Erhitzen

Die thermische Verarbeitung von Lebensmitteln ist ein zentraler Prozess der Lebensmittelzubereitung, Haltbarmachung und mikrobiologischen Sicherheit. Die Wirkung des Erhitzens auf den Mikronährstoffgehalt wird jedoch nicht allein durch die erreichte Maximaltemperatur bestimmt. Entscheidend sind die Kombination aus Temperatur und Erhitzungsdauer, der Kontakt mit Wasser und Sauerstoff sowie die Lebensmittelmatrix und das jeweilige Erhitzungsverfahren [1, 2].

Die vereinfachende Annahme, dass mit steigender Temperatur grundsätzlich proportional höhere Mikronährstoffverluste auftreten, ist daher nicht zutreffend. Eine kurze Hochtemperaturbehandlung kann bestimmte Mikronährstoffe stärker schonen als eine lang anhaltende Erwärmung bei niedrigerer Temperatur. Gleichzeitig kann Erhitzen die Zell- und Gewebestruktur von Lebensmitteln verändern und dadurch die Freisetzung einzelner Inhaltsstoffe aus der Lebensmittelmatrix sowie deren intestinale Verfügbarkeit (Verfügbarkeit für die Aufnahme im Darm) erhöhen [1, 2].

Einfluss auf Mikronährstoffe

• Vitamin C und wasserlösliche B-Vitamine – Vitamin C, Folat und Thiamin (Vitamin B1) gehören zu den gegenüber thermischer und oxidativer Belastung empfindlicheren Mikronährstoffen. Neben dem temperaturabhängigen Abbau ist insbesondere das Auslaugen wasserlöslicher Vitamine in das Kochwasser von Bedeutung. Langes Kochen in größeren Wassermengen und das anschließende Verwerfen des Kochwassers können daher erhebliche Verluste verursachen. Kurze Garzeiten und Verfahren mit geringem Wasserkontakt, insbesondere Dämpfen und sachgerechte Mikrowellenerhitzung, weisen häufig eine höhere Vitaminretention auf [1, 2].
• Carotinoide – Carotinoide können bei längerer thermischer und oxidativer Belastung abgebaut oder strukturell verändert werden. Andererseits kann das Erhitzen pflanzlicher Lebensmittel Zellstrukturen aufbrechen und die Freisetzung von Carotinoiden aus der Lebensmittelmatrix erhöhen. Der analytisch bestimmte Gehalt bzw. die intestinale Verfügbarkeit kann deshalb nach thermischer Verarbeitung je nach Lebensmittel, Carotinoid und Verfahren unverändert bleiben oder zunehmen [2].
• Mineralstoffe und Spurenelemente – Mineralstoffe werden durch übliche Gartemperaturen chemisch nicht zerstört. Veränderungen des Mineralstoffgehalts beruhen vor allem auf dem Übergang wasserlöslicher Mineralstoffe in das Kochwasser sowie auf Änderungen des Wassergehalts des Lebensmittels. Durch Wasserverlust können die auf 100 g Lebensmittel bezogenen Konzentrationen einzelner Mineralstoffe nach dem Erhitzen sogar ansteigen [1].

Einfluss des Erhitzungsverfahrens

• Kochen in Wasser – Der direkte Wasserkontakt begünstigt insbesondere bei zerkleinerten pflanzlichen Lebensmitteln den Übergang wasserlöslicher Vitamine und Mineralstoffe in die Garflüssigkeit. Wird diese mitverzehrt, beispielsweise in Suppen oder Eintöpfen, verbleibt ein wesentlicher Anteil der ausgelaugten Mikronährstoffe in der Mahlzeit [1].
• Dämpfen und Mikrowellenerhitzung – Die Kombination aus kurzer Garzeit und geringem Wasserkontakt kann die Retention hitze- und wasserempfindlicher Mikronährstoffe verbessern. Eine generelle Überlegenheit eines einzelnen Verfahrens für alle Lebensmittel und Mikronährstoffe besteht jedoch nicht [1, 2].
• Braten, Backen und Frittieren – Hohe Temperaturen fördern bei längerer Erhitzungsdauer den Abbau hitzeempfindlicher Inhaltsstoffe. Bei der Erhitzung von Fetten und Ölen treten zusätzlich thermisch-oxidative Veränderungen auf. Gleichzeitig verändert der Wasserverlust die Nährstoffkonzentration des erhitzten Lebensmittels, sodass Konzentrationsangaben vor und nach der Verarbeitung nur unter Berücksichtigung der Massen- und Wasserverluste vergleichbar sind [1, 3, 4].
• Industrielle Kurzzeiterhitzung – Verfahren mit sehr hohen Temperaturen und extrem kurzer Einwirkdauer sind hinsichtlich der Mikronährstoffretention nicht grundsätzlich ungünstiger als lang andauernde thermische Behandlungen. Die thermische Gesamtbelastung ist entscheidender als die Maximaltemperatur allein [1, 7].

