Die Sojapflanze und Spermidin

Ein Beitrag von Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Dr. Johann Vollmann, Institut für Pflanzenzüchtung Konrad Lorenz-Straße 24, 3430 Tulln an der Donau. (JV, 11. Jan. 2020)

 

 

Abb. Grüne Hülsen an einer Soja-Pflanze (Glycine max [L.] Merr.) vor der Reife. In diesem Entwicklungsstadium laufen wichtige Biosynthesevorgänge ab, die zur Ausbildung der Inhaltsstoffe in der reifen Sojabohne führen. Mit der Reife der Samen ist ein Wasserverlust verbunden, der für lebende Pflanzenzellen Stress bedeutet; zum Schutz vor diesem Trockenstress wird in den meristematischen Zellen u.a. Spermidin gebildet.

 

 

Sojabohnen als Quelle für Spermidin

Abb. Die Sojabohne im Vergleich zu anderen Leguminosen. Obere Reihe (v.l.n.r.): Ackerbohne, Kichererbse, rote Linse, dunkle Berglinse, Sojabohne; untere Reihe: Käferbohne violett, Käferbohne braun, Mungbohne, Stärkeerbse, Zuckererbse

 

Abb. Phänotypische Variabilität der Sojabohne. Obere Reihe (v.l.n.r.): Tofu-Sojabohne, grüne Edamame-Sorte, schwarze Edamame-Sorte, Futter-Sojabohne; untere Reihe: Sojabohne zur Herstellung von Sojadrinks, kleinkörnige Natto-Sojabohne, Speisesojabohne, Ölsojabohne

 

Die Sojabohne als Kulturpflanze

Für Europa wurde Glycine max von Engelbert Kaempfer entdeckt, der sie nach seiner Japan-Reise 1691/92 erstmals auch beschrieb.

 

 

 

Abb. AMOENITATUM EXOTICARUM POLITICO-PHYSICO-MEDICARUM FASCICULI V, QUIBUS CONTINENTU. ENGELBERT KAEMPFER

 

 

 

Der in Leiden (Niederlande) geborene Nikolaus Joseph von Jacquin gilt als Pionier der wissenschaftlichen Botanik in Österreich. Er verfasste grundlegende Arbeiten auf dem Gebiet der Botanik und ist Erstbeschreiber vieler Pflanzen, Pilze und Tiere. 1768 wurde Nikolaus von Jacquin als Professor der Botanik und Chemie an die Medizinische Fakultät der Universität Wien berufen und zum Direktor des neugegründeten Botanischen Gartens ernannt, dessen Reorganisation er nach wissenschaftlichen Richtlinien durchführte. In seinem dreibändigen Werk:  Icones plantarum rariorum, veröffentlicht 1781-1793, zeigt er unter 648 kolorierten Kupferstichen auch die Sojapflanze.

Dies ist die vermutlich erste bildliche Darstellung einer in Österreich gewachsenen Sojabohne, koloriert und präziser im botanischen Detail als die Abbildung von Engelbert Kaempfer zuvor.

 

 

Abb. Dolichos Soja. Synonym für Glycine max (L.) Merr..  Kolorierter Kupferstich aus “Icones Plantarum Rariorum”. Baron Nicolaus Joseph von Jacquin,

Vindobonae [Wien], Christian Friedrich Wappler, 1781

Folio: Blatt ca. 48,5 cm x ca. 30 cm, Platte ca. 44 cm x ca. 19 cm.

 

Sojabohnen (Glycine max [L.] Merr.) sind die weltweit wichtigste Quelle von pflanzlichem Protein für menschliche Ernährung und Tierfütterung. Sie stammen ursprünglich aus China, wo sie im Nordosten des Landes (Mandschurei) vor 3000-4000 Jahren domestiziert wurden. Wildformen und zahlreiche genetische Ressourcen der Sojabohne sind bis heute in deren chinesischen Verbreitungsgebieten auffindbar.

Gegenwärtig werden Sojabohnen weltweit auf über 120 mio ha angebaut, neben den nord- und südamerikanischen Ländern ist in Asien noch immer China das wichtigste Anbauland. Auch in Europa, wo die Sojabohne im Gefolge der Wiener Weltausstellung von 1873 vom österreichischen Agrarwissenschaftler Friedrich Haberlandt eingeführt worden war, werden Sojabohnen kultiviert, in Österreich betrug die Anbaufläche im Jahr 2019 etwa 69.000 ha.

Holzkiste mit Speiseproben

shokuzai hyOhon

Die Kiste ist gefüllt mit Nahrungsmitteln wie Reis, Algen, Sojabohnen, Tabak und traditioneller Medizin. Es war das Jahr 1873, als die Sojabohne ihren Werbefeldzug im Westen bis in die USA antrat; im 20. Jahrhundert gewann sie an ernährungswissenschaftlicher und industrieller Bedeutung. In Österreich begannen kurz nach der Wiener Weltausstellung Anbauversuche mit  Sojabohnen.

