Inulin und Insulin

Der Berliner Apotheker Valentin Rose (1762 – 1807), der den Wurzelstock 1804 chemisch untersuchte, hat einer darin gefundenen Substanz die von Inula abgeleitete Bezeichnung Inulin gegeben. Inulin (Abb. 1) ist ein Reservestoff der Pflanze und wird daher auch als Alantstärke bezeichnet. Es ist ein Oligomer der Fructose (bis 100 "Bausteine") mit einer endständigen Glucose und ist mehr oder weniger wasserlöslich. Dagegen ist die aus Getreide oder Kartoffeln gewonnene Stärke, die aus längeren Ketten von Glucose besteht, in Wasser unlöslich.

Heute wird Inulin meist aus Zichorienwurzel (Cichorium intybus) gewonnen. Es kommt außerdem in den verwandten Gattungen Schwarzwurzel (Scorzonera), Löwenzahn (Taraxacum) und Dahlie (Dahlia) sowie in der Küchenzwiebel (Allium cepa) vor.

Besonders erwähnt sei die inulinhaltige Wurzelknolle des Topinamburs (Helianthus tuberosus), den schon die Indianer in Nordamerika anbauten. Französische Siedler in Kanada hatten dank der süßlich schmeckenden "Wunderknolle" um 1600 eine Hungersnot überlebt. Sie schickten sie nach Frankreich, wo sie auf großes Interesse stieß. Ein Gärtner in Rom bezeichnete die mit der Sonnenblume (H. annuus, ital. girasole) nah verwandte Pflanze als girasole articiocco; daraus haben sich die englischen Namen Jerusalem Artichoke und Girasol entwickelt.

Der Topinambur wurde in Europa als Nahrungs- und Futtermittel geschätzt, bis ihn die ergiebigere und lagerfähige Kartoffel seit Mitte des 18. Jh. verdrängte. Heute ist er gelegentlich auf Biomärkten zu finden.

Heutige Bedeutung von Inulin

Inulin ist Bestandteil von präbiotischen Nahrungsergänzungsmitteln, die für Patienten mit Diabetes mellitus geeignet sind. Da dem Menschen das Enzym Inulinase fehlt, wird Inulin im Dünndarm nicht abgebaut und nicht resorbiert. Es gelangt als Ballaststoff in den Enddarm, wo es bakteriell zu Milchsäure und Kohlendioxid abgebaut wird. Das saure Milieu im Darm hemmt pathogene Bakterien. Das Gas verursacht allerdings Flatulenzen.

Topinamburknollen hatten früher Bedeutung für die Herstellung von Fruchtzucker (Fructose). Das Einengen von Topinamburpresssaft, der auch etwas Inulinase enthält, führt zur Hydrolyse des Inulins und schließlich zu einem etwa 90%igen Fructosesirup, der als Süßungsmittel für Diabetiker geeignet ist, da Fructose den Blutzuckerspiegel (d. h. Blutglucosespiegel) nicht beeinflusst. Fructose hat die 1,5- bis 2-fache Süßkraft von Saccharose (Rüben- oder Rohrzucker).

Inulin kann nicht direkt alkoholisch vergoren werden, sondern die Gärung muss durch spezielle Enzym- und Hefepräparate in Gang gesetzt werden, und zuvor muss dem Maischvorgang der Topinamburknolle besondere Beachtung (z. B. Temperatur und pH-Wert) geschenkt werden. Durch die Destillation der vergorenen Maische erhält man Topinamburschnaps. Der deutsche Anbau von Topinambur erfolgt hauptsächlich in Baden, ebenso die Schnapsherstellung

Insulin

Dem Wort Insulin ist die Herkunft von dem Begriff Insel (lat. insula) leicht anzusehen. Aber um welche Insel handelt es sich?

Eine Insel ist ein begrenztes, "isoliertes" (ital. isola = Insel) Areal. 1869 entdeckte der Mediziner Paul Langerhans (1847 – 1888) im Gewebe der Bauchspeicheldrüse solche Inseln, die seither seinen Namen tragen.

Als Josef von Mering (1849 – 1908) und Oskar Minkowski (1858 – 1931) einem Hund die Bauchspeicheldrüse entfernten, lösten sie dadurch einen Diabetes aus. Damit rückten die Langerhans’schen Inseln in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses. Sie wurden als endokrines Gewebe erkannt, das bei allen Säugetieren vorkommt.

Der Name Insulin für die postulierte (noch unbekannte) Wirksubstanz taucht erstmals 1909 bei dem belgischen Pathologen Jean de Meyer (1878 – 1934) auf. Der deutsch-britische Physiologe Edward Albert Sharpey-Schafer (1850 – 1935) behauptete als erster, dass Insulin ein Hormon ist, das den Blutzuckerspiegel senkt.

1921 gelang Frederick G. Banting (1891 – 1941) und seinem Assistenten Charles Best (1899 – 1978) von der Universität Toronto die Extraktion von Insulin, das sie Isletin (engl. isle = Insel) nannten. Zwar hatte Nicolae Paulescu (1869 – 1931) in Bukarest schon 1916 Insulin aus Pankreasgewebe gewonnen, aber dieses Ergebnis erst 1921 in Paris veröffentlicht.

1923 ging der Nobelpreis für Medizin oder Physiologie für die Entdeckung des Insulins an Frederick Banting und seinen Institutsdirektor in Toronto, den schottisch-kanadischen Physiologen James Richard MacLeod (1876 – 1935). Die Auswahl der Preisträger war umstritten, da Charles Best nicht berücksichtigt worden war.

1928 wies Oskar Wintersteiner (1898 – 1971) nach, dass Insulin ein Polypeptid ist. Frederick Sanger (geb. 1918) konnte die komplette Aminosäurensequenz des Insulins bestimmen und erhielt dafür 1958 den Nobelpreis für Chemie. 1963 gelang Helmut Zahn (1916 – 2004) in Aachen die erste Synthese von Insulin. Inzwischen wird es gentechnisch hergestellt.

Menschliches Insulin (Humaninsulin, Abb. 2) ist aus 51 Aminosäuren aufgebaut, die auf zwei Ketten (A und B) verteilt sind; die A-Kette setzt sich aus 21 Aminosäuren zusammen, die B-Kette aus 30. Insgesamt weist Insulin sechs Cystein-Bausteine mit drei Disulfidbrücken auf.