Erhitzen von Fetten und Pflanzenölen

Ungesättigte und insbesondere mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind gegenüber Oxidation empfindlich. Wärme, Sauerstoff und die Dauer der thermischen Belastung beeinflussen die Geschwindigkeit oxidativer Reaktionen. Im Verlauf der Lipidoxidation (Oxidation von Fetten) entstehen zunächst primäre Oxidationsprodukte, insbesondere Lipidhydroperoxide (erste Oxidationsprodukte von Fetten). Diese sind bei hohen Temperaturen instabil und können zu sekundären Oxidationsprodukten wie Aldehyden, Ketonen und weiteren oxidierten Lipidverbindungen zerfallen [3, 4].

Bei hohen Frittiertemperaturen treten neben der Thermooxidation (durch Hitze beschleunigte Oxidation) auch Polymerisationsreaktionen (Verknüpfung kleiner Moleküle zu größeren Verbindungen) und in geringerem Umfang Hydrolysereaktionen (Spaltung chemischer Verbindungen durch Wasser) auf. Das Ausmaß der Veränderungen hängt wesentlich vom Fettsäuremuster des Öls, dem Gehalt an antioxidativ wirksamen Begleitstoffen sowie von Temperatur, Erhitzungsdauer und wiederholter Verwendung ab [3, 4].

Tocopherole (Vitamin-E-Verbindungen), die Vitamin-E-wirksame Bestandteile vieler Pflanzenöle darstellen, gehören zu den antioxidativ wirksamen Begleitstoffen der Öle. Sie können während einer länger andauernden oder wiederholten hohen thermischen Belastung abnehmen. Die thermische und oxidative Stabilität eines Pflanzenöls lässt sich daher nicht allein aus dem Anteil ungesättigter Fettsäuren ableiten, sondern wird auch durch die Zusammensetzung und Konzentration seiner antioxidativ wirksamen Begleitstoffe beeinflusst [3, 4].

Die oxidative Veränderung ungesättigter Fettsäuren ist jedoch nicht mit einer generellen Umwandlung in Trans-Fettsäuren gleichzusetzen. Eine systematische Übersichtsarbeit mit Metaanalyse von 33 experimentellen Studien und 21 verschiedenen Speiseölen zeigte bei Erhitzung auf übliche Kochtemperaturen bis etwa 200 °C nur minimale Veränderungen des Transfettsäuregehalts. Erst bei höheren Temperaturen, insbesondere zwischen 200 und 240 °C, sowie bei längerer Erhitzungsdauer nahm die Bildung von Trans-Fettsäuren messbar zu [5].

Aus lebensmittelchemischer und mikronährstoffmedizinischer Sicht sind daher vor allem sehr hohe Temperaturen sowie die lang andauernde oder wiederholte Erhitzung von Speiseölen ungünstig. Bei mehrfacher thermischer Belastung können sich polare, oxidierte und polymere Abbauprodukte anreichern [3, 4].

Beispiel Milch

Die thermische Behandlung von Milch verdeutlicht die Bedeutung der Temperatur-Zeit-Kombination. Die Pasteurisierung führt nach einer Metaanalyse von 40 Studien zu messbaren Veränderungen einzelner Vitamine. Signifikante Abnahmen wurden für Thiamin (Vitamin B1), Riboflavin (Vitamin B2), Vitamin C und Folat beschrieben. Für Vitamin B6 zeigte sich kein statistisch signifikanter Effekt. Die ernährungsphysiologische Gesamtbedeutung der Vitaminverluste wurde von den Autoren als gering bewertet, da Milch für mehrere der betroffenen Vitamine keine wesentliche Nahrungsquelle darstellt; eine Ausnahme bildet insbesondere Riboflavin [6].

