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Gentechnik in Lebensmitteln Teil 1

Im ersten Teil des Artikels, geht es um die Grundlagen und die Herstellung von Einzelsubstanzen Mithilfe von gentechnisch veränderten Lebewesen. Im zweiten Teil geht es um die heute stark verfolgten Ziele von veränderten Lebensmitteln oder Lebewesen, bei denen auch der Mensch mit gentechnisch veränderter DNA in Berührung kommt. Der Wissensstand des Artikels ist 1996. Dies liegt daran das inzwischen die genetischen Veränderungen so große Fortschritte gemacht haben, das der Umfang mein Wissen und die Zeit damit mich zu befassen, übersteigt.

Grundlagen und Begriffe

Die Gentechnik ist nicht etwas fundamental neues, sondern die Fortsetzung schon seit Jahrtausenden angewandter Pflanzen- und Tierzucht. Seit Menschengedenken nutzt der Mensch Mutationen (zufällige Erbgutveränderungen) aus, so besitzt z.B. der heutige Weizen sechs Chromosomensätze, der Ur-Weizen wie nur zwei. Pflaumen, Renekloden und Mirabellen sind aus einer zufälligen Kreuzung von Wildkirsche und Kirschpflaume entstanden. Der Mensch hat schon immer durch Auslese und Zucht Arten für seine Ernährung gezüchtet die es in der Natur nicht oder nur als zufällige Mutation gab. Schon diese Züchtung führte zu den heutigen Hochleistungssorten bei Getreide.

Mit Kenntnis der Gesetze der Vererbung ging man in den letzten 140 Jahren gezielter vor und versuchte Mutationen durch Strahlung oder Erbgut verändernde Stoffe zu erzeugen. Die Gentechnik ist nur die folgerichtige Weiterentwicklung, indem man nun Kenntnis der Erbinformationen besitzt und gezielt Eigenschaften auch über Artgrenzen transferiert. Aus den zufälligen Mutationen werden durch die Gentechnik gezielte Eingriffe. Die Übertragung von Erbinformationen von einer Art auf eine andere ist nur mittels der Gentechnik möglich.

Grundbegriffe der Gentechnik

Das gesamte Erbgut eines jeden Organismus ist aus einzelnen Genen zusammengesetzt. Ein Mensch besitzt in jeder Zelle dieselben Informationen die gewissermaßen den ganzen "Bauplan" für den Menschen enthalten. Diese enthalten die Erbinformation für Proteine (Eiweißstoffe), die wiederum verschiedenste Aufgaben erfüllen können. Die wichtigsten für die Gentechnik sind Enzyme die ein bestimmtes Stoffwechselprodukt herstellen (z.B. ein bestimmtes Eiweiß) und Hormone die auf den Organismus einwirken z.B. Insulin oder Wachstumshormone. Für die Medizin spielen Resistenzfaktoren und Immunfaktoren auch eine Rolle.

Ein Gen ist der Teil der Erbinformation eines Organismus der die vollständige Information für ein Protein enthält. Kleinere Teile der Erbinformation sind für eine Zelle nicht brauchbar. Ein Gen kann sehr unterschiedliche Dinge kodieren wie z.B. Stoffwechseleigenschaften, (die Fähigkeit einen Stoff zu bilden oder abzubauen) es kann das Aussehen beinhalten, wie eine Blütenfarbe oder Resistenzen gegen Gifte ermöglichen. Im folgenden soll einmal die Erbinformation mit einem Buch vergleichen werden. In diesem Vergleich wäre ein Gen ein Satz, den ein Satz ist die kleinste sinnvolle Aussage die möglich ist. Ähnlich wie bei einem Buch mehrere Sätze nötig sind etwas zu beschreiben, kann es vorkommen das ein Gen alleine nicht ausreicht um eine Substanz zu bilden sondern dazu mehrere Enzyme nötig sind die von verschiedenen Genen gebildet werden. Das die Übertragung von Genen zwischen den Arten möglich ist liegt an der Universalität des genetischen Codes, der ein Hinweis auf die gemeinsame Bildung alles Lebens aus einer Urform ist. Die Universalität bedeutet das jedes Lebewesen ob Bakterium, Pflanze oder Tier die Erbinformationen immer durch dieselben Bausteine kodiert und Erbinformationen so zwischen den Arten übertragen kann. Ein Bakterium wird also durch Übertragung des menschlichen Insulingens genau dasselbe Insulin bilden wie der Mensch. Das gesamte Erbgut eines Organismus, also in dem Beispiel das ganze Buch wird Genom genannt.

