Taurin

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Strukturformel
Strukturformel von Taurin
Allgemeines
Name Taurin
Andere Namen
  • 2-Aminoethan-1-sulfonsäure (IUPAC)
  • 2-Aminoethansulfonsäure
  • 2-Sulfoethylamin
  • β-Aminoethansulfonsäure
  • TAURINE (INCI)[1]
Summenformel C2H7NO3S
Kurzbeschreibung

monokline, farblose und geruchlose Prismen[2]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 107-35-7
EG-Nummer 203-483-8
ECHA-InfoCard 100.003.168
PubChem 1123
ChemSpider 1091
DrugBank DB01956
Wikidata Q207051
Eigenschaften
Molare Masse 125,14 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,709 g·cm−3[3]

Schmelzpunkt

328 °C (Zersetzung ab 300 °C)[2]

pKS-Wert
Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[4]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 315​‐​319​‐​335
P: 261​‐​305+351+338[4]
Toxikologische Daten

> 5000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[5]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Taurin oder 2-Aminoethansulfonsäure ist eine organische Säure mit einer Sulfonsäure- und einer Aminogruppe. Taurin ist eine Aminosulfonsäure und keine Aminocarbonsäure und kann deswegen keine Peptide bilden.

Es entsteht im Stoffwechsel vieler Tiere und des Menschen als Abbauprodukt der Aminosäure Cystein.

Geschichte

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Taurin wurde 1827 von Leopold Gmelin und Friedrich Tiedemann aus der Ochsengalle isoliert und Gallen-Asparagin genannt. Es liegt in der Galle als Taurocholsäure vor, einem Carbonsäureamid der Cholsäure, aus dem es durch saure Hydrolyse freigesetzt werden kann. Der Begriff „Taurin“ stammt von der lateinischen bzw. der griechischen Bezeichnung für Stier (taurus bzw. tauros) und wird 1838 erstmals in der Literatur erwähnt.[2]

Herstellung

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Taurin wird industriell durch Addition von Natriumsulfit an Aziridin synthetisiert.[2] Es kommt als weißes Pulver in den Handel und hat den EU-Code 3a370 als Futtermittelzusatz.[6]

Eigenschaften

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Taurin ist eine farblose kristalline Substanz, die sich ab 300 °C zersetzt und bei 328 °C schmilzt.[2] Es ist bis zu ca. 100 g/l in Wasser löslich. Die gute Wasserlöslichkeit und der hohe Schmelzpunkt erklären sich – ähnlich wie bei Aminosäuren – durch die Bildung des Zwitterions (H3N+–C2H4–SO3−).

Physiologische Funktion

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Eigensynthese

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Alle Tiere, also auch der Mensch, enthalten und benötigen Taurin im Körper. Im Stoffwechsel von Erwachsenen entsteht Taurin aus der Aminosäure Cystein, die unter Sauerstoff- und NAD+-Verbrauch in mehreren Zwischenschritten oxidiert wird. Ein zweiter Entstehungsweg ergibt sich beim Abbau von Coenzym A durch Decarboxylierung von Cysteamin. Eine Zufuhr durch Nahrungsmittel ist bei Erwachsenen nicht nötig.[7] Nur Neugeborene müssen es zusätzlich über die Muttermilch bzw. Säuglingsmilch aufnehmen.

Cystein (1) wird durch Cysteindioxygenase (EC 1.13.11.20) zu 3-Sulfinoalanin (2) oxidiert. Dieses wird zu Hypotaurin (3) decarboxyliert, katalysiert durch die Sulfinoalanindecarboxylase (EC 4.1.1.29) Schließlich wird Hypotaurin zu Taurin (4) unter NAD+-Verbrauch durch die Hypotaurindehydrogenase (EC 1.8.1.3) oxidiert.

