IX. 10. Molke

Das Nebenprodukt der Käseherstellung – schnell aufgenommenes Molkenprotein (β-Lactoglobulin, α-Lactalbumin), das klassische Sportlersubstrat und die Grundlage der traditionellen "Molkegetränke".

Wissenschaftlicher Hintergrund

Chemie der Molke: Molke ist die Flüssigkeit, die nach der Gerinnung des Milchcaseins übrig bleibt (grob: Milch ≈ 80% Casein + 20% Molkenprotein). [1773] Inhalt:

• β-Lactoglobulin (~ 50–55%) – das häufigste Molkenprotein; hoher BCAA-Gehalt (Leucin, Isoleucin, Valin) – initiiert die Muskelproteinsynthese. Starkes Allergenpotenzial.
• α-Lactalbumin (~ 20%) – viel Tryptophan + Cystein; mögliche Stimmungswirkung als Serotoninvorstufe; hoher biologischer Wert.
• Immunglobuline – gewöhnliche Kuhmilchmolke enthält nur ~1–3% Ig; Kolostrum (die Milch der ersten 1–3 Tage nach dem Abkalben) enthält 10–15% Ig – die Einordnung "viel Ig" gilt für Kolostrum, nicht für gewöhnliche Molke.
• Lactoferrin (1–2%) – antimikrobiell, eisenbindend, entzündungshemmend. [1774]
• Glycomacropeptid (GMP) – aus der Labhydrolyse des Kappa-Caseins; präbiotisch (Bifidobacterium-steigernd), phenylalaninfrei (PKU-kompatibel).

Süßmolke gegenüber Sauermolke:

• Süßmolke: Nebenprodukt labgeronnener Käse (Cheddar, Mozzarella, Parmesan). pH 6.0–6.5. Enthält GMP.
• Sauermolke: Nebenprodukt säuregeronnener Käse (Hüttenkäse, Ricotta, griechischer Joghurt). pH 4.0–4.6. Enthält KEIN GMP (kein Lab).

Klinische Studien:

• Muskelproteinsynthese: Tang (2009) berichtet, dass 20 g Molkenprotein nach dem Training die Muskelproteinsynthese (MPS) um 100% steigern – eine schnellere und größere Antwort als Casein. [1767]
• Glykämie: Die Übersichtsarbeit von Mignone et al. (2015 World J Diabetes 6(14):1274–1284) berichtet, dass 15–20 g Molkenprotein vor der Mahlzeit die postprandiale Glucose und das Insulin senken – über die Verlangsamung der Magenentleerung und die Inkretinvermittlung (GLP-1, GIP). [1769]
• Immunmodulation: Marshall (2004) berichtet, dass der Gehalt an Lactoferrin + Immunglobulinen eine milde immunmodulatorische Wirkung hat – Infektionsprävention. [1770]

Mikrobiomwirkung: GMP und α-Lactalbumin sind präbiotisch – Bifidobacterium- und Lactobacillus-steigernd. [1693] Wallace (2018 J Food Sci) berichtet, dass die Kombination aus Molkenprotein + lebenden LAB (wie in der traditionellen flüssigen Molke) synbiotisch ist.

Lactosegehalt: flüssige Molke ≈ 4–5 g Lactose/100 ml – nicht lactosefrei. WPC: 4–8% Lactose; WPI: < 1%; WPH: < 0.5%.

Literatur

[1693] Sanlier N et al. Health benefits of fermented foods. Crit Rev Food Sci Nutr. Link

In der Vergangenheit waren die gesundheitsfördernden Wirkungen fermentierter Lebensmittel unbekannt, und so nutzten die Menschen die Fermentation vor allem, um Lebensmittel zu konservieren, die Haltbarkeit zu verlängern und den Geschmack zu verbessern. Fermentierte Lebensmittel wurden in vielen Kulturen zu einem wichtigen Bestandteil der Ernährung, und im Lauf der Zeit wurde die Fermentation mit zahlreichen gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht. Deshalb haben der Fermentationsprozess und die daraus entstehenden fermentierten Produkte in jüngerer Zeit wissenschaftliches Interesse geweckt. Zudem wurden Mikroorganismen, die zum Fermentationsprozess beitragen, in jüngerer Zeit mit vielen gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht, sodass diese Mikroorganismen ebenfalls in den Fokus der Aufmerksamkeit gerückt sind. Milchsäurebakterien (LAB) gehören zu den am besten untersuchten Mikroorganismen. Während der Fermentation synthetisieren diese Bakterien Vitamine und Mineralstoffe, produzieren mit Enzymen wie Proteinase und Peptidase biologisch aktive Peptide und entfernen einige nicht-nutritive Substanzen.

