Einfluss von Zubereitung und Lagerung auf die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen

Zubereitung und Lagerung verändern nicht nur den analytisch messbaren Mikronährstoffgehalt eines Lebensmittels, sondern auch dessen physikalische Struktur und chemische Zusammensetzung. Dadurch können sich die Freisetzung aus der Lebensmittelmatrix (räumliche und chemische Struktur eines Lebensmittels), die intestinale Resorption (Aufnahme über die Darmschleimhaut) und letztlich die physiologische Verfügbarkeit eines Mikronährstoffs verändern [1].

Die Auswirkungen sind häufig gegenläufig: Verarbeitung, Lagerung und Erhitzen können empfindliche Mikronährstoffe abbauen oder durch Auslaugung vermindern. Gleichzeitig können Zerkleinern, Garen, Keimung oder Fermentation pflanzliche Zellstrukturen aufschließen und resorptionshemmende Verbindungen reduzieren. Ein geringerer analytischer Mikronährstoffgehalt bedeutet daher nicht zwangsläufig eine entsprechend geringere Bioverfügbarkeit. Umgekehrt garantiert ein hoher Gehalt keine hohe Resorption.

Retention, Biozugänglichkeit und Bioverfügbarkeit

Für die Bewertung der Auswirkungen von Zubereitung und Lagerung müssen drei unterschiedliche Größen berücksichtigt werden:

• Retention: Anteil eines ursprünglich vorhandenen Mikronährstoffs, der nach Verarbeitung, Zubereitung oder Lagerung im verzehrten Lebensmittel verbleibt
• Biozugänglichkeit: Anteil des Mikronährstoffs, der während der Verdauung aus der Lebensmittelmatrix freigesetzt wird und für die Resorption zur Verfügung steht
• Bioverfügbarkeit: Anteil des aufgenommenen Mikronährstoffs, der resorbiert, transportiert und im Organismus physiologisch genutzt oder gespeichert wird

Die Retention kann durch Lebensmittelanalysen bestimmt werden. Untersuchungen zur Biozugänglichkeit beruhen dagegen häufig auf standardisierten In-vitro-Verdauungsmodellen (Untersuchungen außerhalb des Organismus). Die tatsächliche Bioverfügbarkeit lässt sich nur durch Untersuchungen am Menschen beurteilen. Ergebnisse zur Retention oder In-vitro-Biozugänglichkeit dürfen daher nicht ohne Weiteres als Nachweis einer verbesserten systemischen Mikronährstoffversorgung interpretiert werden [1].

Mechanismen der Veränderung

Zubereitung und Lagerung können die verfügbare Mikronährstoffmenge über mehrere Mechanismen beeinflussen:

• Chemische Degradation: Wärme, Sauerstoff, Licht, Feuchtigkeit und der pH-Wert können empfindliche Vitamine oxidieren (durch Sauerstoff chemisch verändern), isomerisieren oder anderweitig abbauen. Besonders gut untersucht ist dies für Vitamin C [2-4].
• Auslaugung: Wasserlösliche Vitamine und mineralische Elemente können beim Waschen, Einweichen, Blanchieren und Kochen in die umgebende Flüssigkeit übertreten. Wird diese verworfen, vermindert sich die mit der Mahlzeit aufgenommene Menge [2].
• Entfernung von Gewebeschichten: Schälen, Polieren, Mahlen und Raffinieren können Schalen, Randschichten, Keimlinge oder Aleuronschichten entfernen, in denen Mikronährstoffe konzentriert vorliegen [1].
• Aufschluss der Lebensmittelmatrix: Zerkleinern, Mahlen, Homogenisieren und Erhitzen können Zellwände sowie Protein- und Polysaccharidstrukturen verändern. Dadurch können zuvor eingeschlossene Inhaltsstoffe während der Verdauung leichter freigesetzt werden [1].
• Veränderung resorptionshemmender Verbindungen: Einweichen, Keimung und Fermentation können den Phytatgehalt pflanzlicher Lebensmittel vermindern und dadurch insbesondere die Biozugänglichkeit von Eisen und Zink beeinflussen [5-8].
• Veränderung der Mahlzeitenzusammensetzung: Die Kombination mit Fett unterstützt die Freisetzung, Mizellierung (Einbau in transportfähige Fettstrukturen) und Resorption fettlöslicher Verbindungen wie Beta-Carotin [9].

Einfluss der Lebensmittelverarbeitung

Industrielle, handwerkliche und häusliche Verarbeitungsverfahren verändern die Partikelgröße, Zellstruktur, Wasserverteilung, Enzymaktivität und chemische Umgebung eines Lebensmittels. Die Auswirkungen sind daher lebensmittel-, verfahrens- und mikronährstoffspezifisch.