Die Gene wiederum bestehen aus der DNA, dem eigentlichen Träger der Erbinformation. Die DNA ist ein langes Kettenmolekül das aus einzelnen Grundbausteinen besteht. DNA ist die englische Abkürzung des chemischen Namens "Desoxyribonukleinsäure". Deutsch wird sie als DNS abgekürzt. Ein Gen ist ein Abschnitt auf dieser DNA. Die verschiedenen Informationen werden durch vier unterschiedliche Basen kodiert. Diese sind die eigentlichen Informationsträger der Erbinformation. Ein solcher Baustein wäre in unserem Beispiel ein Buchstabe. Doch nur drei von Ihnen reichen aus um eine Aminosäure, dem Baustein der Eiweiße zu bilden. Diese drei Bausteine auch Codon genannt wären in unserem Vergleich ein Wort. Nur eine solche Dreiergruppe von Basen ergibt eine genetisch sinnvolle Information. Das genetische "Alphabet" besteht also aus nur vier Buchstaben und alle Wörter sind genau drei Buchstaben lang. Die Größe eines Genes ist dagegen unterschiedlich, je nachdem welches Protein gebildet wird. Die meisten Gene sind 300 bis 5500 Basen (Buchstaben) lang, dies entspricht 100 bis 1800 Aminosäuren (Wörtern). Eine durchschnittliches Gen umfasst etwa 600 Basen.

Nun besitzt jede Zelle nur einen Satz von Genen. Sie muss aber dauernd neue Proteine aufbauen, dies ist mit dem direkten Ablesen von der DNS nicht möglich. Man würde hierzu viel mehr Kopien der DNS benötigen. Wenn die Information in der DNA benötigt wird, z.B. um einen Zellbestandteil aufzubauen so wird ein Gen von einem Enzym abgelesen und in eine Kopie der DNA die Boten-RNA übertragen (RNA (engl.) "RNS" Ribonukleinsäure). Die RNA ist eine Art "Blaupause" eines Bauplanes, chemisch sehr der DNA ähnlich. Während ein Organismus nur einen vollständigen DNA Satz hat, benötigt er zur Herstellung der Hunderten und Tausende von Zellproteinen auch Hunderte und Tausende von Boten - RNA Molekülen die jeweils ein Gen zum Bildungsort der Zellproteine übertragen. Dort wird die Boten-RNA abgelesen und dabei das Protein gebildet. Danach wird sie wieder abgebaut.

So kann man die Umsetzung der Erbinformation in die durch so kodierten Proteine wie folgt verdeutlichen:

DNA » Boten-RNA » Proteinsynthese » Protein

Bei höheren (Pflanzen und Tiere) Organismen sind die Zusammenhänge komplizierter, die Gene enthalten auch Informationen die das Ablesen der Gene regulieren und Abschnitte die keinerlei Informationen besitzen. Solche Gene können Mikroorganismen nicht umsetzen, daher muss bei höheren Organismen die Erbinformation aus der Boten RNA gewonnen werden, bei der diese Gene dann schon umgesetzt wurden.

Gene beinhalten jedoch nur die Erbinformation. Der gesamte Stoffwechsel der Zelle wird durch Enzyme bewerkstelligt. Enzyme bauen die Zellbestandteile auf und ab, Enzyme gewinnen aus der Nahrung Energie und wandeln diese in Zellbestandteile um. Die meisten Erbinformationen sind daher solche für den Bau von Enzymen da diese den gesamten Stoffwechsel kontrollieren. Enzyme sind auch für die Lebensmittelindustrie die interessantesten Proteine. Enzyme können Stoffumsetzungen bewirken, die vielseitig in der Technik und Lebensmittelindustrie angewandt werden, z.B. um Fruchtsaft zu klären, Milch gerinnen zu lassen, aus Stärke Traubenzucker zu gewinnen.

Gentechnik - was wird gemacht?

