Verarbeitete Nahrungsmittel und Lebensmittelqualität

Die Verarbeitung von Lebensmitteln umfasst physikalische und thermische Verfahren, die insbesondere der Haltbarmachung, Lebensmittelsicherheit, Verzehrfähigkeit und Standardisierung dienen. Ihre Auswirkungen auf die Lebensmittelqualität sind nicht einheitlich. Sie hängen unter anderem von der Lebensmittelmatrix (Aufbau und Zusammensetzung des Lebensmittels), der Temperatur, der Behandlungsdauer, dem Wasser- und Sauerstoffkontakt sowie den anschließenden Lagerungsbedingungen ab.

Besonders empfindlich gegenüber Verarbeitung und Lagerung sind wasserlösliche, thermolabile (hitzeempfindliche) oder oxidationsempfindliche (gegenüber Sauerstoff empfindliche) Vitamine. Mineralstoffe werden durch Hitze nicht zerstört, können jedoch bei wasserbasierten Verfahren in die Prozess- oder Garflüssigkeit übergehen. Gleichzeitig kann Verarbeitung pflanzliche Zellstrukturen aufbrechen und dadurch die Freisetzung bestimmter bioaktiver Inhaltsstoffe (biologisch wirksamer Bestandteile) erhöhen.

Für die ernährungsmedizinische Bewertung müssen daher der Gehalt im Ausgangsprodukt, die Retention (Erhaltung) nach der Verarbeitung, die Bioverfügbarkeit (vom Körper nutzbarer Anteil), die Portionsgröße und die weitere Lagerung gemeinsam berücksichtigt werden. Ein einzelner Verarbeitungsschritt erlaubt keine pauschale Aussage über die ernährungsphysiologische Gesamtqualität eines Lebensmittels.

Blanchieren

Beim Blanchieren werden Gemüse und andere pflanzliche Lebensmittel für kurze Zeit mit heißem Wasser, Wasserdampf oder anderen Wärmeübertragungsverfahren behandelt. Das Verfahren dient insbesondere der Inaktivierung (Ausschaltung) lebensmitteleigener Enzyme und wird häufig als Vorbehandlung vor dem Einfrieren oder Trocknen eingesetzt [1].

Die Vitaminretention beim Blanchieren hängt von Gemüseart, Zerkleinerungsgrad, Temperatur, Behandlungsdauer und Blanchierverfahren ab. Besonders relevant sind Verluste von Vitamin C, Thiamin (Vitamin B₁) und Folat (Vitamin B₉). Als wesentliche Mechanismen beschreibt die Übersichtsarbeit thermische Zerstörung, enzymatische Oxidation (Abbau durch Enzyme und Sauerstoff) und vor allem die Auslaugung wasserlöslicher Vitamine in das Blanchiermedium (verwendetes Wasser oder Dampfmedium) [1].

Bei der Wasserblanchierung können wasserlösliche Vitamine entlang eines Konzentrationsgefälles (Unterschiedes in der Stoffkonzentration) in das Blanchierwasser übertreten. Das Ausmaß der Auslaugung nimmt unter anderem mit Behandlungsdauer, Verhältnis von Wasser zu Lebensmittel, Zerkleinerungsgrad und Oberfläche des Lebensmittels zu. Dampf- und technisch optimierte Kurzzeitverfahren können die Auslaugung gegenüber einer längeren Wasserblanchierung begrenzen [1].

Blanchieren verursacht somit zunächst Mikronährstoffverluste, kann aber zugleich die weitere Vitaminstabilität tiefgefrorener Gemüse verbessern, indem oxidative und vitaminabbauende Enzyme inaktiviert werden. Gut kontrollierte Blanchierbedingungen können deshalb zur Gesamtretention von Vitaminen während der nachfolgenden Tiefkühllagerung beitragen [1].

Einfrieren

Das Einfrieren verlangsamt mikrobielle (durch Mikroorganismen verursachte), enzymatische und chemische Veränderungen und gehört bei Obst und Gemüse zu den Verfahren mit vergleichsweise guter Nährstoffretention. Qualitätsverluste entstehen insbesondere durch die Bildung von Eiskristallen, Zellschädigungen sowie Veränderungen während des Auftauens und der Tiefkühllagerung [2].

Eine schnelle Gefriergeschwindigkeit begünstigt die Bildung kleinerer Eiskristalle und kann dadurch strukturelle Schäden begrenzen. Langsameres Gefrieren sowie Temperaturschwankungen während der Lagerung fördern dagegen Rekristallisation (erneutes Wachstum von Eiskristallen), Zellschädigung, Flüssigkeitsaustritt und Texturverluste [2].

