WPD. Nr. 5 /September Nüsse kleiner Snack mit großer Wirkung. Rohe und geröstete Nüsse haben ein hohes gesundheitliches Potenzial

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1 Moderne Ernährung heute Nr. 5 /September 2016 Herausgeber: Prof. Dr. Reinhard Matissek Lebensmittelchemisches Institut (LCI) des Bundesverbandes der Deutschen Süßwarenindustrie e.v., Köln Nüsse kleiner Snack mit großer Wirkung Rohe und geröstete Nüsse haben ein hohes gesundheitliches Potenzial Dr. Wiebke Schlörmann, Anke Katharina Müller, Prof. Dr. Stefan Lorkowski, Prof. Dr. Michael Glei, Institut für Ernährungswissenschaften, Friedrich-Schiller-Universität Jena, und Kompetenzcluster für Ernährung und kardiovaskuläre Gesundheit nutricard, Halle-Jena-Leipzig 1/20

2 Nüsse kleiner Snack mit großer Wirkung Rohe und geröstete Nüsse haben ein hohes gesundheitliches Potenzial Dr. Wiebke Schlörmann, Anke Katharina Müller, Prof. Dr. Stefan Lorkowski, Prof. Dr. Michael Glei, Institut für Ernährungswissenschaften, Friedrich-Schiller-Universität Jena, und Kompetenzcluster für Ernährung und kardiovaskuläre Gesundheit nutricard, Halle-Jena-Leipzig Zusammenfassung Nüsse sind eine hervorragende Quelle für täglich benötigte Nährstoffe und sekundäre Pflanzenstoffe. Ihnen werden vielfältige gesundheitsfördernde Effekte zugeschrieben. Durch ihren relativ hohen Gehalt an Ballaststoffen kann ein täglicher Nussverzehr die Darmgesundheit positiv beeinflussen und eventuell präventive Effekte bei der Entstehung von Kolonkrebs entfalten. Welchen Einfluss verschiedene Röstbedingungen auf den Gehalt an wertgebenden Nussinhaltsstoffen und potenziell chemopräventiven Wirkungen haben, ist bisher weitgehend ungeklärt und sollte daher untersucht werden. Haselnüsse, Macadamia, Mandeln, Pistazien und Walnüsse wurden bei C für min geröstet. Rohe und geröstete Nüsse wurden einer sensorischen Prüfung unterzogen und auf wertgebende Inhaltsstoffe (Makro- und Mikronährstoffe, Fettsäuren, Vitamin E) sowie potenziell wertmindernde Verbindungen (Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen [TBARS] gemessen als Malondialdehyd [MDA]-Äquivalent; Acrylamid) untersucht. Nach in vitro-verdau und -Fermentation wurden Fermentationsüberstände und -pellets der Nüsse bezüglich der Gehalte an Gallensäuren sowie kurzkettigen und langkettigen Fettsäuren analysiert. NÜSSE BOTANISCH BETRACHTET Als Nüsse werden die essbaren Samenkerne von Früchten bezeichnet, die von einer harten, trockenen und verholzten Schale umschlossen sind. Aber nicht jede Nuss ist im botanischen Sinne eine echte Nuss. Nur wenn alle drei Schichten der Fruchtwand Endokarp, Mesokarp und Exokarp verholzt sind, handelt es sich nach botanischer Definition um echte Nüsse, wie z. B. im Fall der Haselnuss, der Macadamianuss und der echten Walnuss. Mandeln und Pistazien werden dagegen botanisch zu den Steinfrüchten und Erdnüsse zu den Hülsenfrüchten gezählt. GESUNDE INHALTSSTOFFE DER NÜSSE Unabhängig davon, ob es sich botanisch um eine Nuss handelt, sind Nüsse generell reich an Ballaststoffen, ungesättigten Fettsäuren, pflanzlichen Proteinen, Vitaminen, Mineralstoffen und sekundären Pflanzenstoffen [1]. Daher empfiehlt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) e. V. einen täglichen Nussverzehr von 25 g, der in Bezug auf die 5 am Tag -Kampagne der DGE eine Portion Obst oder Gemüse ersetzen kann [2]. Abhängig von der Nusssorte können damit bis zu 10 % der von der DGE empfohlenen täglichen Menge an Ballaststoffen (30 g) aufgenommen werden. Allerdings werden laut Nationaler Verzehrsstudie II (NVS II) in Deutschland nur 3 4 g Nüsse am Tag verzehrt [3] /14