Meiji-Periode (1868-1912), vor 1873

Slg. Heinrich von Siebold – Weltmuseum Wien

 

Symbiotische Stickstoff-Fixierung als biologische Besonderheit

Als Leguminose (i.e. Pflanzenfamilie der Hülsenfrüchtler oder Schmetterlingsblütler) ist die Sojabohne mit Ackerbohnen, Mungbohnen, Erbsen, Gartenbohnen, Käferbohnen, Kichererbsen, Linsen, Lupinen oder auch mit Erdnüssen verwandt. All diesen Pflanzen gemeinsam ist die Fähigkeit, in Symbiose mit bestimmten Rhizobien-Arten (Knöllchenbakterien) Stickstoff aus der Atmosphäre zu fixieren, im speziellen Fall der Sojabohne geschieht das mit dem Bakterium Bradyrhizobium japonicum [Kirchner] Jordan.

 

Abb. Seitenwurzeln der Sojabohne mit Wurzelknöllchen. In den Wurzelknöllchen wird von Knöllchenbakterien Luftstickstoff fixiert, der dann zur Biosynthese von Aminosäuren und anderen Aminoverbindungen zur Verfügung steht.

 

Durch diese biologische Fixierung von Luftstickstoff (chemisch eine Reduzierung von N₂ zu Ammonium) sind Leguminosen in der Lage, im Vergleich zu Getreide größere Mengen an Aminosäuren zu synthetisieren, die sodann der Proteinbiosynthese zur Verfügung stehen und im Zuge der Reifungsprozesse v.a. als Speicherproteine in Hülsen bzw. Samenkörnern eingelagert werden. Während Getreidekörner, Mais, Reis oder Hirsen jeweils etwa 10-15% Protein enthalten, schwanken infolge der Stickstoff-Fixierung die Proteingehalte der Leguminosen in dem viel weiteren Bereich zwischen 20 und 50%. Da Stickstoff das wichtigste Nähr-Element für das Pflanzenwachstum ist, müssen Getreide-Arten auch mit Stickstoff gedüngt werden, wogegen dies bei Leguminosen nicht erforderlich ist.

 

Korn und Nutzung

Abb. Früh und später reifende Soja-Sorten auf einem Feld. Die Reifezeit von Sojabohnen wird durch eine Reihe von Blüte/Reife-Genen gesteuert, die bei einer jeweils ganz bestimmten Tageslänge die Blüte induzieren.

 

Reife Hülsen vor der Ernte

 

 

 

 

 

Sojabohnen enthalten etwa 40% Protein und 20% Öl bezogen auf Samentrockenmasse. Im weltweiten Anbau gelten sie als Ölpflanze, in Europa steht dagegen die Protein-Nutzung klar im Vordergrund.  Der überwiegende Teil der geernteten Sojabohnen wird gegenwärtig zur Fütterung von Nutztieren verwendet, ein kleinerer Teil dient der direkten menschlichen Ernährung. Dabei werden sowohl ganze Sojabohnen als auch einzelne Sojakomponenten genutzt und zu traditionell asiatischen wie auch modernen, neuen Lebensmitteln verarbeitet. Je nach Art der Verarbeitung werden unterschiedliche Soja-Sorten benötigt: Großkörnige Sorten eignen sich zur Verwendung im unreifen, noch grünen Zustand, dabei werden diese Gemüsesojabohnen (Edamame) kurz blanchiert und sodann die ganzen grünen Bohnen aus den Hülsen entnommen und verzehrt.

 

Abb. Grüne Hülsen bzw. grün geerntete Gemüsesojabohnen (Edamame).

Ähnlich den Gemüseerbsen sind Edamame-Sojabohnen tiefgekühlt lagerbar bzw. nach kurzer Kochzeit verzehrbar.

 

 

 

Reife Sojabohnen werden traditionell zu Milch-ähnlichen Sojadrinks oder Tofu verarbeitet, dazu werden die Sojabohnen geschält, die Keime entfernt und nur die Kotyledonen (Keimblätter) zur Lebensmittelherstellung verwendet.

Andere traditionelle Zubereitungen sind Sojasauce, Okara, Tempeh, Yuba oder Misxo. Speziell selektierte, besonders kleinsamige Sojabohnen werden gekocht, bakteriell fermentiert und sodann als Natto verzehrt.

 

Abb. Sojalebensmittel im Vergleich.

Obere Reihe (v.l.n.r.) aus ganzen Sojabohnen: Natto, Edamame, geröstete Snack-Sojabohnen; untere Reihe aus verarbeiteten Sojabohnen: Sojadrink, Tofu roh (mariniert/gewürzt), Tofu gebraten.

 

Ganze Sojabohnen, die auch den Keim noch enthalten (i.e. Natto, Edamame, Snack-Sojabohnen), enthalten mehr Spermidin und Isoflavone als verarbeitete Sojalebensmittel, bei denen der Keim im Zuge der Verarbeitung entfernt wurde.

Durch lebensmitteltechnologische Aufbereitung können Sojaöle und Sojalezithin gewonnen werden, die als Fettkomponente bzw. als natürlicher Emulgator Bestandteile in tausenden von modernen Lebensmittelrezepturen sind, so zum Beispiel in Schokoladen, Speiseölen, Mayonnaisen, Saucen, Eiscremes, Aufstrichen oder Margarine. Nach der Extraktion von Sojaöl verbleibt ein ölarmer, dadurch aber besonders proteinreicher Rückstand, der ebenfalls verschiedensten Lebensmitteln zugesetzt werden kann und damit deren Proteingehalt erhöht. Sojaprotein findet sich in Backzusätzen (somit auch in bestimmten Broten und anderen Gebäcken), in Fleisch- und Fleischersatzprodukten sowie in verschiedensten weiteren Lebensmitteln.