Es wird angenommen, dass der Tauringehalt im Körper eines gesunden Menschen von 70 kg Körpergewicht zwischen 30 und 70 g liegt, davon ca. 75 % in den Muskelzellen, der Rest vor allem in Gehirn, Herz und Blut. Ein gesunder Mensch hat somit zwischen 0,43 und 1 g Taurin je 1 kg Körpergewicht im Körper.[2] Muttermilch enthält pro Liter zwischen 25 und 50 Milligramm Taurin.

Funktion

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Die genaue Funktion von Taurin ist, obwohl es sich in den meisten Zellen findet, ungeklärt.[8][9]

Zu den wenigen klar definierten Aufgaben von Taurin im Stoffwechsel gehören die Bildung von Gallensäurenkonjugaten, die Beeinflussung der Signalübertragung und die potentielle Rolle bei der Entwicklung des Zentralnervensystems und der Herzfunktion. Taurin reguliert den Einstrom und die Membranbindung von Calcium, beeinflusst somit die mitochondriale Calciumhomöostase. Es wirkt dabei im Nervensystem als Neuromodulator.[10] Außerdem unterstützt es als Osmoregulator die Bewegung von Natrium und Kalium durch die Zellmembran, insbesondere in den Muskelzellen.[11][12] Die dadurch unterstützte Stabilisierung des Membranpotentials weist eine Steigerung der Kontraktion und eine antiarrhythmische Wirkung am Herz auf. Weiters wirkt Taurin vorbeugend gegen Bluthochdruck und kann die Herzfunktion insgesamt verbessern.[13]

Eine niedrige intrazelluläre Taurinkonzentration in Muskeln ist charakteristisch für chronisches Nierenversagen.[14] Taurinmangel führt im menschlichen Körper zu Störungen des Immunsystems.

Taurin ist ein starkes Antioxidans und kann vor oxidativen Schäden und Entzündungsprozessen schützen.[9] In der Netzhaut sorgt Taurin durch seine antioxidativen Eigenschaften für Membranstabilität und die Funktion der Fotorezeptoren.[15]

Taurin ist wesentlich an der pränatalen und postnatalen Entwicklung des zentralen Nervensystems beteiligt.[9] Bei Kindern, die Taurin-freies Milchpulver erhielten, konnten neuronale Beeinträchtigungen gemessen werden.[9] Milchpulver zur Säuglingsernährung wird in den USA seit den 1980ern aus Gründen der Vorsicht mit Taurin angereichert.[16] Andererseits empfehlen nicht alle Organisationen die Aufnahme von Taurin in Säuglingsnahrung für voll ausgetragene Säuglinge.[16] In der EU ist Taurin kein verpflichtender Bestandteil von Säuglingsnahrung.[17]

Taurin ist essentielle Nahrungsquelle der Darmbakterien Taurinivorans muris und Bilophila wadsworthia, welche als sogenannte „Darmsulfidogene“ physiologisch wirksamen Schwefelwasserstoff (H2S) produzieren.

Taurin und Alterung

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Dass ernährungs- und seneszenzbedingte Defizite von Plasmaspiegeln an Aminosäuren – speziell auch Taurin – den Alterungsprozess weiter beschleunigen, wurde in früheren Arbeiten bereits gezeigt.[18] Taurin wirkt u. a. als Lipid-Antioxidans und steigert Myoglobin- sowie Ferritinspiegel.[19] Ob ein Taurin-Defizit Alterungsprozesse mit induziert und eine Supplementierung günstigen Einfluss auf die Lebensdauer haben kann, wurde von Forschern vom National Institute of Immunology in New Delhi unter Beteiligung der TU München anhand von Taurinkonzentrationen im Blut von Fadenwürmern, Mäusen, Rhesusaffen und Menschen untersucht.[20]

