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Abschlussbericht AiF-FV 13733N
Forschungsthema
Kontinuierliche Gewinnung von Glykomakropeptid durch Membranverfahren und Einsatz
seiner technologischen Funktionalität in Milch- und Diätprodukten
1 Einführung und wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung
1.1 Ausgangssituation
Glykomakropeptid (GMP) zählt zu den ernährungsphysiologisch besonders relevanten Inhaltsstoffen
in Milch. Es entstammt der äußeren Region der Caseinmicelle und bildet den
hydrophilen Teil des κ-Caseins mit einem Anteil von 40 %. GMP entsteht durch enzymatische
Hydrolyse von κ-Casein während der Labeinwirkung bei der Herstellung einer Vielzahl
von Käsesorten, indem κ-Casein durch Chymosin selektiv in das hydrophobe para-κ-Casein
und das hydrophile GMP gespalten wird. Hierbei geht das GMP im Gemisch mit den Molkenproteinen
in die Süßmolke über, während das para-κ-Casein an der Caseinmicelle und
somit im Käsebruch verbleibt. Die GMP-Konzentration in Süßmolke beträgt ca. 1,4 g GMP/l,
ausgehend von einem Gesamtproteingehalt von 8 g/l (Clare, 1998, Hyslop, 2003, Smithers
et al., 1991). In Deutschland beträgt der Molkenanfall insgesamt ca. 12 Millionen t/a, davon
ca. 73 % Süßmolke (Richarts, 2001, Wietbrauck & Hahn, 2000) mit darin enthaltenen ca.
11.000 t GMP.
Der Begriff GMP hat sich in der Milchwissenschaft für den hydrophilen Teil des κ-Caseins
eingebürgert. Dies vermutet den Eindruck, dass es sich um eine einheitliche Substanz handelt,
was jedoch nicht zutrifft. Vielmehr kommt GMP als ein heterogenes Molekül mit jeweils
gleichem Aminosäure-Grundgerüst innerhalb einer genetischen Variante vor. Diese Heterogenität
ist zurückzuführen auf Variationen im Bezug auf Glykosylierungsgrad, -art sowie –
position (Farrell et al., 2004, Minkiewicz et al., 1996, Molle & Leonil, 1995). Etwa ein Drittel
der GMP-Moleküle enthält glykosidisch gebundene Kohlenhydratketten, die aus einem Mono-,
Di-, Tri- oder Tetrasaccharid bestehen, welche jeweils aus Galaktose, N-Acetylgalactosamin
und N-Acetylneuraminsäure (Sialinsäure) aufgebaut sind (Saito & Itoh, 1992):
(A) Monosaccharid GalNAc-O-R
(B) Disaccharid Gal β1�3 GalNAc-O-R
(C) Trisaccharid NeuAc α2�3 Gal β1�3 GalNAc-O-R
(D) Trisaccharid Gal β1�3 (NeuAc α2�6) GalNAc-O-R
(E) Tertrasaccharid NeuAc α2�3 Gal β1�3 (NeuAc α2�6) GalNAc-O-R
Das durchschnittliche Vorkommen der fünf Zuckkerreste im GMP ist wie folgt: A 0,8 %, B
6,3%, C 18,4%, D 18,5% and E 56% (Saito & Itoh, 1992).
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