 

 Inhaltsstoffe der Sojabohne

Sojabohnen zeichnen sich neben dem hohen Proteingehalt von durchschnittlich 40% durch einen Ölgehalt von 20% aus, wogegen in den meisten anderen Leguminosen-Arten Öl nur in Spuren vorhanden ist.

Käferbohnen, Erbsen, Kichererbsen oder Linsen weisen dagegen hohe Stärkegehalte von zumeist über 50% auf, Stärke ist dafür wiederum in reifen Sojabohnen praktisch nicht vorhanden, die hauptsächlichen Kohlenhydrate sind hier Saccharose, Glukose und die Oligosaccharide Raffinose und Stachyose, weshalb etwa auch der glykämische Index von Sojabohnen viel niedriger ist als jener der anderen Leguminosen.

Die hauptsächlichen Speicherproteinfraktionen in Sojabohnen sind Glycinin und beta-Conglycinin, die je nach Sorte in verschiedenen Untereinheiten vorliegen können und als 7S- und 11S-Fraktionen klassifiziert werden. Daneben sind verschiedenste weitere Protein nachweisbar, unter anderem Trypsininhibitoren, Lipoxygenasen sowie auch allergene Proteine. Im Vergleich zu Getreide sind Sojaproteine reich an der essentiellen und ernährungsphysiologisch besonders wichtigen Aminosäure Lysin, wogegen die Gehalte an den ebenfalls essentiellen schwefelhältigen Aminosäuren Methionin und Cystein niedriger als in Getreide sind. An freien Aminosäuren liegt vor allem Arginin vor, daneben sind dies auch Asparagin, Glutaminsäure und Asparaginsäure.

Sojaöl enthält Linolsäure als Hauptfettsäure, daneben Ölsäure (20,9%*) und die gesättigten Fettsäuren Palmitin (11,3%*) – und Stearinsäure (4,7%*); alpha-Linolensäure (C18:3) (6,9%*) ist zumeist zu weniger als 10% in Sojaöl vorhanden. [*Ergebnisse aus einem Prüfbericht eines Sojavollproduktes vom 27.5.2020].

In der Ölfraktion sind auch fettlösliche Vitamine enthalten, vor allem gamma-Tocopherol (Vitamin E), daneben auch andere Fettbegleitstoffe. Lezithin, ein in der Lebensmitteltechnologie sehr häufig als Emulgator genutzter Fettbegleitstoff ist im Vergleich zu anderen Ölpflanzen in Sojabohnen besonders hoch konzentriert.

Neben zahlreichen weiteren Inhaltsstoffen sind die Soja-Isoflavone (Genistein, Daidzein, Glycitein und deren glykosidische Verbindungen) wegen ihrer positiven gesundheitlichen Wirkeigenschaften im Zusammenhang mit dem Verzehr von Sojanahrungsmitteln von besonderem Interesse.

Während sie als sog. „Phytoöstrogene“ neben antioxidativen und anderen Effekten auch eine leicht östrogene Wirkung im menschlichen Körper ausüben und dadurch etwa Wechselbeschwerden lindern können, ist ihre eigentliche biologische Funktion in der Sojabohne die eines Signalgebers für die Symbiose. Im Sojakorn werden Isoflavone besonders konzentriert in der Keimwurzel (Wurzelparenchym) eingelagert. Im Laufe der Keimung dringt die Sojawurzel in den Boden ein, dabei werden Isoflavone in die Rhizosphäre abgegeben, um dort befindliche Knöllchenbakterien zu stimulieren. Diese erkennen das Isoflavon-Signal und senden ihrerseits ein Nodulierungssignal an die Pflanzenwurzel zurück, worauf wirtspflanzenseitig die Bildung eines Wurzelknöllchens in Gang kommt. Im Inneren des Wurzelknöllchens finden die Knöllchenbakterien dann sauerstoffarme Bedingungen vor, unter denen sie schließlich Luftstickstoff durch eine Reduktionsreaktion fixieren können.

 

Spermidin als sekundärer Pflanzeninhaltsstoff der Sojabohne

Sojabohnen enthalten signifikante Konzentrationen an den Polyaminen Putrescin, Cadaverin, Agmatin, Spermidin und Spermin. Es handelt sich hier um natürliche, im Stoffwechsel der Sojabohne synthetisierte Polyamine und nicht um „biogene“ Amine, die durch mikrobielle Abbau- oder Reifungsprozesse (wie z.B. in best. Käsesorten) entstehen.

 

MS-Bilder zeigen die Verteilungvon Arginin m / z 175,11895 [M + H] ⁺ (a, d; grüne Farbe), Spermidin m / z 146,16517 [M + H] ⁺ (b, e; rote Farbe) und Spermin m / z 203.22302 [M + H] ⁺ (c, f; gelbe Farbe) in Querschnitten von Sojabohnensamen für die Genotypen GP7X-1871 (obere Bildreihe) bzw. SOJA-1902 (untere Reihe)

 

Polyamine spielen in allen lebenden eukaryotischen Zellen grundlegende Rollen beim Zellwachstum, vor allem bei der Regulation der Genexpression in Transkriptions- und Translationsprozessen, aber auch bei der Induktion von Autophagie, der Resistenz gegenüber Stress und als Signal-Molekül.