Ermittlung der Erbinformation

Der erste Schritt ist zunächst die Ermittlung der Erbinformation. Jeder höhere Organismus besitzt eine Unzahl von Genen. Ein Gen, welches interessant ist, muss erst durch Ermittlung der Erbinformation festgestellt werden. Dazu wird aus den Zellen durch Zerkleinerung die Erbinformation von anderen Zellbestandteilen isoliert. Dieser Extrakt wird mit Enzymen behandelt, die Erbinformationen in kleine Stücke geschnitten. Ein solches Enzym schneidet immer an einer bestimmten Stelle. Man könnte dies mit einer Schere vergleichen die ein Buch in kleine Papierschnipsel zerschneidet welche immer mit den gleichen Buchstaben beginnen. Die nun sehr kurzen Abschnitte werden chemisch weiter gespalten und die Bruchstücke ähnlich einem Puzzlespiel wieder zusammen gesetzt. Eine solche Vorgehensweise ist sehr langwierig. Die Ermittlung des gesamten menschlichen Erbguts wird seit über zehn Jahren weltweit durchgeführt und trotzdem haben die Labors zusammen nur einen kleinen Teil bisher ermittelt. Bei einfacheren Organismen ist dies einfacher, so ist für eine Reihe von Bakterien schon das Erbgut bekannt.

Oftmals kann jedoch dieser Weg vereinfacht werden. Meist besteht nur Interesse an einem bestimmten Stoffwechselprodukt. Dies kann z.B. das Hormon Insulin sein. Man kann dann sehr einfach die Zusammensetzung des Eiweißes bestimmen und einen kleinen Teil der entsprechenden DNA herstellen. Man nennt solche DNA Stücke Gensonden. Denn diese binden an die genau gleiche DNA im Erbgut und erlauben so die Feststellung wo sich das Gen befindet. Den an die Gensonden sind meist noch Bestandteile gebunden die es erlauben das Gen auch sichtbar zu machen, wie ein Farbstoff oder radioaktive Elemente die dann einen Film belichten.

Nachdem das gewünschte Gen in seiner Position und Struktur festgestellt worden ist, wird es meist auch charakterisiert darunter versteht man das man auch wirklich sicher sein will, das es das gewünschte Gen ist und nicht etwa ein zufällig identisches Bruchstück eines anderen Genes. Man gibt zu einer Zellkultur bestimmte Stoffe, die an Sequenzen binden die genau dem Gen entsprechen. Die Zellen sollten dann dieses Gen nicht mehr umsetzen können und müssten darauf reagieren. Im einfachsten Fall eines bestimmten Stoffes den man sucht, würde dessen Bildung ausbleiben.

Überführung der Erbinformation in den Zielorganismus

Nun muss zuerst das Gen isoliert werden, dies ist fast derselbe Weg wie bei der Ermittlung der Erbinformation. Die Zellen werden zerstört und das Erbmaterial durch Enzyme gespalten. Die Bruchstücke werden elektrisch aufgetrennt und man wählt nun Bruchstücke, die nur noch etwas länger als das gewünschte Gen sind aus und trennt diese weiter auf. Eine Gensonde bindet an das Gen und man kann es so lokalisieren. Das Gen wird nun durch Enzyme vervielfältigt, bis man genügend davon für eine Übertragung in den Zielmechanismus hat.

Je nach Zielorganismus geschieht dies auf verschiedenen Wegen:

Übertragung in Bakterien

Bakterien können die DNA direkt aus dem Medium aufnehmen, dazu wird das Gen mit Enzymen in ein kreisförmiges DNA Stück eingebaut, welches auch Informationen für die Bakterie hat aufgrund derer man später leicht den GVO wieder isolieren kann. Sicherer ist es allerdings das Gen in Viren einzubauen. Viren bestehen nur aus der DNA wenigen Enzymen und ihrer Hülle. Sie benötigen andere Zellen um sich zu vermehren. Es gibt neben Viren die dabei die Zellen abtöten auch solche die ihr Erbgut in die Zelle einbauen und erst beim zufälligen Ablesen des Erbgutes wieder gebildet werden. Diese Retroviren sind ideale Überträger von Genen, da sie von Natur aus die Fähigkeit besitzen Erbgut in einen anderen Organismus zu übertragen. Diese Fähigkeit macht man sich zunutze um Erbgut einzuschleusen. Dies geht auch bei Tieren. Aus dem Virus wird der DNA Teil entfernt der die Bakterienzelle schädigen könnte und dafür das Gen eingebaut. In der Bakterie kann dann der Virus keinen Schaden mehr anstellen. Als Mikroorganismen werden schon gut bekannte Organismen benutzt, die oftmals der Mensch seit Jahrtausenden zur Herstellung von Joghurt, Wein, Bier, Brot oder Sauerkraut einsetzt. Mit dem gewünschten Gen werden zumeist auch Markierungsgene verwendet, die es erlauben die veränderten (transgenen) Organismen zu erkennen. Früher waren dies Antibiotikaresistenzen, die es erlaubten die transgenen Organismen durch Zugabe eines Antibiotikums zu erkennen, da alle anderen Organismen dann absterben. Da dies zu Antibiotikaresistenzen auch bei anderen Bakterien führen kann sucht man derzeit intensiv nach anderen Möglichkeiten, z.B. aus einem Stoff einen Farbstoff zu bilden, so das man die transgenen Bakterien in der Kultur von unveränderten unterscheiden kann.

