Pilzenzym

Ein Pilzenzym (medizinisch auch Rizoenzym) ist ein Enzym, das aus Pilzkulturen gewonnen wird. Pilzenzyme finden in verschiedenen Zweigen der Biotechnologie, der Lebensmittelindustrie sowie in der Medizin als Biokatalysator Einsatz. Mit ihrer Hilfe können vielfältige chemische Reaktionen beschleunigt oder erst ermöglicht werden. Ein wichtiges Beispiel ist die Spaltung von Nahrungsmolekülen während der Verdauung.

Allgemeines

Pilze leben auf organischem Material und beziehen Nahrung, indem sie Enzyme in ihre Umgebung ausschütten. So können sie die Zersetzungsprodukte anschließend aufnehmen. Biotechnologisch kann dies ausgenutzt werden, da die ausgeschütteten Enzyme leichter zu isolieren sind als solche aus intakten Organismen wie Tieren oder Pflanzen. Um die Funktionsfähigkeit von Enzymen aufrechtzuerhalten, müssen allerdings bestimmte Milieu-Bedingungen eingehalten werden. Beispielsweise sind sie in der Regel hitzelabil und benötigen einen bestimmten pH-Wert in ihrer Umgebung. Enzyme aus Pilzen können sich in dieser Hinsicht von ihren Homologen in anderen Organismen, z. B. dem Menschen, unterscheiden. Dies kann unter anderem für medizinische Anwendungen von Vorteil sein.<ref name="Wainwright" />

Pilzenzyme in der Industrie

Enzymgruppe	Funktion	Verwendung
Amylasen	Spaltung und Abbau von Stärke	Brotbacken, Herstellung von Glucosesirup, Verdauungsmedikamente
Glucose-Oxidase	Entfernung von Glucose oder Sauerstoff	Nahrungsmittelindustrie, Diabetes-Teststreifen
Invertase	Umwandlung von Zuckern	Süßstoffindustrie
Lipasen	Spaltung von Fetten	Verdauungsmedikamente
Pektinasen	Abbau von Pektinen	Klärung von Wein und Säften
Proteasen	Spaltung von Proteinen	Bäckerei, Verdauungsmedikamente
Rennin	Koagulierung von Milch	Käseherstellung

(alle Angaben in der Tabelle nach Brock et al. 1991)

Lebensmittel

Seit Jahrhunderten werden in Fernost Enzyme aus Pilzkulturen zur Fermentation von Lebensmitteln wie z. B. Sojasoße, Koji, Sufu oder Tempeh verwendet. Inzwischen werden sie weltweit von der Lebensmittelindustrie bei der alkoholischen Gärung, bei der Käseherstellung (Umwandlung von Casein<ref>Josef Schormüller: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Springer, Berlin und Heidelberg 1974. ISBN 978-3-642-65778-8. S. 412.</ref>) und zur Produktion von Backwaren, Brühen, Suppen, Kaffee, Tee und Kakao eingesetzt.<ref name="Wainwright">Wainwright: Biotechnologie mit Pilzen: Eine Einführung. Springer, Berlin, Heidelberg und New York 1995, ISBN 978-3-642-79377-6, S. 1 ff.</ref>

Zur Geschmacksverbesserung von Käse werden spezielle Hyphenpilze verwendet; Backhefen dienen als Teigtreibmittel sowie zur Unterstützung der alkoholischen Gärung in bspw. Bier, Wein und Spirituosen.<ref name="Wainwright" /> Bei der biotechnologischen Herstellung von organischen Säuren wie Citronensäure, Gluconsäure oder Itaconsäure werden verschiedene Arten des Gießkannenschimmels genutzt.<ref name="Wainwright" />

Medizin

Mit Beginn des 20. Jahrhunderts wurde der Nutzen von Pilzkulturen auch für medizinische Zwecke entdeckt, etwa zur Herstellung von Antibiotika wie Penicillin, Steroiden (insbesondere Nebennierenrinden- und Keimdrüsenhormone<ref>Heinz Ruttloff (Hrsg.): Industrielle Enzyme: Industrielle Herstellung und Verwendung von Enyzmpräparaten. Springer, Berlin und Heidelberg 1979. ISBN 978-3-642-87062-0. S. 371.</ref>) sowie Enzympräparaten (Rizoenzyme), bspw. zur Unterstützung der Verdauung infolge einer gestörten Funktion des Pankreas (z. B. bei exokriner Pankreasinsuffizienz).<ref>Ernst-Albert Meyer: Verdauungsbeschwerden: Pflanzliche Enzyme als Therapieoption. In: PTA-Forum, Ausgabe 04/2008.</ref>

Hitlers Leibarzt Theo Morell verschrieb seinem Patienten das Enzympräparat Luizym gegen Ernährungsdefizite aufgrund der vegetarischen Ernährung sowie gegen Meteorismus.<ref>Henrik Eberle, Hans-Joachim Neumann: War Hitler krank? Ein abschließender Befund. Bastei-Lübbe, Bergisch Gladbach 2010, ISBN 978-3-8387-0503-3.</ref>

