Einfluss der Speisenzubereitung auf Mikronährstoffgehalt und Bioverfügbarkeit

Die Speisenzubereitung kann den Mikronährstoffgehalt eines Lebensmittels vermindern, weitgehend unverändert lassen oder die Bioverfügbarkeit einzelner Mikronährstoffe erhöhen. Maßgeblich sind Lebensmittelmatrix, Zerkleinerungsgrad, Wasser- und Sauerstoffkontakt, pH-Wert, Oberfläche, Garzeit, Gartemperatur, Garflüssigkeitsmenge sowie die Frage, ob austretende Flüssigkeit mitverzehrt wird [1, 2].

Eine pauschale Rangfolge der Zubereitungsverfahren ist wissenschaftlich nicht begründbar. Während wasserlösliche und oxidationsempfindliche Vitamine häufig durch kurze Garzeiten und geringe Wassermengen besser erhalten bleiben, können mechanische und thermische Verfahren die Freisetzung von Carotinoiden aus der Lebensmittelmatrix verbessern. Einweichen, Keimen und Fermentieren können wiederum absorptionshemmende Verbindungen vermindern und dadurch die Verfügbarkeit bestimmter Mineralstoffe erhöhen [1, 2, 9-16].

Der Artikel ist auf küchentechnische Verfahren vom Waschen, Schälen und Zerkleinern bis zur thermischen Zubereitung und Mahlzeitenkombination begrenzt. Lagerung, Transport, industrielle Konservierung und die allgemeine Bewertung verarbeiteter Lebensmittel sind nicht Gegenstand.

Fachliche Bewertungsgrößen

Für die Bewertung zubereitungsbedingter Veränderungen müssen unterschiedliche Größen getrennt werden:

• Mikronährstoffkonzentration – analytisch gemessene Menge eines Mikronährstoffs je 100 g oder je Portion. Sie kann nach dem Garen allein durch Wasserverlust ansteigen, obwohl sich die absolute Mikronährstoffmenge nicht erhöht hat.
• Echte Retention – Anteil der ursprünglich im Lebensmittel vorhandenen Mikronährstoffmenge, der nach der Zubereitung unter Berücksichtigung der Gewichtsveränderung erhalten bleibt [4].
• Für die Resorption verfügbarer Anteil – Anteil eines Mikronährstoffs, der während der Verdauung aus der Lebensmittelmatrix freigesetzt wird und grundsätzlich für die intestinale Aufnahme zur Verfügung steht.
• Bioverfügbarkeit – Anteil eines aufgenommenen Mikronährstoffs, der tatsächlich resorbiert und anschließend für physiologische Funktionen oder Speicher genutzt wird.

Die echte Retention wird nach folgender Formel berechnet [4]:

Echte Retention (%) = Mikronährstoffkonzentration nach der Zubereitung × Speisengewicht nach der Zubereitung ÷ Mikronährstoffkonzentration vor der Zubereitung × Speisengewicht vor der Zubereitung × 100.

Die ausschließliche Gegenüberstellung von Konzentrationen je 100 g kann zu Fehlinterpretationen führen. Beim Backen, Rösten, Grillen und Braten kann ein scheinbarer Konzentrationsanstieg primär auf Wasserverlust beruhen. Umgekehrt kann ein analytisch geringerer Gehalt mit einer verbesserten Freisetzung während der Verdauung einhergehen, wenn Zellstrukturen aufgeschlossen oder absorptionshemmende Verbindungen abgebaut wurden [4, 9-18].

Viele lebensmittelwissenschaftliche Untersuchungen verwenden simulierte Verdauungsmodelle. Diese erfassen die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix, nicht jedoch die tatsächliche humane Resorption und metabolische Nutzung. Aussagen zur Bioverfügbarkeit sind daher am belastbarsten, wenn sie durch kontrollierte Humanstudien mit Isotopenmethoden, postprandialen Konzentrationsverläufen oder geeigneten Biomarkern gestützt werden [12, 16-19].