3 Neben ihrem hohen Gehalt an Ballaststoffen sind Nüsse eine ausgezeichnete Quelle für Vitamin E. Bis zu 20 % der täglich empfohlenen Menge können sie liefern [4]. Nüsse weisen zwar einen hohen Fettgehalt auf (bis zu 73 % im Fall der Macadamia), zeichnen sich aber durch ein günstiges Fettsäurenprofil aus. So enthalten sie hauptsächlich einfach ungesättigte (monounsaturated fatty acids, MUFA) und mehrfach ungesättigte Fettsäuren (polyunsaturated fatty acids, PUFA). Trotz ihres hohen Fettgehaltes konnten Studien keinen Zusammenhang zwischen Nusskonsum und Körpergewichtsverlauf nachweisen. Dies wird auf einen hohen Sättigungseffekt der Nüsse aufgrund ihres Gehalts an Ballaststoffen und Proteinen, auf eine unvollständige Fettabsorption sowie eine Beeinflussung des Energiestoffwechsels durch die Nüsse zurückgeführt [5]. GESUNDHEITLICHES POTENZIAL VON NÜSSEN Die zahlreich in Nüssen vorhandenen Makro- und Mikronährstoffe sowie hohe Gehalte an sekundären Pflanzenstoffen wie Polyphenole machen sie zu einem Lebensmittel mit großem gesundheitlichem Potenzial. So konnte in bisherigen Studien gezeigt werden, dass sich ein regelmäßiger Nusskonsum positiv auf die Verminderung des Risikos für Herz-Kreislauf-Erkrankungen [6], das Metabolische Syndrom bzw. Adipositas [7], Typ-II-Diabetes [8] sowie einige Krebserkrankungen [9 12] auswirken kann. Insbesondere die günstige Fettsäurenzusammensetzung mit hohen Anteilen an MUFA und PUFA führt durch Senkung des Gesamtcholesterols, LDL-Cholesterols sowie der Triglyceride und durch Erhöhung des HDL-Cholesterols zur Verbesserung des Blutlipidprofils und damit zur Protektion gegenüber kardiovaskulären Erkrankungen [13]. Aber auch andere Nussinhaltsstoffe wie Vitamin E, Polyphenole oder Carotinoide können sich protektiv auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen auswirken. So konnten zahlreiche epidemiologische Studien einen inversen Zusammenhang zwischen regelmäßigem Nussverzehr und dem Risiko für koronare Herzkrankheiten nachweisen [14]. Ein hoher Nusskonsum von mehr als viermal pro Woche führte dabei zu einem um 37 % verminderten Risiko für Herz-Kreislauf- Erkrankungen im Vergleich zu keinem oder seltenem Verzehr von Nüssen [15]. Zudem wiesen weitere Studien einen inversen Zusammenhang zwischen Nusskonsum und Mortalitätsrisiko nach [16]. Im Gegensatz zu den allgemeinen Befürchtungen, der Verzehr von Nüssen könnte aufgrund ihres hohen Fettgehaltes zu einer Gewichtszunahme führen, gibt es Hinweise darauf, dass der Konsum von Nüssen mit einem inversen Risiko für Adipositas und u. a. auch für das Metabolische Syndrom assoziiert ist. O`Neil et al. werteten Daten der NHANES- Studie (National Health and Nutrition Examination Survey) aus und zeigten, dass ein regelmäßiger Nusskonsum mit einem geringeren Body Mass Index (BMI), geringerem Taillenumfang sowie höheren HDL-Konzentrationen verbunden ist [13]. Auch der Verzehr von Nüssen als Teil der mediterranen Diät wirkte sich günstig auf das Metabolische Syndrom aus, wie in der PREDIMED-Studie (Prevención con Dieta Mediterránea) bezüglich relevanter Risikofaktoren wie Dyslipidämie, Hypertonie sowie abdomineller Adipositas nachgewiesen werden konnte [17]. Auch nach sieben Jahren Intervention wiesen die Probanden mit erhöhtem Nusskonsum eine geringere abdominelle Adipositas auf [6]. In der Nurses Health Study I und II konnte darüber hinaus nachgewiesen