Die Biosynthese von Spermidin verläuft dabei einerseits von der Ausgangsaminosäure Methionin über S-Adenosylmethionin, andererseits von Arginin, Ornithin und Putrescin zu Spermidin; ein weiterer Syntheseweg für Spermidin verläuft über Agmatin und Putrescin, dürfte aber nur in Pflanzen und Mikroorganismen eine gewisse Rolle spielen.

Spermidin wird ähnlich wie die Isoflavone als sekundärer Pflanzeninhaltsstoff der Sojabohne angesehen. Im Gegensatz zu Inhaltsstoffen des Primärstoffwechsels wie Proteinen, Triglyceriden oder Kohlehydraten, die arttypisch in relativ konstanten Konzentrationen gebildet werden, unterliegen sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe größeren Schwankungen, die genetisch (Soja-Sorte) oder durch Umweltbedingungen (Witterung, Standort, Bodenbedingungen, Düngung usw.) verursacht sein können.

Der Gehalt an Spermidin in reifen Sojabohnen schwankt daher nach verschiedenen Untersuchungen in einem weiten Bereich von 50 bis 400 mg/kg Samentrockenmasse, die Konzentration der anderen Polyamine ist zumeist deutlich niedriger. Spermidin wird in Pflanzen bzw. Samen verstärkt als Reaktion auf Stressfaktoren gebildet, um lebende Zellen, Zellmembranen oder DNA etwa vor oxidativem Stress (ROS) zu schützen. Daher ist bei Trockenstress oder auch unter kühlen Temperaturbedingungen ein erhöhter Spermidingehalt in der Sojabohne feststellbar.

 

Spermidin in Sojaprodukten

Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass Sojabohnen höhere Gehalte an Spermidin aufweisen als die meisten anderen pflanzlichen oder tierischen Produkte bzw. Lebensmittel. Der Spermidingehalt von einzelnen Sojanahrungsmitteln ist in seiner Höhe jedoch sehr unterschiedlich. Das liegt einerseits am Spermidingehalt des Ausgangsmaterials, andererseits aber sehr stark an der Verarbeitungsweise bzw. der Art des Sojaproduktes. Die weit verbreiteten Sojadrinks, aber auch Tofu und Sojaprotein-Isolate enthalten wenig Spermidin, währenddessen die zu Natto fermentierten Sojabohnen hohe Spermidingehalte aufweisen. Dabei kann Spermidin zum Teil aufgrund seiner hohen Wasserlöslichkeit bei der Verarbeitung verloren gehen, hauptsächlich liegt das wahrscheinlich aber an der ungleichen Verteilung der Spermidins und anderer Inhaltsstoffe in der ganzen Sojabohne.

In den Kotyledonen der Sojabohne, die rund 80% der Samenmasse ausmachen, ist weniger Spermidin eingelagert als in der Keimachse (Keimwurzel, Sprossachse).

Daher sind die Spermidingehalte in Produkten, die ganze Sojabohnen enthalten (z.B. Natto, Edamame, Knabberkerne usw.) höher als in Produkten, vor deren Herstellung die Embryoachse technologisch entfernt wurde (Tofu, Sojadrinks, Aufstriche und viele Produkte, die Sojamehle oder Proteinisolate enthalten). Zudem kann in einzelnen dieser Sojanahrungsmittel der Spermidingehalt durch Fermentation weiter erhöht werden (speziell in Natto), und aus dem konzentriert vorhandenen freien Arginin der Sojabohne könnte im Verdauungstrakt noch zusätzliches Spermidin synthetisiert werden.

 

Funktionelle Verbindungen in Sojabohnen und ihre gesundheitlichen Auswirkungen

Zusätzlich zu den gesundheitlichen Auswirkungen von Sojaprotein wurden viele Mikrobestandteile von Sojabohnen wie Isoflavone, Lecithin und Saponine und ihre jeweiligen gesundheitlichen Auswirkungen entdeckt (Molteni et al., 1995; Jimenez et al., 1990)).

So kann die Sojabohne als Schatzkammer der Gesundheitskomponenten bezeichnet werden und soll als multifunktionales Lebensmittel für die menschliche Gesundheit wirken.

 

Proteine ​​

Speicherprotein

Die Sojabohne wird in Asien wegen des hohen Proteingehalts und der hohen Qualität der Aminosäuren im Protein als „Fleisch des Feldes“ bezeichnet. Eine hohe Qualität bedeutet, dass das Sojabohnenprotein alle essentiellen Aminosäuren und damit die erforderliche Menge für die Proteinsynthese im menschlichen Körper bereithält.

Die Quantität der Proteinsynthese hängt von Angebot der unzureichendsten Aminosäure ab, da diese Aminosäure nicht durch eine andere Aminosäure ersetzt werden kann. Essentielle Aminosäuren in Sojabohnen erfüllen diese Kriterien vollständig und dies bedingt, dass der Aminosäure-Score von Sojabohnen 100 beträgt. Der „amino acid score“ (AAS) steht zur ernährungsphysiologischen Beurteilung der Proteinqualität zur Verfügung. Er berücksichtigt den Gehalt  der limitierenden Aminosäure im Testprotein, dividiert durch den Gehalt dieser Aminosäure in einem Standardprotein (meist Vollei-Protein bzw. Casein).