Grundlegende Wirkmechanismen

Auslaugung – wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe können in Wasch-, Einweich- oder Garwasser übertreten. Das Ausmaß wird durch Zerkleinerung, Oberfläche, Wassermenge, Temperatur und Kontaktzeit bestimmt. Wird die Flüssigkeit als Bestandteil von Suppen, Eintöpfen oder Soßen verzehrt, verbleibt ein wesentlicher Anteil der ausgelaugten Mikronährstoffe in der Mahlzeit [1-3, 5-8].

Thermischer und oxidativer Abbau – Vitamin C, Folate, Thiamin und weitere B-Vitamine können durch längere Erhitzung, Sauerstoffkontakt und ungünstige pH-Bedingungen abgebaut werden. Temperatur und Einwirkzeit wirken zusammen. Eine kurze thermische Behandlung kann deshalb trotz höherer Temperatur günstiger sein als eine lange Behandlung bei niedrigerer Temperatur [1-3, 5-7].

Aufschluss der Lebensmittelmatrix – Zerkleinern, Pürieren und Garen erweichen Zellwände und verändern Protein- und Polysaccharidstrukturen. Dadurch können Carotinoide während der Verdauung besser aus der Matrix freigesetzt werden [9, 16-18, 22].

Veränderung absorptionshemmender Verbindungen – Einweichen, Keimen, Fermentieren und Erhitzen können den Gehalt an Phytat, löslichem Oxalat und weiteren die Mineralstoffresorption beeinflussenden Substanzen vermindern. Der Effekt ist lebensmittel-, mineralstoff- und verfahrensspezifisch [10-15].

Interaktionen innerhalb der Mahlzeit – die Aufnahme von Carotinoiden wird durch gleichzeitig verzehrtes Fett gefördert. Ascorbinsäure und bestimmte weitere organische Säuren können die Resorption von Nicht-Häm-Eisen erhöhen [16, 19].

Waschen, Schälen und Zerkleinern

Kurzes Waschen intakter Lebensmittel entfernt Mikronährstoffe nur in geringem Umfang. Verlängertes Wässern, wiederholtes Waschen und das Waschen bereits stark zerkleinerter Lebensmittel erhöhen jedoch die Kontaktfläche und können die Auslaugung wasserlöslicher Vitamine und Mineralstoffe fördern [1, 2]. Gemüse und Obst sollten daher möglichst vor dem Zerkleinern gewaschen und anschließend zeitnah weiterverarbeitet werden.

Durch Schälen werden nicht nur ungenießbare oder sensorisch unerwünschte Bestandteile entfernt. Schalen und unmittelbar darunter liegende Gewebeschichten können je nach Lebensmittel überdurchschnittliche Konzentrationen bestimmter Vitamine, Mineralstoffe und sekundärer Pflanzenstoffe enthalten. Ist ein Schälen erforderlich, begrenzt dünnes Schälen den Verlust mikronährstoffreicher essbarer Gewebe [1, 2].

Zerkleinern und Pürieren haben gegenläufige Wirkungen. Die vergrößerte Oberfläche fördert Sauerstoffkontakt, enzymatische Reaktionen und bei Wasserkontakt die Auslaugung. Gleichzeitig verbessert die mechanische Desintegration insbesondere bei carotinoidreichen Gemüsearten die Freisetzung aus den Zellstrukturen. Empfindliche Lebensmittel sollten daher erst kurz vor dem Garen oder Verzehr zerkleinert werden [1, 9, 16-18].

Einweichen, Keimen und Fermentieren

Das Einweichen von Getreide, Reis und Hülsenfrüchten kann die Garzeit verkürzen und lösliche bzw. diffusionsfähige Inhaltsstoffe vermindern. Wird das Einweichwasser verworfen, können zugleich wasserlösliche B-Vitamine und Mineralstoffe verloren gehen. Untersuchungen an Reis zeigen, dass Waschen, Einweichen und Garen sowohl den Gehalt an B-Vitaminen und Phytat als auch den für die Resorption verfügbaren Mineralstoffanteil verändern können [13].

