h bei

30°C weiter kultiviert.

Die Zellen werden durch Zentrifugation geerntet und in Lysepuffer aufgeschlossen (50 mM Kaliumphosphat, pH 7,2; 2 mM MgCL; 0,5 mg/mL Lysozym; 0,02 U/pL Nucleanase). Der Aufschluss erfolgt mechanisch entweder durch mehrmaliges Einfrieren und Auftauen in flüssigem Stickstoff oder mittels Ultraschall. Nach Zentrifugation und Abtrennung der unlöslichen Bestandteile wurde der lösliche enzymhaltige Rohextrakt erhalten.

1.2 Bestimmung der Enzymaktivität

Für die Standard-Bestimmung der Amidase Aktivität wird die Freisetzung von Ammoniak aus Acrylamid bei einem pH-Wert von pH 5,5 und 40°C verfolgt. Eine Amidase-Unit ent- spricht dabei der Freisetzung von 1 pmol Ammoniak pro Minute aus 25 mM Acrylamid in 50 mM Natriumacetat-Puffer pH 5,5 bei 40°C. Die Quantifizierung des freigesetzten Ammoniaks erfolgte z.B. mit dem Rapid Ammonia Kit von Megazymes. Die Aktivitäten angegeben in U/mL beziehen sich auf mL Rohextrakt mit einer optischen Dichte (gemessen bei 600 nm) von 100. Die Aktivität wird analog bei anderen pH-Werten (pH 5,0) und Temperaturen (50/60°C) bestimmt. Die gegenüber der Standard Aktivität veränderten Parameter werden dabei extra angegeben. 1 .3 Bestimmung der Enzymstabilität

1 .3.1 Bestimmung der T _m -Werte bei verschiedenen pH-Werten

Für die Erfassung der Temperaturstabilität einer Amidase wird der T _m 50-Wert bestimmt. Dazu wird ein enzymhaltiger Rohextrakt in 50 mM Natriumacetat-Puffer (pH 4,5 bis pH 5,5) für 15 Minuten bei unterschiedlichen Temperaturen im Bereich von 25°C bis 85°C inkubiert. Anschließend werden die Rohextrakte für 15 Minuten auf Eis inkubiert, zentrifugiert, und mit dem Überstand wird dann die Aktivitätsbestimmung unter Standardbedingungen gemäß Punkt 1.2 durchgeführt. Der Aktivitätswert der unbehandelten Probe wird auf 100% gesetzt und alle weiteren Werte darauf normiert. Der T _m 50-Wert entspricht der Temperatur, nach deren Behandlung das Enzym noch 50% aktiv ist.

1 .3.2 Bestimmung der Stabilität bei verschiedenen pH-Werten und Temperaturen

Für die Untersuchungen zur Langzeitstabilität der Enzyme werden die Rohextrakte bei einem bestimmten pH-Wert (z.B. im Bereich pH 4,5 bis 5,5) und einer bestimmten Temperatur (z.B. im Bereich von 50 bis 75 °C) über einen längeren Zeitraum inkubiert. Es erfolgt eine regelmäßige Probennahme über einen Zeitraum von 24 h, bei der die Proben mit 1 Volumenäquivalent 100 mM NaAc-Puffer pH 5,5 versetzt und sofort in flüssigem Stickstoff eingefroren werden. Nach dem Auftauen werden die Proben zentrifugiert, und mit dem Überstand werden die Aktivitätsbestimmung unter Standardbedingungen entsprechend der Beschreibung unter Punkt 1 .2 durchgeführt. Die Berechnung der prozentualen Restak- tivität erfolgt durch Vergleich der nach Inkubation ermittelten Aktivitätswerte mit der Aktivität der unbehandelten Probe zum Zeitpunkt 0 h, wobei der Aktivitätswert der unbehandelten Probe auf 100% gesetzt wird und die nach Inkubation ermittelten Aktivitätswerte als prozentuale Restaktivität in Bezug dazu angegeben werden.

1 .4 Untersuchungen der Enzymvarianten Basierend auf der Wildtyp-Sequenz mit der SEQ ID NO. 2 wurden Einzelmutanten erzeugt und von diesen eine Auswahl an Aminosäuresubstitutionen miteinander kombiniert. Tabelle 1 : Ergebnisse der Stabilitäts- und Aktivitätsbestimmungen (Standard-Bestimmung)

Stabilität Stabilität Aktivität

Wenn keine Daten in den Tabellen angegeben sind oder der Begriff n.b. (für „nicht be- stimmt“) verwendet wird, wurden diese für die entsprechende Enzymvariante nicht erfasst.

