Einfluss von Lebensmittelproduktion und Lebensmittelverarbeitung auf Mikronährstoffe

Industrielle und handwerkliche Verarbeitungsschritte können den Gehalt, die chemische Form, die Verteilung innerhalb der Lebensmittelmatrix und den während der Verdauung für die Resorption verfügbaren Anteil von Mikronährstoffen verändern. Ein linearer Zusammenhang nach dem Schema „zunehmende Verarbeitung führt zwangsläufig zu einer abnehmenden Mikronährstoffqualität“ ist wissenschaftlich nicht haltbar. Neben Verlusten durch Fraktionierung, Auslaugung, Oxidation oder thermischen Abbau können technologische Verfahren Mikronährstoffe stabilisieren, aus der Lebensmittelmatrix freisetzen, resorptionshemmende Verbindungen vermindern oder dem Lebensmittel gezielt wieder zuführen [1-3].

Gegenstand dieses Artikels sind industrielle und handwerkliche Verarbeitungsschritte vom Rohstoffeingang bis zum verpackten Endprodukt. Einflüsse der landwirtschaftlichen Primärproduktion werden nur als Ausgangsbedingungen der Verarbeitung berücksichtigt. Lagerung, Transport und Haushaltszubereitung stellen eigenständige Einflussbereiche dar und werden ausschließlich zur fachlichen Abgrenzung angesprochen.

Grundlagen der Prozessbewertung

Die Mikronährstoffkonzentration pro 100 g Lebensmittel ist zur Beurteilung eines Verarbeitungsschritts allein nicht ausreichend. Durch Wasserentzug kann die gemessene Konzentration ansteigen, obwohl ein Teil des Mikronährstoffs verloren gegangen ist. Umgekehrt kann eine Wasseraufnahme die Konzentration vermindern, obwohl die absolute Mikronährstoffmenge weitgehend erhalten bleibt. Für Prozessvergleiche ist deshalb die wahre Retention maßgeblich [2].

Die wahre Retention wird nach folgender Beziehung berechnet:

Wahre Retention (%) = Mikronährstoffkonzentration nach der Verarbeitung × Produktmasse nach der Verarbeitung ÷ Mikronährstoffkonzentration vor der Verarbeitung × Produktmasse vor der Verarbeitung × 100.

Für eine ernährungsmedizinische Bewertung sind drei Ebenen zu unterscheiden:

Analytischer Mikronährstoffgehalt – die im Lebensmittel nachweisbare Gesamtmenge eines Vitamins oder Mineralstoffs
Freisetzung während der Verdauung – der Anteil, der aus der Lebensmittelmatrix gelöst wird und für die intestinale Resorption zur Verfügung steht
Bioverfügbarkeit – der Anteil, der tatsächlich resorbiert und im Organismus genutzt oder gespeichert wird

Ein Verfahren kann den analytisch bestimmten Gehalt vermindern und gleichzeitig den für die Resorption verfügbaren Anteil erhöhen, beispielsweise durch den Aufschluss pflanzlicher Zellstrukturen oder den Abbau von Phytat. Ergebnisse aus In-vitro-Verdauungsmodellen dürfen dabei nicht ohne Weiteres mit der humanen Resorption, der systemischen Verfügbarkeit oder einer Verbesserung des Mikronährstoffstatus gleichgesetzt werden [3].

Mineralstoffe werden als chemische Elemente durch übliche thermische Lebensmittelprozesse nicht zerstört. Verluste entstehen vor allem durch das Entfernen mineralstoffreicher Gewebefraktionen, durch Auslaugung in Prozesswasser sowie durch das Verwerfen flüssiger oder fester Nebenströme. Dagegen können sich Löslichkeit, Oxidationsstufe, Ligandenbindung und damit die Resorbierbarkeit verändern. Vitamine reagieren substanzspezifisch auf Temperatur, Behandlungsdauer, Sauerstoff, Licht, pH-Wert, Wasseraktivität, Metallionen und lebensmitteleigene Enzyme [1-3].

Ausgangsqualität der Rohstoffe

Genotyp, Sorte, Reifegrad, Standort, agronomische Bedingungen und bei Lebensmitteln tierischen Ursprungs die Fütterung bestimmen den Mikronährstoffgehalt des Ausgangsrohstoffs. Unterschiede zwischen Rohstoffchargen können größer sein als der nachfolgende Verarbeitungseffekt. Belastbare Prozessvergleiche erfordern deshalb möglichst identische Ausgangschargen, die Bestimmung des initialen Mikronährstoffgehalts und eine Bilanzierung auf Grundlage der Produktmasse oder Trockenmasse [2, 4].