Einweichen allein bewirkt nicht bei jedem Lebensmittel eine ausgeprägte Phytatreduktion. Wirksamer sind Verfahren, die pflanzeneigene oder mikrobielle Phytasen aktivieren, insbesondere Keimen und Fermentieren bei geeigneter Feuchtigkeit, Temperatur und pH-Bedingung [10, 11].

Der Abbau von Phytat kann die Löslichkeit und kurzfristige Resorption von Nicht-Häm-Eisen verbessern. Eine kontrollierte Humanstudie zeigte eine höhere Eisenabsorption aus weitgehend dephytinisierten Getreidebreien [14]. Die aktuelle systematische Übersicht zu fermentiertem Brot kommt jedoch zu einem differenzierten Ergebnis: Akute Studien sprechen teilweise für eine verbesserte Eisenaufnahme bei wirksamer Phytatreduktion, während langfristige Interventionsstudien keine konsistente Verbesserung des Eisenstatus belegen. Die Studienzahl ist gering, die Verfahren sind heterogen und das Verzerrungsrisiko ist häufig erhöht [12].

Bei oxalatreichen Gemüsearten kann Kochen in Wasser mit anschließendem Verwerfen des Kochwassers den Gehalt an löslichem Oxalat stärker vermindern als Dämpfen. Dies kann bei entsprechender ernährungsmedizinischer Indikation die alimentäre Oxalataufnahme reduzieren. Gleichzeitig sind Verluste wasserlöslicher Vitamine und Mineralstoffe zu berücksichtigen [15].

Feuchte Garverfahren

Kochen und Simmern – die vollständige Immersion in Wasser begünstigt insbesondere bei klein geschnittenem Gargut die Auslaugung von Vitamin C, Folaten, Thiamin, Vitamin B6, Kalium und weiteren wasserlöslichen Bestandteilen. Die Verluste nehmen im Allgemeinen mit Wassermenge, Oberfläche, Garzeit und anschließendem Verwerfen der Flüssigkeit zu [1-3, 5-8]. Kochen bleibt dennoch sinnvoll, wenn es zur sicheren und verträglichen Zubereitung erforderlich ist, absorptionshemmende Verbindungen reduziert werden sollen oder die Garflüssigkeit Bestandteil der Speise bleibt.

Dämpfen und Dünsten – der fehlende oder geringe direkte Kontakt mit Garwasser begrenzt die Auslaugung. Für Vitamin C und Folate wird bei zahlreichen Gemüsearten eine höhere Retention als nach Kochen in überschüssigem Wasser beobachtet. Eine generelle Überlegenheit für jedes Lebensmittel und jeden Mikronährstoff ist jedoch nicht belegt [1, 5-7].

Mikrowellengaren – kurze Erhitzungszeiten und geringe Wasserzugaben können eine hohe Retention wasserlöslicher Vitamine ermöglichen. Mikrowellen verursachen keine prinzipiell spezifischeren Mikronährstoffverluste als andere thermische Verfahren. Entscheidend sind Endtemperatur, Behandlungsdauer und Wassermenge [1, 5, 6].

Druckgaren – die erhöhte Temperatur verkürzt die notwendige Garzeit und kann bei Hülsenfrüchten und Getreide den Aufschluss der Matrix sowie die Inaktivierung bestimmter absorptionshemmender Faktoren unterstützen. Für empfindliche Vitamine ergeben sich je nach Lebensmittel, Wassermenge und Prozessdauer unterschiedliche Retentionswerte. Eine allgemeine Überlegenheit gegenüber Dämpfen oder konventionellem Kochen ist nicht belegt [1, 2, 6, 10, 13].

Sous-vide-Garen – die luftdichte Verpackung begrenzt Sauerstoffkontakt und Stoffübergang in Garwasser. Eine aktuelle Übersicht beschreibt für zahlreiche Gemüsearten eine günstige Retention von Vitamin C, Mineralstoffen und weiteren bioaktiven Verbindungen. Die eingeschlossenen Untersuchungen sind hinsichtlich Lebensmittel, Temperatur, Garzeit und Vergleichsverfahren jedoch heterogen. Eine universelle Überlegenheit des Sous-vide-Garens ist daher nicht gesichert; lebensmittelhygienisch validierte Zeit-Temperatur-Kombinationen bleiben erforderlich [20].

