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Immobilisierung von Lactase mit Alginat

Lactoseunverträglichkeit

Die Milch ist eine wichtige Nahrungsergänzung für den Menschen, doch vor allem in südlichen Ländern, sowie in den meisten afrikanischen und asiatischen Gebieten leiden die Menschen an einer Enzymstörung, der Lactoseintoleranz. Sie wird durch mangelnde Bildung oder das Fehlen des Enzyms ß-Galactosidase (Lactase) hervorgerufen, das für die Spaltung des Milchzuckers Lactose in ß-D-Galactose und -D-Glucose verantwortlich ist. Während diese beiden Monosaccharide leicht vom Darm aufgenommen werden können, verursacht ungespaltene Lactose Symptome, wie Blähungen, Durchfall und Gliederschmerzen.

Während der Durchfall vor allem dadurch zustande kommt, dass der Darmschleimhaut durch die hohe Milchzuckerkonzentration auf osmotischem Wege Wasser entzogen wird, rühren die auftretenden Blähungen von der Tätigkeit von Mikroorganismen, die im anaeroben Darmmilieu die Lactose vergären, wobei vor allem CO2 in großen Mengen entsteht, das dann auf innere Organe und Schmerzrezeptoren drückt.

ß-Galactosidase wird in der industriellen Produktion von Milchgebäck eingesetzt. Hier wird die Lactose zunächst gespalten, und die Produkte Glucose und Galactose von den beim Backen eingesetzten Hefen vergoren, wodurch eine höhere Gasbildung und eine kräftigere Krustenbildung erreicht wird.

Das Experiment

Ein Gemisch aus Na-Alginat, Hefesuspension und ß-Galactosidase wird in eine Calcium-haltige Lösung getropft. Die Alginat-Moleküle werden durch Calciumionen vernetzt und so die Hefe und das Enzym gemeinsam in kleinen Kügelchen eingeschlossen (co-immobilisisiert). Die Kügelchen werden mit einem Sieb abgetrennt und in Glucose- bzw. Lactose-Lösungen gegeben.


 


Das Gärröhrchen wird mit einem Blasenzähler versehen. Über eine Lichtschranke werden die CO2-Blasen gezählt; die Indikatorlösung zeigt die zunehmende Versauerung durch das bei der Gärung gebildete CO2 an.
Hefe bildet natürlicherweise keine ß-Galactosidase und kann Lactose nur in Verbindung mit dem co-immobiliserten Enzym abbauen. .

 
Quelle: Biologie in unserer Zeit, 36.Jahrgang 2006, Nr.3 (www.biuz.de)

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