Bei biofortifizierten Kulturpflanzen bleiben erhöhte Ausgangsgehalte an Provitamin A, Eisen oder Zink nach zahlreichen Verarbeitungsverfahren grundsätzlich erkennbar. Starkes Schälen, Polieren oder Ausmahlen kann den erzielten Nährstoffvorteil jedoch erheblich vermindern. Die Retention unterscheidet sich deutlich zwischen Kulturpflanzen, Mikronährstoffen und Verarbeitungsverfahren [4].

Waschen, Schälen, Entspelzen, Mahlen und Polieren

Mechanische Fraktionierungsverfahren gehören zu den quantitativ wichtigsten Ursachen für Mikronährstoffverluste. Bei Getreide befinden sich relevante Anteile von Thiamin, Riboflavin, Folat, Vitamin E, Magnesium, Eisen, Zink, Kupfer und Mangan im Keimling, in der Aleuronschicht und in den äußeren Kornschichten. Das Entfernen dieser Fraktionen beim Ausmahlen, Entspelzen oder Polieren vermindert daher regelmäßig die Mikronährstoffdichte des Endprodukts [4-6].

Die systematische Auswertung biofortifizierter Kulturpflanzen zeigte besonders ausgeprägte Verluste von Eisen und Zink beim Polieren von Reis sowie eine bessere Mineralstoffretention bei höheren Mehlausbeuten von Weizen. Die Größenordnung ist sorten-, verfahrens- und mikronährstoffabhängig; die Ergebnisse belegen jedoch konsistent, dass die Stärke der Kornfraktionierung eine zentrale Determinante der Mikronährstoffretention darstellt [4].

Schälen und Entspelzen können gleichzeitig Phytat, Oxalat und bestimmte polyphenolische Verbindungen vermindern. Dadurch kann sich der während der Verdauung für die Resorption verfügbare Anteil einzelner Mineralstoffe erhöhen. Dieser relative Vorteil kompensiert den absoluten Verlust mineralstoffreicher Randschichten jedoch nicht zwangsläufig. Sowohl die Mineralstoffretention als auch die Veränderung resorptionshemmender Verbindungen müssen deshalb berücksichtigt werden [4, 7, 8].

Waschen verursacht bei intakten Rohstoffen meist nur begrenzte Verluste. Nach Schälen, Schneiden, Mahlen oder anderweitiger Gewebeverletzung kann intensiver Wasserkontakt jedoch wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe auslaugen. Werden Einweich-, Wasch- oder Prozessflüssigkeiten verworfen, gehen die darin gelösten Mikronährstoffe aus dem Lebensmittelstoffstrom verloren [7, 8].

Schneiden, Mahlen, Pürieren und Homogenisieren zerstören Zellkompartimente und vergrößern die reaktive Oberfläche. Dadurch können matrixgebundene Carotinoide und andere lipophile Verbindungen während der Verdauung leichter freigesetzt werden. Gleichzeitig kommen oxidative Enzyme, Sauerstoff und empfindliche Substrate miteinander in Kontakt. Insbesondere Vitamin C, Folat und oxidationsempfindliche lipophile Vitamine können dadurch beeinträchtigt werden. Das Ausmaß hängt wesentlich von Sauerstoffeintrag, Temperatur, Partikelgröße und Verweilzeit ab [1, 3, 13, 14].

Pressen, Entsaften und Klären

Beim Pressen und Entsaften werden Mikronährstoffe entsprechend ihrer Löslichkeit und Bindung innerhalb der Lebensmittelmatrix zwischen Saft und Pressrückstand verteilt. Wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe können überwiegend in die Flüssigphase übergehen. Verbindungen, die an Zellwände, Membranen, Lipidstrukturen oder suspendierte Partikel gebunden sind, verbleiben dagegen teilweise im Pressrückstand oder werden bei der Klärung entfernt [13, 14].

