Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen – Einfluss von Zubereitung, Verarbeitung und Lagerung

Die Bioverfügbarkeit eines Mikronährstoffs wird nicht allein durch dessen analytisch bestimmten Gehalt im Lebensmittel festgelegt. Entscheidend ist vielmehr, welcher Anteil nach dem Verzehr aus dem Lebensmittel freigesetzt, im Magen-Darm-Trakt aufgenommen und anschließend für physiologische Funktionen oder die Speicherung im Organismus verfügbar wird. Zubereitung, Verarbeitung, Transport und Lagerung können diese Vorgänge sowohl günstig als auch ungünstig beeinflussen [1].

Ein Lebensmittel mit einem hohen Mikronährstoffgehalt weist daher nicht zwangsläufig eine entsprechend hohe Bioverfügbarkeit auf. Umgekehrt kann eine Verarbeitung den messbaren Gehalt eines Mikronährstoffs vermindern, gleichzeitig aber dessen Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix und damit seine Resorption verbessern. Für die ernährungsmedizinische Bewertung müssen deshalb Mikronährstoffgehalt, chemische Bindungsform, Lebensmittelstruktur und Verzehrskontext gemeinsam berücksichtigt werden [1, 2].

Für die Beurteilung der Bioverfügbarkeit sind mehrere aufeinanderfolgende Prozesse relevant. Dazu gehören die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix, die Resorption (Aufnahme aus dem Magen-Darm-Trakt), der Transport im Blut oder in der Lymphe, die Speicherung in Geweben und die Metabolisierung (stoffwechselbedingte Umwandlung). Auch die Ausscheidung beeinflusst, welcher Anteil eines aufgenommenen Mikronährstoffs im Organismus zurückgehalten und genutzt werden kann [1].

Zubereitung und Lagerung wirken vor allem auf die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix und die Resorption ein. Sie können die im Lebensmittel enthaltene Mikronährstoffmenge verändern, die Lebensmittelstruktur aufschließen oder verdichten, die chemische Form eines Mikronährstoffs beeinflussen und resorptionsfördernde oder -hemmende Inhaltsstoffe verändern. Transport, Speicherung, Metabolisierung und Ausscheidung werden zusätzlich durch individuelle Faktoren wie Alter, Ernährungszustand, Organfunktion, Erkrankungen und Arzneimittel beeinflusst [1].

Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix

In natürlichen Lebensmitteln sind Mikronährstoffe in Zellstrukturen, Proteine (Eiweiße), Stärke, Ballaststoffe oder andere Bestandteile pflanzlicher und tierischer Gewebe eingebunden. Bevor sie resorbiert werden können, müssen sie während der Verdauung aus dieser Lebensmittelmatrix freigesetzt werden [1].

Mechanische Verfahren wie Zerkleinern, Mahlen, Pürieren oder Homogenisieren vergrößern die Oberfläche eines Lebensmittels und können Zellwände oder Gewebestrukturen aufbrechen. Dadurch wird der Zutritt von Verdauungssekreten erleichtert und bestimmte Mikronährstoffe werden besser zugänglich. Auch Erhitzen kann Zellmembranen und pflanzliche Zellwände auflockern. Dies kann beispielsweise die Freisetzung bestimmter Carotinoide aus Gemüse verbessern [1, 2].

Eine stärkere Freisetzung bedeutet jedoch nicht in jedem Fall eine höhere Gesamtverfügbarkeit. Gleichzeitig können temperatur-, licht- oder oxidationsempfindliche Vitamine abgebaut werden. Die Wirkung einer Zubereitungsmethode hängt daher vom jeweiligen Mikronährstoff, vom Lebensmittel, von der Temperatur, von der Einwirkdauer und vom Kontakt mit Wasser, Sauerstoff und Licht ab [1, 2].

Einfluss der Zubereitung

Waschen, Schälen, Zerkleinern, Einweichen, Keimen, Fermentieren und Garen können den Mikronährstoffgehalt und die Bioverfügbarkeit auf unterschiedliche Weise verändern. Beim Schälen werden beispielsweise häufig mikronährstoffreiche Randschichten entfernt. Durch starkes Zerkleinern wird zwar die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix erleichtert, zugleich vergrößert sich jedoch die Kontaktfläche für Sauerstoff und damit für oxidative Abbauprozesse [1, 2].