Übertragung in Pflanzen

Bei Pflanzen ist der gebräuchlichste Weg, das Erbgut zuerst in ein Bakterium namens Agrobakterium tumefaciens einzubauen. Dieses Bakterium kommt im Boden vor und verursacht bei Pflanzen Tumore, die so genannte Wurzelhalsgalle. Diese Bakterien haben von sich aus die Fähigkeit ihr Erbgut in Pflanzenzellen zu übertragen., erst dadurch werden die Wucherungen verursacht. Anstatt der Fähigkeit Tumore zu bilden wird jedoch das gewünschte Gen bei den Transgenen Pflanzen umgesetzt. Das Erbgut dieses Bakterium wurden so verändert, dass Sie ein Fremdgen stabil ins Genom einbauen und keine Tumore mehr erzeugen. Zerkleinerte Pflanzenteile wie Blätter werden dazu einfach in einer Lösung welches das Bakterium enthält gebadet. Leider ist diese elegante Methode nur bei zweikeimblättrigen Pflanzen, also Pflanzen die beim Keimen zwei Blätter ausbilden anwendbar. Zweikeimblättrige Pflanzen sind alle Kulturpflanzen außer Getreidearten. Bei Getreide muss eine andere Methode zum Einsatz kommen: Die Zellwand der Pflanzen wird aufgelöst und dann wird die DNA zu den Zellen gegeben und ein elektrisches Feld angelegt. Ein kleiner Teil der DNA wird dann von den Pflanzenzellen aufgenommen.

Übertragung in Tiere

Ein prinzipieller Nachteil von Tieren ist, das die bei Bakterien und Pflanzen mögliche vegetative Vermehrung (Vermehrung aus Bruchstücken des Organismus) nicht möglich ist. Verändert können nur unbefruchtete und befruchtete Eizellen, die in viel kleinerer Zahl als die Körperzellen vorliegen. Die verbreitetste Methode ist auch hier die Einbringung von Genen über Retroviren. Da jedoch das Erbgut solcher Viren sehr klein ist, passt ein größeres Gen, wie es bei Tieren oft der Fall ist, oft nicht in ein solches Virus. Hierzu gibt es noch zwei andere Methoden. Bei der ersten wird durch eine Kanüle das Erbgut direkt in den Zellkern einer Eizelle eingespritzt, dies geht unter dem Mikroskop. Dieses aufwendige Verfahren wendet man vor allem bei Säugetieren an, da es hier nur wenige Eizellen gibt. Alternativ kann man die Zellwand durch eine Chemikalie löcherig machen, aus einer Lösung nimmt dann ein kleiner Teil der Zellen das Erbgut auf. Die Erfolgsquote ist jedoch mit 0.1 Prozent sehr viel kleiner als bei der direkten Injektion.

Beobachtung und Untersuchung der veränderten Organismen

Danach schließt sich eine lange Phase der Beobachtung an. Die gentechnisch veränderten Organismen werden von normalen isoliert. Die so isolierten Organismen werden beobachtet um festzustellen ob sich aus dem neuen Gen auch nicht bekannte, neue Eigenschaften ergeben. Diese kommen oft durch Wechselwirkung mit vorhandenen Genen zustande. Eine Reihe von Fragen müssen geklärt werden: Was geschieht nach dem Tode der Organismen mit den Genen? Wie reagieren die GVO auf Umweltstress? Hierbei muss auch getestet werden ob das Gen stabil eingebaut ist. Es darf z.B. nicht an andere Arten weitergegeben werden. So können die Tumorbildenden Bakterien nicht nur Gene einschleusen sondern auch Gene an andere Arten übertragen. Noch weitgehend unverstanden ist die Genregulierung. Dies sind Kontrollmechanismen der Zelle die dafür sorgen, das ein Gen nur dann abgelesen wird, wenn die Zelle auch das entsprechende Protein benötigt. Man kennt eine Reihe von Regulierungsmechanismen, kann die Regulation in den GVO jedoch noch nicht in dem Maße steuern und ist hier noch auf die eigenen Regulierungsmechanismen des GVO angewiesen. So kann es vorkommen das ein Gen bei Stress z.B. Hitze und Dürre bei Pflanzen nicht mehr abgelesen wird.