[1767] Tang JE et al. Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men. J Appl Physiol. Link

Diese Studie wurde konzipiert, um die akute Reaktion der gemischten Muskelproteinsynthese (MPS) auf schnell (d. h. Molkenhydrolysat und Soja) und langsam (d. h. mizellares Casein) verdaute Proteine sowohl in Ruhe als auch nach Krafttraining zu vergleichen. Drei Gruppen gesunder junger Männer (n = 6 pro Gruppe) absolvierten eine Einheit unilateralen Beinkrafttrainings, gefolgt vom Verzehr eines Getränks mit einem äquivalenten Gehalt an essenziellen Aminosäuren (10 g) als Molkenhydrolysat, mizellares Casein oder Sojaproteinisolat. Die gemischte MPS wurde mittels einer geprimten konstanten Infusion von l-[Ring-(13)C(6)]-Phenylalanin bestimmt. Die Aufnahme von Molkenprotein führte zu einem stärkeren Anstieg der Blutkonzentrationen essenzieller Aminosäuren, verzweigtkettiger Aminosäuren und Leucin als Casein oder Soja (P < 0,05). Die gemischte MPS in Ruhe (im nicht trainierten Bein bestimmt) war bei Aufnahme der schnelleren Proteine höher (Molke = 0,091 +/- 0,015, Soja = 0,078 +/- 0,014, Casein = 0,047 +/- 0,008 %/h); die MPS nach Molkenverzehr war etwa 93 % höher als nach Casein (P < 0,01) und etwa 18 % höher als nach Soja (P = 0,067). Ein ähnliches Ergebnis zeigte sich nach dem Training (Molke > Soja > Casein); die MPS nach Molkenverzehr war etwa 122 % höher als nach Casein (P < 0,01) und 31 % höher als nach Soja (P < 0,05).

[1768] Phillips SM, Van Loon LJC. Dietary protein for athletes: from requirements to optimum adaptation. J Sports Sci. Link

Die Meinungen zur Rolle von Protein bei der Förderung sportlicher Leistung gehen danach auseinander, wie viel aerob- gegenüber kraftbasierter Aktivität der Sportler ausübt. Sportler, die Muskelmasse und Kraft aufbauen wollen, nehmen wahrscheinlich höhere Mengen an Nahrungsprotein zu sich als ihre ausdauertrainierten Pendants. Die zentrale Überzeugung hinter dem hohen Proteinverzehr krafttrainierter Sportler ist, dass dieser zur Bildung von mehr Muskelprotein nötig sei. Sportler benötigen Protein möglicherweise nicht nur zur Verringerung des in den Ernährungsempfehlungen angelegten Mangelrisikos, sondern auch zur Unterstützung eines erhöhten Funktionsniveaus und möglicherweise der Anpassung an den Trainingsreiz. Es erscheint jedoch gut begründet, Sportlern Proteinzufuhren oberhalb der RDA zu empfehlen. Unsere Konsensmeinung ist, dass Leucin und möglicherweise die übrigen verzweigtkettigen Aminosäuren eine herausgehobene Stellung bei der Stimulation der Muskelproteinsynthese einnehmen; dass eine Proteinzufuhr im Bereich von 1,3–1,8 g · kg(-1) · Tag(-1), verteilt auf 3–4 isonitrogene Mahlzeiten, die Muskelproteinsynthese maximiert.