Vitamin C ist bei der Saftverarbeitung besonders empfindlich gegenüber Sauerstoff, Wärme und katalytisch wirkenden Metallionen. Zerkleinerung, Pressung, Entlüftung, Pasteurisierung und Abfüllung müssen daher als zusammenhängende Prozesskette bewertet werden. Eine sauerstoffarme Verarbeitung, kurze Verweilzeiten und eine validierte thermische Behandlung können die Retention verbessern. Aus der Bezeichnung „Direktsaft“, „Konzentrat“ oder „schonend gepresst“ lässt sich ohne Kenntnis der Prozessbedingungen keine zuverlässige Aussage zur Mikronährstoffqualität ableiten [13, 14].

Bei der Klärung können neben Trubstoffen auch an Partikel gebundene Mikronährstoffe und sekundäre Pflanzenstoffe entfernt werden. Zugleich kann die Entfernung oxidationsempfindlicher oder enzymatisch aktiver Bestandteile die Stabilität der verbleibenden Flüssigphase verändern. Die Nettowirkung ist rohstoff- und verfahrensspezifisch [13, 14].

Thermische Verarbeitungsverfahren

Für thermische Prozesse ist nicht allein die Maximaltemperatur entscheidend, sondern das gesamte Zeit-Temperatur-Profil. Kurze Hochtemperaturverfahren können empfindliche Mikronährstoffe teilweise besser erhalten als lang andauernde Behandlungen bei niedrigeren Temperaturen. Weitere Einflussgrößen sind Sauerstoffverfügbarkeit, pH-Wert, Wassergehalt, Wärmeübertragung und die Inaktivierung lebensmitteleigener Enzyme [1, 11, 12, 17].

Blanchieren

Blanchieren dient insbesondere bei Gemüse der Inaktivierung oxidativer und hydrolytischer Enzyme vor dem Einfrieren, Trocknen oder weiteren Konservierungsverfahren. Durch Erwärmung und Wasserkontakt können initial Vitamin C, Folat und weitere wasserlösliche Vitamine verloren gehen. Eine ausreichende Enzyminaktivierung begrenzt jedoch den nachfolgenden enzymatischen Abbau empfindlicher Inhaltsstoffe [17-19].

Dampfblanchieren, kurze Behandlungszeiten, ein geringes Verhältnis von Wasser zu Lebensmitteln und die unmittelbare Weiterverarbeitung begünstigen eine hohe Retention. Eine zu geringe Prozessintensität kann dagegen zu einer unvollständigen Enzyminaktivierung führen, während eine übermäßige Behandlung unnötige thermische und auslaugungsbedingte Verluste verursacht [17-19].

Pasteurisierung, Ultrahocherhitzung und Sterilisation

Die Metaanalyse zur Milchpasteurisierung zeigte statistisch nachweisbare Abnahmen von Thiamin, Riboflavin, Vitamin C und Folat. Die eingeschlossenen Untersuchungen waren jedoch methodisch heterogen, und die ernährungsphysiologische Relevanz war bei konventioneller Pasteurisierung insgesamt meist begrenzt. Sie hängt wesentlich davon ab, welchen Beitrag das jeweilige Lebensmittel zur Gesamtzufuhr des betroffenen Vitamins leistet [11].

Ultrahocherhitzung und Sterilisation unterscheiden sich durch Temperatur, Behandlungszeit und Verpackungssystem von der klassischen Pasteurisierung. Intensivere thermische Belastungen können thermolabile Vitamine stärker vermindern. Gleichzeitig verbessert die zuverlässige Inaktivierung von Mikroorganismen und Enzymen die Produktsicherheit und begrenzt weitere enzymatische Veränderungen. Eine ernährungsmedizinische Bewertung muss daher Mikronährstoffretention, Lebensmittelsicherheit und die tatsächliche Bedeutung des Lebensmittels als Mikronährstoffquelle gemeinsam berücksichtigen [11, 12].

Konservieren, Backen, Rösten und Extrusion

Beim thermischen Konservieren können wasserlösliche Mikronährstoffe aus der festen Lebensmittelmatrix in Aufguss- oder Prozessflüssigkeiten übergehen. Mineralstoffe bleiben im geschlossenen Gesamtsystem grundsätzlich erhalten, können jedoch aus dem verzehrten Feststoff in eine später verworfene Flüssigphase verlagert werden. Vitamin C, Folat und Thiamin gehören zu den besonders thermolabilen Mikronährstoffen [11, 12, 17].