Man weiß heute, das Gene auch zwischen den Arten weitergegeben werden. So konnte ein Hefegen in Darmbakterien einer Bodenfliege und von dort aus in die Blut- und Nierenzellen von Mäusen gelangen. Gene die der Mensch in das Erbgut einbringt, verhalten sich nicht anders. Eine Gefahr geht davon nicht aus, dies ist vielmehr ein Teil der Evolution. Es bedeutet aber das Resistenzen die man gentechnisch einbringt nicht stabiler sind als durch Züchtung erworbene, also die Gentechnik kein Allheilmittel gegen alle Krankheiten ist. Problematisch sind nur Bakterien. Bakterien verfügen neben dem eigentlichen Erbgut über besondere kleine DNS Stücke, Plasmide genannt. Diese sind für das Bakterium nicht lebensnotwendig, es kann sie verlieren oder an andere Bakterien weitergeben. Dadurch können Bakterien Gene schnell an andere Bakterien - auch fremder Arten - übergeben. Man hat einen Weg gefunden diese Weitergabe zu verhindern, indem man neben dem Gen welches eine neue Eigenschaft beinhaltet auch zwei weitere Gene mitgibt, die zusammen nötig sind um keinen Giftstoff zu bilden. Überträgt die Zelle nun ein Gen so bildet das zweite einen Giftstoff und die Zelle stirbt ab. Die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Gentransfers sinkt dazu auf 1/10000 bis 1/100000.

Erst nachdem diese Frage geklärt worden sind kommt es zum Freilandversuch, indem man untersucht wie sich die Pflanzen in ihrer natürlichen Umwelt verhalten. Auch hier kann es noch Überraschungen geben, so wurde ein Gen für eine Blütenfarbe bei Petunien im Freiland nicht mehr umgesetzt.

Anwendungsgebiete der Gentechnik

Man kann die Anwendung der Gentechnik auf vier Bereiche einteilen: Diese Anordnung entspricht der technischen Umsetzung, so werden Mikroorganismen schon zum Herstellen von Medikamenten eingesetzt, gentechnisch veränderte Tiere sind aber noch im Forschungsstadium. Allgemein wird ein Gentechnisch Veränderter Organismus als GVO abgekürzt.

Herstellung von Produkten mit Hilfe von Mikroorganismen

Hier wird dem Mikroorganismus die Information über die Herstellung einer Substanz eingepflanzt, die Substanz durch in Fermentern von den Mikroben gebildet, dann gewonnen und gereinigt. Der Mikroorganismus ist dabei nur soweit interessant als das er ein Produkt bildet, er wird aber nicht mit verzehrt. Da sich im Produkt keine Reste der Mikroorganismen befinden, ist keine Deklaration bei Verwendung dieser Zusatzstoffe vorgeschrieben.

Mikroorganismen sind zumeist Bakterien oder seltener einfache Pilze wie z.B. Hefen. Mikroorganismen haben einige sehr interessante Vorteile. So wachsen sie viel schneller als Tiere oder Pflanzen, stellen also auch viel mehr des gewünschten Stoffes her, sind einfach in Fermentern zu züchten und auch einfach gentechnisch zu verändern. Die dabei verwendeten Mikroorganismen sind solche mit denen man schon große Erfahrungen in der Kultivierung hat. Dies sind Bakterien die schon von jeher zur Herstellung von Sauermilchprodukten, Antibiotika oder Enzymen verwendet werden.

Enzyme

Enzyme wurden schon immer aus Mikroorganismen gewonnen. Man benötigt innerhalb der Lebensmittelindustrie viele Enzyme um Lebensmittel zu bearbeiten. Heute werden die Hälfte der Enzyme gentechnisch hergestellt. GVO können mehr von dem gewünschten Enzym produzieren oder sind einfacher zu kultivieren sein als die Ausgangsorganismen. In der Waschmittelindustrie werden schon heute fast alle Enzyme gentechnisch gewonnen. In Waschmitteln werden die Enzyme eingesetzt um Fett-, Eiweiß- und Stärkeflecken zu lösen.