Trockene und fettbasierte Garverfahren

Backen, Rösten und Grillen – da keine größere Garwassermenge vorhanden ist, entfällt die Auslaugung weitgehend. Längere Erhitzung und hohe Oberflächentemperaturen können jedoch empfindliche Vitamine abbauen und Carotinoide oxidativ verändern. Gleichzeitig kann der thermische Matrixaufschluss die Freisetzung bestimmter Carotinoide während der Verdauung erhöhen. Veränderungen je 100 g müssen wegen des häufig erheblichen Wasserverlusts anhand der echten Retention bewertet werden [1, 2, 4, 9].

Kurzes Braten und Pfannenrühren – kurze Garzeiten und geringe Flüssigkeitsmengen können wasserlösliche Mikronährstoffe vergleichsweise gut erhalten. Eine moderate Zugabe pflanzlichen Öls fördert zusätzlich die Aufnahme von Carotinoiden. Lange Bratzeiten, sehr hohe Temperaturen und wiederholtes Erhitzen erhöhen dagegen thermischen und oxidativen Stress [1, 2, 16].

Frittieren – aufgrund der fehlenden Auslaugung können einzelne Mikronährstoffe rechnerisch gut erhalten bleiben. Hohe Temperaturen, Wasserverlust, oxidative Veränderungen und die Aufnahme von Frittierfett erschweren jedoch die ernährungsphysiologische Bewertung. Für die gezielte Optimierung der Mikronährstoffversorgung ist Frittieren gegenüber kürzeren und kontrollierteren Garverfahren nicht erforderlich [1, 2, 9].

Vergleich küchentechnischer Verfahren

Wasserlösliche Vitamine

Vitamin C – Vitamin C gehört zu den gegenüber Wasser, Erhitzung und Sauerstoff empfindlichsten Mikronährstoffen. Besonders ungünstig sind starkes Zerkleinern mit längerer Standzeit, Kochen in großen Wassermengen, lange Garzeiten und längeres Heißhalten [1-3, 5, 6].

Eine systematische Übersicht zu Speisen aus Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen zeigte erhebliche Vitamin-C-Verluste durch Zubereitung und nachfolgende Warmhaltung. Die eingeschlossenen Untersuchungen waren allerdings methodisch heterogen, sodass keine allgemeingültige prozentuale Verlustangabe abgeleitet werden kann [3].

Dämpfen, Dünsten und kurzes Mikrowellengaren weisen bei vielen Gemüsearten günstigere Retentionswerte als Kochen mit anschließendem Verwerfen des Wassers auf. Die konkrete Rangfolge unterscheidet sich jedoch zwischen den untersuchten Lebensmitteln [5, 6].

Folate – Folatverluste beruhen vor allem auf Auslaugung, Oxidation und thermischem Abbau. Die Stabilität unterscheidet sich zwischen den einzelnen Folatvitameren. Dämpfen verursacht bei zahlreichen Gemüsearten geringere Verluste als Kochen in Wasser; die Ergebnisse bleiben jedoch lebensmittelspezifisch [6, 7].

Thiamin und weitere B-Vitamine – die Retention wird durch Wasserlöslichkeit, thermische Stabilität, pH-Wert und Lebensmittelmatrix bestimmt. Wiederholtes Waschen, Einweichen mit Verwerfen der Flüssigkeit und langes Kochen können die Verluste erhöhen [1, 2, 13].

Für die Gemeinschaftsverpflegung empfiehlt die Deutsche Gesellschaft für Ernährung, Garzeiten so lange wie nötig und so kurz wie möglich zu halten und die Heißhaltezeit gegarter Speisen auf maximal drei Stunden zu begrenzen [LL1].

