Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3826
Main Title: Metabolisierung von Lebensmittelinhaltsstoffen im simulierten Verdauungsmodell
Translated Title: Metabolization of food ingredients in a simulated digestion model
Author(s): Hageböck, Martin
Referee(s): Stahl, Ulf
Kroh, Lothar
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Mit Hilfe eines in vitro Modells, basierend auf 4 hintereinander geschalteten Bioreaktoren, war es möglich, komplexe Vorgänge der Verdauung modellhaft nachzustellen. Somit konnte die stufenweise Metabolisierung von ausgewählten Lebensmittelinhaltsstoffen unter definierten physikochemischen, enzymatischen und mikrobiellen Bedingungen der einzelnen Verdauungsstufen verfolgt werden. Beim Einsatz der polyphenolischen Reinsubstanzen wurden zunächst charakteristische Abbaureaktionen wie Hydrolyse von Zuckerresten und Ringspaltung mit den entsprechenden Metaboliten identifiziert. Dabei konnten bei Anthocyanen, Flavonolen und Hydroxyzimtsäuren neben ihrer Spaltung auch Polymerisierungsreaktionen nachgewiesen werden. Die Hinweise auf eine Zusammenlagerung der Polyphenole wurden beim Vergleich der Umsetzung der Anthocyane aus verschiedenen phenolreichen Produkten während der Verdauungssimulation bestärkt. Dabei ergab sich eine Korrelation zwischen der zunehmenden Komplexität der Lebensmittelmatrix und der Abnahme in der Resorptionsverfügbarkeit. Die niedrigeren Wiederfindungsraten der messbaren Anthocyane nach der enzymatischen Dünndarmstufe bei vergorener Bierwürze kombiniert mit Johannisbeersaft sind neben den Copigmentierungen und Polymerisierungen auch auf die nachgewiesene Ausbildung eines Protein-Polyphenol-Komplexes zurückzuführen. Diese Bildung eines Protein-Polyphenol-Adukts führte unter anderem auch zur Hemmung der α Amylase-Aktivität durch polyphenolreiche Produkte. Trotz der aufgezeigten Metabolisierungen sowie der vielfältigen Einflüsse und Wechselwirkungen auf die im Verdauungsmodell eingesetzten natürlichen Antioxidantien, konnte dennoch eine antioxidative Wirkung der polyphenolischen Substanzen oder deren Abbauprodukten über alle Verdauungsstufen hinweg nachgewiesen werden. Die durchgeführten Arbeiten ermöglichen die gezielte Untersuchung der Metabolisierungsreaktionen in dem hoch komplexen Verdauungsprozess. Dabei kommen selektierte Mikroorganismen unter definierten Bedingungen zum Einsatz. Somit ergänzt das etablierte Modell andere, bereits vorhandene Modelle, bei denen komplexe Mikrobiota eingesetzt werden, und erlaubt wissenschaftliche Aussagen zur Metabolisierung von Nahrungsinhaltsstoffen ohne den Einsatz von Tiermodellen.
An in vitro model based on four combined bioreactors allowed the simulation of complex digestion processes. It was possible to study the stepwise metabolization of selected food ingredients under defined physicochemical, enzymatic and microbial conditions of different parts of digestion. Characteristic degradation processes and metabolites indicating for cleavage of ring structure and hydrolysis of sugar residue were shown for pure polyphenols in the in vitro model. Besides degradation of anthocyanins, flavonols and hydroxy cinnamic acids results indicated for polymerisation reactions. Condensation of anthocyanins could be also analysed during simulated digestion of different products containing polyphenols. Thereby a correlation between higher complexity of food matrix and decreasing bioaccesibility in the in vitro model was evaluated. Lowest recovery rates of detectable anthocyanins at the end of the enzymatic step of the small intestine (duodenum) were found for a fermented beverage containing juice of black currant. This could be explained by possible copigmentations and polymerisations but also by polyphenol-protein interactions. Furthermore the formation of polyphenol-protein complex resulted in inhibited activity of α amylase by foods rich in polyphenols. Despite the existing metabolization, diverse influences and interactions to the natural antioxidants during simulated digestion an antioxidative capacity of polyphenols or their metabolites could be measured in all simulated steps of digestion. The in vitro model contributes to the understanding of the complex digestion process in human intestine. By using selected microorganisms and working with defined conditions this model provides a good complement to existing models working with complex intestinal microbiota. It assists therefore in the scientific clarification of the metabolization of food ingredients during digestion without needing of animal experiments.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-42182
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4123
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3826
Exam Date: 16-May-2013
Issue Date: 16-Oct-2013
Date Available: 16-Oct-2013
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Anthocyane
In vitro
Lebensmittelinhaltsstoffe
Polyphenole
Verdauung
Anthocyanins
Digestion
Food ingredients
In vitro
Polyphenols
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