L-Valin: Struktur, Vorkommen und rechtliche Einordnung

Was die Seitenkette verzweigt macht

Jede Aminosäure ist nach demselben Grundmuster gebaut. An einem zentralen Kohlenstoffatom, dem Alpha-Kohlenstoff, hängen eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe, ein Wasserstoffatom und ein Rest. Dieser Rest, die Seitenkette, unterscheidet die Aminosäuren voneinander.

Bei Valin besteht die Seitenkette aus drei Kohlenstoffatomen in Form einer Isopropylgruppe. Das erste Kohlenstoffatom der Kette trägt also zwei Methylgruppen nebeneinander, statt die Kette geradlinig fortzusetzen. Genau diese Gabelung meint das Wort «verzweigtkettig». Bei Leucin und Isoleucin sitzt die Verzweigung an einer anderen Stelle der etwas längeren Kette.

Die Summenformel lautet C₅H₁₁NO₂, die molare Masse beträgt 117,15 Gramm je Mol. Der systematische Name ist (2S)-2-Amino-3-methylbutansäure; die Stoffdatenbank führt die Verbindung unter PubChem CID 6287.² Das vorangestellte «L» bezeichnet die räumliche Anordnung am Alpha-Kohlenstoff. Nur diese Form kommt in natürlichen Eiweissen vor, und nur sie führt Anhang 2 der Nahrungsergänzungsmittelverordnung als zulässige Verbindung auf.¹

Warum die drei als Gruppe geführt werden

Dass Leucin, Isoleucin und Valin fast immer gemeinsam genannt werden, hat einen chemischen und einen biochemischen Grund. Chemisch teilen sie dasselbe Bauprinzip: eine kurze, gegabelte Kohlenwasserstoffkette ohne weitere funktionelle Gruppen. Damit sind alle drei unpolar.

Biochemisch teilen sie ihren Herstellungsweg. Pflanzen, Pilze und Bakterien bauen die drei Aminosäuren über eine gemeinsame Abfolge von Enzymen auf, die bei der Acetohydroxysäure-Synthase beginnt. Menschen und Tiere besitzen diesen Weg nicht. Deshalb sind alle drei zugleich essenziell, und deshalb behandelt die Fachliteratur sie als Einheit. Auch die Verordnung folgt dieser Ordnung und listet sie im selben Abschnitt «Aminosäuren».

Vorkommen im Nahrungseiweiss

Valin ist Bestandteil praktisch jedes natürlichen Eiweisses. Sein Anteil schwankt je nach Eiweissquelle, liegt aber meist im Bereich weniger Prozent der Gesamtaminosäuren. Wer Eiweiss isst, nimmt Valin daher automatisch mit auf.

Als Quellen mit vergleichsweise hohem Valinanteil gelten unter anderem:

• Milcheiweisse, also Casein und die Molkenproteine
• Hühnerei
• Fleisch und Fisch
• Hülsenfrüchte wie Sojabohne, Erbse und Linse
• Getreidekeime und Nüsse

Bei der Verdauung wird das Eiweiss in seine Bausteine zerlegt. Ob Valin aus einem Konzentrat oder aus gewöhnlicher Nahrung stammt, macht chemisch keinen Unterschied — es ist in beiden Fällen dasselbe Molekül.

Gewinnung durch Fermentation

Freies L-Valin für technische Zwecke wird heute überwiegend fermentativ hergestellt. Dabei erzeugt ein Bakterium die Aminosäure aus Zucker. Als Arbeitspferd dient meist Corynebacterium glutamicum, ein Bodenbakterium, das seit Jahrzehnten in der Aminosäureproduktion eingesetzt wird. Yu und Mitarbeitende beschreiben 2021 in einer Übersichtsarbeit, wie der Stoffwechselweg dieses Bakteriums gezielt umgebaut wird, damit es die verzweigtkettigen Aminosäuren anhäuft statt sie weiterzuverarbeiten.³

Die Fermentation hat gegenüber der rein chemischen Synthese einen handfesten Vorteil. Eine chemische Synthese liefert beide Spiegelbildformen zu gleichen Teilen, die anschliessend getrennt werden müssen. Das Bakterium bildet dagegen von vornherein nur die L-Form. Nach der Gärung wird die Brühe von den Zellen befreit, das Valin über Ionenaustauscher abgetrennt, eingeengt und auskristallisiert.