Man erkennt, dass für die erfindungsgemäßen Enzyme die Stabilität bei Temperaturen über 50°C, sowie eine Aktivität bei hohen Temperaturen und einem sauren pH-Wert erreicht werden konnte.

Weiterführende Untersuchungen ergaben, dass die erfindungsgemäßen Enzyme, insbe- sondere die hierin als bevorzugt beschriebenen Enzyme, auch im Übrigen für die hierin, insbesondere einleitend, beschriebenen Zwecke und Anforderungen besonders geeignet sind.

1.5 Untersuchung verschiedener Aminosäuresubstitutionen und deren Einfluss auf die Stabilität und Aktivität des Enzyms Das Enzym mit der SEQ ID NO. 11 wurde als Template benutzt und auf dessen Basis Einzelmutanten erzeugt. Die einzelnen Aminosäuresubstitutionen zeigen verschiedene Auswirkungen auf Aktivität und Stabilität der Enzyme. Für diese Charakterisierung wurden die Mutanten basierend auf den zwei Kriterien Stabilität und Aktivität selektiert. Die jeweiligen Eigenschaften hängen stark von den ausgetauschten Aminosäuren und deren Positionen ab. Insbesondere aus diesen Untersuchungen ergaben sich die erfindungsgemäß besonders geeigneten Enzyme (wie hierin beschrieben).

Tabelle 2: Ergebnisse der Aminosäuresubstitutionen im Vergleich zum Enzym mit der SEQ ID NO. 11 (erfindungsgemäß, aber nicht besonders bevorzugt). Das HIT-Kriterium beschreibt jeweils die Eigenschaft auf die selektiert wurde. Einerseits ist dies eine erhöhte Stabilität im Vergleich zu einem Enzym mit der SEQ ID NO. 11 , andererseits eine erhöhte Aktivität zu einem Enzym mit der SEQ ID NO. 11 . 1.6 Untersuchung verschiedener Kombinationen von Mutationen und deren Auswirkung auf die Aktivität und Stabilität der Enzymvarianten

Es wurden verschiedene Einzelmutanten ausgehend von SEQ ID NO. 11 erzeugt und eine Auswahl von Aminosäuresubstitutionen wurde in Rekombinationsbanken miteinander kombiniert. Eine Auswahl von geeigneten Varianten wurde dann auf Stabilität und Aktivität untersucht.

Tabelle 3: Ergebnisse der verschiedenen Kombination von Aminosäuresubstitutionen und deren Auswirkung auf die Stabilität und Aktivität erfindungsgemäßer Enzyme

Stabilität Stabilität Aktivität

1.7 Sättigungsmutagenese an Position 453

Es wurden sämtliche Aminosäuresubstitutionen an Position 453 in der Variante mit der SEQ ID NO. 16 untersucht. Dabei wurden Varianten mit erhöhter Aktivität erhalten, welche das Resultat einer verbesserten löslichen Expression in E. coli sind. Die Stabilität der En- zyme konnte erhalten werden.

Tabelle 4: Ergebnisse der Sättigungsmutagenese und deren Auswirkung auf die Stabilität und Aktivität erfindungsgemäßer Enzyme.

Stabilität Stabilität Aktivität

2. Herstellung beispielhafter erfindunqsqemäßer Produkte: 2.1 Verfahren zur Herstellung eines Acrylamid-reduzierten Kaffeeproduktes

2.1.1 Herstellung eines Kaffeeextraktes

Kaffeebohnen der Kaffeesorte Brazil Arabica werden auf einen Farbwert von 110 nach Neuhaus Neotec Colortest II geröstet. Durch das Rösten der Kaffeebohnen bei Temperaturen zwischen 145°C und 230°C wird Acrylamid gebildet. Der geröstete Kaffee wird auf der Kaffeemühle VT6 (Mahlkönig) auf Stufe 13 gemahlen. Der gemahlene Kaffee wird zunächst in den Perkolator einer Extraktionsanlage gefüllt und dann mit 70 L Wasser aufgefüllt, welches eine Temperatur von 85°C hat. Das Gemisch wird für eine Stunde quellen gelassen. Anschließend wird die Extraktion bei 85°C gestartet. Es werden 100 L Wasser durch den Perkolator bei 85°C und 6 bar Überdruck in einen Auffangbehälter gefahren. Durch das heiße Wasser werden die löslichen Bestandteile des Kaffees herausgelöst, unter anderem auch Acrylamid.