Beim Kochen in Wasser können wasserlösliche Vitamine und Mineralstoffe in die Garflüssigkeit übergehen. Wird diese verworfen, steht der ausgelaugte Anteil nicht mehr für die Aufnahme zur Verfügung. Mineralstoffe werden durch Hitze nicht zerstört, können jedoch durch Auslaugen verloren gehen. Vitamin C sowie verschiedene Vitamine der B-Gruppe reagieren zusätzlich empfindlich auf Hitze, Sauerstoff oder lange Garzeiten [1, 2].

Kurze Garverfahren mit wenig Wasser, beispielsweise Dämpfen oder Dünsten, können die Verluste wasserlöslicher Mikronährstoffe begrenzen. Eine längere oder intensive Erhitzung kann dagegen Abbauprozesse verstärken. Andererseits verbessert das Garen bei einigen pflanzlichen Lebensmitteln die Verdaulichkeit und die Freisetzung fettlöslicher oder in Zellstrukturen eingeschlossener Inhaltsstoffe. Die Auswirkung eines Garverfahrens muss deshalb mikronährstoff- und lebensmittelspezifisch beurteilt werden [2].

Auch Einweichen, Keimen und Fermentieren können die Bioverfügbarkeit beeinflussen. Insbesondere während der Fermentation können mikrobielle und lebensmitteleigene Phytasen (Enzyme zum Abbau von Phytat) aktiviert werden. Der dadurch bewirkte Abbau von Phytaten und anderen mineralstoffbindenden Verbindungen kann die Bioverfügbarkeit von Eisen, Zink, Calcium und Magnesium verbessern. Das Ausmaß des Effekts hängt vom Ausgangslebensmittel, von den beteiligten Mikroorganismen, vom pH-Wert, von der Temperatur und von der Verfahrensdauer ab [3].

Bei fettlöslichen Vitaminen und Carotinoiden spielt zusätzlich die Zusammensetzung der Mahlzeit eine Rolle. Die gleichzeitige Aufnahme mit Fett unterstützt die Bildung gemischter Mizellen (kleiner Transportstrukturen für fettlösliche Substanzen im Darm) und kann dadurch die Resorption verbessern. Für Carotinoide wurde dieser Zusammenhang sowohl in experimentellen Untersuchungen als auch in randomisierten kontrollierten Studien bestätigt [1, 4].

Einfluss von Transport und Lagerung

Veränderungen des Mikronährstoffgehalts beginnen nicht erst in der Küche. Bereits Erntezeitpunkt, Transportdauer, Temperaturführung, Verpackung und Lagerbedingungen beeinflussen die Lebensmittelqualität. Besonders empfindlich sind Mikronährstoffe, die durch Licht, Sauerstoff, Wärme, Feuchtigkeit oder enzymatische Prozesse abgebaut werden [1].

Vitamin C kann beispielsweise während einer längeren Lagerung abnehmen. Auch Folsäure und einzelne weitere Vitamine der B-Gruppe können unter ungünstigen Bedingungen vermindert werden. Fettlösliche Vitamine und mehrfach ungesättigte Fettsäuren können durch oxidative Prozesse beeinträchtigt werden. Mineralstoffe werden während der Lagerung dagegen nicht chemisch zerstört, können aber durch austretende Flüssigkeit sowie durch nachfolgendes Schälen, Waschen oder Garen verloren gehen [1, 2].

Kühlung, Tiefkühlung und geeignete Verpackungsverfahren können mikronährstoffabbauende Reaktionen verlangsamen. Tiefgekühlte Lebensmittel können daher trotz vorheriger Verarbeitung eine hohe Mikronährstoffqualität aufweisen, insbesondere wenn sie kurze Zeit nach der Ernte verarbeitet werden. Vor dem Einfrieren erfolgt bei Gemüse häufig ein Blanchieren (kurzes Erhitzen in Wasser oder Dampf), das abbauende Enzyme inaktiviert, jedoch zugleich Verluste wasserlöslicher und temperaturempfindlicher Vitamine verursachen kann [1, 2].