Zusätzlich führte die FDA 1993 den „Protein Digestibility Corrected Amino Acid Score“ (PDCAAS) ein, der die Verdaulichkeit vom Protein berücksichtigte, und Sojabohnen markierten erneut den perfekten Score „1,0“ (Henley et al., 1994).

Der größte Teil des Sojabohnenproteins findet sich in Proteinspeichervakuolen, die als Proteinkörper, mit einem Durchmesser von 5 bis 8 µm, bezeichnet werden. Die Hauptkomponenten der Speicherproteine ​​sind Glycinin und die ß-Conglycininfraktion.

Die Verringerung der Serumtriglyceride ist als eine der gesundheitlichen Auswirkungen von Sojabohnen bekannt und viele Studien haben berichtet und vorgeschlagen, dass die Wirkung auf die ß-Conglycininfraktion zurückzuführen ist (Aoyama et al., 2001, Moriyama et al., 2004, Kohno et al., 2006, Tachibana et al., 2010).

So war eine aktuelle Studie erfolgreich bei der Fraktionierung von lipophilem Protein, das im Sojaproteinisolat 20-31% beträgt (Samoto et al., 2007). Es besteht die Möglichkeit, dass der Effekt der Absenkung des Serumtriglycerid-Spiegels von lipophilem Protein herrührt. Darüber hinaus wurde auch ein Transportsystem für bioaktive Inhaltsstoffe unter Verwendung von lipophilem Protein in Sojabohnen erforscht und entwickelt (Gao et al., 2014, Wan et al., 2015).

Peptide

Sojapeptide sind niedermolekulare Peptide, die durch Hydrolyse von Sojaproteinen mit Enzymen hergestellt werden. Sojapeptide können aufgrund des geringen Molekulargewichts resorbiert werden, ohne dass die Verdauung belastet wird. Nach einigen Studien wird die Form von Dipeptiden und Tripeptiden, bei denen es sich um Peptide handelt, die zwei bzw. drei Aminosäuren binden, leichter und schneller resorbiert als einzelne Aminosäuren (Adibi et al., 1974, Minami et al., 1992, Maebuchi et al., 2007). Darüber hinaus konnte die Aufnahme von Sojapeptiden aus der täglichen Ernährung über einen längeren Zeitraum die Muskelkraft älterer Menschen verbessern und auch Muskelschäden bei Sportlern verringern (Shinkai et al., 2009, Masuda et al., 2007). 2001).

 

Trypsininhibitoren

Der Bowman-Birk-Trypsin-Chymotrypsin-Inhibitor (BBI) und der Kunitz-Trypsininhibitor (KTI) sind die bekanntesten Trypsininhibitoren in Sojabohnen. Sie hemmen Pankreasenzyme bei monogastrischen Tieren, verringern die Verdaulichkeit von Proteinen und verursachen bei einigen Tieren eine Pankreashypertrophie (Krishnan, 2008). Daher gibt es viele Studien, die darauf abzielen, BBI und KTI in Sojabohnen zu reduzieren oder zu deaktivieren, und einige von ihnen haben versucht, BBI und KTI während der Lebensmittelverarbeitung durch Erhitzen zu deaktivieren, während andere die Pflanzenzüchtung verwendeten, um die Inhibitoren zu reduzieren.

Die Antitumorwirkung von aktivem BBI wurde in den letzten Jahren von einigen Forschungen entdeckt und BBI wurde so von einem störenden zu einem funktionellen Bestandteil in Sojabohnen umgewandelt (Friedman et al., 2001, Kennedy, 1998, Kennedy et al., Heller 2003, Frenkel et al., 1987). Darüber hinaus wurde auch über Kunitz-Trypsininhibitor (KTI) berichtet, dass er die Metastasierung von Krebszellen hemmt (Kobayashi et al., 2004). Natürlich muss der BBI und KTI unter klinischer Beobachtung dem Körper zugeführt werden, da beide die Aktivität von Trypsin und Chymotrypsin hemmen.  Ein Zuviel an Konsum führt zu Übelkeit und Durchfall.

 

Lektine

Lektine sind Glykoproteine, die selektiv Kohlenhydrate binden. Sojabohnen-Samen-Lektin macht 1-2% der Samenproteinmasse aus (Su et al., 1980).

Lektine haben die Fähigkeit, Zellen durch spezifische und hochaffine Bindung an bestimmte Kohlenhydrateinheiten zu agglutinieren. Lektine verbinden sich auch mit Polysacchariden, Glykoproteinen oder Glykolipiden auf Zellmembranen oder unabhängig voneinander (Goldstein et al., 2001, Barre et al., 1996). Unverzagt et al., 2002, Rocha et al., 1999).