Bei allen Spezies konnte die Abnahme von Taurinkonzentrationen im Serum längs der Alterung nachgewiesen werden. Bei Mäusen sank sie von 132,3 ± 14,2 ng/ml nach 4 Wochen auf 40,2 ± 7,1 ng/ml nach 56 Wochen, was negativ mit dem Alter korrelierte. Bei Affen war die Taurinkonzentration im Serum von 15-jährigen Probanden 85 % niedriger als bei 5-jährigen und altersbedingt bei Menschen sank sie um mehr als 80 %. Bei Supplementierung stieg hingegen die Lebenserwartung von Mäusen um etwa 18 bis 25 %. Altersbedingte funktionelle Erkrankungen des Immunsystems, der Knochen, Muskeln, der Bauchspeicheldrüse, des Gehirns und Darms bei Mäusen und Affen verzögerten sich und die gesunde Lebensspanne verlängerte sich. Transaminasen bei Affen als Entzündungsmarker der Leber sanken. Ebenso der nüchtern-BZ. Beim Menschen war nach Auswertung einer ausreichend großen Kohorte ein Taurindefizit mit Übergewicht, Typ-2-Diabetes, hohen Glukosewerten sowie mit Entzündungsmarkern und hohen Cholesterolwerten korreliert.

Neben einer Supplementierung hat sich körperliche Belastung als günstiger Modulator für ausreichende Taurinspiegel erwiesen. Ein ‚gesundes Altern‘ durch Taurinbehandlung wird daher bereits prognostiziert.[21] Allerdings raten Experten von Selbstmedikation ab, dazu sollen zuvor weitere klinischen Studien abgewartet werden.[22]

Ernährung

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Zufuhr über Lebensmittel

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Taurin ist kein für den Menschen essentieller Nährstoff, da der Körper es selbst bilden kann. Geschätzt wird, dass der Körper täglich zwischen 200 und 400 µmol (25–50 mg) produziert.[16]

Es kommt in den meisten tierischen Lebensmitteln und als Teil der mediterranen Ernährung insbesondere in Meeresfrüchten vor.[23] In pflanzlichen Lebensmitteln ist es überwiegend nur in Spuren enthalten.[16] Ausnahmen bilden Rotalgen (eigentlich Protoctisten) und Wolfsbeeren, welche traditionell im ostasiatischen Raum beheimatet sind.[24][25][26]

Die tägliche Aufnahme von Taurin variiert stark von Ernährungsform zu Ernährungsform.[16] Bei omnivorer Ernährung liegt sie bei etwa 58 mg, mit Schwankungen von 9 bis 372 mg. Andere Studien zeigen für eine omnivore Ernährung Werte von unter 200 mg/d oder geben Schätzungen von 40 bis 400 mg pro Tag an.[27] Entsprechend stark variieren auch die Plasmakonzentrationen bei unterschiedlichen Gruppen mit Werten von 39 bis 116 µmol/L.[28]

Bei veganer Ernährung wird fast kein Taurin über die Nahrung aufgenommen. Die bei Veganern gemessenen Plasmakonzentrationen liegen niedriger, die gemessenen Urinausscheidungen sehr viel niedriger als bei einer omnivoren Ernährung. Gleichwohl sind Veganer, die kein Taurin zu sich nehmen, gesund und auch Kinder, die von sich vegan ernährenden Müttern gestillt wurden, wachsen und entwickeln sich anscheinend normal.[29] Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung listet Taurin nicht als kritischen Nährstoff bei veganer Ernährung.[30]

Nahrungsergänzungsmittel

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Taurinhaltige Getränke sind seit Jahrzehnten in Japan populär.[16]

Da vermutet wurde, dass Taurin bei der Muskel-Kontraktion helfen könnte, enthalten einige Energy-Drinks Taurin.[31][32] Erste Studien stellten zwar einen positiven Effekt auf die sportliche Leistungsfähigkeit fest, jedoch erlaubte das Studiendesign nicht zu unterscheiden, ob dieser auf Taurin oder das ebenfalls enthaltene Glucuronolacton zurückzuführen ist.[27] Auch wenn Energy-Drinks die Taurin-Zufuhr um das Vielfache der üblichen Tagesaufnahme erhöhen, gibt es wenig Grund zur Annahme, dass davon stark positive oder negative Effekte ausgehen.[16]