werden, dass ein regelmäßiger Nusskonsum das Risiko für Typ-II-Diabetes bei Frauen reduzieren kann [18]. Dieser Zusammenhang bestätigte sich in einer von Viguiliouk et al. durchgeführten Metaanalyse. Dabei zeigte sich, dass ein Verzehr von ca. 56 g Nüssen am Tag das glykosylierte Hämoglobin (HbA1c) und die Nüchternblutglukose signifikant im Vergleich zur Kontrolldiät senkt und somit zu einer Verbesserung der glykämischen Kontrolle bei Typ-II-Diabetes-Patienten führt [8]. Auch bezüglich einer möglichen Prävention von Krebserkrankungen durch regelmäßigen Nussverzehr konnten einige Studien interessante Ergeb /14

4 Tabelle 1: Temperatur-Zeit-Profil der Nussröstungen (1 5 = Röstbedingungen). Haselnuss Mandel Macadamia Walnuss Pistazie C/25 min 151 C/25 min 139 C/25 min 142 C/25 min 141 C/25 min C/20 min 166 C/20 min 151 C/20 min 155 C/20 min 152 C/20 min C/15 min 171 C/15 min 160 C/15 min 170 C/15 min 160 C/15 min C/18 min 139 C/25 min 138 C/17 min 140 C/25 min 124 C/25 min C/21 min 162 C/25 min 171 C/13 min 186 C/25 min 185 C/21 min nisse liefern [12]. So wies die mit ca Probanden durchgeführte EPIC-Studie (European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition) ein um 31 % reduziertes Risiko für Kolonkrebs bei Frauen mit einem regelmäßigen Nuss- und Samenkonsum von durchschnittlich 16 g am Tag nach [10]. Chemopräventive Effekte von Nüssen bezüglich der Entstehung von Kolonkrebs wurden auch in Tierund in-vitro-studien gezeigt. Bei Mäusen konnte durch Aufnahme von Walnussöl eine Reduktion von Tumorwachstum und -größe erreicht werden [19]. In vitro fermentierte Nussproben waren zudem in der Lage, das Wachstum von HT29-Kolonkarzinomzellen zu hemmen [20]. Auch bezüglich des Risikos für Pankreaskrebs [9] sowie Brustkrebs [10] gibt es Hinweise auf einen inversen Zusammenhang zur verzehrten Nussmenge. RÖSTEN VON NÜSSEN Beim Rösten werden die Nüsse meistens einer trockenen Hitzebehandlung von über 120 C ausgesetzt. Dieser Prozess dient zum einen der Verbesserung der Lagerstabilität, was auf einer Inaktivierung lipolytischer Enzyme (sind verantwortlich für das Ranzigwerden der Nüsse) und einer Reduktion mikrobieller Verunreinigungen basiert. Zum anderen führt der Röstprozess zu verschiedenen mikrostrukturellen und chemischen Veränderungen wie z. B. einer Verminderung des Feuchtegehaltes, Lipidmodifikationen und Veränderungen der Farbe. Dabei wirkt sich das Rösten durch die erhitzungsbedingte Maillard-Reaktion vor allem auf sensorische Parameter der Nüsse aus und führt zu dem charakteristischen nussigen Geschmack sowie der typischen Textur der Nüsse. Die gebildeten Amadori-Produkte sind sowohl für die Aromabildung (z. B. Pyridine, Furane) als auch für die Farbgebung (z. B. Melanoidine) des Röstproduktes verantwortlich [21]. Diese Maillard-Produkte wirken antioxidativ [22], d. h. können das Röstprodukt vor Oxidation schützen. Die Röstung kann aber auch zur Bildung von Lipidperoxidationsprodukten [23] und Acrylamid [24] führen, was bedingt durch die damit verbundenen potenziellen Gesundheitsrisiken minimiert werden sollte [24, 25]. Da es bisher nur wenige Untersuchungen zum Einfluss des Röstprozesses auf die Bildung gesundheitsfördernder sowie potenziell toxischer Inhaltsstoffe von Nüssen gibt, haben wir uns dieser Frage zugewandt. EINFLUSS DES RÖSTENS AUF SENSORISCHE PARAMETER UND WERTGEBENDE INHALTS- STOFFE VON NÜSSEN Sensorik Im Rahmen eines von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke e. V. (AiF) geförderten Projektes wurden Haselnüsse, Mandeln, Macadamia, Pistazien und Walnüsse berücksichtigt. Die Nüsse wurden unter verschiedenen Bedingungen (min. 124 C/25 min, max. 186 C/25 min) im Technikumsmaßstab in 4/14