Bei Gemüse ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass Veränderungen des Mikronährstoffgehalts bereits durch das häufig vorgeschaltete Blanchieren entstehen können. Die ernährungsphysiologische Qualität tiefgefrorener Produkte wird daher durch die gesamte Prozesskette aus Vorbehandlung, Gefrieren, Tiefkühllagerung und Auftauen bestimmt [2].

Erhitzen

Erhitzen verändert die ernährungsphysiologische Qualität von Gemüse und Hülsenfrüchten, abhängig von Temperatur, Dauer, Wasserzugabe und Lebensmittelmatrix. Wasserlösliche und thermolabile Vitamine können durch thermischen Abbau oder Übergang in das Kochwasser vermindert werden [3].

Kochen in Wasser ist insbesondere dann mit Nährstoffverlusten verbunden, wenn die Garflüssigkeit verworfen wird. Dämpfen, Mikrowellengaren und kurze Garverfahren mit geringer Wasserzugabe können bei verschiedenen Lebensmitteln eine höhere Retention wasserlöslicher Vitamine ermöglichen. Die Ergebnisse sind jedoch nicht uneingeschränkt zwischen unterschiedlichen Gemüsearten und Nährstoffen übertragbar [3].

Erhitzen kann zugleich die Freisetzung und Biozugänglichkeit (Freisetzung aus dem Lebensmittel für die Aufnahme) einzelner Inhaltsstoffe erhöhen. Dazu gehören bestimmte Carotinoide (pflanzliche Farbstoffe) und andere bioaktive Pflanzenstoffe, deren Verfügbarkeit durch die Auflösung von Zellverbänden und Veränderungen der Lebensmittelmatrix verbessert werden kann. Auch antinutritive Bestandteile (Stoffe, die die Nährstoffaufnahme hemmen) von Hülsenfrüchten können durch geeignete Zubereitung vermindert werden [3].

Die ernährungsphysiologische Wirkung des Erhitzens ist deshalb als Bilanz aus möglichen Substanzverlusten und einer veränderten Freisetzung beziehungsweise Verfügbarkeit einzelner Inhaltsstoffe zu bewerten [3].

Konservieren

Konservierungsverfahren umfassen unterschiedliche thermische und nichtthermische Maßnahmen. Ihre Wirkungen auf Mikronährstoffe können nicht auf alle Lebensmittel und Verfahren verallgemeinert werden. Für die Pasteurisierung (kurzzeitige Erhitzung zur Keimverminderung) von Milch liegt eine systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse (statistische Zusammenfassung mehrerer Studien) vor [4].

In dieser Analyse wurden nach der Pasteurisierung Veränderungen mehrerer Vitamine beschrieben. Die Metaanalyse ergab Verminderungen von Vitamin B₁, Vitamin B₂, Vitamin C und Folat. Für Vitamin B₆ wurde kein statistisch signifikanter Effekt (kein statistisch gesicherter Unterschied) festgestellt. Die eingeschlossenen Studien waren hinsichtlich Pasteurisierungsbedingungen und Analytik heterogen (unterschiedlich) [4].

Die Autoren bewerteten die Auswirkungen auf den gesamten Nährwert der Milch überwiegend als begrenzt, weil Milch für mehrere der untersuchten Vitamine keine wesentliche Hauptquelle darstellt. Für Riboflavin (Vitamin B₂) ist die ernährungsphysiologische Bedeutung differenzierter zu beurteilen, da Milch einen relevanten Beitrag zur Versorgung leisten kann [4].

Diese Ergebnisse beziehen sich auf die Pasteurisierung von Milch und dürfen nicht ohne Weiteres auf Sterilisation, Einkochen, Fermentation, Salzen oder andere Konservierungsverfahren übertragen werden.

Lebensmittelbestrahlung

Bei der Lebensmittelbestrahlung werden ionisierende Strahlen (energiereiche Strahlen) eingesetzt, um Mikroorganismen, Parasiten oder Schädlinge zu reduzieren, die Keimung zu hemmen oder die Haltbarkeit zu verlängern. Das behandelte Lebensmittel wird durch das Verfahren nicht radioaktiv [5].

Die Wirkung auf Vitamine ist abhängig von der Strahlendosis, dem Lebensmittel, dem jeweiligen Vitamin, dem Sauerstoffgehalt, der Temperatur und den Lagerungsbedingungen. Nach der Übersichtsarbeit von Dionísio et al. gehören insbesondere Thiamin sowie unter bestimmten Bedingungen die Vitamine A, C und E zu den empfindlicheren Mikronährstoffen [5].

