Muttermilch gilt als perfekte Nahrung für Säuglinge – sie enthält neben Nährstoffen auch einen reichhaltigen Mix an natürlichen Gesundmachern. Dazu zählen humane Milchzucker. Sie fördern die Entwicklung der Darmflora und schützen die Neugeborenen vor Infektionen mit Krankheitserregern. Damit auch nicht gestillte Kinder gesund ernährt werden können, sind Hersteller von Babynahrung schon lange an solchen funktionellen Zusätzen für ihre Produkte interessiert. Bioingenieure von der Jennewein Biotechnologie GmbH haben nun ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die Zuckermoleküle im Industriemaßstab herstellen lassen. Zu Zellfabriken umgewandelte Mikroben produzieren hierbei Fucosyllactose. Das BMBF hat das Familienunternehmen in der Fördermaßnahme BioChancePlus mit rund 1,1 Millionen Euro unterstützt. Viele namhafte Hersteller von Babynahrung gehören mittlerweile zu den Kunden.  

Muttermilch enthält für Neugeborene einen stärkenden Mix an Zuckermolekülen: Neben Lactose, die als Energiequelle dient, schwimmen in einem Liter Muttermilch bis zu zwölf Gramm humane Milch-Oligosaccharide (HMO). Bei diesen Oligosacchariden handelt es sich um mehr als einhundert verschiedene komplexe Mehrfachzucker. Unter ihnen befindet sich auch die sogenannte Fucosyllactose, die mit etwa 30 Prozent deren Hauptanteil ausmacht.

Milchzuckermoleküle wirken wie Täuschkörper

Untersuchungen bei Kindern deuten darauf hin, dass humane Milchzucker eine präbiotische Wirkung entfalten und dabei helfen, die junge Darmflora zu entwickeln. Zudem senkt ein hoher Fucosyllactose-Gehalt in der Muttermilch bei Neugeborenen das Risiko von Durchfallerkrankungen sowie viralen und bakteriellen Infekten. Ein Grund: Die in der Milch schwimmenden Zucker ähneln jenen Zuckerantennen, die auf den Hüllen von Körperzellen existieren. Wenn Viren oder Bakterien in den Verdauungstrakt gelangen, docken sie an diese Zuckerantennen an, um die Zellen zu attackieren. „Die Fucosyllactose-Zucker aus der Muttermilch wirken dabei wie molekulare Attrappen“, sagt Stefan Jennewein, Geschäftsführer der Jennewein Biotechnologie GmbH. Krankheitserreger steuern deshalb besonders häufig die Fucosyllactosen aus der Milch an und werden „abgefangen“. Sobald sich ein Erreger an die Fucosyllactose gebunden hat, wird er aus dem Körper gespült, ohne seine infektiöse Wirkung entfalten zu können.

Begehrter Zusatz für Baby-Milchnahrung

Schon seit langem suchen Hersteller von Babynahrung nach Wegen, die humanen Milchzucker industriell herzustellen und gezielt in Lebensmitteln anzureichern. Von diesen Zusätzen können vor allem Säuglinge profitieren, die nicht gestillt werden können. Doch wegen ihrer komplexen Molekülstruktur war man bisher nicht in der Lage, die humanen Milchzucker künstlich zu produzieren. So musste bis heute auf den Einsatz von  Fucosyllactose in Säuglingsnahrungs- und Kindernahrungsprodukten verzichtet werden. Die Jennewein Biotechnologie GmbH hat mit seinem Team in den vergangen Jahren erfolgreich ein biotechnisches Herstellungsverfahren entwickelt. Dazu haben die Forscher Bakterien gentechnisch so umgerüstet, dass sie fortan als Zucker-Zellfabriken arbeiten können. Gefüttert werden die Mikroorganismen in großen Produktionstanks mit Kohlenhydraten, die aus nachwachsenden Rohstoffen stammen. „Die Fucosyllactose geben die Mikroben in die Nährlösung ab“, erläutert Jennewein.

So wirksam wie das natürliche Vorbild

Um den Produktionsprozess zu optimieren, wurde das Unternehmen von 2008 bis 2012 vom BMBF im Rahmen der Initiative „BioChancePlus“ mit rund 1,1 Millionen Euro unterstützt. In einem neuen Projekt der BMBF-Fördermaßnahme „KMU-innovativ“ werden die Forscher wiederum noch bis 2015 mit rund einer Million Euro gefördert. Hier geht es darum, neue Glycosyltransferasen zu identifizieren, mit denen weitere humane Milchzucker durch mikrobielle Fermentation hergestellt werden können. „Wir wollen auf diese Weise einen Großteil der heute bekannten  humanen Milchzucker herstellen“, sagt Jennewein. Der biotechnologische Prozess sei nicht nur nachhaltig, sondern gewährleiste auch die notwendige Produktsicherheit. „Schließlich müssen unsere Zusatzstoffe für Babynahrung höchsten Qualitätsanforderungen genügen“, sagt Jennewein.