Ballaststoffe aus Pflanzenzellwänden

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Ballaststoffe aus Pflanzenzellwänden

Übersicht

nen D-Glukoseeinheiten in ihrer Pyranoseform

in einem Verhältnis von

7 : 3. Hierbei sind die -(1→4)-gebundenen

Glukoseeinheiten hauptsächlich

in Zellotriosyl- und Zellotetraosyleinheiten

angeordnet (Abb. 6). Die

Unterbrechung dieser Einheiten

durch -(1→3)-gebundene Glukoseeinheiten

führt zu einer unregelmäßigen

Form der Kette. Dadurch unterscheiden

sich die mixed-linked -Glukane

deutlich in ihren Eigenschaften

von der Zellulose (s. u.). So sind viele,

jedoch nicht alle -Glukane wasserlöslich

und können sehr viskose Lösungen

ausbilden, worauf einige physiologische

Wirkungen der Haferballaststoffe

beruhen sollen.

Xyloglukane

Xyloglukane stellen die dominierenden

Hemizellulosen in den Zellwänden

parenchymatischer Gewebe aus

Obst und Gemüse dar. Ihr Anteil an

der Zellwand beträgt 7–10 % bezogen

auf das Trockengewicht, kann in Einzelfällen

aber auch deutlich darüber

liegen. In den Zellwänden der monokotylen

Getreide liegen hingegen nur

geringe Mengen an Xyloglukanen vor

(Ausnahme: Reis).

Xyloglukane bestehen aus einer

linearen Kette -(1→4)-gebundener

D-Glukoseeinheiten in ihrer Pyranoseform.

Die Glukose-Einheiten sind

regelmäßig in O-6-Position mit -Xylose-Einheiten

(Pyranoseform) substituiert

(Abb. 6). Des Weiteren können

Seitenketten mit bis zu drei Zuckerresten

vorhanden sein, die neben der obligatorischen

Xylose zusätzlich Arabinose,

Galaktose oder Fukose enthalten

können [21]. Zudem kommen sowohl

Galaktoseeinheiten der Seitenketten

als auch Glukoseeinheiten der Hauptkette

in acetylierter Form vor.

Die Xyloglukane aus den monokotylen

Getreidearten unterscheiden

sich von denen aus dikotylen Pflanzen

u. a. im Substitutionsgrad der Hauptkette

mit Xyloseeinheiten.

Zellulose

Zellwände des Getreideendosperms

enthalten durchschnittlich 10–15 %

Zellulose, höhere Anteile werden in

den Zellwänden der äußeren Schichten

des Getreidekorns gefunden. In

parenchymatischen Zellwänden aus

Obst und Gemüse findet man 20–30 %

Zellulose.

Zellulose besteht aus linearen Ketten

-(1→4)-gebundener Glukoseeinheiten

(Pyranoseform) (Abb. 6). Diese

können sich durch zwischenmoleku-

lare Wasserstoffbrücken zu kristallinen

Bereichen zusammenlagern. Die

entstehenden Mikrofibrillen sind in

andere Zellwandbestandteile, z. B. Hemizellulosen,

eingebettet. Zellulose ist

auf Grund der starken Wasserstoffbrückenbindungen

und der daraus resultierenden

Ausbildung kristalliner

Bereiche in Wasser unlöslich, eine Tatsache,

die für ihre ernährungsphysiologischen

Wirkungen von Bedeutung

ist.

Lignin

Anders als bei den zuvor dargestellten

Ballaststoffkomponenten handelt es

sich bei den Ligninen nicht um Polysaccharide,

sondern um hydrophobe

Polymere aus phenolischen Monomereinheiten.

Eine mögliche Definition

bezeichnet Lignin als „polymeres

Naturprodukt, das durch enzymatisch

initiierte Dehydrogenierungs-Polymerisation

dreier primärer Vorstufen, Coniferyl-,

Sinapyl- und p-Cumarylalkohol

(Abb. 4), entsteht“ [22]. Jedoch

können auch weitere phenolische Monomere

in geringem Maße in dem Polymer

integriert sein. Werden Mechanismen

für die ernährungsphysiologischen

Eigenschaften von Ballaststoffen

diskutiert, wird Lignin häufig in

die Betrachtung einbezogen. So sollen

Lignine u. a. Kanzerogene binden,

aber auch für die schlechte Fermentierbarkeit

einiger Ballaststoffe im

Dickdarm verantwortlich sein. In diesem

Zusammenhang werden Getreidekleien

häufig als „stark lignifiziert“

beschrieben. Solche Aussagen und

Angaben über „Lignin“-Gehalte in

Ballaststoffen sind jedoch immer kritisch

zu bewerten, da der Nachweis

von Lignin und die Bestimmung von

Ligningehalten äußerst schwierig

sind. Daher sollte immer hinterfragt

werden, ob tatsächlich Lignin vorhanden

ist, und wenn ja, ob der ermittelte

Wert tatsächlich den Ligningehalt

beschreibt [23]. Der gängige Nachweis

bzw. die Bestimmung von Lignin

als Klason-Lignin – so bezeichnet man

den säureunlöslichen Rückstand

nach Behandlung mit konzentrierter

Schwefelsäure – besitzt nämlich analytische

Schwächen. Denn in dem

Rückstand können z. B. auch Strukturproteine

und Wachse vorhanden sein.

Daher ermöglicht die Bestimmung

des Klason-Lignins weder Aussagen

darüber, ob Lignin tatsächlich vorhanden,

noch darüber, wie viel tatsächlich

vorhanden ist. Der Nachweis und die

Charakterisierung von Ligninen (z. B.

Bestimmung der Monomerenzusam-

mensetzung) erfolgt am besten und

sichersten mit den Methoden der

„Analytical Thioacidolysis“ und der

„Derivatization Followed by Reductive

Cleavage (DFRC)“. Mit Hilfe der

DFRC-Methode [24] konnte u. a. gezeigt

werden, dass Getreideballaststoffe

tatsächlich Lignin gemäß der Definition

enthalten und die Zusammensetzung

der Monomere in den einzelnen

Getreidearten unterschiedlich ist.

Fazit

Der Begriff Ballaststoffe steht für eine

sehr heterogene Gruppe von Lebensmittelinhaltstoffen

mit unterschiedlichen

Strukturen sowie physiko-chemischen

und ernährungsphysiologischen

Eigenschaften. So findet man

unter dem Begriff Ballaststoffe u. a. die

Bestandteile der pflanzlichen Zellwand,

also Polysaccharide wie Zellulose,

Hemizellulosen und Pektine, und

phenolische Polymere wie Lignin. Die

als Ballaststoffe aufgenommenen

Pflanzenzellwände variieren nicht nur

von Pflanze zu Pflanze, sondern es bestehen

auch abhängig von dem betrachteten

Pflanzenteil und Gewebe

Unterschiede hinsichtlich Zusammensetzung,

Struktur und Eigenschaften.

Bei der Beurteilung der ernährungsphysiologischen

Eigenschaften

von Ballaststoffen sollte dies stets

berücksichtigt werden. Folglich sollten

nur sehr gut charakterisierte Ballaststoffe

bzw. Ballaststoffkomponenten

für entsprechende Experimente

eingesetzt werden.

Literatur:

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474 Ernährungs-Umschau 50 (2003) Heft 12

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