Acht Aminosäuren, die vom menschlichen Organismus nicht selbst synthetisiert werden können und deshalb durch die Nahrung aufgenommen werden müssen:

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1 Essentielle Aminosäuren Acht Aminosäuren, die vom menschlichen Organismus nicht selbst synthetisiert werden können und deshalb durch die Nahrung aufgenommen werden müssen: Valin Leucin Isoleucin Phenylalanin Tryptophan Methionin Threonin Lysin Histidin (für Säuglinge) Arginin (semiessentiell, Aufnahme kann bei bestimmten Stoffwechselsituationen nötig sein.). z.b. Leucin: Tagesbedarf 1 g, in Proteinen zwischen 7-10% enthalten.

2 Biologische Wertigkeit eines Proteins Definition: g gebildetes Körperprotein/100 g Nahrungsprotein Die bw wird bestimmt durch den absoluten Gehalt an essentiellen AS, deren Mengenverhältnisse (limitierende AS) und die Verdaubarkeit und biologische Verfügbarkeit des Proteins z.b. Trp limitierend für Casein, Mais und Reis; Met limitierend für Milch und Fleisch; Threonin limitierend für Weizen und Roggen Methoden zur Bestimmung der biologischen Wertigkeit eines Proteins: - Bestimmung der Aminosäurezusammensetzung - Net Protein Utilization (NPU): Testperson wird durch eine proteinfreie Diät auf ein N-Minimum eingestellt; dann wird das zu testende Protein der Nahrung zugesetzt und es wird berechnet, wie viel körpereigenes Eiweiß durch das Nahrungseiweiß aufgebaut wird - NPU von Tieren - Protein efficiency Ratio (PER): Wachstum von Ratten in Abhängigkeit des Proteins - Bestimmung der Plasmakonzentrationen der einzelnen AS - AS-Zusammensetzung nach Hydrolyseversuchen in vitro.

3 WHO Empfehlung: Bestimmung der AS Zusammensetzung und Vergleich mit einem idealen AS-Muster (=Amino acid Score (AAS)); der AAS wird mit der wahren Proteinverdaulichkeit (PDC; bestimmt im Tierversuch) multipliziert = PDCAAS Höchste biologische Wertigkeit wird durch ein Gemisch aus 35 % Eiprotein und 65 % Kartoffelprotein erreicht Die bw von Ei wird auf 100 % gesetzt und als Referenzwert verwendet

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6 Spezielle Aminosäuren In pflanzlichen Lebensmitteln kommen in relativ hohen Konzentrationen freie AS vor, darunter auch zahlreiche nicht proteinogene. S-Alkylcystein Derivate und S-Alkylcysteinsulfoxidderivate in Allium- Arten und Kohl; wichtige für Aromaperkursoren GABA; γ-aminobuttersäure; Neurotransmitter; auch frei in Citrusfrüchten DOPA; Neurotransmitter; auch frei in Bohne Betaine = allgemein N-Trimethyl-Derivate von Aminosäuren; Glycinbetain 0,3 % in Zuckerrüben; 5 % in Melasse Citrullin: wichtiges Zwischenprodukt im Harnstoffcyclus; frei auch in der Wassermelone Sarkosin (=N-Methylglycin) und Creatin: Vorkommen in Muskelsaft, Blut und Gehirn von Säugetieren; charakteristisch für Fleischbrühe 2-(Methylencyclopropyl)-glycin in der Litchi:

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9 Synthese von Aminosäuren: Weltproduktion: t/jahr 1. Allgemeine Synthesen ausgehend vom Aldehyd, der um C-1 verlängert wird; z.b. Strecker-Synthese; ausgehend vom Aldehyd, der um C-2 verlängert wird z.b. Hydantoin oder Erlenmeyer-Synthese Beispiel Synthese des Phenylalanins: In der Regel fallen die Racemate an enantiomerenreine Synthesen durch chirale Hilfsstoffe; chirale Synthese oder chirale Katalysatoren z.b. Hydantoinmethode mit chiralem Hydrierungskatalysator oder: Strecker-Synthese mit chiralen Katalysatoren Racematspaltung nach der Synthese

10 Anwendung der chemischen Synthese hauptsächlich für D,L-Methionin (Bucherermethode), da der Aldehyd leicht chemisch zugänglich ist 2. Extraktionsmethode: Isolierung aus natürlichen Rohstoffen 3. Mikrobielle Gewinnung: Vergärung von kostengünstigen Rohstoffen (Glucose, Acetat, Melasse); Herstellung von Glutaminsäure, Lysin und Threonin; Beispiel: aus 1000 kg Glucose entstehen 500 kg Glutaminsäure; 4. Enzymatische Synthese: Asparaginsäure aus Fumarsäure Am bedeutendsten ist die Herstellung von Glutaminsäure (53 %, Geschmacksverstärker), Methionin (24 %, Futtermittel) und Lysin (19 % Nahrungsergänzung und Futtermittel); daneben Phenylalanin und Asn für Aspartamherstellung; Infusionslösungen

11 Plasteinreaktion: Die enzymatische Proteinhydrolyse ist eine Gleichgewichtsreaktion. D.h., dass unter bestimmten Bedingungen, z.b. mit Papain, auch Peptidbindungen verknüpft werden. Herstellung verschnittener Proteine um z.b. die biologische Wertigkeit zu erhöhen.

12 Aminosäureanalytik -Aminosäureanalysatoren: Trennung durch Kationenaustauscher; Elution durch einen Salzgradienten (NaCl) oder ph-gradienten; neben der Trennung aufgrund der Ladung spielen auch hydrophobe Wechselwirkungen eine Rolle; Elutionsreihenfolge: Saure vor neutrale vor basische AS; polare vor unpolare A; z.b. Asp < Ser < Glu < Leu < His < Lys < Arg Detektion durch UV-Vis Detektoren nach Nachsäulenderivatisierung mit Ninhydrin Erhöhung der Empfindlichkeit durch Nachsäulenderivatisierung mit Fluorescamin: -HPLC; Derivatisierung nötig, um das Retentionsverhalten und die Detektion zu verbessern, fluoreszierende Derivate z.b. OPA-Reagenz: o-phthaldialdehyd und Mercaptoethanol Dansylchlorid, oder FMOC = 9-Fluorenylmethylchlorformiat UV-absorbierende Derivate Derivatisierung mit Phenylisothiocyanat (PITC) zu den Phenylthiocarbonyl-AS (PTC-AS )

13 - Gaschromatographie: Aufwendige Derivatisierung notwendig, da AS nicht flüchtig sind; Einsatz vor allem, wenn MS-Detektor verwendet werden soll oder wenn die größere Peakkapazität der KapillarGC benötigt wird. Derivatisierung der Säure- und Amingruppe: - Veresterung / Acylierung - Silylierung: Durch die Einführung der tert.-butyldimethylsilylgruppe lassen sich 22 AS parallel untersuchen; Einstufenderivatisierung; schonend