Wie Valin gemessen wird

Für den Gehalt in einem Erzeugnis ist die Aminosäureanalyse das Standardverfahren. Gebundenes Eiweiss wird zunächst mit Salzsäure gekocht, bis es in freie Aminosäuren zerfällt. Anschliessend trennt eine Ionenaustauschchromatographie das Gemisch auf, und ein Farbreagenz macht die einzelnen Aminosäuren sichtbar.

Verbreitet ist ebenso die Flüssigchromatographie mit vorgeschalteter Markierung der Aminogruppe, oft gekoppelt mit einem Massenspektrometer. Ob wirklich die L-Form vorliegt, prüft eine Trennung an einer chiralen Säule. Diese Prüfung ist bei einem Handelsware-Eingang üblich, weil die Verordnung ausdrücklich die L-Form nennt.

Steckbrief

Was das Schweizer Recht vorgibt

Für Nahrungsergänzungsmittel gilt die Verordnung des EDI über Nahrungsergänzungsmittel (SR 817.022.14). Sie führt L-Valin in Anhang 1 Teil B unter den sonstigen Stoffen mit Anwendungsbeschränkung und setzt die Höchstmenge auf 1600 Milligramm je empfohlener täglicher Verzehrsmenge. Anhang 2 nennt L-Valin zudem unter den zulässigen Verbindungen; die Anmerkung dort erlaubt daneben die Natrium-, Kalium-, Calcium- und Magnesiumsalze sowie das Hydrochlorid.¹

Artikel 3 Absatz 4 Buchstabe b derselben Verordnung regelt, wann ein sonstiger Stoff überhaupt genannt werden darf. Verlangt sind mindestens 15 Prozent der Höchstmenge je Tagesdosis. Bei Valin sind das 240 Milligramm. Ein Erzeugnis mit weniger darf den Stoff nicht auf der Packung hervorheben.¹

Häufige Fragen

Was macht Valin zu einer verzweigtkettigen Aminosäure?

Die Gabelung in der Seitenkette. Valin trägt am ersten Kohlenstoffatom der Seitenkette zwei Methylgruppen nebeneinander, die Kette läuft also nicht geradeaus weiter. Leucin und Isoleucin sind nach demselben Prinzip gebaut, nur sitzt die Gabelung dort weiter aussen.

Wie viel L-Valin darf ein Nahrungsergänzungsmittel höchstens enthalten?

1600 Milligramm je empfohlener täglicher Verzehrsmenge. Diese Höchstmenge steht in Anhang 1 Teil B der Nahrungsergänzungsmittelverordnung. Sie gilt für Erwachsene.

Ab welcher Menge darf L-Valin auf der Packung genannt werden?

Ab 240 Milligramm je Tagesdosis. Artikel 3 Absatz 4 Buchstabe b der Nahrungsergänzungsmittelverordnung verlangt bei sonstigen Stoffen mindestens 15 Prozent der Höchstmenge. Bei Vitaminen und Mineralstoffen gilt eine andere Bezugsgrösse, nämlich die Referenzmenge.

Was bedeutet das «L» in L-Valin?

Es bezeichnet die räumliche Anordnung der Gruppen am Alpha-Kohlenstoff. Aminosäuren gibt es in zwei spiegelbildlichen Formen. In natürlichen Eiweissen kommt nur die L-Form vor, und nur sie führt die Verordnung als zulässige Verbindung.

Gibt es für L-Valin eine zugelassene gesundheitsbezogene Angabe?

Nein. Anhang 14 der Verordnung betreffend die Information über Lebensmittel enthält für L-Valin keinen Wortlaut. Damit darf zu diesem Stoff keine gesundheitsbezogene Angabe gemacht werden.⁴

Quellen

1. Verordnung des EDI über Nahrungsergänzungsmittel, Artikel 3 Absatz 4 Buchstabe b, Anhang 1 Teil B und Anhang 2 — SR 817.022.14 ↩
2. PubChem, Stoffdatensatz L-Valin — PubChem CID 6287 ↩
3. Yu und Mitarbeitende (2021), Übersichtsarbeit zum Umbau des Stoffwechselwegs von Corynebacterium glutamicum — DOI 10.1186/s12934-021-01721-0, PMID 34952576 ↩
4. Verordnung des EDI betreffend die Information über Lebensmittel, Anhang 14 — SR 817.022.16 ↩