@phdthesis{Wolf2020,
  author    = {Wolf, Kristine},
  title     = {Produktentwicklung eines luteinhaltigen, kolloidalen Nahrungserg{\"a}nzungsmittels: physikochemische und ern{\"a}hrungsphysiologische Aspekte},
  doi       = {10.25932/publishup-48774},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-487743},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xxi, 243},
  year      = {2020},
  abstract  = {Sekund{\"a}re Pflanzenstoffe und ihre gesundheitsf{\"o}rdernden Eigenschaften sind in den letzten zwei Jahrzehnten vielfach ern{\"a}hrungsphysiologisch untersucht und spezifische positive Effekte im humanen Organismus zum Teil sehr genau beschrieben worden. Zu den Carotinoiden z{\"a}hlend ist der sekund{\"a}re Pflanzenstoff Lutein insbesondere in der Pr{\"a}vention von ophthalmologischen Erkrankungen in den Mittelpunkt der Forschung ger{\"u}ckt. Das ausschließlich von Pflanzen und einigen Algen synthetisierte Xanthophyll wird {\"u}ber die pflanzliche Nahrung insbesondere gr{\"u}nes Blattgem{\"u}se in den humanen Organismus aufgenommen. Dort akkumuliert es bevorzugt im Makulapigment der Retina des menschlichen Auges und ist bedeutend im Prozess der Aufrechterhaltung der Funktionsf{\"a}higkeit der Photorezeptorzellen. Im Laufe des Alterns kann die Abnahme der Dichte des Makulapigments und der Abbau von Lutein beobachtet werden. Die dadurch eintretende Destabilisierung der Photorezeptorzellen im Zusammenhang mit einer ver{\"a}nderten Stoffwechsellage im alternden Organismus kann zur Auspr{\"a}gung der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) f{\"u}hren. Die pathologische Symptomatik der Augenerkrankung reicht vom Verlust der Sehsch{\"a}rfe bis hin zum irreversiblen Erblinden. Da therapeutische Mittel ausschließlich ein Fortschreiten verhindern, bestehen hier Forschungsans{\"a}tze pr{\"a}ventive Maßnahmen zu finden. Die Supplementierung von luteinhaltigen Pr{\"a}paraten bietet dabei einen Ansatzpunkt. Auf dem Markt finden sich bereits Nahrungserg{\"a}nzungsmittel (NEM) mit Lutein in verschiedenen Applikationen. Limitierend ist dabei die Stabilit{\"a}t und Bioverf{\"u}gbarkeit von Lutein, welches teilweise kostenintensiv und mit unbekannter Reinheit zu erwerben ist. Aus diesem Grund w{\"a}re die Verwendung von Luteinestern als die pflanzliche Speicherform des Luteins im Rahmen eines NEMs vorteilhaft. Neben ihrer nat{\"u}rlichen, h{\"o}heren Stabilit{\"a}t sind Luteinester nachhaltig und kosteng{\"u}nstig einsetzbar. In dieser Arbeit wurden physikochemische und ern{\"a}hrungsphysiologisch relevante Aspekte in dem Produktentwicklungsprozess eines NEMs mit Luteinestern in einer kolloidalen Formulierung untersucht. Die bisher einzigartige Anwendung von Luteinestern in einem Mundspray sollte die Aufnahme des Wirkstoffes insbesondere f{\"u}r {\"a}ltere Menschen erleichtern und verbessern. Unter Beachtung der Ergebnisse und der ern{\"a}hrungsphysiologischen Bewertung sollten u.a. Empfehlungen f{\"u}r die Rezepturzusammensetzungen einer Miniemulsion (Emulsion mit Partikelgr{\"o}ßen <1,0 µm) gegeben werden. Eine Einsch{\"a}tzung der Bioverf{\"u}gbarkeit der Luteinester aus den entwickelten, kolloidalen Formulierungen konnte anhand von Studien zur Resorption- und Absorptionsverf{\"u}gbarkeit in vitro erm{\"o}glicht werden. In physikalischen Untersuchungen wurden zun{\"a}chst Basisbestandteile f{\"u}r die Formulierungen pr{\"a}zisiert. In ersten wirkstofffreien Musteremulsionen konnten ausgew{\"a}hlte {\"O}le als Tr{\"a}gerphase sowie Emulgatoren und L{\"o}slichkeitsvermittler (Peptisatoren) hinsichtlich ihrer Eignung zur Bereitstellung einer Miniemulsion physikalisch gepr{\"u}ft werden. Die beste Stabilit{\"a}t