D-Laktat in fermentierten Lebensmitteln: Warum der Metabolit mehr Beachtung verdient

Fermentation erzeugt nicht nur Säure und Aroma. Mit D-Laktat entsteht dabei ein Stoffwechselprodukt, dessen biologische Bedeutung zunehmend untersucht wird. Für Hersteller fermentierter Lebensmittel und Getränke ergeben sich daraus neue Fragen - von der Analytik bis zur wissenschaftlichen Einordnung möglicher Funktionen.

Fermentierte Lebensmittel erleben seit Jahren eine wachsende Nachfrage. Joghurt, Kefir, Skyr, Sauermilchprodukte, Sauerteig, fermentiertes Gemüse und verschiedene Getränke stehen dabei nicht nur für traditionelle Herstellungsverfahren, sondern auch für moderne Produktkonzepte rund um Mikrobiom, Natürlichkeit und Funktionalität.

Im Mittelpunkt der öffentlichen Wahrnehmung stehen häufig die eingesetzten Mikroorganismen. Weniger Beachtung finden dagegen die Stoffwechselprodukte, die während der Fermentation entstehen. Dazu gehört D-Laktat, eines der beiden Stereoisomere der Milchsäure.

Während L-Laktat in der Sport- und Stoffwechselforschung seit Langem bekannt ist, wird D-Laktat vielfach noch vor allem als Nebenprodukt mikrobieller Fermentation betrachtet. Die aktuelle Forschung deutet jedoch darauf hin, dass diese Sichtweise möglicherweise zu kurz greift.

Milchsäure liegt in zwei spiegelbildlichen Formen (Stereoisomeren) vor: L-Laktat und D-Laktat. Beide Verbindungen sind chemisch eng verwandt, können sich im biologischen Verhalten jedoch unterscheiden.

Welche Form während einer Fermentation überwiegt, hängt unter anderem von den eingesetzten Mikroorganismen, der Rohstoffbasis, dem pH-Wert, der Temperatur und der Prozessführung ab. Für die Produktentwicklung ist deshalb nicht nur der Gesamtgehalt an Milchsäure relevant. Auch das Verhältnis der beiden Laktat-Formen kann für die Charakterisierung eines fermentierten Produkts von Interesse sein. So enthält bulgarischer Joghurt einen höheren Anteil an D-Laktat während in vielen milden Joghurtsorten L-Laktat dominiert.

In der Praxis wird L- und D-Laktat häufig gemeinsam oder nur unzureichend differenziert betrachtet. Eine stereospezifische Analytik kann jedoch zusätzliche Informationen über den Fermentationsverlauf und die Aktivität der beteiligten Mikroorganismen liefern. Damit könnte sie künftig auch für Prozesskontrolle, Produktspezifikationen und die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Chargen an Bedeutung gewinnen.

Die wissenschaftliche Diskussion über Laktat hat sich in den vergangenen Jahren deutlich erweitert. Laktat wird nicht mehr ausschließlich als Endprodukt der Glykolyse oder als Energiesubstrat betrachtet. Vielmehr wird untersucht, ob Laktat auch als Signalstoff zwischen Zellen und Geweben wirken kann.

Für D-Laktat stellt sich dabei eine besonders interessante Frage: Besitzt dieses Stereoisomer eigene biologische Eigenschaften, die über seine Rolle als Fermentationsmetabolit hinausgehen?

Untersuchungen in Zellkultur- und Tiermodellen liefern hierzu erste Hinweise. In verschiedenen experimentellen Systemen wurden mögliche Zusammenhänge mit Entzündungsprozessen, Immunreaktionen, dem mitochondrialen Stoffwechsel sowie der Kommunikation zwischen Mikrobiom und Wirt untersucht.

Diese Ergebnisse sind wissenschaftlich relevant, müssen aber sorgfältig eingeordnet werden. Präklinische Beobachtungen zeigen zunächst biologische Mechanismen oder formulieren Forschungshypothesen. Sie belegen noch keine Wirkung beim Menschen und erlauben insbesondere keine unmittelbaren Aussagen über einen gesundheitlichen Nutzen von D-Laktat in Lebensmitteln.

Ein Forschungsbereich, in dem D-Laktat besonders häufig diskutiert wird, ist die Immunregulation. Einige experimentelle Arbeiten zeigen, dass D-Laktat Entzündungsreaktionen beeinflussen kann. Im Fokus stehen unter anderem Makrophagen, T-Zellen und bestimmte entzündungsbezogene Biomarker.

Dabei wurde beispielsweise geprüft, ob D-Laktat die Ausprägung bestimmter Zellphänotypen verändert oder Signalwege beeinflusst, die an Immunreaktionen beteiligt sind. Auch Rezeptoren wie GPR81 werden im Zusammenhang mit der Laktat-Signalübertragung untersucht.