Über einen Zeitraum von 56 Tagen können Taurin-Supplemente einige Marker für Entzündungen und oxidativen Stress reduzieren.[33]

Toxizität

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Gestützt auf wenige Tierversuche und die weitverbreitete Nutzung als Nahrungsmittelzusatz gibt es bisher keine Hinweise auf eine Toxizität von Taurin; bestünde eine solche, wäre sie gering.[16]

Tier-Ernährung

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1975 wurde entdeckt, dass Katzen, die kein Taurin über die Nahrung bekamen, unter degenerativen Veränderungen der Netzhaut litten. Daraus ließ sich schließen, dass Katzen kein Taurin synthetisieren können.[16] Dementsprechend sind Fertigfutter für Katzen mit Taurin angereichert bzw. enthalten taurinhaltige Innereien von Wirbeltieren, Freigängerkatzen stillen ihren Taurinbedarf auch über erbeutete Kleintiere. Einige Algen- und Insektenarten bilden wegen ihres Tauringehalts eine mögliche Alternative als Heimtierfuttermittel.[34]

Siehe auch

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Magnesiumtaurat zur Synergie mit Magnesium

Literatur

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  • The use of taurine and D-glucurono-gamma-lactone as constituents of the so-called “energy” drinks. In: EFSA Journal. Band 7, Nr. 2, 2009, S. 935, doi:10.2903/j.efsa.2009.935.
  • Taurine 10 – Originalartikel und kritische Rezensionen, die auf den Vorträgen und Posterpräsentationen des XX. Internationalen Taurintreffens basieren, das im Mai 2016 in Seoul, Korea, stattfand.
  • Taurine 12 – Auswahl von Originalartikeln und Rezensionen zu aktuellen Themen über die Anwendung von Taurin für die menschliche Gesundheit, die von Mitgliedern der International Taurine Society verfasst wurden.
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Einzelnachweise