5 Tabelle 2: Gehalte an Fettsäuren in rohen und gerösteten Nüssen. Modifiziert nach [26]. Röstungen Fettsäuren (% der gesamten Fettsäuremethylesther [FAME]) C 16:0 C 16:1 c9 C18:1 c9 C18:2 n-6 (LA) C18:3 n-3 (ALA) SFA MUFA PUFA H 5,1 0,2 82,6 8,7 0,1 7,3 83,9 8,8 H1 4,8 0,2 83,0 8,7 0,1 6,9 84,3 8,8 H2 4,7 0,2 83,4 8,6 0,1 6,8 84,6 8,7 H3 4,7 0,1 82,7 9,1 0,1 6,9 83,9 9,2 H4 4,7 0,2 83,3 8,5 0,1 6,8 84,6 8,6 H5 4,8 0,2 83,8 8,0 0,1 6,9 85,0 8,1 M 5,6 0,4 66,8 24,5 0,0 7,1 68,4 24,6 M1 5,5 0,4 67,7 23,6 0,0 7,0 69,3 23,7 M2 5,8 0,4 65,9 25,0 0,0 7,3 67,6 25,1 M3 5,7 0,4 66,4 24,7 0,0 7,2 68,1 24,8 M4 5,7 0,4 66,6 24,5 0,0 7,2 68,3 24,5 M5 5,7 0,4 66,1 24,9 0,0 7,3 67,8 24,9 MAC 8,8 17,8 58,4 2,4 0,1 16,1 81,4 2,5 MAC1 8,8 19,1 57,1 2,1 0,1 16,2 81,5 2,3 MAC2 8,1 20,1 57,0 2,2 0,1 14,7 82,9 2,4 MAC3 8,6 18,7 57,8 2,3 0,1 15,4 82,2 2,4 MAC4 8,8 18,8 58,2 2,2 0,1 15,5 82,3 2,3 MAC5 8,3 17,2 60,5 2,0 0,1 14,8 83,0 2,2 P 10,9 0,9 53,8 30,0 0,5 12,3 57,2 30,5 P1 11,0 0,9 52,4 31,4 0,5 12,2 55,8 32,0 P2 11,0 0,9 52,4 31,2 0,5 12,4 55,9 31,8 P3 11,0 0,9 52,7 31,0 0,5 12,3 56,1 31,6 P4 10,9 0,9 52,9 30,9 0,5 12,2 56,4 31,4 P5 11,0 0,9 53,2 30,5 0,5 12,4 56,6 31,0 W 6,0 0,1 12,3 64,9 13,4 8,6 13,1 78,2 W1 6,1 0,1 11,9 65,4 13,0 8,8 12,8 78,4 W2 6,2 0,1 12,5 64,2 13,6 8,8 13,4 77,8 W3 6,1 0,1 11,8 65,2 13,2 8,9 12,7 78,5 W4 6,0 0,1 12,6 64,9 12,9 8,7 13,5 77,9 W5 6,4 0,1 13,3 64,1 12,7 9,0 14,2 76,8 H = Haselnüsse roh; M = Mandeln roh; MAC = Macadamia roh; P = Pistazien roh; W = Walnüsse roh; SFA = saturated fatty acids, gesättigte Fettsäuren; 1 5 = Röstbedingungen (siehe Tabelle 1) 5/14

6 einem FRC-T.1-Trommelröster geröstet (siehe Tabelle 1). Eine sensorischen Bewertung ergab für die bei geringen bis mittleren Temperaturen ( C) gerösteten Nüsse die höchsten Punktzahlen (4,7 ± 0,3 von 5 erreichbaren Punkten). Auch bei der hedonischen Beliebtheitsprüfung wurden die bei diesen Temperaturen gerösteten Nüsse am besten beurteilt (Punktzahl 2,1, von den Noten 1 = gefällt sehr gut, bis 5 = missfällt sehr). Fettsäurenprofil Die Analyse des Fettsäurenprofils der fünf unterschiedlichen Nusssorten ergab keine Unterschiede zwischen rohen und gerösteten Nüssen (siehe Tabelle 2, Seite 5). Palmitinsäure (C16:0), Palmitoleinsäure (C16:1 c9), Ölsäure (C18:1 c9) und Linolsäure (C18:2 c9, c12; LA) konnten als Hauptfettsäuren identifiziert werden, wobei die Mengen an den spezifischen Fettsäuren zwischen den einzelnen Nusssorten stark variierten. Die Gehalte an C16:0 reichten von 4,7 % in Haselnüssen bis 11,0 % Fettsäuremethylester (FAME) in Pistazien. Der höchste Gehalt an C18:1 c9 wurde in Haselnüssen gemessen (83,3 % FAME), wohingegen Walnüsse nur 13,3 % enthielten. Walnüsse wiesen die größte Menge an Linolsäure auf (65,4 %), gefolgt von Pistazien (31,4 %) und Mandeln (25,0 %). α-linolensäure (C18:3 c9, c12, c15; ALA) konnte ausschließlich in Walnüssen detektiert werden (13,6 %), was im höchsten PUFA-Gehalt aller untersuchten Nüsse resultierte (78,5 %). Die übrigen Nusssorten enthielten hauptsächlich MUFA. Eine Bildung von trans-fettsäuren wurde nicht beobachtet. Vitamin-E-Gehalte In rohen und gerösteten Nüssen wurde das Vorkommen der Tocopherol- und Tocotrienol-Isoformen (α, β, γ, δ) untersucht (siehe Abbildung 1, Seite 7). Haselnüsse (11,4 19,1 mg/100 g) und Mandeln (7,2 15,1 mg/100 g) wiesen die