Bei den Enzymen nimmt das Labferment Chymosin aus dem Kälbermagen eine große Rolle ein. Es ist unersetzlich bei der Käseherstellung, da es zur Milchgerinnung benötigt wird und von ihm werden daher enorme Mengen benötigt. Der Weltbedarf liegt bei dem Inhalt von 70 Millionen Kälbermagen. Es gab schon immer ein aus Bakterien hergestelltes Labferment, dieses spaltet aber nicht die gleichen Bindungen wie das Enzym aus dem Kälbermagen, es kommt zu geschmacklichen sensorischen Beeinträchtigungen wie ein leichter Bittergeschmack im Käse. Es ist nun möglich mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen genau dasselbe Enzym, wie es die Kälber besitzen herzustellen. Unterschiede in der Struktur und in der Wirkungsweise konnten nicht nachgewiesen werden. Das Enzym ist mit 90 % Reinheit erheblich sauberer als das aus den Kälbermagen, welches zu 92-96 % aus Verunreinigungen besteht. Dieses Enzym wird schon in den USA und Großbritannien eingesetzt. Dort ist der damit hergestellte Käse bei Tierschützern und Vegetariern sehr beliebt. In Frankreich und den Niederlanden ist das Enzym zugelassen, wird aber im Hinsicht auf die Einstellung der Verbraucher im Exportmarkt Bundesrepublik nicht verwendet. In der Schweiz ist das Enzym gesetzlich zugelassen, der schweizerische Käsereiverband hat die Anwendung seinen Mitgliedern aber untersagt, ebenfalls aufgrund der Befürchtung dies könne den Export beeinträchtigen.

Ein weiteres gentechnisch hergestelltes Enzym ist die Phytase. Dieses Enzym spaltet Phosphat aus pflanzlichen Proteinen. Beim Zusatz zu Futtermitteln für Schweine können diese daher das Phosphat aus den Pflanzenzellen besser ausnützen und benötigen kein Phosphat im Futtermittel, darüber hinaus enthält die Gülle weniger Phosphat und ist dadurch nicht so Boden- und Gewässerbelastend.

Antibiotika

Heute werden Antibiotika zwar aus Schimmelpilzen gewonnen, jedoch sind viele Bakterien schon resistent gegen Penicillin und andere Antibiotika der ersten Generation. Man verändert daher die aus Schimmelpilzen gewonnenen Antibiotika durch chemische Umsetzungen. Dies ist teuer und aufwendig. Durch Gentechnik ist es nun möglich den Pilzen die Penicillin bilden die Erbinformation aus einer anderen Pilzart zu übertragen, welche ein Enzym enthält mit der aus Penicillin ein wirksameres Antibiotikum gebildet werden kann. Diese ermöglicht es das der Penicilliumpilz diese chemische Umsetzung selbst durchführen kann. Er produziert dadurch größere Mengen des neuen Antibiotikums. Diese Vorgehensweise liefert nicht nur mehr von dem Antibiotikum als eine chemische Modifikation, sie ist darüber hinaus preiswerter.

Vitamine und Aminosäuren

Schon heute werden zwei Vitamine mikrobiell gewonnen, die meisten Vitamine aber chemisch hergestellt. Bei der Vitamin C Synthese ist es nun gelungen den gesamten Syntheseweg von einem Mikroorganismus durchführen zu lassen. Die Vorteile sind wesentlich geringere Kosten und eine Vermeidung einer Umweltbelastung durch die Abwässer der chemischen Synthese.

Aminosäuren sind die Bausteine der Eiweißstoffe. Jeder Organismus benötigte Aminosäuren in einem bestimmten Verhältnis. Die Zusammensetzung vieler pflanzlicher Nahrungsmittel weicht jedoch von der optimalen Zusammensetzung ab. In Futtermitteln für Schweine und Rinder werden daher Aminosäuren aus chemischen Synthesen zugegeben, um die Ausnutzung des Futters zu erhöhen. Eine Reihe von Aminosäuren können in Mikroorganismen in wesentlich höherer Rate synthetisiert werden als durch chemische Synthesen. Dies ist interessant als Zusatz für Futtermittel um den Mangel der Aminosäuren Lysin und Threonin in pflanzlichen Produkten auszugleichen. Bei Zudotierung der so preiswert hergestellten Aminosäuren können Schweine und Rinder das Eiweiß im Futter besser ausnützen und wachsen daher schneller. Da freie Aminosäuren beim Kochen und Backen unerwünschte Reaktionen eingehen (Braunfärbungen) und wasserlöslich sind, ist dieses zudotieren nur bei Tierfuttermitteln sinnvoll nicht jedoch bei Lebensmitteln.