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  1. ↑ Eintrag zu TAURINE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 11. Mai 2020.
  2. ↑ a b c d e f g h i Eintrag zu Taurin. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 19. Dezember 2011.
  3. ↑ J. A. Beukes, F. Mo, W. van Beek: Phys. Chem. Chem. Phys. 9 (2007) 4709–4720.
  4. ↑ a b c Datenblatt Taurine bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. April 2011 (PDF).
  5. ↑ Eintrag zu Taurine in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar)
  6. ↑ Europäische Union: Register of Feed Additives pursuant to Regulation (EC) No 1831/2003, Seite 34, abgerufen am 16. Nov. 2021
  7. ↑ Angela Bechthold: Taurin – Anti-Aging-Mittel in Energy-Drinks? In: MedWatch. 13. Juni 2023, abgerufen am 24. Februar 2024.
  8. ↑ P. W. Emery: Amino Acids: Chemistry and Classification. In: Encyclopedia of Human Nutrition (Third Edition). Academic Press, Waltham 2013, ISBN 978-0-12-384885-7, S. 64–71, doi:10.1016/b978-0-12-375083-9.00009-x: „High concentrations of taurine are found within most cells of the body, although its role is far from clear. In the liver the main fate of taurine is the production of taurocholic acid, which acts as an emulsifier in the bile. Another key role for cysteine is in the synthesis of the tripeptide glutathione, which is an important intracellular antioxidant.“
  9. ↑ a b c d A. Catharine Ross et al. (Hrsg.): Modern Nutrition in Health and Disease. 11. Auflage. Wolters Kluwer, Baltimore 2014, ISBN 978-1-60547-461-8, S. 457: „...children whose only nutrition was taurine-free parenteral infusion or taurine-devoid formulas have exhibited ophthalmoscopically and electrophysiologically detectable retinal abnormalities and immature brainstem auditory evoked responses.“
  10. ↑ Todd M. Foos, Jang-Yen Wu: The Role of Taurine in the Central Nervous System and the Modulation of Intracellular Calcium Homeostasis. In: Neurochemical Research. Band 27, Nr. 1, 2002, S. 21–26, doi:10.1023/A:1014890219513.
  11. ↑ Claire Cuisinier et al.: Role of taurine in osmoregulation during endurance exercise. In: European Journal of Applied Physiology. Band 87, Nr. 6, 2002, S. 489–495, doi:10.1007/s00421-002-0679-0 (ucl.ac.be [PDF]).
  12. ↑ Taurin. In: spektrum.de. Abgerufen am 5. Januar 2022.
  13. ↑ Chih-Chen Tzang et al.: Insights into the cardiovascular benefits of taurine: a systematic review and meta-analysis. In: Nutrition Journal. Band 23, Nr. 1, 15. August 2024, doi:10.1186/s12937-024-00995-5, PMID 39148075 (biomedcentral.com [abgerufen am 17. August 2024]).
  14. ↑ Wolfgang Hartig: Ernährungs- und Infusionstherapie: Standards für Klinik, Intensivstation und Ambulanz; 232 Tabellen. Georg Thieme Verlag, 2004, ISBN 978-3-13-130738-5, S. 13 (google.de [abgerufen am 9. August 2024]).
  15. ↑ Sareen S. Gropper und Jack L. Smith (Hrsg.): Advanced Nutrition and Human Metabolism. 7. Auflage. Cengage Learning, Boston 2018, ISBN 978-1-305-62785-7, S. 196: „Taurine, a β-amino sulfonic acid, is made in the liver from cysteine but concentrated in muscle and the central nervous system; it is also found in smaller amounts in the heart, liver, and kidneys, among other tissues. Although taurine is not involved in protein synthesis, it is important in the retina, where it maintains membrane stability and photoreceptor cell function through its antioxidant abilities (such as scavenging peroxidative, e.g., oxychloride, products). Taurine also serves in the liver and intestine as a bile salt, taurocholate, and in the central nervous system as an inhibitory neurotransmitter“
  16. ↑ a b c d e f g h i A. Catharine Ross et al. (Hrsg.): Modern Nutrition in Health and Disease. 11. Auflage. Wolters Kluwer, Baltimore 2014, ISBN 978-1-60547-461-8, S. 719.
  17. ↑ Delegierte Verordnung (EU) 2016/127 der Kommission vom 25. September 2015 zur Ergänzung der Verordnung (EU) Nr. 609/2013 des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die besonderen Zusammensetzungs- und Informationsanforderungen für Säuglingsanfangsnahrung und Folgenahrung und hinsichtlich der Informationen, die bezüglich der Ernährung von Säuglingen und Kleinkindern bereitzustellen sind (Text von Bedeutung für den EWR). 32016R0127, 2. Februar 2016 (europa.eu [abgerufen am 3. Januar 2022]).
