Brazzein

Brazzein (Pentadiplandra brazzeana)

Brazzein (Pentadiplandra brazzeana)

Bändermodell nach PDB 2BRZ
Vorhandene Strukturdaten: 1brz, 2brz
Masse/Länge Primärstruktur 54 Aminosäuren
Bezeichner
Externe IDs UniProtP56552
Inhibitorklassifikation
MEROPS I18
Brazzein ist ein in den Früchten der westafrikanischen Lianenpflanze Pentadiplandra brazzeana vorkommendes Protein. Es besitzt im Vergleich zu Zucker eine 500- bis 2.000-fache Süßkraft bei geringem Kaloriengehalt und Temperaturbeständigkeit. Dies macht es attraktiv als Zuckerersatzstoff in der industriellen Nahrungsmittelproduktion.[1]

Entdeckung

Bei Verhaltensstudien an Affen im zentralafrikanischen Gabun im Jahre 1984 stellten die französischen Anthropologen Marcel und Anette Hladik fest, dass die Tiere sich bevorzugt von den roten Früchten der Lianenpflanze Pentadiplandra brazzeana ernährten. Als Ursache dieses Verhaltens machten sie die enorme Süße der Früchte aus. 1994 wurde Brazzein erstmals an der University of Wisconsin-Madison isoliert.[1]

Struktur

Brazzein ist ein kleines monomeres Protein, bestehend aus 54 Aminosäuren, mit einem Pyroglutamat am N-Terminus und vier intramolekularen Disulfidbrücken, mit einer Molekülmasse von 6.473 Da.[2][3] Brazzein ist bisher der kleinste und einer der süßesten unter den proteinergen Süßstoffe. Die dreidimensionale Proteinstruktur zeigt eine α-Helix und drei anti-parallele β-Faltblätter.[4][5] Die Tertiärstruktur weist keinerlei Ähnlichkeit zu den bekannten Strukturen von Monellin und Thaumatin auf.

Brazzein aus natürlichen Quellen besteht aus einer Mischung von pGlu-Brazzein (80 %) und des-pGlu-Brazzein (20 %), wobei das des-pGlu-Brazzein doppelt so süß ist, wie das pGlu-Brazzein.[6]

Verwendung als industrieller Süßstoff

Brazzein eignet sich aufgrund seiner langanhaltenden und starken Süßkraft sowie der guten Verträglichkeit für Diabetiker als Zuckerersatz für die industrielle Massenproduktion von Nahrungsmitteln. Es ist mit 50 mg/ml gut in Wasser löslich, und sowohl über einen weiten pH-Wertbereich als auch hitzebeständig, was wichtig für die industrielle Verarbeitung z.B. in Backwaren ist.[7][8] Zudem ist sein Geschmack zuckerähnlicher als der der meisten anderen Süßungsmittel. Die US-Unternehmen Nectar Worldwide und Prodigene arbeiten daran, synthetisches Brazzein mit Hilfe von gentechnisch verändertem Mais in großen Mengen kostengünstig herzustellen.[9] Derzeit lassen sich etwa ein bis zwei Kilogramm Brazzein pro Tonne Mais gewinnen. Es wird erwartet, dass die Marktzulassung durch die Gesundheitsbehörden mehrere Jahre in Anspruch nehmen wird. Im Falle einer erfolgreichen Markteinführung von Brazzein werden einschneidende Folgen für die traditionelle Zuckerindustrie erwartet. Mit Zucker und anderen Süßungsmitteln werden weltweit jährlich etwa 70 Mrd. Euro Umsatz gemacht.[10]

Patentierungen

Obwohl die Früchte der Pentadiplandra brazzeana in Zentralafrika seit langem bekannt sind, wird Brazzein durch die Universität Wisconsin als deren eigene Erfindung beansprucht; Zusammenhänge mit den natürlichen Vorkommen in Gabun weist die Universität zurück.[11] Die Universität hält drei Patente auf Verbindungen, die aus Pentadiplandra brazzeana isoliert werden, bzw. auf die industrielle Herstellung von Brazzein (US 5,326,580, US 5,346,998, US 5,527,555). Die Patentierung von Brazzein wird daher von GRAIN und Greenpeace als Biopiraterie eingestuft.[12]

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 H. Izawa, M. Ota, M. Kohmura, Y. Ariyoshi: Synthesis and characterization of the sweet protein brazzein Biopolymers 1996, 39(1):95-101 Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „BIO-39-95“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.
  2. Ming, D. & Hellekant, G. (1994): Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B. In: FEBS Lett. Bd. 355, S. 106-108. PMID 7957951 doi:10.1016/0014-5793(94)01184-2
  3. UniProt P56552
  4. Caldwell, J.E. et al. (1998): Solution structure of the thermostable sweet-tasting protein brazzein. In: Nat. Struct. Biol. Bd. 5, S. 427-31. PMID 9628478
  5. PDB 2BRZ
  6. Hellekant, G. & Danilova, V. (2005): Brazzein a small, sweet protein: discovery and physiological overview. In: Chem. Senses. Bd. 30, S. I88-I89. PMID 15738210 doi:10.1093/chemse/bjh127
  7. F. Angus, J. Dalzell, G. Birch: Ingredients Hanbook - Sweeteners - 2nd edition Leatherhead Publishing ed. 2000
  8. D. Ming, G. Hellekant: Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B. FEBS Lett 1994, 355(1):106-8
  9. Alexandra Rigos: Jäger des biologischen Schatzes Greenpeace Magazin, 2/02
  10. Christoph Corves: Süßhunger - Der heimliche Zuckerkrieg NDR, 2002, Dokumentation, 44 min, gesendet am 31. März 2003
  11. Environmental Audit House of Commons - Second Report - APPENDIX 7 - Trade Related Intellectual Property Rights (TRIPs) and Farmers' Rights Session 1998-99. 23 November 1999
  12. The European Patent Directive: License to Plunder Briefing published by Genetic Resources Action International, GRAIN, Barcelona, Mai 1998

Literatur

  • Walters, D.E. & Hellekant, G. (2006): Interactions of the sweet protein brazzein with the sweet taste receptor. In: J. Agric. Food. Chem. Bd. 54, S. 10129-10133. PMID 17177550
  • Zhao, Q. et al. (2005): Probing the sweet determinants of brazzein: wild-type brazzein and a tasteless variant, brazzein-ins(R18a-I18b), exhibit different pH-dependent NMR chemical shifts. In: Biochem. Biophys. Res. Commun. Bd. 335, 256-263. PMID 16105551
  • Assadi-Porter, F.M. et al. (2003): Correlation of the sweetness of variants of the protein brazzein with patterns of hydrogen bonds detected by NMR spectroscopy. In: J. Biol. Chem. Bd. 278, S. 31331-31339. PMID 12732626

Siehe auch

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