Backen, Rösten und Extrusion kombinieren erhöhte Temperaturen mit veränderlicher Wasseraktivität und teilweise hoher Scherbeanspruchung. Verluste betreffen insbesondere Thiamin, Folat und andere thermolabile Vitamine. Mineralstoffe bleiben mengenmäßig weitgehend erhalten, sofern keine Lebensmittelbestandteile abgetrennt werden. Zugleich können Extrusion und Rösten Phytat und weitere resorptionshemmende Verbindungen vermindern und damit die Mineralstofffreisetzung während der Verdauung verändern. Die Nettowirkung hängt von Rohstoff, Temperatur, Feuchtigkeit, Verweilzeit und Prozessintensität ab [6-8].

Fermentation

Fermentation kann die Mikronährstoffqualität über mehrere Mechanismen verändern. Mikrobielle und pflanzliche Phytasen bauen Phytat ab und vermindern dadurch die Bindung von Eisen, Zink, Calcium und Magnesium. Der Effekt ist abhängig von Mikroorganismus, Substrat, pH-Wert, Temperatur und Fermentationsdauer. Eine verbesserte Mineralstofffreisetzung ist insbesondere bei phytatreichen Getreide- und Hülsenfruchtprodukten möglich, aber nicht bei jedem Verfahren und nicht für jeden Mineralstoff in gleicher Weise nachgewiesen [7-9].

Bestimmte Milchsäurebakterien können Vitamine der B-Gruppe, insbesondere Riboflavin und Folat, synthetisieren. Diese Fähigkeit ist stammabhängig und darf nicht auf sämtliche fermentierte Lebensmittel oder Starterkulturen übertragen werden. Andere Mikroorganismen können Vitamine verbrauchen oder in analytisch anders erfassbare Formen überführen. Kontrollierte Starterkulturen und definierte Prozessbedingungen ermöglichen eine reproduzierbarere Veränderung des Vitaminprofils als nicht standardisierte Fermentationen [10].

Eine Abnahme des Phytatgehalts oder eine Zunahme der analytischen Löslichkeit eines Mineralstoffs belegt allein noch keine Verbesserung des humanen Mikronährstoffstatus. Hierfür sind Resorptionsstudien oder geeignete Biomarker erforderlich [3, 7-9].

Keimung und Mälzung

Während der Keimung werden pflanzliche Enzymsysteme aktiviert. Phytasen können Phytat abbauen, während endogene Stoffwechselprozesse das Vitaminprofil verändern. Systematische Auswertungen zeigen, dass Keimung den für die Resorption verfügbaren Anteil von Eisen, Zink und weiteren Mineralstoffen verbessern kann. Die Resultate unterscheiden sich jedoch erheblich zwischen Getreidearten, Hülsenfrüchten, Keimdauer und Prozessbedingungen [8, 9].

Gleichzeitig können während des Einweichens und Spülens wasserlösliche Mikronährstoffe ausgetragen werden. Eine Zunahme der Konzentration einzelner Inhaltsstoffe kann außerdem teilweise auf den Abbau von Stärke oder Trockenmasse zurückzuführen sein. Aussagen zur Mikronährstoffverbesserung sollten deshalb auf einer Massenbilanz und nicht ausschließlich auf Konzentrationen pro 100 g beruhen [2, 8, 9].

Trocknung und Pulverherstellung

Durch Trocknung wird Wasser entfernt, sodass die gemessene Mikronährstoffkonzentration pro 100 g häufig ansteigt. Daraus kann nicht auf eine vollständige Retention geschlossen werden. Erforderlich ist die Berechnung der wahren Retention unter Berücksichtigung der Produktmasse vor und nach der Trocknung [2].

Vitamin C, Folat, Carotinoide und Tocopherole können durch Temperatur, Sauerstoff, Licht und lange Prozesszeiten beeinträchtigt werden. Die Retention wird außerdem durch Vorbehandlungen, Zerkleinerungsgrad, Trocknungsgeschwindigkeit, Endwasseraktivität und Verpackung bestimmt. Für kein Trocknungsverfahren lässt sich unabhängig vom Lebensmittel und den Prozessparametern eine allgemeine Überlegenheit ableiten [15-17].