Mechanische Verfahren können einerseits mikronährstoffreiche Bestandteile entfernen. Andererseits kann die Verringerung der Partikelgröße die Angriffsfläche für Verdauungsenzyme vergrößern und die Freisetzung verbliebener Inhaltsstoffe erleichtern. Ob die physiologisch verfügbare Menge insgesamt steigt oder sinkt, hängt vom Verhältnis zwischen stofflichen Verlusten und verbessertem Matrixaufschluss ab [1].

Thermische Verfahren können wärmeempfindliche Verbindungen vermindern. Gleichzeitig können sie pflanzliche Zellstrukturen aufbrechen, abbauende Enzyme inaktivieren und die mikrobielle Haltbarkeit verlängern. Die Gesamtwirkung wird deshalb nicht allein durch den unmittelbar nach der Verarbeitung gemessenen Nährstoffverlust bestimmt, sondern auch durch die Veränderungen während der nachfolgenden Lagerung [1, 3].

Beim Trocknen oder Konzentrieren steigt der auf 100 g Lebensmittel bezogene Gehalt hitzestabiler Bestandteile häufig an, da Wasser entfernt wird. Dies entspricht jedoch keiner Zunahme der absoluten Mikronährstoffmenge. Empfindliche Verbindungen können durch Wärme, Sauerstoff und lange Prozesszeiten abgebaut werden.

Kühlen und Einfrieren verlangsamen viele chemische und enzymatische Reaktionen, verhindern sie jedoch nicht vollständig. Vorbehandlungen, Lagertemperatur, Temperaturschwankungen, Lagerungsdauer und die weitere Zubereitung bestimmen gemeinsam die Retention. Eine pauschale Einordnung tiefgekühlter Lebensmittel als grundsätzlich nährstoffreicher oder nährstoffärmer als frische Lebensmittel ist daher nicht sachgerecht [3].

Einfluss von Transport und Lagerung

Während Transport und Lagerung wirken Temperatur, Sauerstoff, Licht, Luftfeuchtigkeit, Verpackung, Lagerungsdauer und mechanische Beschädigungen auf das Lebensmittel ein. Bei pflanzlichen Lebensmitteln können zudem enzymatische und oxidative Prozesse nach der Ernte fortbestehen.

Besonders gut untersucht ist die lagerungsbedingte Veränderung von Vitamin C. Seine Stabilität hängt unter anderem vom Lebensmittel, vom Verarbeitungsverfahren, von der Temperatur, der Sauerstoff- und Lichtexposition, der Verpackung und der Lagerungsdauer ab [3]. Eine systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse zu Zitrusfrüchten zeigte, dass der Vitamin-C-Gehalt während der Lagerung durch die Dauer, die Temperatur und den jeweiligen Genotyp beeinflusst wird. Die Ergebnisse lassen sich deshalb nicht in Form einer allgemeingültigen prozentualen Verlustangabe auf sämtliche Obst- und Gemüsearten übertragen [4].

Eine niedrige und möglichst konstante Lagertemperatur sowie ein begrenzter Kontakt mit Sauerstoff und Licht können den Abbau empfindlicher Inhaltsstoffe verlangsamen. Die optimale Lagerungsbedingung ist jedoch produktspezifisch. Auch die Zeit zwischen Ernte, Verarbeitung, Transport, Verkauf und Verzehr ist zu berücksichtigen.

Zerkleinern vor der Lagerung vergrößert die Oberfläche und kann zelluläre Enzyme sowie oxidationsempfindliche Inhaltsstoffe miteinander in Kontakt bringen. Geschnittene Lebensmittel sollten daher möglichst zeitnah verzehrt oder sachgerecht gekühlt und verpackt werden.

Mineralische Elemente selbst werden durch übliche Lagerungs- und Garbedingungen nicht abgebaut. Ihre Retention kann sich jedoch durch austretende Gewebeflüssigkeit, Schälen, Abtropfen oder das Verwerfen von Auftau-, Einweich- und Garflüssigkeiten vermindern. Zudem können sich Löslichkeit, chemische Bindungsform und Biozugänglichkeit verändern.

Einfluss der küchentechnischen Lebensmittelverarbeitung

Beim Waschen intakter Lebensmittel sind die Mikronährstoffverluste in der Regel geringer als beim längeren Wässern bereits geschälter oder zerkleinerter Lebensmittel. Obst und Gemüse sollten daher möglichst vor dem Zerkleinern gewaschen werden.

Beim Kochen in Wasser wirken thermischer Abbau und Auslaugung gleichzeitig. Lange Garzeiten, große Wassermengen und kleine Lebensmittelstücke begünstigen insbesondere bei wasserlöslichen Mikronährstoffen Verluste. Wird die Garflüssigkeit als Bestandteil von Suppen, Eintöpfen oder Saucen mitverzehrt, bleibt ein Teil der ausgelaugten Inhaltsstoffe in der Mahlzeit erhalten [2].