Fettlösliche Vitamine und Carotinoide

Fettlösliche Vitamine und Carotinoide sind gegenüber Auslaugung weniger empfindlich als wasserlösliche Vitamine. Ihre analytische Retention und ihre Bioverfügbarkeit können sich jedoch gegenläufig entwickeln. Erhitzen und Zerkleinern können Carotinoide aus Zellwand- und Chromoplastenstrukturen lösen; intensive Hitze, Sauerstoffkontakt und lange Prozesszeiten können gleichzeitig Isomerisierung und oxidativen Abbau fördern [9, 16-18, 22].

Kontrollierte Humanstudien zeigen, dass β-Carotin aus verarbeiteten Karotten und Spinat besser verfügbar sein kann als aus den entsprechenden rohen Lebensmitteln [17]. Lycopin wurde aus Tomatenpaste besser resorbiert als aus frischen Tomaten [18]. Diese Befunde belegen die Bedeutung des Matrixaufschlusses, rechtfertigen jedoch keine pauschale Bevorzugung stark verarbeiteter Lebensmittel.

Eine systematische Übersicht und Metaanalyse aus 27 In-vitro-Untersuchungen und zwölf randomisierten kontrollierten Studien zeigte, dass die gleichzeitige Aufnahme von Fett die Carotinoidresorption erhöht. Fette mit einem höheren Anteil ungesättigter Fettsäuren zeigten in der Metaanalyse einen stärkeren Effekt als überwiegend gesättigte Fette [16]. Eine moderate Menge pflanzlichen Öls zu carotinoidreichem Gemüse ist daher ernährungsphysiologisch sinnvoll.

Aktuelle Untersuchungen an Karotten bestätigen, dass thermische Behandlung die Freisetzung von Provitamin-A-Carotinoiden während der simulierten Verdauung erhöhen kann. Die optimale Kombination aus Temperatur und Garzeit ist jedoch verfahrensabhängig. Eine maximale analytische Retention ist nicht automatisch mit dem höchsten für die Resorption verfügbaren Anteil gleichzusetzen [22].

Mineralstoffe und Spurenelemente

Mineralstoffe werden durch haushaltsübliche Gartemperaturen chemisch nicht zerstört. Veränderungen der verzehrten Menge entstehen durch Schälen, Auslaugung, Abtropfverluste und Veränderungen des Wassergehalts [2, 4, 8].

Eine aktuelle Untersuchung an verbreiteten Gemüsearten zeigte eine erhebliche Heterogenität der echten Mineralstoffretention. Je nach Gemüseart und Mineralstoff ergaben Dämpfen, Mikrowellengaren oder Grillen unterschiedliche Retentionsmuster. Eine allgemeingültige Hierarchie der Garverfahren lässt sich auch für Mineralstoffe nicht ableiten [8].

Eisen und Zink – bei pflanzlichen Lebensmitteln wird die Bioverfügbarkeit häufig stärker durch Phytat und die Zusammensetzung der gesamten Mahlzeit als durch den analytischen Mineralstoffgehalt bestimmt [10-14]. Einweichen, Keimen und Fermentieren können den Phytatgehalt reduzieren, führen jedoch nicht automatisch zu einer langfristigen Verbesserung des Eisen- oder Zinkstatus [11, 12].

Ascorbinsäure fördert die Resorption von Nicht-Häm-Eisen durch Reduktion von dreiwertigem zu zweiwertigem Eisen, Komplexbildung und teilweise Aufhebung inhibitorischer Mahlzeiteneffekte. Eine ascorbinsäurereiche Komponente sollte bei eisenbetonten pflanzlichen Mahlzeiten möglichst gleichzeitig und wenig erhitzt verzehrt werden [19].

Calcium – die intestinale Verfügbarkeit kann durch Oxalat und Phytat beeinflusst werden. Bei stark oxalathaltigen Gemüsearten kann Kochen mit anschließendem Verwerfen des Wassers den Gehalt an löslichem Oxalat reduzieren. Der mögliche Vorteil ist gegen die gleichzeitige Auslaugung anderer Mikronährstoffe abzuwägen [11, 15].