und optimale Eigenschaften einer Miniemulsion zeigten sich bei der Verwendung von MCT-{\"O}l (engl. medium chain triglyceride) bzw. Raps{\"o}l in der Tr{\"a}gerphase sowie des Emulgators Tween® 80 (Tween 80) allein oder in Kombination mit dem Molkenproteinhydrolysat Biozate® 1 (Biozate 1). Aus den physikalischen Untersuchungen der Musteremulsionen gingen die Pr{\"a}emulsionen als Prototypen hervor. Diese enthielten den Wirkstoff Lutein in verschiedenen Formen. So wurden Pr{\"a}emulsionen mit Lutein, mit Luteinestern sowie mit Lutein und Luteinestern konzipiert, welche den Emulgator Tween 80 oder die Kombination mit Biozate 1 enthielten. Bei der Herstellung der Pr{\"a}emulsionen f{\"u}hrte die Anwendung der Emulgiertechniken Ultraschall mit anschließender Hochdruckhomogenisation zu den gew{\"u}nschten Miniemulsionen. Beide eingesetzten Emulgatoren boten optimale Stabilisierungseffekte. Anschließend erfolgte die physikochemische Charakterisierung der Wirkstoffe. Insbesondere Luteinester aus Oleoresin erwiesen sich hier als stabil gegen{\"u}ber verschiedenen Lagerungsbedingungen. Ebenso konnte bei einer kurzzeitigen Behandlung der Wirkstoffe unter spezifischen mechanischen, thermischen, sauren und basischen Bedingungen eine Stabilit{\"a}t von Lutein und Luteinestern gezeigt werden. Die Zugabe von Biozate 1 bot dabei nur f{\"u}r Lutein einen zus{\"a}tzlichen Schutz. Bei l{\"a}ngerer physikochemischer Behandlung unterlagen die in den Miniemulsionen eingebrachten Wirkstoffe moderaten Abbauvorg{\"a}ngen. Markant war deren Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber dem basischen Milieu. Im Rahmen der Rezepturentwicklung des NEMs war hier die Empfehlung, eine Miniemulsion mit einem leicht saurem pH-Milieu zum Schutz des Wirkstoffes durch kontrollierte Zugabe weiterer Inhaltstoffe zu gestalten. Im weiteren Entwicklungsprozess des NEMs wurden Fertigrezepturen mit dem Wirkstoff Luteinester aufgestellt. Die alleinige Anwendung des Emulgators Biozate 1 zeigte sich dabei als ungeeignet. Die weiterhin zur Verf{\"u}gung stehenden Fertigrezepturen enthielten in der {\"O}l-phase neben dem Wirkstoff das MCT-{\"O}L oder Raps{\"o}l sowie a-Tocopherol zur Stabilisierung. Die Wasserphase bestand aus dem Emulgator Tween 80 oder einer Kombination aus Tween 80 und Biozate 1. Zusatzstoffe waren zudem als mikrobiologischer Schutz Ascorbins{\"a}ure und Kaliumsorbat sowie f{\"u}r sensorische Effekte Xylitol und Orangenaroma. Die Anordnung der Basisrezeptur und das angewendete Emulgierverfahren lieferten stabile Miniemulsionen. Weiterhin zeigten langfristige Lagerungsversuche mit den Fertigrezepturen bei 4°C, dass eine Aufrechterhaltung der geforderten Luteinestermenge im Produkt gew{\"a}hrleistet war. Analoge Untersuchungen an einem luteinhaltigen, marktg{\"a}ngigen Pr{\"a}parat best{\"a}tigten dagegen eine bereits bei kurzfristiger Lagerung auftretende Instabilit{\"a}t von Lutein. Abschließend wurde durch Resorptions- und Absorptionsstudien in vitro mit den Pr{\"a}emulsionen und Fertigrezepturen die Bioverf{\"u}gbarkeit von Luteinestern gepr{\"u}ft. Nach Behandlung in einem etablierten in vitro Verdaumodell konnte eine geringf{\"u}gige Resorptionsverf{\"u}gbarkeit der Luteinester definiert werden. Limitiert war eine Micellarisierung des Wirkstoffes aus den konzipierten Formulierungen zu beobachten. Eine enzymatische Spaltung der Luteinester zu freiem Lutein wurde nur begrenzt festgestellt. Spezifit{\"a}t und Aktivit{\"a}t von entsprechenden hydrolytischen Lipasen sind als {\"a}ußerst gering gegen{\"u}ber Luteinestern zu bewerten. In sich anschließenden Zellkulturversuchen mit der Zelllinie Caco-2 wurden keine zytotoxischen