Fallweise wirkt die Agglutinationseigenschaft schädigend auf die Mikrovilli der Dünndarmepithelzellen. Obwohl Lektine durch Erhitzen in der Lebensmittelverarbeitung und Kochen ähnlich wie Trypsininhibitoren deaktiviert werden können, wird manchmal eine starke Lektinaktivität bei trocken erhitzten Produkten wie gerösteten Sojabohnen und Kinako (geröstetes Sojabohnenmehl) festgestellt.

Wenn jedoch die Menge der Aufnahme zureichend war, bieten sie gesundheitliche Vorteile wie Antitumor-Aktivitäten (Suzuki et al., 1999, Jakab et al., 2000, Evans et al., 2002, Klein et al., 2002). Daher müssen Sojabohnen richtig gekocht werden, um die positiven Wirkungen von Lektin zu maximieren.

 

Lunasin

Lunasin ist ein Peptid, das aus 43 Aminosäureresten besteht, die aus Sojabohnen, Hülsenfrüchten oder Getreidesamen isoliert wurde.

Hellerstein schlug vor, dass Lunasin die Haupteinheit der Antitumoraktivität sei, die Sojaproteine bereitstellen, da Lunasin gegenüber Hitze und Verdauungsenzymen stabil ist (Hellerstein, 1999). Nach diesem Bericht wurden viele Studien durchgeführt. Einige von ihnen berichteten, dass Lunasin eine antikarzinogene Eigenschaft in Säugetierzellen hatte, die durch chemische Karzinogene und virale Onkogene induziert wurde. Lunasin unterdrückte auch Hautkrebs in Mausmodellen (Galvez et al., 2001, Lam et al., 2003). Darüber hinaus haben Ledesma et al. starke antioxidative und entzündungshemmende Eigenschaften von Lunasin nachgewiesen und legten nahe, dass diese Eigenschaften zur krebsvorbeugenden Wirkung beitragen könnten (Hernandez-Ledesma et al., 2009).

 

Kohlenhydrate

Ballaststoffe

Ballaststoffe, die in Sojabohnen nicht durch Verdauungsenzyme abgebaut werden können, bestehen aus Ballaststoffen von Resistenter Stärke, Oligosacchariden, Cellulose, Hemicellulose, Pektin und Lignin.

Resistente Stärke (RS) ist, obwohl sie chemisch wie gewöhnliche Stärke aufgebaut ist, durch menschliche Verdauungsenzyme im oberen Dünndarm nicht abbaubar. Sie wird aber von der intestinalen Mikroflora verstoffwechselt. RS zählt damit zu den Ballaststoffen. Im Gegensatz dazu ist die modifizierte Stärke abbaubar.

Okara ist ein Nebenprodukt der Tofu- und Sojamilchproduktion und der größte Teil der Sojabohnen-Ballaststoffe verbleibt darin. Antonio Jimennez-Escrig et al. haben gezeigt, dass bei gesunden Ratten, die mit 10% Okara in der Nahrung gefüttert wurden, es zur  Gewichtszunahme und zur Senkung des Gesamtserumcholesterinspiegel kam (Jimennez-Escrig et al., 2008). Zusätzlich wurden auch die Absorption und Retention von Calcium verbessert.

 

Oligosaccharide

Oligosaccharide (Raffinose, Stachyose und Verbascose) gelten als ernährungshemmende Faktoren, da ihr Verzehr mit Blähungen und Verdauungsstörungen bei Menschen und nicht wiederkäuenden Tieren verbunden ist (Liying et al., 2003, Krauses et al., 1994). Andererseits können solche Oligosaccharide den Dickdarm erreichen und das Wachstum der Darmflora beeinflussen. Insbesondere fördern sie signifikant das Wachstum von Bifidobakterien, die als nützliche Bakterien bekannt sind, während sie das Wachstum von fäulnisaktiven Bakterien wie Clostridium perfringens und E. coli nicht beeinflussen (Hayakawa et al., 1990). Somit reduzieren Oligosaccharide ein intestinal-toxisches Bakterium und verbessern die Zusammensetzung der Darmbakterien und den Stuhlgang.

 

Lipide

Phytosterole

Phytosterole sind Pflanzensterine, die die Absorption von endogenem und exogenem Cholesterin hemmen und den Gesamtcholesterinspiegel im Serum senken, insbesondere das als schlechtes Cholesterin bekannte Lipoprotein (LDL) mit niedriger Dichte (Kritchevsky et al., 2005).

Im Allgemeinen können höchstens einige Prozent der Phytosterole im menschlichen Körper absorbiert werden, während 45-70% der Cholesterine absorbiert werden. Cholesterine bilden mit Gallensäure und Phospholipid gemischte Mizellen, um als Mizellen über das Darmepithel in den Körper absorbiert zu werden. Wenn jedoch Phytosterole mit Cholesterinen koexistieren, ist die Aufnahme von Cholesterinen begrenzt und folglich wird die Absorption von Cholesterin gehemmt. Die Konzentration von Phytosterolen in Sojabohnen variiert zwischen 300 und 600 ppm auf Trockensamenbasis (Wang, 2008). Phytosterole werden als Nebenprodukte des Sojaölraffinierungsprozesses gewonnen und zur Herstellung kommerzieller Extrakte für die Gesundheits- und Ernährungsindustrie verwendet.

Phospholipide

Viele Studien haben berichtet, dass Sojabohnen-Phospholipide triglyceridsenkende Wirkung haben und auch den Cholesterinstoffwechsel bei Tieren und Menschen beeinflussen (Sugano, 2006, Jimenez et al., 1990).