Die Aminosäure Phenylalanin wird für die Aspartam Synthese (Ein Süßstoff aus zwei Aminosäuren der unter dem Warenzeichen "Nutra-Sweet" vertrieben wird) eingesetzt, auch sie könnte gentechnisch gewonnen werden. Dies wird schon lange bei der Aminosäure Tryptophan gemacht. Diese Aminosäure wirkt alleine aufgenommen als leichtes Schlafmittel und Antidepressiva. Bei der Produktion dieser Aminosäure gab es 1991 eine Reihe von Erkrankungen nach Einnahme des Produktes. Eine japanische Firma hatte das Produkt nicht ausreichend gereinigt, so das giftige Nebenprodukte mit dem Tryptophan aufgenommen wurden. In der Presse wurde aber voreilig die gentechnische Produktion als Ursache angegeben.

Hormone und Proteine

Hormone stellen ein sehr lohnenswertes Ziel für einen Gentransfer dar. Denn es gibt derzeit noch keine Möglichkeit diese anders als aus dem Organismus zu gewinnen, für den sie bestimmt sind. Anders als bei Enzymen können menschliche oder tierische Hormone also derzeit nur aus den Tierarten gewonnen werden für die sie bestimmt sind. Die Mengen sind klein und die Aufbereitung ist aufwendig. Hormone sind Botenstoffe und daher artspezifisch, ein tierisches Hormon kann beim Menschen anders wirken (Insulin) oder völlig unwirksam sein (Somatropin). Mit dem Gentransfer können Hormone nun wesentlich preiswerter hergestellt werden.

Das erste gentechnisch hergestellte Hormon war das Insulin. Insulin wird aufwendig aus den Bauchspeicheldrüsen von Rindern gewonnen. Dem gewonnenen Rinderinsulin steht ein großer Bedarf seitens der Diabeteskranken gegenüber. Das Rinderinsulin ist in der Wirkung etwas anders als beim Humaninsulin, es kommt zu wesentlich stärkeren Schwankungen des Blutzuckerspiegels als beim menschlichen Insulin. Daher wird heute schon ein Großteil des Insulins gentechnisch gewonnen, wobei das Insulin diesmal das Humaninsulin ist, da die Bakterien das menschliche Gen für das Insulin erhalten haben.

Die von gentechnisch veränderten Bakterien produzierten tierischen Wachstumshormone sind in Europa nicht zugelassen. Das Ziel ist im allgemeinen Tiere schneller wachsen zu lassen oder die Milchmenge zu erhöhen. Während bei einigen Schweinerassen eine Gewichtszunahme um 20 Prozent beobachtet wurde und der Muskelfleischanteil auf Kosten des Fettanteils angestiegen ist, muss bei Rindern das Futter angepasst werden, da es sonst zu Auswirkungen auf die Tiergesundheit und Fruchtbarkeit kommt. Tiere mit hoher Milchleistung können auch durch das Wachstumshormon nicht mehr Milch produzieren, dies ist nur bei nicht so leistungsfähigen Rassen der Fall. Angesichts der möglichen sozialen Folgen (noch stärkere Konzentration auf Großbetriebe) und der schon vorhandenen Überschussproduktion wurden diese Hormone in der EU nicht zugelassen. In den USA sind sie allgemein, in der Tschechei und den GUS Staaten eingeschränkt zugelassen. Eine Gefahr für den Verbraucher besteht bei Aufnahme des Fleisches nicht, denn die tierischen Hormone sind beim Menschen unwirksam, entsprechende Untersuchungen zur Behandlung des Zwergwuchses beim Menschen mit tierischen Wachstumshormonen zeigten dies.

Derzeit wird untersucht ob man eine Reihe von Stoffen, die bei verschiedenen Erkrankungen fehlen wie Blutgerinnungsfaktoren, Hormone etc. gentechnisch herstellen kann. Bei dem Blutgerinnungsfaktor, der Hämophilien fehlt, ist dies schon gelungen. Die mikrobiologische Gewinnung schaltet das Infektionsrisiko aus das bei der Gewinnung aus Blut besteht.