Gefriertrocknung ermöglicht aufgrund der niedrigen Produkttemperaturen und der Wasserentfernung durch Sublimation häufig eine hohe Retention thermolabiler Verbindungen und eine gute Erhaltung der porösen Lebensmittelstruktur. Sie verhindert jedoch keine Verluste durch vorgelagerte Zerkleinerung, Sauerstoffexposition, lange Prozesszeiten oder nachfolgende Pulververarbeitung. Auch bei der Gefriertrocknung sind die Resultate matrix- und prozessspezifisch [15, 16].

Bei Heißluft-, Vakuum- und kombinierten Trocknungsverfahren bestimmen das Zeit-Temperatur-Profil und die Sauerstoffbelastung die Retention empfindlicher Vitamine. Vakuumverfahren können durch niedrigere Siedetemperaturen und einen verminderten Sauerstoffpartialdruck günstig sein, führen aber nicht zwangsläufig bei jedem Mikronährstoff zum besten Ergebnis [15-17].

Eindampfung und Konzentration flüssiger Lebensmittel

Beim Eindampfen wird Wasser entfernt. Nichtflüchtige Mineralstoffe verbleiben grundsätzlich in der konzentrierten Produktphase, sofern keine Ausfällung, Filtration oder Abtrennung stattfindet. Die Konzentration pro 100 g nimmt dadurch zu, ohne dass sich die absolute Mineralstoffmenge entsprechend erhöht [2, 13, 14].

Vitamin C und weitere thermolabile Vitamine können während der Konzentration durch Wärme und Sauerstoff abgebaut werden. Kurze Prozesszeiten, Vakuumkonzentration und eine sauerstoffarme Produktführung können die Belastung vermindern, aber nicht vollständig ausschließen. Bei rekonstituierten Produkten ist für die Bewertung die Mikronährstoffmenge nach Wiederherstellung der vorgesehenen Verzehrkonzentration maßgeblich [13, 14].

Einfrieren und Tiefkühlproduktion

Das eigentliche Einfrieren zerstört Mineralstoffe nicht und verursacht bei vielen Vitaminen nur begrenzte unmittelbare Verluste. Für die Mikronährstoffretention sind die vorgeschaltete Rohstoffbehandlung, insbesondere Waschen und Blanchieren, sowie die Inaktivierung oxidativer Enzyme häufig bedeutsamer als die Eisbildung selbst [17-19].

Rasches Gefrieren fördert die Bildung kleinerer Eiskristalle und vermindert strukturelle Gewebeschäden. Dieser Effekt betrifft primär Textur und Flüssigkeitsaustritt, kann aber mittelbar die Verlagerung wasserlöslicher Mikronährstoffe in austretende Flüssigkeit beeinflussen. Eine unzureichende Enzyminaktivierung kann trotz niedriger Temperatur einen fortgesetzten Abbau empfindlicher Inhaltsstoffe ermöglichen [18, 19].

Veränderungen während der nachfolgenden Tiefkühllagerung sind nicht Gegenstand dieses Artikels. Für die Bewertung des Produktionsverfahrens ist jedoch relevant, dass Blanchierintensität, Gefriergeschwindigkeit und Verpackung den Ausgangszustand des fertig produzierten Lebensmittels bestimmen [17-19].

Nichtthermische und gering thermisch belastende Verfahren

Zu den nichtthermischen oder nur gering thermisch belastenden Verfahren gehören unter anderem Hochdruckbehandlung, gepulste elektrische Felder, Ultraschall, ultraviolette Strahlung, gepulstes Licht und kaltes Plasma. Ziel ist häufig eine mikrobielle Inaktivierung oder eine Beeinflussung von Enzymen bei geringerer thermischer Belastung als bei konventionellen Hitzebehandlungen [14, 20, 21].

Bei Frucht- und Gemüsesäften können Hochdruckbehandlung und gepulste elektrische Felder Vitamin C unter geeigneten Prozessbedingungen besser erhalten als eine thermische Behandlung mit vergleichbarer technologischer Zielsetzung. Die Ergebnisse sind jedoch nicht auf sämtliche Lebensmittel übertragbar. Prozessintensität, Sauerstoffeintrag, Produkttemperatur, elektrische Leitfähigkeit und lebensmitteleigene Enzyme beeinflussen die Retention [14, 20, 21].