Dämpfen und Mikrowellengaren können bei Gemüse, Kartoffeln und Hülsenfrüchten zu einer höheren Retention wasserlöslicher Mikronährstoffe führen als langes Kochen in großen Wassermengen. Eine generelle Überlegenheit eines einzelnen Garverfahrens besteht jedoch nicht. Lebensmittelart, Stückgröße, Wassermenge, Leistung, Temperatur und Garzeit beeinflussen das Ergebnis [2].

Verfahren mit trockener Hitze vermeiden Auslaugungsverluste, können bei hohen Temperaturen oder langen Garzeiten jedoch thermische und oxidative Reaktionen verstärken. Auch längeres Warmhalten und wiederholtes Wiedererwärmen erhöhen die kumulative Wärme- und Sauerstoffexposition. Entscheidend ist daher nicht allein die Bezeichnung des Garverfahrens, sondern die Kombination aus Temperatur, Dauer, Wasser- und Sauerstoffkontakt.

Einweichen, Keimung und Fermentation

Getreide, Hülsenfrüchte, Saaten und Nüsse enthalten Phytat, das Mineralstoffe binden und ihre Löslichkeit im Gastrointestinaltrakt vermindern kann. Besonders gut belegt ist eine Beeinträchtigung der Bioverfügbarkeit von Eisen und Zink bei phytatreichen Mahlzeiten [5, 6].

Beim Einweichen können lösliche Phytatanteile in das Einweichwasser übertreten. Gleichzeitig können jedoch auch wasserlösliche Vitamine und mineralische Elemente ausgelaugt werden. Der Nettoeffekt hängt vom Lebensmittel, der Einweichdauer, der Temperatur, dem pH-Wert und der anschließenden Verarbeitung ab.

Während der Keimung wird die pflanzeneigene Phytase (Phytat spaltendes Enzym) aktiviert. Dadurch kann der Phytatgehalt sinken und die Biozugänglichkeit von Eisen, Zink und teilweise Calcium steigen. Das Ausmaß unterscheidet sich jedoch erheblich zwischen Pflanzenarten, Sorten und Keimungsbedingungen. Eine erhöhte Biozugänglichkeit ist daher nicht für jedes Lebensmittel und jeden Mineralstoff gleichermaßen nachgewiesen [7].

Auch die Fermentation kann durch mikrobielle Phytasen und eine Absenkung des pH-Wertes Phytat und bestimmte Tannine vermindern. Gleichzeitig können pflanzliche Zellstrukturen verändert und gebundene Inhaltsstoffe freigesetzt werden. Die Wirkungen sind substrat- und mikroorganismenspezifisch. Für zahlreiche Veränderungen fermentierter Lebensmittel fehlen weiterhin Humanstudien, die eine entsprechend höhere systemische Bioverfügbarkeit nach dem Verzehr bestätigen [8].

Humaninterventionsstudien zeigen, dass eine gezielte Dephytinisierung (Verminderung des Phytatgehalts) oder Phytasezugabe die Bioverfügbarkeit von Eisen und Zink verbessern kann. Daraus lässt sich jedoch nicht ableiten, dass jedes Einweichen, Keimen oder Fermentieren automatisch zu einer klinisch relevanten Verbesserung des Mineralstoffstatus führt [5].

Fettzugabe und Beta-Carotin

Beta-Carotin liegt in pflanzlichen Lebensmitteln häufig innerhalb von Zellorganellen und Protein-Lipid-Strukturen gebunden vor. Mechanisches Zerkleinern und Erhitzen können die Lebensmittelmatrix verändern und die Freisetzung während der Verdauung erhöhen. Eine übermäßige Wärme- und Sauerstoffexposition kann Beta-Carotin jedoch zugleich abbauen oder seine chemische Struktur verändern [9].

Für die intestinale Resorption muss Beta-Carotin in gemischte Mizellen eingebaut werden. Dieser Prozess wird durch Nahrungsfett und Gallensäuren unterstützt. Zerkleinertes oder gegartes carotinoidreiches Gemüse kann deshalb in Verbindung mit einer geeigneten Fettquelle eine höhere Beta-Carotin-Bioverfügbarkeit aufweisen als ein vergleichbares fettarmes Gericht. Der Effekt ist jedoch von der Lebensmittelmatrix, der Fettmenge, der Fettart und individuellen gastrointestinalen Faktoren abhängig [9].

Mikronährstoffspezifische Übersicht

Evidenzbewertung

Ein wesentlicher Teil der verfügbaren Forschung untersucht analytische Nährstoffgehalte, Retentionsraten oder die Biozugänglichkeit in In-vitro-Modellen. Humanstudien zur tatsächlichen Resorption und langfristigen Veränderung des Mikronährstoffstatus sind deutlich seltener. Dies gilt insbesondere für komplexe Verarbeitungsverfahren und fermentierte Lebensmittel [1, 5, 7-9].