Obwohl Sojapeptide auch eine cholesterinsenkende Wirkung haben, zeigte das peptische Sojaproteinhydrolysat mit gebundenem Phospholipid, das durch Verdauen eines Komplexes aus Sojaprotein und Sojaphospholipid unter Verwendung von Pepsin hergestellt wird, eine stärkere cholesterinsenkende Eigenschaft im Serum (Nagaoka et al., 1999).

Phospholipide werden während des Ölraffinierungsprozesses aus rohem Sojaöl entfernt. Die entfernte Fraktion, die reich an Phospholipiden ist, wird üblicherweise als Sojabohnenlecithin bezeichnet und kommerziell als Emulgator verwendet.

Lecithine

Lecithine (Phosphatidylcholine) sind eine weit verbreitete Verbindungsgruppe, die zu der übergeordneten Gruppe der Phosphoglyceride zählt.

Sojabohnen enthalten 2 % Lecithin.

Die Hauptbestandteile des Soja-Rohlecithins sind: Phospholipide (auch als Phosphatide bezeichnet), Triglyceride, Glykolipide und Kohlenhydrate. Nebenbestandteile: Sterine, freie Fettsäuren, Farbstoffe und eine Reihe anderer Verbindungen. Die Entölung ist notwendig zur Herstellung pulverförmiger oder granulierter „Reinlecithine“, indem das Öl und die freien Fettsäuren aus dem nativen Lecithin entfernt werden.

Soja-Lecithin besteht aus dem Gemisch verschiedener Phospholipide, wie Phosphatidylcholin (PC), Phosphatidylserin (PS), Phosphatidylethanolamin und Phosphatidylinositol, die all verschiedenartige Gesundheitswirkungen aufweisen.

• Cholin ist zentraler Baustein des Neurotransmitters Acetylcholin
• Phosphatidylcholin stabilisiert und optimiert die Struktur von Zellmembranen
• Cholin ist ein Me­thyl­grup­pen-Do­nor und damit ein be­deut­sa­mer Lie­fe­rant für eine Viel­zahl von Stoff­wech­sel­pro­zes­sen. So z.B. zur Re­du­zie­rung von Ho­mo­cys­tein, neben Cho­le­ste­rin ein wich­ti­ger Ri­si­ko­fak­tor für Herz-Kreis­lauf­er­kran­kun­gen
• senkt erhöhte Cholesterinwerte
• gehäuftes Auftreten von Phosphatidylserin im Gehirn und Nervengeweben und Phosphatidylserin verbessert Gedächtnis, Lernvermögen und Konzentration durch Stimulierung der Acetylcholin-Freisetzung

• Verstärkte Glucose-Stoffwechselaktivität im Gehirn
• Regenerierung einer altersbedingt nachlassenden Dichte des neuronalen Netzwerks

 

Vitamin E

Vitamin E besteht aus acht Isomeren, die in zwei Gruppen, Tocopherole und Tocotrienole, in alpha-, beta-, gamma-, delta- Form aufgeteilt werden können (Boschin et al., 2011). Die biologischen Vitamin E-Aktivitäten von alpha-, beta-, gamma-, delta- Tocopherol betragen 1,5, 0,75, 0,15 bzw. 0,05 IE / mg (Kamal-Eldin et al., 1996).

Darüber hinaus ist alpha-Tocopherol die vorherrschende Form von Vitamin E in Geweben, und eine geringe Aufnahme dieser Form führt zu einer mit Vitamin E-Mangel verbundenen Ataxie Symptome sind progressive periphere Neuropathien, die in den typischen Ataxien resultieren. Die Krankheit wird deshalb auch als Ataxia with Vitamin E Deficieny (AVED) bezeichnet. (Brigelius-Flohe et al., 1999). Daher konzentrierten sich die meisten Forschungen zu Vitamin E hauptsächlich auf alpha- Tocopherol (Jiang et al., 2001). Viele Studien an Menschen und Tieren zur alpha-Tocopherol-Supplementierung haben jedoch enttäuschende Ergebnisse hinsichtlich ihrer Schutzfunktion bei der Prävention oder Behandlung chronischer Krankheiten, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs, erbracht (Moya-Camarena et al., 2012, Myung et al., 2013).

Andererseits haben neuere Studien gezeigt, dass andere Tocopherole wie gamma- und delta-Tocopherol sowie Tocotrienole neuartige biologische Aktivitäten aufweisen (Jiang et al., 2001, Campbell et al., 2003, Hensley et al. , 2005). Gamma-Tocopherol hat eine stärkere antinitrative und entzündungshemmende Aktivitäten als alpha-Tocopherol und kann bei der Prävention von Krebs sowie bei kardiovaskulären und neurodegenerativen Erkrankungen wirksamer sein.

 

 

Nebenbestandteile

Saponine

Saponine in Sojabohnen machen 0,2 bis 0,5% auf Trockensamenbasis aus (Fenwick et al., 1991) und werden in zwei Gruppen eingeteilt, Saponine der A-Gruppe und DDMP (2,4-Dihydro-2,5-dihydroxy-6)Methyl-4H-pyran-4-on) saponine. DDMP-Saponine haben eine aktive Enzymentfernungsaktivität (Yoshiki et al., 1995, 2001), sind jedoch instabil und können während Extraktions- und Raffinierungsprozessen leicht abgebaut werden.