Stärkere thermische Verfahren wie die Sterilisation können ausgeprägtere Veränderungen hitzeempfindlicher Vitamine und der Proteinstruktur verursachen. Die Ultrahocherhitzung kombiniert dagegen Temperaturen von etwa 130-150 °C mit Einwirkzeiten von wenigen Sekunden und ist deshalb nicht mit einer lang andauernden Sterilisation gleichzusetzen. Mineralstoffe wie Calcium und Phosphor bleiben durch die thermische Milchbehandlung weitgehend erhalten [7].

Pauschale prozentuale Verlustangaben für einzelne Vitamine sind nur eingeschränkt übertragbar, da die Ergebnisse wesentlich vom konkreten Temperatur-Zeit-Profil, dem Verfahren, den Ausgangskonzentrationen, der Sauerstoffexposition und den analytischen Methoden abhängen [6, 7].

Mikronährstoffmedizinische Bewertung

Erhitzen führt nicht regelhaft zu einer allgemeinen Verarmung von Lebensmitteln an Mikronährstoffen. Die Folgen sind mikronährstoff-, lebensmittel- und verfahrensspezifisch. Besonders relevant sind thermische und oxidative Verluste von Vitamin C, Folat und Thiamin sowie das Auslaugen wasserlöslicher Mikronährstoffe in die Garflüssigkeit. Andererseits kann die thermische Aufschließung pflanzlicher Zellstrukturen die Freisetzung bestimmter Carotinoide und weiterer bioaktiver Pflanzenstoffe aus der Lebensmittelmatrix verbessern [1, 2].

Für eine hohe Mikronährstoffretention sind kurze Garzeiten, ein geringer Einsatz von Wasser und die Vermeidung unnötig hoher Temperaturen günstig. Koch- und Garflüssigkeiten sollten, soweit küchentechnisch sinnvoll, mitverwendet werden. Speiseöle sollten nicht über längere Zeit sehr hohen Temperaturen ausgesetzt oder wiederholt stark erhitzt werden [1, 3, 4].

Fazit

Die Wirkung des Erhitzens auf die Lebensmittelqualität wird primär durch die thermische Gesamtbelastung, den Wasser- und Sauerstoffkontakt sowie die Lebensmittelmatrix bestimmt. Wasserlösliche und hitzeempfindliche Vitamine sind besonders verlustgefährdet, während Mineralstoffe thermisch stabil sind und vor allem durch Auslaugung verloren gehen können. Bei pflanzlichen Lebensmitteln kann eine kontrollierte thermische Verarbeitung gleichzeitig die Freisetzung einzelner Inhaltsstoffe aus der Lebensmittelmatrix erhöhen. Bei Fetten und Ölen stehen bei hoher und wiederholter thermischer Belastung Thermooxidation, der Abbau antioxidativ wirksamer Begleitstoffe sowie die Bildung oxidierter und polymerer Abbauprodukte im Vordergrund. Eine relevante Transfettsäurebildung ist bei üblichen Kochtemperaturen bis etwa 200 °C dagegen gering [1-5].

Literatur

1. 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;47:538-562. doi:10.1111/nbu.12584
2. Narra F, Piragine E, Benedetti G, Ceccanti C, Florio M, Spezzini J et al.: Impact of thermal processing on polyphenols, carotenoids, glucosinolates, and ascorbic acid in fruit and vegetables and their cardiovascular benefits. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2024;23:e13426. doi:10.1111/1541-4337.13426
3. Gharby S, Asbbane A, Ahmed MN, Gagour J, Hallouch O, Oubannin S et al.: Vegetable oil oxidation: Mechanisms, impacts on quality, and approaches to enhance shelf life. Food Chem X. 2025;28:102541. doi:10.1016/j.fochx.2025.102541
4. Abrante-Pascual S, Nieva-Echevarría B, Goicoechea-Oses E: Vegetable Oils and Their Use for Frying: A Review of Their Compositional Differences and Degradation. Foods. 2024;13:4186. doi:10.3390/foods13244186
5. Bhat S, Maganja D, Huang L, Wu JHY, Marklund M: Influence of Heating during Cooking on Trans Fatty Acid Content of Edible Oils: A Systematic Review and Meta-Analysis. Nutrients. 2022;14:1489. doi:10.3390/nu14071489
6. 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
7. Rabbani A, Ayyash M, D’Costa CDC, Chen G, Xu Y, Kamal-Eldin A: Effect of Heat Pasteurization and Sterilization on Milk Safety, Composition, Sensory Properties, and Nutritional Quality. Foods. 2025;14:1342. doi:10.3390/foods14081342