Milcheiweißvarianten – Zusammensetzung

Innovationen, Entwicklungen

von Prof. Dr. Georg Erhardt

Prof. Dr. Georg Erhardt, Institut für Tierzucht und
Haustiergenetik, Justus-Liebig-Universität Gießen

Die Rindermilch liefert einen wertvollen Beitrag sowohl bei der Ernährung von Kindern in der Wachstumsphase, als auch von Erwachsenen. Der Gehalt wichtiger Nährstoffe schwankt in Abhängigkeit von der Rasse, der Fütterung, dem Alter, dem Laktations- und Gesundheitszustand der Kuh.

Die Zusammensetzung der Rindermilch, mittlerer Gehalt und Schwankungsbreite mit 3,7 % Fett (3,4 – 6,1 %), 3,4 %Gesamtprotein (2,8 – 4,4 %) davon 2,8 % Kasein (2,2 – 3,4 %)und 0,6 % Molkenproteine (0,44 – 0,74 %), 4,7 % Laktose(4,5 – 5,0 %) unterscheidet sich durch den höheren Kasein- und den niedrigeren Laktoseanteil deutlich von der Frauenmilch. Sowohl innerhalb der Kaseine, der wesentliche Rohstoff für die Käseherstellung, als auch der Molkenproteine sind zahlreiche Allele beim Rind beschrieben, die durch Mutationen entstanden sind und die zum Auftreten von verschiedenen Genotypen führen. Diese Genotypen in der Milch sind zeitlebens vorhanden, verändern sich nicht, unterliegen einem kodominanten autosomalen Erbgang und können in der Milch auf Proteinebene durch elektrophoretische Trennverfahren (Isoelektrische Fokussierung, Polyacrylamidgel-Elektrophorese)und in Blut, Sperma oder Milchproben auch auf DNA-Ebene (PCR-RFLP, SSCP, Sequenzierung) unabhängig vom Laktationsstand, Alter und Geschlecht dargestellt werden. Aufgrund der Lokalisation der Kaseingene innerhalb von 270 kb auf.

Genetische Vielfalt

Die Milchproteinvarianten werden erfolgreich eingesetzt zur Charakterisierung von Rinderrassen, deren Abstammung und Entwicklungsgeschichte. Dabei ist ein Augenmerk darauf zu richten, inwieweit vom Aussterben bedrohte Rinderrassen genetische Varianten in den einzelnen Milchproteingenen tragen, die in den Hauptrassen nicht vertreten sind und bei einem Aussterben der Rasse unweigerlich verloren gehen. So kommt in der Genreserve Deutsches schwarzbuntes Niederungsrind im ?S1-Kaseindas Allel F vor, das bisher in keiner weiteren europäischen Rinderrasse nachgewiesen wurde. Auch nicht in der Rasse Dt. Holstein, die durch Verdrängungskreuzung mit Holstein Friesian über 30 Jahre aus dem Dt. Schwarzbuntem Niederungsrind entstanden ist. Anhand der Milchproteinvarianten ist es auch möglich, die Ausbreitung spezifischer Zebu-Allele aus den Domestikationsgebieten der Rinder in Vorderasien entlang der Donau beziehungsweise über Nordafrika und Gibraltar nach Europa nachzuweisen.

Identitätskontrolle

In zahlreichen Studien konnte der Einfluss von Milchproteinvarianten auf die Käsereitauglichkeit der Milchaufgezeigt werden, während der Einfluss auf die sensorischen Eigenschaften von Käse im Zusammenhang mit der geschützten Herkunfts- (g. g. A.)/Ursprungsbezeichnung(g. U.) insbesondere bei Ziegenkäse beschrieben ist. Anhand der Milchproteinvarianten ist es auch möglich nachzuweisen, inwieweit ein Schafskäse ausschließlich aus Schafsmilch besteht oder auch Anteile von Rindermilch enthält. Aufgrund der Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten durch die Varianten an den verschiedenen Milchproteingenorten hat fast jede Kuh ihr individuelles Proteinmuster in der Milch. Dies wird im Rahmen von Leistungsprüfungen dazu genutzt um festzustellen, ob eine Milchprobe und die darin bestimmten Inhaltsstoffetatsächlich von der angegebenen Kuh stammen oder ob möglicherweise eine Verwechslung mit einer anderen Kuh oder eine Mischprobe vorliegt.

Koevolution

Der Verzehr von Milch und Milchprodukten kann bei Menschen mit einer Laktoseintoleranz zu Durchfall und Erbrechen führen. Weltweit betrachtet behalten zahlreiche, aber nicht alle Menschen, ihre erblich festgelegte Fähigkeit Milchzucker auch im erwachsenen Alter zu verdauen und können daher Milch und Milcherzeugnisse von Rindern als wertvolle Nahrungsquelle nutzen. Die meisten Nord-/Zentraleuropäer ernähren sich deshalb auch in großem Umfang von Milchprodukten (Nord-Südgefälleim pro-Kopf-Verbrauch von Milch). Anhand der genetisch bedingten Variabilität in den sechs wichtigsten Milchproteinen konnten wir darstellen, dass die geografische Verteilung mit der größten Diversität des Rindes an den Milchproteingenen weitgehend mit der Region mit den meisten laktosetoleranten Menschen und mit dem geografischen Zentrum der rinderhaltenden Völker der Jungsteinzeit vor mehr als 5.000 Jahren überlappt. Dies macht deutlich, dass Rind und Mensch insbesondere in der Vergangenheit in diesem Gebiet einen starken Einfluss auf die genetische Struktur der jeweils anderen Population hatten. (Koevolution zwischen den Milchproteingenen und den Laktasegenen des Menschen). Mit der gestiegenen Mobilität der Menschen, der Tiere durch den weltweiten Austausch von Sperma und Tieren, aber auch durch die weltweite/überregionale Vermarktung von Milch und Milchprodukten und deren Verzehrverlieren sich diese Zusammenhänge in zunehmendem Maße.

Kuhmilchallergie

Von der Laktoseintoleranz ist die Kuhmilchallergie zu trennen. Dabei handelt es sich um einen entzündlichen/immunologischen Prozess, der insbesondere bei Kleinkindern auftritt und für den allergene Epitope in den Rindermilchproteinen verantwortlich sind, die durch Hydrolyse der Milchproteine zerstört werden können. Dies führt jedoch auch zur Zerstörung der physikalischen und biologischen Eigenschaftender Milchproteine.

Bioaktive Peptide

Die Proteine der Rindermilch enthaltenzahlreiche Teilsequenzen, denen nach der Freisetzung („Aktivierung“) durch Proteolyse während der Verdauung durch den Menschen oder das Kalb oder aberwährend der Fermentation der Milch beider Herstellung von Milcherzeugnissen bioaktive Eigenschaften zugeschrieben werden. Neben Peptiden mit immunmodulatorischen Eigenschaften sind vor allem Peptidsequenzen mit antihypertensiven (blutdrucksenkenden) Eigenschaften(ACE-Inhibitoren) und mineralstoffbindenden Phosphopeptiden von besonderem Interesse. Die Milchproteine und deren genetisch festgelegte Variation und auch die weiteren Bestandteile der Milch (z. B. ungesättigte Fettsäuren, Oligosacccharide)bieten noch ein sehr großes Potenzial für die Herstellung von funktionellen Lebensmitteln(„functional food“), das bisher nur unzureichend genutzt wird.

Foto: © Prof. Dr. Georg Erhardt

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