2.1.2 Enzymatische Behandlung des Kaffeeextraktes

Im Anschluss an die Extraktion wird der erhaltene Kaffeeextrakt im Auffangbehälter auf eine Temperatur von 70°C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten. Anschließend wird ein erfindungsgemäßes Enzym, z.B. ein Enzym gemäß SEQ ID NO. 22, hinzugegeben. Das Enzym wird in einer Menge hinzugegeben, dass eine Enzymkonzentration von 1000 U/L eingesetzt wird. Das Enzym wird zum Extrakt gegeben, gerührt und für 30 Minuten bei 70°C inkubiert. Nach der Inkubation wird der Extrakt 15 Minuten lang auf 95°C erhitzt, um die Amidase zu inaktivieren. Der Extrakt wird dann heruntergekühlt und für die Gefriertrocknung vorbereitet.

Abhängig vom pH-Wert des Kaffeeextraktes werden unterschiedliche Reduktionsraten be- zogen auf die Menge an Acrylamid erreicht. Je nach eingesetzter Menge des Enzyms können auch Acrylamidkonzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze erreicht werden. Jedoch war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Enzym bereitzustellen, welches sich auch unter wirtschaftlichen Punkten für den Einsatz in einer Kaffeematrix eignet. Bei z.B. einem pH von 4,8 und 1000 U/L des eingesetzten Enzyms wurde eine Acrylamidreduktion von 60% erreicht. Bei einem pH von 5,3 und 1000 U/L des eingesetzten Enzyms wurde eine Acrylamidreduktion von 90% erreicht. So wurden Acrylamid-reduzierte Produkte mit lediglich 554 bzw. 129 pg/ kg Acrylamid-Gehalt erhalten.

2.1.3 Weiterverarbeitung des Kaffeeextraktes nach Enzymbehandlung

Nach der Extraktion und der Enzymbehandlung wird der Kaffeeextrakt mithilfe der Gefrier- konzentration oder durch Eindampfen konzentriert. Die Konzentration ist ein Zwischenschritt, um den Feststoffgehalt im Extrakt zu erhöhen, da der erhaltene Extrakt nach der Extraktion einen Feststoffgehalt von ca. 2 - 6 Gew.-%. Für die Wirbelschichttrocknung wird ein Feststoffgehalt von mindestens 20 Gew.-% benötigt. Für die Gefriertrocknung ist ein höherer Feststoffgehalt vorteilhaft, allerdings nicht unbedingt notwendig. Anschließend wird der konzentrierte Extrakt durch Gefrier- oder Wirbelschichttrocknung getrocknet und somit das Acrylamid-reduzierte Endprodukt (getrockneter Löskaffee) erhalten, welches in der Regel einen Feststoffgehalt von ca. 96 Gew.-% besitzt.

2.2 Verfahren zur Herstellung eines Acrylamid-reduzierten Kaffeeersatzproduktes

Als Kaffeeersatzprodukt kann z.B. die Zichorie verwendet werden. Hierfür wird die Wurzel der Zichorien Pflanze verwendet. Diese wird getrocknet, zerkleinert und wie Kaffee bei Temperaturen zwischen 150 und 200°C geröstet und anschließend gemahlen. Die Weiterverarbeitung zum löslichen, Acrylamid-reduzierten Extrakt erfolgt auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 2.1 .2 für Kaffee beschrieben.

Der getrocknete, lösliche Zichorien Extrakt kann als Endprodukt oder als Mischzusatz, für z.B. Getreidekaffee oder Kaffee-Mixprodukte verwendet werden. 3. Bestimmung von Acrylamid-Gehalten sowie der Acrylamid-Reduktion:

Die Acrylamid-Reduktion wird bestimmt, indem eine Probe eines bestimmten gerösteten Kaffees mit heißem Wasser extrahiert wird. Anschließend wird der Extrakt in zwei Portionen aufgeteilt und nur eine Portion mitAmidase behandelt und inkubiert. Die zweite Portion wird, bis auf den Zusatz von Amidase gleichbehandelt und dient als Vergleichsprobe. Nach Ablauf der Inkubationszeit wird die Reaktion durch einmaliges Erhitzen auf eine Temperatur, die das Enzym sicher denaturiert, gestoppt. Die Acrylamid Analyse in beiden Extrakten erfolgt gemäß DIN EN ISO 18862 mit LC-MS/MS. Aus den Acrylamid-Gehalten in der behandelten Probe und in der Vergleichsprobe wird die Reduktionsrate berechnet. 4. Sensorische Evaluierung:

Vergleichende sensorische Untersuchungen von verschiedenen Kaffeeextrakten und Extrakten von Kaffee-Ersatzstoffen durch ein geschultes Sensorik Panel ergaben keine wahrnehmbaren sensorischen Unterschiede zwischen den unbehandelten und den behandelten Extrakten.