Bücher vom Autor

Zum Thema Ernährung, Lebensmittel und Lebensmittelchemie/recht sind bisher vier Bücher von mir erschienen:

Das Buch „Was ist drin?“ wendet sich an diejenigen, die unabhängige Informationen über Zusatzstoffe und Lebensmittelkennzeichnung suchen. Das Buch zerfällt in vier Teilen. Es beginnt mit einer kompakten Einführung in die Grundlagen der Ernährung. Der zweite Teil hat zum Inhalt eine kurze Einführung in die Lebensmittelkennzeichnung - wie liest man ein Zutatenverzeichnis. Welche Informationen enthält es? Ergänzt wird dies durch einige weitere Regelungen für weitergehende Angaben (EU Auslobung von geografischen Angaben, Bio/Ökosiegel etc.).

Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen. Der letzte Teil zeigt beispielhaft an 13 Lebensmitteln, wie man ein Zutatenverzeichnis sowie andere Angaben liest, was man schon vor dem Kauf für Informationen aus diesem ableiten kann, die einem helfen, Fehlkäufe zu vermeiden und welche Tricks Hersteller einsetzen, um Zusatzstoffe zu verschleiern oder ein Produkt besser aussehen zu lassen, als es ist. 2012 erschien eine Neuauflage, erweitert um 40 Seiten. Sie trägt zum einen den geänderten Gesetzen Rechnung (neue Zusatzstoffe wurden aufgenommen, Regelungen über Lightprodukte beschrieben) und zum anderen ein Stichwortregister enthält, das sich viele Leser zum schnelleren Nachschlagen gewünscht haben.

Wie sich zeigte, haben die meisten Leser das Buch wegen des zentralen Teils, der die Zusatzstoffe beinhaltet, gekauft. Ich bekam auch die Rückmeldung, dass hier eine Referenztabelle sehr nützlich wäre. Ich habe daher 2012 diesen Teil und den Bereich über Lebensmittelrecht nochmals durchgesehen, um die neu zugelassenen Zusatzstoffe ergänzt und auch um neue Regelungen, wie bei der Werbung mit nährwertbezogenen Angaben. Ergänzt um eine Referenztabelle gibt es nun die zwei mittleren Teile als eigenes Buch unter dem Titel "Zusatzstoffe und E-Nummern" zu kaufen.

Nachdem ich selbst über 30 kg abgenommen habe, aber auch feststellen musste wie wenig viele Leute von Ernährung oder der Nahrung wissen, habe ich mich daran gemacht einen Diätratgeber "der anderen Art" zu schreiben. Er enthält nicht ein Patentrezept (wenn auch viele nützliche Tipps), sondern verfolgt den Ansatz, dass jemand mit einer Diät erfolgreicher ist, der genauer über die Grundlagen der Ernährung, was beim Abnehmen passiert und wo Gefahren lauern, Bescheid weiß. Daher habe ich auch das Buch bewusst "Das ist kein Diätratgeber: ... aber eine Hilfe fürs Abnehmen" genannt. Es ist mehr ein Buch über die Grundlagen der Ernährung, wie eine gesunde Ernährung aussieht und wie man dieses Wissen konkret bei einer Diät umsetzt. Es ist daher auch Personen interessant die sich nur über gesunde Ernährung informieren wollen und nach Tipps suchen ihr Gewicht zu halten.

Das Buch "Was Sie schon immer über Lebensmittel und Ernährung wissen wollten" wendet sich an alle, die zum einen die eine oder andere Frage zu Lebensmitteln und Ernährung haben, wie auch die sich für die Thematik interessieren und auf der Suche nach weitergehenden Informationen sind. Während andere Autoren zwar auch populäre Fragen aufgreifen und diese oft in einigen Sätzen beantworten und zur nächsten Frage wechseln, habe ich mich auf 220 Fragen beschränkt, die ich mehr als Aufhänger für ein Thema sehe, so hat das Buch auch 392 Seiten Umfang. Jede Frage nimmt also 1-2 Seiten ein. Sie sind nach ähnlichen Fragestellungen/Lebensmitteln gruppiert und diese wieder in vier Sektionen: zwei Großen über Lebensmittel und Ernährung und zwei kleinen für Zusatzstoffe und Lebensmittelrecht/Werbung. Man kann das buch daher von vorne bis hinten durchlesen und so seinen Horizont erweitern, aber auch schnell mal nach einer Antwort suchen.

Sie erhalten alle meine Bücher über den Buchhandel (allerdings nur auf Bestellung), aber auch auf Buchshops wie Amazon, Libri, Buecher.de und ITunes. Sie können die Bücher aber auch direkt bei BOD bestellen.

Mehr über diese Bücher und weitere des Autors zum Themenkreis Raumfahrt, finden sie auf der Website Raumfahrtbucher.de.


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.