höchsten Mengen an α-tocopherol auf, wohingegen Pistazien und Walnüsse reich an γ-tocopherol (16,3 22,2 und 4,8 15,7 mg/100 g) waren. Geringe Gehalte an β-tocopherol waren in Haselnüssen sowie Mandeln (0,7 1,2 und 0,2 0,3 mg/100 g) und geringe Gehalte an δ-tocopherol in Walnüssen (0,9 1,4 mg/100 g) sowie Pistazien (0,4 0,5 mg/100 g) messbar. Pistazien wiesen nennenswerte Mengen an γ-tocotrienol (1,9 2,4 mg/100 g) auf. α-tocotrienol konnte nur in Macadamia nachgewiesen werden (1,8 2,8 mg/100 g). Die Gehalte an Vitamin E-Isomeren wurden durch die Röstbedingungen unterschiedlich modifiziert. Während Tocotrienole durch den Röstprozess nicht beeinflusst wurden, kam es zu einer überwiegend signifikanten Reduktion der Tocopherol-Gehalte. Lipidperoxidationsprodukte Um zu untersuchen, inwiefern eine Röstung die in den Nüssen enthaltenen Lipide verändert, wurden Lipidperoxidationsprodukte in rohen und gerösteten Nüssen bestimmt. Thiobarbitursäure-reaktive Substanzen (TBARS) wie beispielsweise Malondialdehyd (MDA) können hauptsächlich aus PUFA während der thermalen Prozessierung entstehen und möglicherweise den nutritiven Wert von Nüssen herabsetzen, wobei aber keine Grenzwerte existieren. Rohe Nüsse enthielten nur geringe Mengen an TBARS, gemessen als MDA-Äquivalente [µg/g], im Bereich von 0,4 µg/g in Macadamia bis 1,4 µg/g in Pistazien (siehe Abbildung 2, Seite 8). Die Gehalte an TBARS stiegen in allen Nusssorten mit der Intensität der Röstung an. Dieser Anstieg war relativ gering in Haselnüssen (1,8-fach) und Macadamia (1,7-fach) im Vergleich zu Pistazien (2,5-fach). Die ausgeprägteste Erhöhung der TBARS war in Walnüssen zu verzeichnen (17-fach). Die Bildung der TBARS war abhängig von der Temperatur und Dauer der Röstung und korrelierte mit dem PUFA-Gehalt in den Nüssen (r = 0,68, P 0,01). Acrylamid Im Zuge der Maillard-Reaktion kann bei der Reaktion von Asparagin mit reaktiven Carbonylgruppen bei Temperaturen über 120 C Acrylamid gebildet werden, das als wahrscheinlich karzinogen für den Menschen eingestuft wurde [24]. Die gebildete Menge ist dabei hauptsächlich von der Temperatur 6/14

7 Abbildung 1: Tocopherol- (T) und Tocotrienol- (T3) Gehalte in rohen und gerösteten Haselnüssen, Mandeln, Macadamia, Pistazien und Walnüssen. Signifikante Unterschiede zwischen rohen und gerösteten Nüssen: *** P 0,001; ** P 0,01; * P 0,05 und zwischen den Röststufen a, b, c, d P 0,05 (die verschiedenen Buchstaben bedeuten signifikante Unterschiede); Student`s t-test; MW+ SD (n = 3). Modifiziert nach [26] /14

8 Abbildung 2: TBARS [µg/g; Malondialdehyd Äquivalente, MDA] in rohen und gerösteten Nüssen. Signifikante Unterschiede zwischen rohen und gerösteten Nüssen: *** P 0,001; ** P 0,01; * P 0,05 und zwischen Röstbedingungen a, b, c, d P 0,05 (die verschiedenen Buchstaben bedeuten signifikante Unterschiede); Student`s test; MW + SD (n = 3). Modifiziert nach [26]. abhängig. Der Acrylamidgehalt der Nüsse wurde mittels HPLC-MS/MS unter Mitführung eines Isotopenstandards bestimmt. Nennenswerte Gehalte an Asparagin und reduzierenden Zuckern enthalten vor allem Mandeln. Dies spiegelte sich auch in den Ergebnissen wider, denn relevante Acrylamid-Konzentrationen waren nur in stark gerösteten Mandeln nachweisbar. Wichtig erscheint der Hinweis, dass die Acrylamidgehalte der unter üblichen Produktionsbedingungen gerösteten Mandeln nicht den höchsten von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (European Food Safety Authority, EFSA) angegebenen Signalwert von µg Acrylamid pro