Einige nichtthermische Verfahren können reaktive Sauerstoffspezies erzeugen oder Zellmembranen permeabilisieren. Dadurch kann einerseits die Freisetzung matrixgebundener Substanzen verbessert, andererseits der oxidative Abbau von Vitamin C, Carotinoiden oder Tocopherolen begünstigt werden. Zudem sind einzelne Enzyme gegenüber Druck- oder Feldbehandlungen widerstandsfähiger als vegetative Mikroorganismen. Eine unvollständige Enzyminaktivierung kann die weitere Produktstabilität beeinträchtigen [14, 20, 21].

Eine pauschale Überlegenheit nichtthermischer Verfahren ist daher nicht belegt. Erforderlich sind produktbezogene Validierungen, die mikrobiologische Sicherheit, Enzyminaktivierung, Mikronährstoffretention und sensorische Qualität gemeinsam erfassen [14, 20, 21].

Anreicherung und Wiederanreicherung

Bei der Wiederanreicherung werden Mikronährstoffe ersetzt, die während der Verarbeitung entfernt oder vermindert wurden. Bei der Anreicherung bzw. Fortifikation wird der Mikronährstoffgehalt über den natürlichen oder nach der Verarbeitung verbliebenen Gehalt hinaus erhöht. Davon abzugrenzen ist die Biofortifikation, bei der der Mikronährstoffgehalt bereits während der landwirtschaftlichen Primärproduktion erhöht wird [4, 22, LL1].

Die Wirksamkeit einer Fortifikation hängt nicht allein von der zugesetzten Menge ab. Wesentliche Einflussgrößen sind:

chemische Verbindung und Löslichkeit des zugesetzten Mikronährstoffs
Resorbierbarkeit innerhalb der jeweiligen Lebensmittelmatrix
Homogenität der Vormischung und Vermeidung einer Entmischung
Stabilität gegenüber Wärme, Sauerstoff, Licht und Feuchtigkeit
Interaktionen mit anderen Lebensmittelbestandteilen
sensorische Auswirkungen und Verbraucherakzeptanz
technologisch begründete Sicherheitszuschläge zur Kompensation vorhersehbarer Prozessverluste
Gesamtzufuhr aus angereicherten Lebensmitteln, Nahrungsergänzungsmitteln und der übrigen Ernährung

Der systematische Review zur Reisfortifikation zeigte, dass Mikronährstoffretention, sensorische Eigenschaften und Verbraucherakzeptanz wesentlich von der Herstellung der angereicherten Reiskörner, der Zusammensetzung des Premixes und der Verbindung zwischen Premix und Trägerkorn abhängen [22].

Eine gezielte Fortifikation kann definierte Verluste wirksam kompensieren und bei nachgewiesener Unterversorgung oder unzureichender populationsbezogener Zufuhr einen relevanten Beitrag zur Mikronährstoffversorgung leisten. Sie rekonstruiert jedoch nicht die ursprünglich entfernte Lebensmittelmatrix und ersetzt weder sämtliche nicht zugesetzten Mikronährstoffe noch Ballaststoffe und weitere biologisch aktive Lebensmittelbestandteile [1, 22].

Nach den Kodex-Grundsätzen müssen Auswahl und Menge zugesetzter Mikronährstoffe ernährungsphysiologisch begründet sein. Zu berücksichtigen sind unter anderem Bioverfügbarkeit, Stabilität, Lebensmittelsicherheit, Gesamtzufuhr und das Risiko einer Irreführung der Verbraucher [LL1].

Industrielle und handwerkliche Verarbeitung im Vergleich

Aus dem Produktionsmaßstab allein lässt sich keine belastbare Rangordnung der Mikronährstoffqualität ableiten. Industrielle Verfahren können durch standardisierte Rohstoffkontrolle, definierte Prozesszeiten, geschlossene Anlagen, kontrollierte Atmosphären, reproduzierbare Enzyminaktivierung und präzise Fortifikation Vorteile bieten. Eine industrielle Kurzzeiterhitzung kann daher mikronährstoffschonender sein als eine lang andauernde handwerkliche Wärmebehandlung [1, 11, 12].

Handwerkliche Verfahren können günstig sein, wenn sie geringe Fraktionierung, Verarbeitung des gesamten Rohstoffs, kontrollierte Fermentation, Keimung oder milde mechanische Prozesse nutzen. Lange unkontrollierte Standzeiten, hohe Sauerstoffexposition, schwankende Temperaturen und das Verwerfen von Einweich- oder Prozessflüssigkeiten können die Retention dagegen vermindern [7-10].