Effekte durch die relevanten Inhaltsstoffe in den Pr{\"a}emulsionen gezeigt. Dagegen konnten eine Sensibilit{\"a}t gegen{\"u}ber den Fertigrezepturen beobachtet werden. Diese sollte im Zusammenhang mit Irritationen der Schleimh{\"a}ute des Magen-Darm-Traktes bedacht werden. Eine weniger komplexe Rezeptur k{\"o}nnte die beobachteten Einschr{\"a}nkungen m{\"o}glicherweise minimieren. Abschließende Absorptionsstudien zeigten, dass grunds{\"a}tzlich eine geringf{\"u}gige Aufnahme von vorrangig Lutein, aber auch Luteinmonoestern in den Enterocyten aus Miniemulsionen erfolgen kann. Dabei hatte weder Tween 80 noch Biozate 1 einen f{\"o}rderlichen Einfluss auf die Absorptionsrate von Lutein oder Luteinestern. Die Metabolisierung der Wirkstoffe durch vorherigen in vitro-Verdau steigerte die zellul{\"a}re Aufnahme von Wirkstoffen aus Formulierungen mit Lutein und Luteinestern gleichermaßen. Die beobachtete Aufnahme von Lutein und Luteinmonoestern in den Enterocyten scheint {\"u}ber passive Diffusion zu erfolgen, wobei auch der aktive Transport nicht ausgeschlossen werden kann. Dagegen k{\"o}nnen Luteindiester aufgrund ihrer Molek{\"u}lgr{\"o}ße nicht {\"u}ber den Weg der Micellarisierung und einfachen Diffusion in die Enterocyten gelangen. Ihre Aufnahme in die D{\"u}nndarmepithelzellen bedarf einer vorherigen hydrolytischen Spaltung durch spezifische Lipasen. Dieser Schritt limitiert wiederum die effektive Aufnahme der Luteinester in die Zellen bzw. stellt eine Einschr{\"a}nkung in ihrer Bioverf{\"u}gbarkeit im Vergleich zu freiem Lutein dar. Zusammenfassend konnte f{\"u}r die physikochemisch stabilen Luteinester eine geringe Bioverf{\"u}gbarkeit aus kolloidalen Formulierungen gezeigt werden. Dennoch ist die Verwendung als Wirkstoffquelle f{\"u}r den sekund{\"a}ren Pflanzenstoff Lutein in einem NEM zu empfehlen. Im Zusammenhang mit der Aufnahme von luteinreichen, pflanzlichen Lebensmitteln kann trotz der zu erwartenden geringen Bioverf{\"u}gbarkeit der Luteinester aus dem NEM ein Beitrag zur Verbesserung des Luteinstatus erreicht werden. Entsprechende Publikationen zeigten eindeutige Korrelationen zwischen der Aufnahme von luteinesterhaltigen Pr{\"a}paraten und einem Anstieg der Luteinkonzentration im Serum bzw. der Makulapigmentdichte in vivo. Die geringf{\"u}gig bessere Bioverf{\"u}gbarkeit von freiem Lutein steht im kritischen Zusammenhang mit seiner Instabilit{\"a}t und Kostenintensit{\"a}t. Bilanzierend wurde im Rahmen dieser Arbeit das marktg{\"a}ngige Produkt Vita Culus® konzipiert. Im Ausblick sollten humane Interventionsstudien mit dem NEM die abschließende Bewertung der Bioverf{\"u}gbarkeit von Luteinestern aus dem Pr{\"a}parat m{\"o}glich machen.},
  language  = {de}
}
@article{RohnKroepflBornhorstetal.2019,
  author    = {Rohn, Isabelle and Kroepfl, Nina and Bornhorst, Julia and K{\"u}hnelt, Doris and Schwerdtle, Tanja},
  title     = {Side-directed transfer and presystemic metabolism of selenoneine in a human intestinal barrier model},
  series = {Molecular nutrition \& food research : bioactivity, chemistry, immunology, microbiology, safety, technology},
  volume    = {63},
  journal   = {Molecular nutrition \& food research : bioactivity, chemistry, immunology, microbiology, safety, technology},
  number    = {12},
  publisher = {Wiley},
  address   = {Hoboken},
  issn      = {1613-4125},
  doi       = {10.1002/mnfr.201900080},
  pages     = {11},
  year      = {2019},