kg überschritten. Ungeachtet dessen belegen die Ergebnisse, dass niedrige bis mittlere Temperaturen für die Röstung von Mandeln anzustreben sind. CHARAKTERISIERUNG IN VITRO FERMENTIERTER NÜSSE Welchen Einfluss ein Verzehr von Nüssen auf die Bildung potenziell chemopräventiver Metabolite im Darm hat, wurde anhand einer in vitro-simulation der menschlichen Verdauung untersucht [27]. In vitro-verdau Zur Simulation des oberen Verdauungstrakts wurden zunächst 2 g jeder Nusssorte sowie eine Leerkontrolle (Blank) und eine Positivkontrolle (Synergy1 ) mit einem anaeroben Phosphatpuffer versetzt und für fünf Minuten bei 37 C mit Amylase (Simulation des Mundes) und für zwei Stunden bei 37 C mit Pepsin bei ph 2,0 (Simulation des Magens) inkubiert. Zur Simulation der im Dünndarm erfolgenden Verdauung und Resorption wurden die Proben für weitere sechs Stunden in Dialyseschläuchen (Trenngrenze: Da) mit einem intestinalen Extrakt aus Pankreatin und Ochsengalle (ph 6,5) behandelt und unter halb-anaerober Atmosphäre bei 37 C dialysiert. Die Retentate wurden mit einer humanen Fäzes-Suspension versetzt und bei einem ph-wert von 6,5 für 24 Stunden unter anaerober Atmosphäre bei 37 C in vitro fermentiert (Simulation des Dickdarms). Durch Zentrifugation der Fermentationsansätze wurden sowohl Fermentationsüberstände als auch Fermentationspellets gewonnen. Kurzkettige Fettsäuren Die Konzentration an kurzkettigen Fettsäuren (short chain fatty acids, SCFA) wurde in den Nuss-Fermentationsüberständen mittels Gaschromatographie unter Verwendung eines internen Standards (Iso-Capronsäure) auf einer Zebrone FFAP Capillary GC Säule 15 m (Phenomenex) gemessen (siehe Tabelle 3, Seite 9). Alle Nussproben sowie Synergy1 erhöhten signifikant die Konzentration an SCFA. Die molaren Verhältnisse der Haupt-SCFA verschoben sich zugunsten von Butyrat von 57:24:19 in der Leerkontrolle zu durchschnittlich 48:24:28 in den fermentierten Nussproben. Die Bildung von Butyrat könnte zur chemopräventiven Wirkung von Nüssen beitragen, da diese SCFA zum einen wachstumsfördernde Effekte auf normale Darmepithelzellen und zum 8/14

9 Tabelle 3: SCFA-Konzentrationen, Verhältnisse der Haupt-SCFA und ph-werte in Fermentationsüberständen (FÜ). FÜ ph Haupt-SCFA [mmol/l] Haupt-SCFA [%] Acetat Propionat Butyrat Acetat:Propionat:Butyrat Blank 6,41 ± 0,15 22,02 ± 4,54 9,32 ± 1,59 7,41 ±1,16 57:24:19 Synergy1 5,06 ± 0,06 a 56,47 ± 4,38 a 16,66 ± 3,13 a 20,36 ± 2,11 a 60:18:22 Haselnuss 5,96 ± 0,05 a, b 41,08 ± 2,61 a, b 19,68 ± 0,51 a, b 26,40 ± 0,93 a, b 47:23:30 Mandel 6,01 ± 0,02 a, b 49,47 ± 2,32 a, b 24,57 ± 0,52 a, b 27,50 ± 0,46 a, b 49:24:27 Macadamia 5,77 ± 0,19 a, b 38,89 ± 0,89 a, b 16,14 ± 0,38 a 19,59 ± 0,43 a 52:22:26 Pistazie 5,76 ± 0,02 a, b 55,16 ± 2,04 a 25,39 ± 0,39 a, b 29,18 ± 0,36 a, b 51:23:26 Walnuss 6,12 ± 0,05 a, b 31,93 ± 2,49 a, b 19,62 ± 0,69 a, b 22,31 ± 1,10 a, b 43:27:30 Signifikante Differenzen zwischen Blank (Leerkontrolle) und Synergy1 oder Nüssen ( a P 0,05), zwischen Synergy1 und Nüssen ( b P 0,05); One-way ANOVA und Bonferroni Post-hoc Test; MW ± SD (n=5 für Blank und Synergy1 ; n=6 für Nüsse). Modifiziert nach [27]. anderen wachstumsinhibierende Eigenschaften gegenüber entarteten Zellen aufweist [28]. Die vermehrte Bildung der SCFA war mit einer deutlichen Verminderung des ph-wertes verbunden, was sich günstig auf das Wachstum azidophiler Darmbakterien wie z. B. Laktobazillen und Bifodibakterien mit potenziell gesundheitsfördernden Eigenschaften auswirken kann. Sekundäre