β-Glucanase

β-Glucanase

Beta-Glucanase ist ein Enzym, das β-Glucane hydrolysiert. Die für das Brauen wichtigsten β-Glucanasen sind jene, die die in den Zellwänden des Gerstenendosperms lokalisierten β-Glucane abbauen. Hohe Gehalte an β-Glucanen in Braurohstoffen sind zu vermeiden, da sie Probleme verursachen können, insbesondere bei der Würzeherstellung und der Bierfiltration. β-Glucanasen sind bedeutsam, da sie benötigt werden, um die komplexen β-Glucan-Moleküle in kleinere Einheiten zu spalten. Es existiert eine breite Palette solcher Enzyme, die sich hinsichtlich der jeweils gespaltenen spezifischen Bindungen unterscheiden.

Abbildung 1. Proteinstruktur von XAO.

Einführung

Die wichtigsten derartigen Enzyme in Gerste sind Endo-β→3,1→4-Glucanasen (mitunter als Endo-Gersten-β-Glucanase bezeichnet), die die Hydrolyse der β1→4-Bindung neben der β1→3-Bindung katalysieren können, was zu einer raschen Abnahme der Viskosität der β-Glucan-Lösung führt. Dieses Enzym ist in Gerste im Wesentlichen nicht vorhanden, wird jedoch während der Keimung synthetisiert und spielt bei der Malzmodifikation eine Rolle, indem problematische β-Glucane abgebaut werden. Das Enzym ist sehr wärmeempfindlich. Wenn das Enzym in den Brauereikörnern benötigt wird, beispielsweise zur Verarbeitung von Rest-β-Glucan in Rohgetreide oder β-Glucan-reichen Zuschlagstoffen wie roher, gerösteter, gebackener oder geflockter Gerste oder Hafer, muss das Grünmalz schrittweise von einer niedrigeren Anfangstemperatur bis zur finalen Verkleisterungstemperatur erwärmt werden. Darüber hinaus ist, sofern die β-Glucanase in dieser Phase wirksam sein soll, eine Verzuckerung bei reduzierter Temperatur (z. B. 40°C–50°C bzw. 104°F–122°F) zu beginnen. Alternativ kann der Maische eine wärmeresistentere mikrobielle β-Glucanase zugesetzt werden. Dazu zählen Enzyme aus Bacillus subtilis, deren Spezifität der von Malzenzymen sehr ähnlich ist, oder aus Pilzen wie Aspergillus, Trichoderma oder Penicillium gewonnene Glucanasen. Diese enthalten Enzymgemische mit unterschiedlichen Spezifitäten, einschließlich Endo- und Exo-β1-3- sowie β1-4-Glucanasen. Dadurch sind sie umfassender bei der Entfernung von Dextran.

Funktionen

• Beta-Glucanase bezeichnet eine Gruppe kohlenhydratspaltender Enzyme, die glykosidische Bindungen innerhalb von Beta-Glucan abbauen. Diese Glucane machen zudem bis zu 60% der Zellwand vieler pilzlicher Organismen aus, wie z. B. Candida albicans und Candida-Biofilmen (häufige Candida-Problematik im Darm).
• Beta-Glucane sind Polysaccharide aus Glucosemolekülen, die zu langen Ketten verknüpft sind und vom Menschen nicht ohne Weiteres verdaut werden können. In allgemeineren Begriffen handelt es sich um Cellulose-Pflanzenfasern, Kleie-/Getreidefasern sowie Bestandteile bestimmter Pilze, Hefen und Bakterien. Als eine Form unverdaulicher Ballaststoffe können sie im Darmtrakt viskos werden und die Peristaltik (Darmkontraktionen) verlangsamen.
• Beta-Glucane gelten als gesundheitsfördernd, da sie als Ballaststoffe wirken, die zur Senkung erhöhter Serumcholesterinwerte beitragen und durch Volumenbildung die Regelmäßigkeit der Darmentleerung unterstützen können. Wasserlösliche Ballaststoffe können zudem zur Regulation des Blutzuckers beitragen und die Wahrscheinlichkeit der Entwicklung kolorektaler Erkrankungen reduzieren.

Gesundheitliche Vorteile der β-Glucanase

Personen mit Candida-Überwucherung (auch als Candidose bezeichnet) können von der Einnahme von β-Glucanase profitieren. Obwohl es sich um eine Pilz- bzw. Hefepilzinfektion handelt, ist sie aufgrund ihrer inhärenten antimikrobiellen Eigenschaften schwer zu eliminieren. Leider setzen viele Menschen zur Behandlung von Verdauungserkrankungen und Infektionen langfristig und in hoher Dosierung Antibiotika ein. Dies kann die Resistenz von Candida erhöhen. Beta-Glucanase ist ein Enzym, das sich als besonders nützlich erwiesen hat, um die Beschichtung bzw. den Biofilm von Candida zu reduzieren, der im Verdauungstrakt wachsen kann. Wenn Darmbakterien oder Candida-Zellen zu viel β-Glucan sezernieren, bildet sich im Organismus ein Biofilm. Derzeit untersucht die wissenschaftliche Gemeinschaft den Zusammenhang zwischen diesen Biofilmen, der Überwucherung pilzlicher Organismen und der erhöhten Resistenz von Pilzen gegenüber medikamentöser Behandlung. Die Akkumulation überschüssiger β-Glucane wird ebenfalls mit einer erhöhten Antibiotikaresistenz in Verbindung gebracht.

Referenz