Einfluss von Lignin und Ferulasäurederivaten auf die Adsorptionseigenschaften von Ballaststoffen und den fermentativen Abbau durch die menschliche Darmflora

Abstract

Seit Jahrzehnten stehen Ballaststoffe aufgrund ihrer vielfältigen ernährungsphysiologischen Eigenschaften im Interesse der Forschung. Dennoch sind viele Fragen nach wie vor ungeklärt, sowohl die Ballaststoffstrukturen betreffend als auch die Wirkungsweisen einzelner Ballaststoffkomponenten im menschlichen Körper. Im Rahmen dieser Arbeit wurde sich mit den Strukturen bzw. den Struktur-Wirkungs-Beziehungen von Ferulasäurederivaten und Lignin als Ballaststoffkomponenten befasst.

Für die Ballaststoffkomponente Ferulasäure bzw. ihre oligomeren Verbindungen wurden folgende Fragestellungen bearbeitet: Welche Triferulasäuren sind in Ballaststoffen vertreten und in welcher Weise wirken sie bei der Quervernetzung von Polysacchariden mit? Beeinflusst die Ferulasäurekonzentration bzw. der Grad der Diferulasäurebildung in Pflanzenzellwänden die Adsorption von heterozyklischen aromatischen Aminen? Bewirken zellwandgebundene Ferulasäure bzw. Diferulasäure-Cross-Links eine Hemmung des fermentativen Zellwandabbaus durch die humane Darmmikrobiota?

Bezüglich des Lignins waren folgende Fragestellungen für diese Arbeit relevant: Welchen Einfluss haben Ligninkonzentration und -zusammensetzung auf die Adsorption von heterozyklischen aromatischen Aminen an Ballaststoffe? Welche Auswirkung haben die genannten Parameter auf den fermentativen Zellwandabbau durch die humane Darmmikrobiota? Wie verändert die Fermentation die Adsorptionseigenschaften lignifizierter Zellwände für heterozyklischen aromatischen Amine? Beeinflussen Ligninkonzentration und -zusammensetzung die Adsorption von Gallensäuren an Ballaststoffe?

Due to their impact on various health benefits, dietary fibers have been of interest to researchers for decades. Nevertheless, many questions still need to be answered. Both dietary fiber structures and the effects of dietary fiber components on human health are a matter of interest. In this thesis, structures and structure-function relationships, respectively, of ferulates and lignin as dietary fiber components were analyzed.

Concerning ferulate monomers and oligomers, respectively, the following questions were investigated: Which triferulates are present in dietary fibers and in which way do they take part in polysaccharide cross-linking? Do ferulate concentration and the degree of diferulate formation in plant cell walls affect the adsorption of heterocyclic aromatic amines? Do cell wall bound ferulate monomers and diferulate-cross-links inhibit the fermentative cell wall degradation by human gut microbiota?

Regarding lignin, the following questions were relevant for this thesis: Which influence do lignin concentration and composition have on the adsorption of heterocylic aromatic amines to dietary fiber? Which effect do these paramaters have on the fermentative cell wall degradation by human gut microbiota? How does fermentation affect the adsorption properties of lignified cell walls for heterocyclic aromatic amines? Do lignin concentration and composition influence the adsorption of bile acids to dietary fiber?