Gallensäuren Die Gehalte an sekundären Gallensäuren Desoxycholsäure (DCA) und iso-desoxycholsäure (iso- DCA) in den fermentierten Proben wurde mittels Gaschromatographie untersucht. Die höchsten Gehalte an DCA und iso-dca wurden in der Leerkontrolle gemessen (241,5 ± 32,2 bzw. 74,1 ± 14,1 µm). Im Gegensatz dazu waren die Mengen dieser Gallensäuren in den fermentierten Nussproben signifikant reduziert (siehe Abbildung 3). Aufgrund ihrer prokarzinogenen Eigenschaften stellen hohe Konzentrationen an sekundären Gallensäuren einen Risikofaktor für die Entstehung von Kolonkrebs dar [29]. Eine Reduktion dieser Gallensäuren ist damit sehr positiv zu bewerten. Fettsäurenprofil Die Zusammensetzung der Fettsäuren in den Fermentationspellets der in vitro fermentierten Nussproben wurde mittels Gaschromatographie analysiert. Dabei wurden Palmitinsäure (C16:0), Stearinsäure (C18:0), Ölsäure (C18:1c9) sowie Linolsäure (C18:2c9,c12) als Hauptfettsäuren identifiziert, wobei die Gehalte zwischen den Nüssen stark variierten (siehe Tabelle 4, Seite 10). Von allen Proben wiesen Fermentationspellets der Walnuss die geringsten Gehalte an gesättigten Fettsäuren (26,1 ± 1,49 % FAME) und die höchsten Gehalte an MUFA und PUFA (49,8 ± 2,5 und 24,1 ± 2,7 % FAME) auf. Abbildung 3: Deoxychol- (DCA) und iso-deoxycholsäure (iso-dca) in Fermentationsüberständen (FÜ). Alle Differenzen zwischen Blank (Leerkontrolle) und Synergy1 oder Nüssen (P 0,001) erwiesen sich als signifikant, signifikante Differenzen zwischen Synergy1 und Nüssen ( ## P 0,01) und zwischen Nüssen ( a, b P 0,05), gleiche Buchstaben = signifikant; One-way ANOVA und Bonferroni Posthoc Test; MW + SD (n = 5 für Blank und Synergy1 ; n = 6 für Nüsse). Modifiziert nach [27] /14

10 Tabelle 4: Gehalte an Fettsäuren in Fermentationspellets nach in vitro-fermentation Fettsäuren (% FAME) Haselnüsse Mandeln Macadamia Pistazien Walnüsse C 16:0 10,6 ± 0,50 9,91 ± 0,37 26,5 ± 2,56 a 15,1 ± 0,26 13,4 ± 0,62 a C 18:0 53,3 ± 5,02 a 54,3 ± 2,29 a 40,1 ± 4,18 a 60,0 ± 2,05 a 9,97 ± 0,84 a C 18:1t9 (EA) 0,70 ± 0,13 a 0,60 ± 0,04 a 0,80 ± 0,18 a 0,39 ± 0,01 0,27 ± 0,10 a C 18:1t10 0,79 ± 0,12 0,68 ± 0,04 a 0,90 ± 0,20 0,69 ± 0,05 a 1,14 ± 0,30 a C 18:1t11 (tva) 0,96 ± 0,06 a 1,61 ± 0,08 a 2,11 ± 0,18 a 0,85 ± 0,07 a 32,1 ± 3,19 a C 18:1t12 0,53 ± 0,13 a 0,40 ± 0,03 a 0,45 ± 0,06 a 0,38 ± 0,02 a 0,21 ± 0,01 a C 18:1c9 (OA) 20,4 ± 4,42 a 17,9 ± 2,34 a 11,1 ± 5,60 9,69 ± 1,40 9,68 ± 0,60 a C 18:2c9, c12 (LA) 3,63 ± 1,21 a 5,42 ± 0,51 a 1,20 ± 0,35 a 4,85 ± 0,57 a 18,2 ± 1,70 a C 18:3c9, c12, c15 (ALA) C 18:2c9, t11 (CLA c9, t11) 0,00 ± 0,00 a 0,04 ± 0,01 a 0,08 ± 0,03 a 0,06 ± 0,04 a 1,44 ± 0,34 a 0,08 ± 0,02 a 0,09 ± 0,02 a 0,07 ± 0,01 a 0,04 ± 0,00 a 2,39 ± 0,74 a SFA 66,7 ± 4,84 a 66,3 ± 2,64 a 72,4 ± 6,74 a 77,7 ± 2,13 a 26,1 ± 1,49 a MUFA 29,2 ± 4,54 a 27,7 ± 2,14 a 26,0 ± 6,62 a 16,9 ± 1,59 a 49,8 ± 2,52 a PUFA 4,03 ± 1,21 a 5,95 ± 0,52 a 1,56 ± 0,37 a 5,35 ± 0,56 a 24,1 ± 2,65 a CLA 0,14 ± 0,03 a 0,17 ± 0,03 a 0,10 ± 0,01 a 0,10 ± 0,02 a 3,66 ± 1,19 a trans C18:1 (t4 t16) 6,72 ± 0,91 a 6,84 ± 0,27 a 8,31 ± 1,56 a 4,58 ± 0,15 a 35,0 ± 2,98 a t9/t11 0,73 0,37 0,38 0,46 0,01 ALA (α-linolensäure), CLA (konjugierte Linolsäure), CLA (c9, t11; c11, t13; t10, c12; t11, c13; c9, c11; t11, t13 und t9,t11 Isomere), EA (Elaidinsäure), FAME (Fettsäuremethylester), LA (Linolsäure), MUFA (einfach ungesättigte Fettsäuren), OA (Ölsäure), PUFA (mehrfach ungesättigte Fettsäuren), SFA (gesättigte Fettsäuren), tva (trans-vaccensäure). Signifikante Differenzen