Einige Studien haben über Funktionen von Saponin der Gruppe B für die menschliche Gesundheit berichtet, wie z. B. chemoprotektive Wirkungen am Dickdarm (Ellington et al., 2006), entzündungshemmende Aktivität (Kanga et al., 2005) und Antivirusaktivität (Hayashi et al., 1997).

Darüber hinaus schmecken Saponine der B-Gruppe weniger bitter als DDMP-Saponine (Heng et al., 2006), und Maltose trägt zu einem süßen Geruch in gekochten Sojabohnenprodukten bei. Somit beeinflusst der Zersetzungsgrad von DDMP-Saponinen beim Kochen und Herstellen von Sojabohnen sowohl die Funktionalität als auch den Geschmack der Produkte.

 

Isoflavone

Soja-Isoflavone haben Verbindungen mit phenolischer Struktur ähnlich wie Östrogen, das als weibliches Sexualhormon bekannt ist, und sie werden als natürliche Alternativen in der Hormonersatztherapie für Frauen nach der Menopause verwendet.

Darüber hinaus wurde berichtet, dass Soja-Isoflavone Auswirkungen auf die Prävention von Osteoporose (Atteritano et al., 2009), Krebsarten wie Brustkrebs, Eierstockkrebs und Prostatakrebs (Wada et al., 2013, Dong et al., 2013) und Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben (Chan et al., 2007).

Der Isoflavongehalt variiert zwischen 0,1 und 0,4% und hängt von Sojabohnensorten und Wachstumsbedingungen wie Anbaufläche, Temperatur und Niederschlag im Kulturjahr sowie den Bedingungen für die Lebensmittelverarbeitung ab (Eldridge et al., 1983, Wang et al., 1994A) 1994B).

Es gibt drei Haupttypen von Isoflavon in Sojabohnen, Daidzein, Genistein und Glycitein. Jeder Typ hat vier verschiedene Formen: Aglykone, Glucoside, Malonylglucoside und Acetylglucoside. Daher gibt es 12 Arten von Soja-Isoflavonen, und ihre Zusammensetzung in Sojabohnen hängt auch von den Kultivierungsbedingungen, den Wachstumsstadien und den Bedingungen für die Lebensmittelverarbeitung ab (Graham 1991, Kudou et al., 1991, Quinhone et al., 2014, Kasuga et al., 2006).

Jüngste Studien haben berichtet, dass der gesundheitliche Nutzen von Isoflavonen bei Wechseljahrsbeschwerden auf individuelle Unterschiede in der Fähigkeit zur Produktion von Equol im Darm zurückzuführen sein könnte.

Equol ist ein von Mikrobiota produzierter Metabolit von Daidzein und hat eine viel größere Affinität zum Östrogenrezeptor und eine höhere antioxidative Aktivität als andere Isoflavone und ihre Metaboliten (Mitchell et al., 1998, Morita et al., 2001). Allerdings haben nur zwischen 30 und 50% der Menschen die Bakterien Asaccharobacter celatus und Slackia isoflavoniconvertens im Darm, die die Equolproduktion aus Daidzein bereitstellen.

Einige Studien legen nahe, dass die Wirksamkeit von Soja-Isoflavonen auf die menschliche Gesundheit durch ihre Fähigkeit zur Produktion von Equol beeinflusst wird (Setchell et al., 2002, Schmitte et al., 2001, Atkinson et al., 2004). Daher wäre die Zusammensetzung von Isoflavonen in Sojabohnen und die Equol-Produktivität durch die Darmbakterien Asaccharobacter celatus und Slackia isoflavoniconvertens der Schlüssel zur Verbesserung der gesundheitlichen Vorteile von Isoflavonen.

 

Phytinsäure

Phytinsäure, eine der Speicherformen von Phosphor, wird aufgrund der chelatbildenden Funktion mit Mineralien wie Kalzium, Magnesium, Eisen und Zink als Anti-Nährstoff angesehen. Anti-Nährstoffe sind solche Stoffe, die den Menschen nicht nähren, sondern andere Nährstoffe ganz oder teilweise unbrauchbar machen. Zu diesen antinutritiven Substanzen gehören Pflanzenstoffe wie Phytinsäure, Saponine, Lektine oder auch Tannine.

Es macht 65–80% des gesamten Phosphors von Sojabohnensamen aus und liegt bei trockenen Samen zwischen 1,0 und 2,3% (Anderson et al., 1995).

Es wurden mehrere Studien mit Sojabohnenlinien mit niedrigem Phytinsäuregehalt entwickelt, um Umweltprobleme bei der Phosphorausscheidung in Tierdung zu verringern (Hitz et al., 2002, Wilcox et al., 2000).

Darüber hinaus deuten viele Berichte darauf hin, dass Phytat einen positiven Effekt auf die Gesundheit von Mensch und Tier haben könnte, da es als Antikarzinogen und Antioxidans wirkt (Thompson et al., 1991, Vucenik et al., 2003, Ferry et al., 2002).

 

Ihr Eduard Rappold

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