Eine Bestrahlung bei niedriger Temperatur oder unter reduziertem Sauerstoffangebot kann strahleninduzierte (durch Strahlung verursachte) und oxidative Vitaminverluste begrenzen. Aufgrund der ausgeprägten Abhängigkeit von Lebensmittelmatrix und Prozessbedingungen ist keine einheitliche prozentuale Verlustangabe für bestrahlte Lebensmittel möglich [5].

Raffinieren

Die Raffination (technische Reinigung und Aufbereitung) pflanzlicher Öle umfasst mehrere Prozessstufen, die unerwünschte Begleitstoffe entfernen und Geschmack, Farbe, Stabilität sowie technologische Verwendbarkeit verändern. Gleichzeitig werden dabei natürliche Begleitstoffe der Rohöle teilweise vermindert [6].

Die Übersichtsarbeit von Fine et al. untersuchte insbesondere Sonnenblumen-, Raps- und Sojaöl. Für diese Öle wurden während der Raffination Verluste an Tocopherolen (Vitamin-E-Verbindungen), Phytosterolen (pflanzlichen Sterinen), Polyphenolen (sekundären Pflanzenstoffen) und weiteren antioxidativ wirksamen Begleitstoffen beschrieben. Die Größenordnung der Verluste unterschied sich nach Ölart und Prozessführung [6].

Besonders ausgeprägt war in den ausgewerteten Untersuchungen die Abnahme der Polyphenole. Auch Tocopherole und Phytosterole wurden vermindert, jedoch in geringerem und variablem Ausmaß. Einzelne Raffinationsschritte wirkten sich unterschiedlich auf die jeweiligen Stoffgruppen aus [6].

Die Quelle belegt damit eine Veränderung der Mikronährstoff- und Antioxidantienfraktion (Anteil antioxidativ wirkender Stoffe) raffinierter Pflanzenöle. Die Ergebnisse sind nicht unmittelbar auf raffiniertes Getreide, Zucker oder andere Lebensmittelgruppen übertragbar.

Trocknen

Beim Trocknen wird der Wassergehalt eines Lebensmittels vermindert. Dadurch werden mikrobielle und chemische Verderbsprozesse verlangsamt und die Haltbarkeit verlängert. Gleichzeitig können hitze-, licht- und oxidationsempfindliche Inhaltsstoffe abgebaut werden [7].

Die systematische und bibliometrische Übersichtsarbeit (Auswertung wissenschaftlicher Publikationen und ihrer Merkmale) von Santos et al. untersuchte neuere Trocknungstechnologien für pflanzliche Lebensmittel. Dazu gehörten unter anderem Mikrowellen-, Radiofrequenz-, Infrarot-, Ultraschall- und Gefriertrocknungsverfahren sowie kombinierte Technologien [7].

In der qualitativen Synthese (inhaltlichen Zusammenfassung) waren diese Verfahren bei geeigneter Prozessführung mit einer verbesserten Retention von Phenolen, Flavonoiden (pflanzlichen Schutzstoffen) und Vitaminen gegenüber konventionellen, länger dauernden thermischen Verfahren verbunden. Die Ergebnisse waren jedoch stark von Lebensmittelmatrix und Prozessparametern abhängig [7].

Eine Überlegenheit einzelner Trocknungsverfahren kann daher nicht für alle Lebensmittel und Inhaltsstoffe angenommen werden. Zudem bestehen für mehrere neuere Verfahren weiterhin Einschränkungen hinsichtlich Standardisierung, Skalierbarkeit (Umsetzbarkeit im industriellen Maßstab), Energiebedarf und industrieller Wirtschaftlichkeit [7].

Verunreinigungen

Bei der Verarbeitung von Lebensmitteln können chemische Verbindungen neu entstehen, die im Ausgangsprodukt nicht oder nur in geringerer Konzentration vorhanden waren. Diese werden als Prozesskontaminanten (bei der Verarbeitung entstehende unerwünschte Stoffe) oder prozessinduzierte toxische Stoffe (durch die Verarbeitung entstandene schädliche Stoffe) bezeichnet [8].

Zu den in der Übersichtsarbeit von Mirza Alizadeh et al. behandelten Stoffgruppen gehören unter anderem Acrylamid, Acrolein, heterocyclische aromatische Amine, polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, Furanverbindungen, Nitrosamine sowie 3-Monochlorpropandiol und dessen Ester [8].