Entscheidend ist somit nicht die Einordnung als industriell oder handwerklich, sondern die konkrete Prozessführung. Ein industriell erzeugtes Vollkornprodukt kann eine höhere Mikronährstoffdichte besitzen als ein handwerklich stark ausgemahlenes Produkt. Umgekehrt kann eine fachgerecht geführte Fermentation den für die Resorption verfügbaren Mineralstoffanteil stärker erhöhen als eine ausschließlich mechanische Verarbeitung [4-10].

Strategien zur Verbesserung der Mikronährstoffretention

Bilanzierung der wahren Retention – Einbeziehung von Mikronährstoffkonzentration, Produktmasse, Trockenmasse und Nebenströmen [2]
Erhaltung mikronährstoffreicher Fraktionen – Vermeidung unnötiger Schäl-, Polier- und Raffinationsschritte sowie Nutzung geeigneter Randschichten und Nebenfraktionen [4-6]
Begrenzung der Auslaugung – geringer Wassereinsatz, kurze Kontaktzeiten, Dampfverfahren oder Weiterverwendung mikronährstoffhaltiger Prozessflüssigkeiten [7, 8, 17]
Optimierung thermischer Prozesse – validierte kurze Behandlungszeiten, begrenzter Sauerstoffeintrag und ausreichende Enzyminaktivierung [11, 12, 17-19]
Kontrolle oxidativer Belastungen – geschlossene Anlagen, Entlüftung, Lichtschutz und sauerstoffarme Produktführung bei oxidationsempfindlichen Vitaminen [13, 14, 20, 21]
Gezielte biologische Verarbeitung – kontrollierte Fermentation, Keimung oder enzymatische Phytatreduktion zur Verbesserung der Mineralstofffreisetzung [7-10]
Produktbezogene Validierung nichtthermischer Verfahren – gemeinsame Prüfung von Lebensmittelsicherheit, Enzyminaktivierung und Mikronährstoffretention [14, 20, 21]
Evidenzbasierte Fortifikation – Auswahl stabiler, resorbierbarer und sensorisch geeigneter Verbindungen unter Berücksichtigung der Gesamtzufuhr [22, LL1]
Analytische Kontrolle des Endprodukts – Bestimmung nach Abschluss sämtlicher Produktionsschritte und gegebenenfalls Ergänzung durch Verdauungs-, Resorptions- oder Biomarkerstudien [2, 3]

Abgrenzung zu Lagerung, Transport und Haushaltszubereitung

Nach Abschluss der Produktion können Lagerung und Transport den Mikronährstoffgehalt durch Zeit, Temperatur, Sauerstoff, Licht und Feuchtigkeit weiter verändern. Auch die Haushaltszubereitung kann zusätzliche Verluste verursachen oder die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix verbessern. Diese nachgelagerten Einflussbereiche sind von den hier behandelten Produktions- und Verarbeitungsschritten zu trennen und werden in den entsprechenden eigenständigen Artikeln behandelt.

Fazit

Lebensmittelproduktion und Lebensmittelverarbeitung wirken nicht grundsätzlich mikronährstoffmindernd. Richtung und Ausmaß der Veränderungen ergeben sich aus dem Zusammenspiel von Mikronährstoff, Lebensmittelmatrix, Rohstoffqualität, Fraktionierung, Wasser- und Sauerstoffkontakt, Zeit-Temperatur-Belastung sowie der Führung fester und flüssiger Stoffströme.

Besonders relevante Verluste entstehen durch das Entfernen mikronährstoffreicher Randschichten, das Verwerfen mikronährstoffhaltiger Prozessphasen und lang andauernde thermische oder oxidative Belastungen. Demgegenüber können eine ausreichende Enzyminaktivierung, der Aufschluss pflanzlicher Zellstrukturen, der Abbau von Phytat, kontrollierte Fermentation, Keimung und eine gezielte Fortifikation die Retention oder die ernährungsphysiologische Nutzbarkeit von Mikronährstoffen verbessern.

Eine wissenschaftlich belastbare Bewertung muss die wahre Retention, die Freisetzung während der Verdauung und gegebenenfalls die humane Bioverfügbarkeit getrennt erfassen. Weder der Verarbeitungsgrad noch die industrielle oder handwerkliche Herstellungsweise erlauben für sich allein eine valide Aussage über die Mikronährstoffqualität eines Lebensmittels.

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