Für die Lebensmittelbranche ist daraus derzeit vor allem eine Forschungsfrage abzuleiten: Könnten fermentationsbedingte Metaboliten - neben den lebenden Mikroorganismen selbst - zu den biologischen Eigenschaften fermentierter Produkte beitragen?

Eine belastbare Antwort darauf gibt es noch nicht. Fermentierte Lebensmittel enthalten komplexe Gemische aus organischen Säuren, Peptiden, Vitaminen, Aromastoffen und weiteren mikrobiellen Metaboliten. Einzelne Stoffe lassen sich daher nur schwer isoliert für die Gesamtwirkung eines Produkts verantwortlich machen.

D-Laktat könnte dennoch in mehreren Bereichen praktisch relevant sein.

Erstens kann das D/L-Laktat-Verhältnis als zusätzlicher Parameter zur Beschreibung eines Fermentationsprozesses dienen. Unterschiedliche Kulturen erzeugen unterschiedliche Mengenverhältnisse. Veränderungen während der Lagerung oder Prozessführung können Hinweise auf mikrobielle Aktivität und Produktstabilität liefern.

Zweitens ist die stereospezifische Bestimmung für die Entwicklung neuer fermentierter Getränke und Lebensmittel interessant. Gerade bei funktionellen Produktkonzepten, bei denen Fermentationsmetaboliten eine Rolle spielen sollen, ist eine genaue Kenntnis der Zusammensetzung Voraussetzung für eine seriöse wissenschaftliche Bewertung.

Drittens eröffnet die Forschung neue Perspektiven für die Untersuchung fermentierter Lebensmittel insgesamt. Deren Eigenschaften werden möglicherweise nicht allein durch die Ausgangszutaten oder die eingesetzten Mikroorganismen bestimmt. Auch die während der Fermentation gebildeten Metaboliten können zur sensorischen, technologischen und möglicherweise biologischen Charakteristik eines Produkts beitragen.

Das bedeutet nicht, dass D-Laktat bereits als Wirkstoff oder gesundheitlich wirksamer Inhaltsstoff fermentierter Lebensmittel angesehen werden kann. Es bedeutet vielmehr, dass die Zusammensetzung fermentierter Produkte differenzierter untersucht werden sollte.

D-Laktat befindet sich an der Schnittstelle von Fermentationstechnologie, Lebensmittelanalytik, Mikrobiomforschung und Stoffwechselbiologie. Genau diese Verbindung macht den Metaboliten für die Lebensmittelwirtschaft interessant.

Für Hersteller könnte die differenzierte Betrachtung von D- und L-Laktat langfristig helfen, Fermentationsprozesse genauer zu charakterisieren, Kulturen gezielter auszuwählen und Produkte analytisch umfassender zu beschreiben. Für die Wissenschaft bietet D-Laktat die Möglichkeit, besser zu verstehen, welche Rolle einzelne Fermentationsmetaboliten im Dialog zwischen Lebensmitteln, Mikrobiom und Wirt spielen.

Von einem belastbaren gesundheitlichen Nutzen ist die Forschung derzeit noch entfernt. Die bisherigen Ergebnisse rechtfertigen jedoch eine intensivere Untersuchung - insbesondere bei fermentierten Lebensmitteln und Getränken, in denen D-Laktat natürlicherweise entstehen kann.

D-Laktat ist damit weniger ein fertiger Marketingbaustein als vielmehr ein bislang unterschätzter Forschungs- und Analytikparameter. Seine zukünftige Bedeutung wird davon abhängen, ob sich die präklinischen Hinweise durch standardisierte Messverfahren und klinische Studien bestätigen lassen.

Das Swiss Institute of Longevity (SIL) ist eine gemeinnützige Organisation mit Sitz in der Zentralschweiz, die wissenschaftliche Forschung im Bereich Longevity mit unternehmerischer Umsetzung verbindet. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich die gesunde und selbstbestimmte Lebensspanne des Menschen verlängern lässt - auf Basis wissenschaftlicher Erkenntnisse und innovativer Technologien.
 

Das Institut identifiziert vielversprechende Forschungsergebnisse und unterstützt daraus entstehende Start-ups insbesondere in einer frühen Entwicklungsphase. Dabei verbindet das SIL ein Netzwerk aus Wissenschaftlern, Unternehmern und Investoren und begleitet ausgewählte Projekte sowohl finanziell als auch operativ. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Überbrückung der Lücke zwischen akademischer Forschung und marktfähigen Anwendungen.

Link: https://www.swiss-longevity.ch/

Autoren:
Dr. Tim Friedrichson
Prof. Dr. Dr. Gunter Festel
Dr. Michael Baumann