In der Fütterung von Monogastriern werden Hefeprodukte üblicherweise zur Leistungssteigerung eingesetzt, indem das Wachstum pathogener Bakterien reduziert und die Immunität gefördert wird. Die Wirksamkeit dieser Hefeprodukte kann aufgrund unterschiedlicher Rohstoffe und Produktionstechnologien stark variieren. Die große Zahl der verfügbaren Hefeprodukte macht es Landwirten und Ernährungswissenschaftlern schwer, zwischen verschiedenen Hefeprodukten zu unterscheiden. Um Hefeprodukte zu bewerten, ist es wichtig, die Faktoren zu verstehen, die zu ihrer Wirkung beitragen.

Wie Krankheitserreger Hefepartikel mit der Darmschleimhaut verwechseln

Die biologischen Funktionen zwischen Wirtstieren und Mikroben beruhen auf molekularen Wechselwirkungen. Größe, Form, elektrische Ladungen und andere physikalische Eigenschaften aktiver Moleküle sind für diese Wechselwirkungen von entscheidender Bedeutung.

Darmpathogene Keime wie E. coli und Salmonellen besiedeln den Darm, indem sie sich über fadenartige Strukturen, Fimbrien genannt, an die Darmschleimhaut anheften. Die Anheftung wird durch die Übereinstimmung der physikalischen Strukturen der Fimbrien mit den Kohlenhydratstrukturen der Mucosa vermittelt, wie ein Schlüssel zu einem Schloss. Der Mucus enthält mannosereiche Glykoproteine, die als Anheftungsstellen für mannoseempfindliche Fimbrien einiger Krankheitserreger dienen. Für die Anheftung ist jedoch nur die dreidimensionale Struktur des Glykoproteins ausschlaggebend, nicht nur das Vorhandensein von Mannose.

Hefezellwände enthalten ähnliche Kohlenhydratstrukturen wie mannosereiche Glykoproteine, die als Anheftungsstellen für Krankheitserreger dienen können. Bei der Verwendung von Hefeprodukten können sich krankheitserregende Mikroben an bestimmte Teile der Hefezellwände statt an den Darmmucus heften. Dadurch wird verhindert, dass sich Pathogene in der Darmschleimhaut ansiedeln. Dies erklärt, warum die Aufbereitung der Hefe entscheidend für die Wirksamkeit der daraus hergestellten Produkte ist. Es ist die dreidimensionale Struktur der Hefezellwandverbindungen, die für die Anheftung der Fimbrien erforderlich ist, nicht nur ihre chemische Zusammensetzung. Um ein effizientes Hefeprodukt herzustellen, brauchen wir also ein Verfahren, das die Menge dieser aktiven Hefezellwandstrukturen erhöht.

Kontrollierte Hydrolyse erschließt das Potenzial von Hefezellwandkomponenten

Die Hefezellwand besteht aus Mannoprotein, Beta-Glucan und Chitin (Abbildung 1), die in einer komplexen Struktur angeordnet sind. In ihrer intakten Form (lebende Hefe, inaktivierte Futterhefe, Hefekulturprodukte) sind die Strukturen fest gebunden und für pathogene Fimbrien nicht so leicht zugänglich. Die Zellwand hat sich entwickelt, um die Zellen zu schützen, nicht um Krankheitserreger zu binden. Um die Wirksamkeit der Erregerbindung zu maximieren, öffnen wir die Hefezellwand mit einem kontrollierten und optimierten Hydrolyseverfahren (Abbildung 2).

Was ist eine angepasste Hydrolyse?

Durch eine genau angepasste Hydrolyse (durch Säure oder Enzyme) können Hefezellen in richtige Strukturen aufgespalten werden, wodurch die daraus resultierenden Partikel eine höhere Wirksamkeit bei der Bindung von Krankheitserregern aufweisen. Dank der Hydrolyse der Hefezellen entstehen im gewonnenen Extrakt Fraktionen, die reich an wasserlöslichen Oligosacchariden sind. Diese Oligosaccharide (Größe: 5-20 Zuckereinheiten) haben wirksamere Bindungsstellen für bakterielle Fimbrien als reine Mannose oder lange Polysaccharidketten.

Bei der Herstellung der bekannten MOS-Produkte wird dieser Extrakt jedoch entfernt. Infolgedessen haben MOS-Produkte einen höheren Gehalt an Mannose und Beta-Glucan, aber einen geringeren Gehalt an aktiven Oligosacchariden. Doch sowohl reine Mannose als auch lange, unlösliche Polysaccharidketten bieten weniger Bindungsstellen für bakterielle Fimbrien als Oligosaccharide: Die Enden der Ketten sind die einzigen Anheftungsstellen! Das Vollhefehydrolysat Progut® enthält sowohl die Extraktfraktion (reich an löslichen Oligosacchariden) als auch die Zellwandfraktion. In Verbindung mit einer optimierten Hydrolyse ergibt dies ein Produkt mit einer hohen Anzahl an geeigneten Bindungsstrukturen für E. coli und Salmonellen (Abbildung 3). In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass unser Vollhefehydrolysat im Vergleich zu anderen Lebendhefe-, Zellwand- und Hefekulturprodukten die Anhaftung von E. coli und Salmonellen an die Darmschleimhaut wirksam verhindert.

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Alexandra Witte
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