  18. ↑ Hans Joerg Stuerenburg et al.: Age related profiles of free amino acids in human skeletal muscle. In: Neuro Endocrinology Letters. Band 27, Nr. 1-2, 2006, S. 133–136, PMID 16648814.
  19. ↑ Ulrike Seidel et al.: Taurine Enhances Iron-Related Proteins and Reduces Lipid Peroxidation in Differentiated C2C12 Myotubes. In: Antioxidants. Band 9, Nr. 11, 31. Oktober 2020, S. 1071, doi:10.3390/antiox9111071, PMID 33142756, PMC 7693586 (freier Volltext).
  20. ↑ Parminder Singh et al.: Taurine deficiency as a driver of aging. In: Science (New York, N.Y.). Band 380, Nr. 6649, 9. Juni 2023, S. eabn9257, doi:10.1126/science.abn9257, PMID 37289866.
  21. ↑ Taurin als Pille für Langlebigkeit? In: sciencemediacenter.de. 8. Juni 2023, abgerufen am 20. Juli 2024.
  22. ↑ Taurin verlängert im Tierversuch Lebensspanne und verzögert Alterung. In: aerzteblatt.de. 12. Juni 2023, abgerufen am 20. Juli 2024.
  23. ↑ Anthony Zulli: Taurine in cardiovascular disease:. In: Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. Band 14, Nr. 1, Januar 2011, S. 57–60, PMID 21076292 (lww.com [abgerufen am 4. September 2024]).
  24. ↑ Azusa Kawasaki et al.: The Taurine Content of Japanese Seaweed. In: Advances in Experimental Medicine and Biology. 975 Pt 2, 2017, S. 1105–1112, doi:10.1007/978-94-024-1079-2_88, PMID 28849526.
  25. ↑ Fen Wang et al.: Ultrasound-assisted extraction and purification of taurine from the red algae Porphyra yezoensis. In: Ultrasonics Sonochemistry. Band 24, 1. Mai 2015, S. 36–42, doi:10.1016/j.ultsonch.2014.12.009.
  26. ↑ H. Xie, S. Zhang: Determination of taurine in Lycium barbarum L. by high performance liquid chromatography with OPA-urea pre-column derivatization. In: Se Pu = Chinese Journal of Chromatography. Band 15, Nr. 1, Januar 1997, S. 54–56, PMID 15739436.
  27. ↑ a b Health and Consumer Protection - Scientific Committee on Food - Outcome of discussions 22. 23. Juni 2006, archiviert vom Original am 23. Juni 2006; abgerufen am 3. Januar 2022.
  28. ↑ A. Catharine Ross et al. (Hrsg.): Modern Nutrition in Health and Disease. 11. Auflage. Wolters Kluwer, Baltimore 2014, ISBN 978-1-60547-461-8, S. 458.
  29. ↑ A. Catharine Ross et al.: Modern Nutrition in Health and Disease. Hrsg.: Thomas R. Ziegler. 11. Auflage. Wolters Kluwer, Baltimore 2014, ISBN 978-1-60547-461-8, S. 450: „Vegans consuming little or no preformed taurine are healthy, however, and the children born to and nursed by vegan mothers appear to have normal growth and development.“
  30. ↑ Alessa Klug et al.: Neubewertung der DGE-Position zu veganer Ernährung. In: Ernaehrungs Umschau international. Band 7, 2024, S. 60−84, doi:10.4455/eu.2024.22 (https://www.dge.de//fileadmin/dok/wissenschaft/positionen/DGE_Position_Neubewertung_Vegane_Ernährung_EU_2024_60-84.pdf).
  31. ↑ M. C. G. van de Poll et al.: Amino Acids: Specific Functions. In: Encyclopedia of Human Nutrition (Third Edition). Academic Press, Waltham 2013, ISBN 978-0-12-384885-7, S. 79–87, doi:10.1016/b978-0-12-375083-9.00011-8.
  32. ↑ Energy-Drinks: Zusatzstoffe bunt gemixt. UGB-Forum 5/2000, S. 276–277, aktualisiert 2013. In: Verband für Unabhängige Gesundheitsberatung (UGB). Abgerufen am 9. August 2024.
  33. ↑ Amir Hossein Faghfouri et al.: Profiling inflammatory and oxidative stress biomarkers following taurine supplementation: a systematic review and dose-response meta-analysis of controlled trials. In: European Journal of Clinical Nutrition. 28. September 2021, doi:10.1038/s41430-021-01010-4, PMID 34584225.
  34. ↑ Sarah McCusker et al.: Amino acid content of selected plant, algae and insect species: a search for alternative protein sources for use in pet foods. In: Journal of Nutritional Science. Band 3, Januar 2014, S. e39, doi:10.1017/jns.2014.33, PMID 26101608 (cambridge.org [abgerufen am 4. September 2024]).
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