[1769] Mignone LE, Wu T, Horowitz M, Rayner CK. Whey protein: the "whey" forward for treatment of type 2 diabetes?. World J Diabetes. 2015. Link

Ein kosteneffektiver ernährungsbasierter Ansatz zur Verbesserung der postprandialen Glykämie ist angesichts der weltweit steigenden Diabeteslast attraktiv. Molkenprotein, ein Nebenprodukt der Käseherstellung, kann genutzt werden, um die Darmfunktion so zu beeinflussen, dass die Magenentleerung verlangsamt und die Inkretinsekretion stimuliert wird, wodurch postprandiale glykämische Ausschläge abgeschwächt werden. Die Funktion des Gastrointestinaltrakts spielt eine zentrale Rolle für die Glukosehomöostase, insbesondere in der postprandialen Phase; diese Übersichtsarbeit erörtert die Mechanismen, über die Molkenprotein die Magenentleerung verlangsamt und die Freisetzung von Darmpeptiden einschließlich der Inkretine stimuliert. Molkenprotein ist zudem eine reiche Quelle von Aminosäuren, die Betazellen direkt zur Insulinsekretion anregen können, was zur Senkung der postprandialen Glykämie beiträgt. Der Appetit wird durch den Verzehr von Molke unterdrückt, bedingt durch deren Wirkungen auf die Darm-Hirn-Achse und den Hypothalamus. Diese Eigenschaften des Molkenproteins deuten auf sein Potenzial im Management des Typ-2-Diabetes hin.

[1770] Marshall K. Therapeutic applications of whey protein. Altern Med Rev. Link

Molke, ein aus Milch gewonnener Proteinkomplex, wird als funktionelles Lebensmittel mit einer Reihe gesundheitlicher Vorteile beworben. Die biologischen Komponenten der Molke, darunter Lactoferrin, beta-Lactoglobulin, alpha-Lactalbumin, Glykomakropeptid und Immunglobuline, weisen ein Spektrum immunstärkender Eigenschaften auf. Darüber hinaus kann Molke als antioxidatives, antihypertensives, antitumorales, hypolipidämisches, antivirales, antibakterielles und chelatbildendes Agens wirken. Der primäre Mechanismus, über den Molke ihre Wirkungen vermutlich entfaltet, ist die intrazelluläre Umwandlung der Aminosäure Cystein zu Glutathion, einem starken intrazellulären Antioxidans. Zahlreiche klinische Studien wurden erfolgreich mit Molke in der Behandlung von Krebs, HIV, Hepatitis B, kardiovaskulären Erkrankungen, Osteoporose sowie als antimikrobielles Agens durchgeführt. Molkenprotein zeigte außerdem Nutzen im Bereich der körperlichen Leistungsfähigkeit und deren Steigerung.

[1773] Smithers GW. Whey and whey proteins — from "gutter-to-gold.". Int Dairy J. 2008. Link

Übersichtsarbeit von Smithers (Int Dairy J 2008) zur Aufwertung von Molke und Molkenproteinen (der im Titel genannte Weg „gutter-to-gold“). Einst als Abfall betrachtet, wurde Molke infolge umweltrechtlicher Regulierung und wissenschaftlicher Fortschritte zu einem wertvollen Rohstoff; Molkenproteine (z. B. beta-Lactoglobulin, alpha-Lactalbumin, Lactoferrin) besitzen wichtige ernährungsphysiologische und funktionelle Eigenschaften und finden zahlreiche Anwendungen in der Lebensmittelindustrie und der Gesundheitsförderung.

[1774] Madureira AR et al. Bovine whey proteins — overview on their main biological properties. Food Res Int. Link

Übersichtsarbeit von Madureira et al. (Food Res Int 2007) zu den wesentlichen biologischen Eigenschaften boviner Molkenproteine. Die Hauptmolkenproteine (beta-Lactoglobulin, alpha-Lactalbumin, Serumalbumin, Immunglobuline, Lactoferrin, Lactoperoxidase) zeigen eine Reihe gesundheitsfördernder Wirkungen, darunter antimikrobielle und antivirale Aktivität, Stimulation des Immunsystems, antikanzerogene Aktivität und weitere metabolische Eigenschaften.