Auch die Lagerung nach der Zubereitung ist relevant. Längeres Warmhalten, wiederholtes Erwärmen oder eine längere Aufbewahrung zubereiteter Speisen kann den Abbau empfindlicher Vitamine verstärken. Für die ernährungsmedizinische Beurteilung ist deshalb nicht nur die ursprüngliche Zusammensetzung eines Lebensmittels, sondern die gesamte Prozesskette von der Ernte bis zum Verzehr zu berücksichtigen [1, 2].

Verarbeitung kann Verluste und Vorteile bewirken

Lebensmittelverarbeitung ist nicht grundsätzlich mit einer verminderten ernährungsphysiologischen Qualität gleichzusetzen. Verfahren wie Zerkleinern, Garen, Fermentieren oder Homogenisieren können die Freisetzung bestimmter Mikronährstoffe fördern, resorptionshemmende Inhaltsstoffe vermindern und die Verdaulichkeit verbessern. Gleichzeitig können temperatur-, licht- oder oxidationsempfindliche Substanzen verloren gehen [1-3].

Darüber hinaus kann der Mikronährstoffgehalt verarbeiteter Lebensmittel durch Anreicherung gezielt erhöht werden. Entscheidend ist jedoch, in welcher chemischen Verbindung der Mikronährstoff zugesetzt wird, wie stabil diese Verbindung während Verarbeitung und Lagerung bleibt und wie gut sie unter den üblichen Verzehrbedingungen resorbiert werden kann [1].

Eine umfassende Darstellung der durch Einfrieren, Erhitzen, Konservieren, Backen, Frittieren und weitere küchentechnische Verfahren verursachten Veränderungen enthalten die Kapitel "Lebensmittelverarbeitung" und "Küchentechnische Lebensmittelverarbeitung".

Die Auswirkungen industrieller Verarbeitung auf Nährstoffdichte und Lebensmittelqualität werden im Kapitel „Industrielle Nahrungsmittelproduktion“ vertieft.

Fazit

Für die praktische Ernährungsberatung lässt sich die Bioverfügbarkeit eines Mikronährstoffs nicht allein aus Nährwerttabellen ableiten. Zu berücksichtigen sind das Ausgangslebensmittel, der Verarbeitungsgrad, die Zubereitungsmethode, die Lagerungsdauer, die Zusammensetzung der gesamten Mahlzeit und individuelle Voraussetzungen des Patienten [1, 2].

Eine schonende Zubereitung mit kurzen Garzeiten, wenig Wasser und möglichst geringer Warmhaltezeit kann Verluste empfindlicher Vitamine begrenzen. Gleichzeitig kann eine gezielte Verarbeitung erforderlich sein, um pflanzliche Zellstrukturen aufzuschließen, resorptionshemmende Inhaltsstoffe zu vermindern oder fettlösliche Mikronährstoffe besser verfügbar zu machen. Die optimale Zubereitung ist daher mikronährstoff- und lebensmittelspezifisch und muss stets zwischen dem Erhalt des Mikronährstoffgehalts und der Verbesserung seiner biologischen Verfügbarkeit abgewogen werden [1-4].

Folgende Einflussfaktoren auf die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen werden in den nachstehenden Artikeln vertieft:

Literatur

Richards JD, Cori H, Rahn M, Finn K, Bárcena J, Kanellopoulos AK et al.: Micronutrient bioavailability: concepts, influencing factors, and strategies for improvement. Front Nutr 2025;12:1646750. doi: 10.3389/fnut.2025.1646750.
Coe S, Spiro A: Cooking at home to retain nutritional quality and minimise nutrient losses: A focus on vegetables, potatoes and pulses. Nutr Bull 2022;47(4):538-562. doi: 10.1111/nbu.12584.
Samtiya M, Aluko RE, Puniya AK, Dhewa T: Enhancing Micronutrients Bioavailability through Fermentation of Plant-Based Foods: A Concise Review. Fermentation 2021;7(2):63. doi: 10.3390/fermentation7020063.
Yao Y, Tan P, Kim JE: Effects of dietary fats on the bioaccessibility and bioavailability of carotenoids: a systematic review and meta-analysis of in vitro studies and randomized controlled trials. Nutr Rev 2022;80(4):741-761. doi: 0.1093/nutrit/nuab098.