Ihre Bildung hängt von der Zusammensetzung des Ausgangslebensmittels und den angewandten Prozessbedingungen ab. Von besonderer Bedeutung sind Temperatur, Erhitzungsdauer, Wasseraktivität (verfügbares Wasser im Lebensmittel), pH-Wert (Säuregrad) sowie das Vorhandensein von Aminosäuren, reduzierenden Zuckern, Lipiden (Fetten) oder Nitrit [8].

Starke Erhitzung, ausgeprägte Bräunung, Rösten, Frittieren, Grillen und Räuchern können je nach Lebensmittel die Bildung bestimmter Prozesskontaminanten fördern. Durch angepasste Rohstoffauswahl, kontrollierte Temperatur-Zeit-Führung und die Vermeidung übermäßiger Bräunung können einzelne Belastungen reduziert werden [8].

Die Quelle bezieht sich auf Stoffe, die während der Lebensmittelverarbeitung entstehen. Sie ist kein umfassender Beleg für primäre Kontaminationen durch Schwermetalle, Pestizidrückstände, Mykotoxine (Schimmelpilzgifte), Tierarzneimittel, Mikroplastik oder Verpackungsbestandteile.

Fazit

Die Auswirkungen der Lebensmittelverarbeitung auf die Lebensmittelqualität sind verfahrens-, matrix- und nährstoffspezifisch. Wasserlösliche, thermolabile und oxidationsempfindliche Vitamine können durch Wasser- und Wärmeeinwirkung vermindert werden. Bei Pflanzenölen kann die Raffination natürliche Tocopherole, Phytosterole und Polyphenole reduzieren.

Gleichzeitig kann Verarbeitung die Haltbarkeit und mikrobiologische Sicherheit erhöhen, Zellstrukturen aufschließen und die Freisetzung einzelner bioaktiver Inhaltsstoffe verbessern. Einfrieren und optimierte moderne Trocknungsverfahren können zahlreiche Inhaltsstoffe vergleichsweise gut erhalten, sofern Prozessführung und Lagerung kontrolliert sind.

Für die ernährungsmedizinische Beurteilung ist daher nicht allein der formale Verarbeitungsgrad entscheidend. Bewertet werden müssen das konkrete Verfahren, die Intensität der Behandlung, die Lebensmittelmatrix, die Nährstoffretention, die Bioverfügbarkeit, mögliche Prozesskontaminanten sowie die Bedingungen der anschließenden Lagerung und Zubereitung.

Literatur

1. Selman JD: Vitamin retention during blanching of vegetables. Food Chem. 1994;49:137-147. doi:10.1016/0308-8146(94)90150-3
2. Grover Y, Negi PS: Recent developments in freezing of fruits and vegetables: Striving for controlled ice nucleation and crystallization with enhanced freezing rates. J Food Sci. 2023;88:4799-4826. doi:10.1111/1750-3841.16810
3. Fabbri ADT, Crosby GA: A review of the impact of preparation and cooking on the nutritional quality of vegetables and legumes. Int J Gastron Food Sci. 2016;3:2-11. doi:10.1016/j.ijgfs.2015.11.001
4. Macdonald LE, Brett J, Kelton D, Majowicz SE, Snedeker K, Sargeant JM: A systematic review and meta-analysis of the effects of pasteurization on milk vitamins, and evidence for raw milk consumption and other health-related outcomes. J Food Prot. 2011;74:1814-1832. doi:10.4315/0362-028X.JFP-10-269
5. Dionísio AP, Gomes RT, Oetterer M: Ionizing radiation effects on food vitamins: a review. Braz Arch Biol Technol. 2009;52:1267-1278. doi:10.1590/S1516-89132009000500026
6. Fine F, Brochet C, Gaud M, Carre P, Simon N, Ramli F et al.: Micronutrients in vegetable oils: The impact of crushing and refining processes on vitamins and antioxidants in sunflower, rapeseed, and soybean oils. Eur J Lipid Sci Technol. 2016;118:680-697. doi:10.1002/ejlt.201400400
7. Santos AAL, Leal GF, Marques MR, Reis LCC, Junqueira JRJ, Macedo LL et al.: Emerging Drying Technologies and Their Impact on Bioactive Compounds: A Systematic and Bibliometric Review. Appl Sci. 2025;15:6653. doi:10.3390/app15126653
8. Mirza Alizadeh A, Mohammadi M, Hashempour-baltork F, Hosseini H, Shahidi F: Process-induced toxicants in food: an overview on structures, formation pathways, sensory properties, safety and health implications. Food Prod Process Nutr. 2025;7:7. doi:10.1186/s43014-024-00295-9