zwischen fermentierten Walnuss-Proben und anderen Fermentationsproben ( a P 0,05); One-way ANOVA und Bonferroni Post-hoc Test; MW ± SD (n = 6). Modifiziert nach [27]. In den Fermentationsproben der Nüsse konnten hohe Gehalte an bestimmten trans-fettsäuren gemessen werden. Dabei war der Gesamtgehalt an trans-fettsäuren in Walnüssen (35,0 ± 3,0 % FAME) signifikant höher als in allen anderen Nussfermentationsproben, was vor allem auf einem hohen Gehalt an Vaccensäure (C18:1t11) in Walnuss-Fermentationspellets (32,1 ± 3,2 % FAME) beruht. Diese enthielten auch die höchsten Mengen (2,4 ± 0,7 % FAME) an konjugierter Linolsäure (c9,t11, CLA) verglichen zu den übrigen Nuss-Fermentationspellets. Die Ergebnisse zeigen erstmalig, dass die Fermentation von Nüssen, die reich an PUFA sind, zur Bildung von nennenswerten Mengen an CLA und Vaccensäure führt. Dies ist positiv zu bewerten, da Studien belegen, dass verschiedene Isomere der CLA chemopräventive und antikarzinogene Effekte in Bezug auf die Kolonkrebsentstehung entfalten (z. B. Hemmung des Wachstums von Kolonkrebszellen wie HT29-Kolonkarzinom- oder LT97-Kolonadenomzellen) [30]. FAZIT Nüsse sind reich an wertgebenden Inhaltsstoffen, die durch den Röstprozess partiell beeinflusst werden. Um eine Reduktion von gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen wie z. B. Vitamin E und die /14

11 Bildung von Substanzen mit potenziell negativem gesundheitlichen Einfluss (z. B. Lipidperoxidationsprodukte, Acrylamid) zu minimieren, sollten Nüsse bei mittleren Temperaturen geröstet werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass die erstmalig gezeigte Umwandlung der in Walnüssen enthaltenen PUFA zu CLA, ebenso wie die verstärkte Bildung von Butyrat zu den krebspräventiven Wirkungen eines regelmäßigen Nussverzehrs beitragen. hinaus allen, die an der Bearbeitung des Projektes beteiligt waren, insbesondere Gudrun Steinmetzer, Inga Richter, Tamara Pfaff, Carsten Rohrer und Alfred Lochner. Korrespondenzanschrift Nüsse sollten verstärkt roh oder geröstet verzehrt werden, da sie ein hohes gesundheitliches Potenzial besitzen, was bisher in Deutschland mit einem geschätzten Pro-Kopf-Verzehr von 2 4 g/tag nur andeutungsweise genutzt wird. FÖRDERUNG Das IGF-Vorhaben AiF BR der Forschungsvereinigung Forschungskreis der Ernährungsindustrie e. V. (FEI), Bonn, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert und durch Nucis e. V. finanziell unterstützt. Dr. Wiebke Schlörmann Anke Katharina Müller, M. Sc. DANKSAGUNG Wir danken Nucis e. V. für die finanzielle Unterstützung sowie der Southern African Subtropical Growers Association, Paramount Farms, California Walnut Association sowie der Stollwerck GmbH und Viba Sweets GmbH für die Bereitstellung der Nüsse. Unser besonderer Dank gilt außerdem den Probat-Werken von Gimborn Maschinenfabrik GmbH für die Durchführung der Röstungen, insbesondere Thomas Koziorowski und Thomas Elshoff. Prof. Marc Birringer (Hochschule Fulda) danken wir für die Durchführung der Analysen des Vitamin E und der Lipidperoxidationsprodukte. Für die Unterstützung bei der sensorischen Bewertung der Nüsse danken wir Herrn Prof. Friedrich Schöne (Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft). Unser Dank gilt darüber Prof. Dr. Michael Glei Institut für Ernährungswissenschaften Lehrstuhl für Ernährungstoxikologie Friedrich-Schiller-Universität Jena Dornburger Straße Jena michael.glei@uni-jena.de Prof. Dr. Stefan Lorkowski /14

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