Auch Ergebnisse einzelner Lebensmittel oder Modellmahlzeiten sind nur eingeschränkt übertragbar. Sorte, Reifegrad, Ausgangsgehalt, Partikelgröße, Wassermenge, Temperatur, Garzeit, Lagerungsbedingungen und Zusammensetzung der gesamten Mahlzeit können die Resultate erheblich beeinflussen. Pauschale Rangfolgen von Zubereitungsarten oder allgemeingültige Verlustprozentsätze sind deshalb wissenschaftlich meist nicht gerechtfertigt.

Fazit

Der Einfluss von Zubereitung und Lagerung auf die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Mikronährstoffverlusten, Veränderungen der Lebensmittelmatrix und der Zusammensetzung der gesamten Mahlzeit.

Für die praktische Ernährungsberatung lassen sich folgende Grundsätze ableiten:

• Lagerungszeiten möglichst kurz halten und temperaturempfindliche Lebensmittel sachgerecht kühlen
• Licht- und Sauerstoffexposition empfindlicher Lebensmittel begrenzen
• Lebensmittel möglichst vor dem Zerkleinern waschen und erst zeitnah vor der Zubereitung schneiden
• Garzeiten und Wassermengen an Lebensmittel und Mikronährstoff anpassen
• Garflüssigkeiten nach Möglichkeit mitverzehren oder weiterverwenden
• Langes Warmhalten und wiederholte thermische Belastungen vermeiden
• Carotinoidreiche Lebensmittel zweckmäßig zerkleinern oder garen und mit einer geeigneten Fettquelle kombinieren
• Einweichen, Keimung und Fermentation bei phytatreichen Lebensmitteln gezielt einsetzen, ohne Biozugänglichkeit und klinische Bioverfügbarkeit gleichzusetzen
• Rohe und gegarte Lebensmittel kombinieren, da keine Zubereitungsform für alle Mikronährstoffe gleichermaßen optimal ist

Die ernährungsmedizinische Bewertung darf sich somit nicht auf den analytisch gemessenen Mikronährstoffgehalt beschränken. Entscheidend ist die im verzehrten Lebensmittel verbleibende, während der Verdauung freisetzbare und tatsächlich resorbierbare Mikronährstoffmenge.

Die folgenden Artikel vertiefen die einzelnen Einflussbereiche:

• Lebensmittelverarbeitung
• Lagerung
• Transport
• Küchentechnische Lebensmittelverarbeitung

Literatur

1. Aguilera JM: Food matrices as delivery units of nutrients in processed foods. J Food Sci. 2025;90(2):e70049. doi:10.1111/1750-3841.70049.
2. 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.
3. Giannakourou MC, Taoukis PS: Effect of Alternative Preservation Steps and Storage on Vitamin C Stability in Fruit and Vegetable Products: Critical Review and Kinetic Modelling Approaches. Foods. 2021;10(11):2630. doi:10.3390/foods10112630.
4. Budiarto R, Mubarok S, Sholikin MM et al.: Vitamin C variation in citrus in response to genotypes, storage temperatures, and storage times: A systematic review and meta-analysis. Heliyon. 2024;10(8):e29125. doi:10.1016/j.heliyon.2024.e29125.
5. Chondrou T, Adamidi N, Lygouras D et al.: Dietary Phytic Acid, Dephytinization, and Phytase Supplementation Alter Trace Element Bioavailability—A Narrative Review of Human Interventions. Nutrients. 2024;16(23):4069. doi:10.3390/nu16234069.
6. Zhang YY, Stockmann R, Ng K, Ajlouni S: Revisiting phytate-element interactions: implications for iron, zinc and calcium bioavailability, with emphasis on legumes. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022;62(6):1696-1712. doi:10.1080/10408398.2020.1846014.
7. Elliott H, Woods P, Green BD, Nugent AP: Can sprouting reduce phytate and improve the nutritional composition and nutrient bioaccessibility in cereals and legumes? Nutr Bull. 2022;47(2):138-156. doi:10.1111/nbu.12549.
8. Knez E, Kadac-Czapska K, Grembecka M: Effect of Fermentation on the Nutritional Quality of the Selected Vegetables and Legumes and Their Health Effects. Life (Basel). 2023;13(3):655. doi:10.3390/life13030655.
9. Maurya VK, Singh J, Ranjan V et al.: Factors affecting the fate of β-carotene in the human gastrointestinal tract: A narrative review. Int J Vitam Nutr Res. 2022;92(5-6):385-405. doi:10.1024/0300-9831/a000674.