Jod – die Retention von Jod aus Jodsalz hängt von der verwendeten Jodverbindung, Lebensmittelmatrix, Wassermenge, Gartemperatur, Garzeit und Prozessführung ab. Experimentelle Untersuchungen zeigen verfahrensabhängige Verluste, erlauben jedoch keine allgemeingültigen Prozentangaben für sämtliche Speisen [21]. Jodsalz sollte entsprechend dem DGE-Qualitätsstandard regelmäßig, aber sparsam verwendet werden [LL1].

Evidenzbasierte Empfehlungen für die Speisenzubereitung

• Gemüse und Obst möglichst unzerkleinert waschen und nicht unnötig lange wässern [1, 2].
• Essbare Schalen und äußere Gewebeschichten erhalten; falls erforderlich, möglichst dünn schälen [1, 2].
• Lebensmittel erst kurz vor dem Garen oder Verzehr zerkleinern [1, 2].
• Garzeiten so lange wie für Lebensmittelsicherheit, Bekömmlichkeit und gewünschte Textur erforderlich, aber so kurz wie möglich halten [LL1].
• Für empfindliche wasserlösliche Vitamine Dämpfen, Dünsten oder kurzes Mikrowellengaren bevorzugen, sofern Lebensmittel und Rezeptur dafür geeignet sind [1, 5-7].
• Beim Kochen geringe Wassermengen verwenden und die Garflüssigkeit nach Möglichkeit in Suppen, Eintöpfen oder Saucen weiterverwenden [1-3].
• Carotinoidreiche Gemüsearten ausreichend zerkleinern und moderat erhitzen; eine kleine Menge pflanzlichen Öls in die Mahlzeit integrieren [16-18, 22].
• Bei eisenreichen pflanzlichen Mahlzeiten gleichzeitig eine ascorbinsäurereiche, möglichst wenig erhitzte Komponente verzehren [19].
• Keimen und Fermentieren gezielt zur Phytatreduktion einsetzen, den möglichen Nutzen für die langfristige Mineralstoffversorgung jedoch nicht überschätzen [10-12].
• Heißhaltezeiten minimieren und in der Gemeinschaftsverpflegung auf maximal drei Stunden begrenzen [LL1].
• Analytische Konzentrationen nach dem Garen nur unter Berücksichtigung von Wasser- und Gewichtsveränderungen interpretieren [4].
• Rohe und schonend gegarte Lebensmittel kombinieren, da keine einzelne Zubereitungsform sämtliche Mikronährstoffe gleichzeitig maximiert [1, 2].

Fazit

Die mikronährstoffmedizinisch optimale Speisenzubereitung beruht nicht auf einer einzelnen überlegenen Garmethode, sondern auf einer lebensmittel- und mikronährstoffspezifischen Prozessführung. Für Vitamin C, Folate und weitere wasserlösliche Vitamine sind geringe Wassermengen, kurze Garzeiten, begrenzter Sauerstoffkontakt und der Mitverzehr der Garflüssigkeit besonders relevant [1-7].

Mineralstoffe werden thermisch nicht zerstört, können jedoch durch Schälen, Auslaugung und Abtropfverluste aus der verzehrten Portion entfernt werden. Einweichen, Keimen, Fermentieren und Erhitzen können absorptionshemmende Verbindungen vermindern; eine verbesserte Freisetzung aus der Matrix führt jedoch nicht zwangsläufig zu einer langfristigen Verbesserung des Mineralstoffstatus [8-15].

Bei Carotinoiden können Zerkleinerung, kontrollierte Erhitzung und die Kombination mit einer moderaten Menge ungesättigter Fette die humane Resorption erhöhen [16-18, 22]. Die ernährungsmedizinische Bewertung darf sich daher nicht auf den analytischen Rohgehalt beschränken. Entscheidend ist die in der gesamten Mahlzeit erhaltene und tatsächlich resorbierbare Mikronährstoffmenge.

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Leitlinien

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