  abstract  = {Scope: Selenoneine, a recently discovered selenium (Se) species mainly present in marine fish, is the Se analogue of ergothioneine, a sulfur-containing purported antioxidant. Although similar properties have been proposed for selenoneine, data on its relevance to human health are yet scarce. Here, the transfer and presystemic metabolism of selenoneine in an in vitro model of the human intestinal barrier are investigated. Methods and results: Selenoneine and the reference species Se-methylselenocysteine (MeSeCys) and selenite are applied to the Caco-2 intestinal barrier model. Selenoneine is transferred in higher amounts, but with similar kinetics as selenite, while MeSeCys shows the highest permeability. In contrast to the reference species, transfer of selenoneine is directed toward the blood side. Cellular Se contents demonstrate that selenoneine is efficiently taken up by Caco-2 cells. Moreover, HPLC/MS-based Se speciation studies reveal a partial metabolism to Se-methylselenoneine, a metabolite previously detected in human blood and urine. Conclusions: Selenoneine is likely to pass the intestinal barrier via transcellular, carrier-mediated transport, is highly bioavailable to Caco-2 cells and undergoes metabolic transformations. Therefore, further studies are needed to elucidate its possible health effects and to characterize the metabolism of selenoneine in humans.},
  language  = {en}
}
@article{IslamKhalilMaenneretal.2016,
  author    = {Islam, Khan Shaiful and Khalil, Mahmoud and M{\"a}nner, K. and Raila, Jens and Rawel, Harshadrai Manilal and Zentek, J. and Schweigert, Florian J.},
  title     = {Effect of dietary alpha-tocopherol on the bioavailability of lutein in laying hen},
  series = {Journal of animal physiology and animal nutrition},
  volume    = {100},
  journal   = {Journal of animal physiology and animal nutrition},
  publisher = {Wiley-Blackwell},
  address   = {Hoboken},
  issn      = {0931-2439},
  doi       = {10.1111/jpn.12464},
  pages     = {868 -- 875},
  year      = {2016},
  abstract  = {Lutein and its isomer zeaxanthin have gained considerable interest as possible nutritional ingredient in the prevention of age-related macular degeneration (AMD) in humans. Egg yolk is a rich source of these carotenoids. As an oxidative sensitive component, antioxidants such as -tocopherol (T) might contribute to an improved accumulation in egg yolk. To test this, chickens were fed lutein esters (LE) with and without -tocopherol as an antioxidant. After depletion on a wheat-soya bean-based lutein-poor diet for 21days, laying hens (n=42) were equally divided into three groups and fed the following diets for 21days: control (basal diet), a LE group (40mg LE/kg feed) and LE+T group (40mg LE plus 100mg T/kg feed). Eggs and blood were collected periodically. Carotenoids and -tocopherol in yolk and blood plasma were determined by HPLC. Egg yolk was also analysed for total carotenoids using a one-step spectrophotometric method (iCheck(())). Lutein, zeaxanthin, -tocopherol and total carotenoids in egg yolk were highest after 14days of feeding and decreased slightly afterwards. At the end of the trial, eggs of LE+T group contained higher amount of lutein (13.72), zeaxanthin (0.65), -tocopherol (297.40) and total carotenoids (21.6) compared to the LE group (10.96, 0.55, 205.20 and 18.0mg/kg, respectively, p<0.05). Blood plasma values of LE+T group contain higher lutein (1.3), zeaxanthin (0.06) and tocopherol (20.1) compared to LE group (1.02, 0.04 and 14.90mg/l, respectively, p<0.05). In conclusion, dietary -tocopherol enhances bioavailability of lutein reflecting higher content in egg yolk and blood plasma. Improved bioavailability might be due to increased absorption of lutein in the presence of tocopherol and/or a greater stability of lutein/zeaxanthin due to the presence of -tocopherol as an antioxidant.},
  language  = {en}
}