Die Rizoenzyme zur Behandlung der exokrinen Pankreasinsuffizienz (EPI) werden aus den japanischen Reispilzkulturen Rhizopus oryzae (Rizolipasen) und Aspergillus oryzae (Proteasen, Amylasen) gewonnen.<ref>Rudolf Hänsel, Joseph Hölzl: Lehrbuch der pharmazeutischen Biologie: Ein Lehrbuch für Studenten der Pharmazie im zweiten Ausbildungsabschnitt. Springer, Berlin und Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-60958-9, S. 274.</ref> Zur Aufspaltung der Nahrung sind sie die einzige therapeutische Alternative bei EPI zu Enzymen tierischen Ursprungs. Im Gegensatz zu diesen sind Rizoenzyme aufgrund ihrer Säurestabilität magensaftresistent. Weiterhin sind sie bei einem breiteren pH-Spektrum von pH3 bis pH9 funktionsfähig. Ihre Aktivität beginnt schon im Magen und bleibt im Dünndarm auch bei nicht optimal basischem pH-Wert des Bauchspeicheldrüsensekrets erhalten. Daher können sie Symptome wie Völlegefühl, Durchfall, Blähungen und Fettstuhl mindestens ebenso wirksam reduzieren wie die Enzyme aus Schweinepankreas (Pankreatin, z. B. Cotazym, Enzym Lefax forte, Kreon, Lipazym oder Panzytrat).<ref>Arendt et al.: Treatment of meteoristic complaints in chronic pancreatitis. In: Verdauungskrankheiten. 1999; Jahrgang 17, Nr. 1: 10-15.</ref><ref>Schneider et al.: Pancreatic enzyme replacement therapy: Comparative effects of conventional and enteric-coated microspheric pancreatin and acid-stable fungal enzyme preparations on steatorrhoea in chronic pancreatitis. In: Hepato Gastroenterol. 32: 1985, S. 97–102.</ref> Rizoenzyme zum therapeutischen Einsatz werden heute in einem aufwändigen biotechnologischen Verfahren produziert, von der Pilzkultur getrennt und spezifisch aufgereinigt. Vorsicht bei der Einnahme von Rizoenzymen ist geboten, wenn eine Überempfindlichkeit (Allergie) gegen Schimmelpilze vorliegt. Die Anzahl der über das Essen sensibilisierten Schimmelpilzallergiker ist allerdings wesentlich geringer als die derjenigen, die auf die eingeatmeten Schimmelpilzprodukte reagieren.<ref>Wiete Strüben: Schimmelpilz-Allergie. (Memento vom 30. September 2008 im Internet Archive)</ref>

Handelsnamen

• Luizym (Zellulase, Hemizellulasen, Amylase, Proteasen, Esterasen; historisch)
• Nortase (Cellulose-Kapseln mit Rizolipase (entspr. 7000 FIP-Einheiten), Amylase (mind. 700 FIP-E.) und Protease (mind. 54 FIP-E.))<ref>Rote Liste (Stand: 06/2015)</ref><ref>Deutsche Fachinformationen: Nortase (Stand: 10/2019)</ref>

Enzymbeize

Pilztryptasen von insb. Aspergillus-Arten spielen u. a. beim Beizen von Chevreauleder eine Rolle.<ref>Miekeley, Reifenkugel: Chevreauleder. In: Graßmann (Hrsg.): Handbuch der Gerbereichemie und Lederfabrikation. 3. Band, 2 Teil: Die Lederarten und deren Herstellung, Springer, Wien 1955, ISBN 978-3-7091-8022-8, S. 190.</ref> Auch mittels Pilzenzymen hergestellte Organische Säuren finden als Beizmittel Verwendung, etwa Gluconsäure als milde Säure in Metallbeizmitteln.

Biokraftstoffe

Seit einigen Jahren werden Pilzenzyme, die Holz und Stroh zersetzen, zur Herstellung von Biokraftstoffen erforscht. Dazu wurde das Erbgut verschiedener Weiß- und Braunfäulepilze miteinander verglichen. Weißfäulepilze entwickelten vor 290 Millionen Jahren ein Enzym, das den Pflanzenstoff Lignin spalten kann. Lignin schützt Holz vor der Verrottung durch Braunfäule.<ref>Dimitrios Floudas et al.: The Paleozoic Origin of Enzymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes. In: Science. 29. Juni 2012.</ref><ref>Biodiesel-Produktion: Pilz-Enzyme sollen Holz zersetzen. In: Spiegel Online. 29. Juni 2012.</ref>

Literatur

• Thomas Brock, Michael Madigan: Biology of Microorganisms. 6. Auflage, Prentice-Hall International Editions, London 1991. S. 372 ff.
• Franz Lafar: Handbuch der technischen Mykologie: Mykologie der Brauerei, Brennerei, Weinbereitung, Obstverwertung, Essigfabrikation, Gerberei und Tabakfabrikation. Fischer, 1914.
• Klaus Lösche: Enzyme in der Lebensmitteltechnologie. Behr’s Verlag, 2000. ISBN 978-3-86022-640-7. S. 81 ff.
• Heinz Ruttloff (Hrsg.): Industrielle Enzyme: Industrielle Herstellung und Verwendung von Enyzmpräparaten. Springer, Berlin und Heidelberg 1979. ISBN 978-3-642-87062-0.
• M. Wainwright: Biotechnologie mit Pilzen: Eine Einführung. Springer, Berlin, Heidelberg und New York 1995. ISBN 978-3-642-79377-6.

Einzelnachweise

<references />