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Hochdruckbehandlung: Wertgebende Lebensmittelinhaltsstoffe erhalten

Spinat unter Druck

Carotinoide sind fettlösliche Pflanzeninhaltsstoffe, die Obst und Gemüse sowie daraus hergestellte Produkte gelb, orange und rot färben. Lutein und Zeaxanthin, zwei Carotinoide, gehören zur Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe. Die Pflanzen synthetisieren diese Substanzen einerseits als Farbstoffe, um ihre Verbreitung z.B. über Vögel sicherzustellen, aber auch als Abwehrstoffe gegen äußere Stressoren (UV-Licht, Fraßfeinde usw.).

Nach Verzehr der Lebensmittel können die Caro­tinoide im Körper positive Wirkungen haben. So wurden u.a. antioxidative Wirkungen für ver­schiedene Carotinoide nachgewiesen [1]. Sie schützen das Chlorophyll in den Blättern von Pflanzen vor der energiereichen UV-Strahlung. In ähnlicher Weise bewahren sie unsere Haut vor Schäden durch UV-Strahlung. Das Carotinoid Lutein kommt u.a. in grünem Gemüse (z.B. Grünkohl, Spinat) vor und verhindert in der ­Makula, dem Punkt des schärfsten Sehens in ­unserem Auge, oxidative Schäden (altersbe­zogene Makuladegeneration, AMD).

Alternative Hochdruckbehandlung

Die industrielle Verarbeitung sowie die Zubereitung von Obst und Gemüse haben einen Einfluss auf die Carotinoid-Gehalte in den pflanzlichen Produkten. Insbesondere Sauerstoff und Erhitzungsprozesse führen zum Abbau dieser Substanzen. In einer Zusammenarbeit des Instituts für Ernährungswissenschaften in Jena mit dem Institut für Lebensmittelchemie in Dresden wurde Spinat einerseits einer Hochdruckbehandlung (5/10/40 min, 200/400/600 MPa) ausgesetzt, aber auch haushaltsüblich entsprechend den Angaben auf der Packung zubereitet. Die haushaltsübliche Zubereitung reduzierte die Gehalte an Lutein sowie an Chlorophyll a und Chlorophyll b in Spinat. Im Gegensatz dazu veränderte sich die Zeaxanthin-Konzentration nicht. Zeaxanthin scheint also stabiler zu sein als ­Lutein und Chlorophyll. Diese Beobachtung wurde auch schon in früheren Untersuchungen anderer Arbeitsgruppen gemacht. Die Hochdruckbehandlung erhöhte unabhängig von Zeitdauer und Druck die Gehalte an Lutein ­sowie an Chlorophyll – verglichen mit dem ­frischen Spinat. Diese höheren Gehalte werden auf eine bessere Extrahierbarkeit nach der Hochdruckbehandlung zurückgeführt. Grünkohl, Dill und Petersilie wurden in einem Autoklaven 5/10/15/20 min lang auf 121°C erhitzt. Das jeweilige Chlorophyll war bereits nach 5 min fast vollständig abgebaut. Dies zeigte sich auch in dem Verlust der grünen Farbe, die in die grünbraune Farbe der Phäophytine umschlug. Während der Luteingehalt durch die Hitzeein­wirkung im Autoklaven signifikant abnahm, erhöhte sich der extrahierbare Gehalt an Zeaxanthin. Somit scheint die Hochdruckbehandlung eine gute Alternative zu thermischen Verfahren zur Haltbarmachung zu sein, um die Carotinoidgehalte in Gemüse und Kräutern zu erhalten [2]. Daneben deutet die bessere Extrahierbarkeit von Lutein aus den hochdruckbehandelten Proben evtl. auch auf eine bessere Bioverfügbarkeit dieses Carotinoids hin, was in zukünftigen Untersuchungen noch geprüft werden muss.


HPLC-Chromatogramm eines Spinatextraktes.

AMD

In den Industrieländern ist die altersbezogene Makuladegeneration (AMD) die häufigste Ur­sache für schwere Sehbehinderungen im Alter und betrifft vorwiegend Menschen jenseits des 50. Lebensjahres. Aufgrund der steigenden Lebens­erwartung nimmt die Zahl der Betroffenen stetig zu. Die AMD ist eine Erkrankung der Retina, die durch degenerative Veränderungen im Bereich der Makula gekennzeichnet ist. Mit fortschreitendem Krankheitsverlauf geht das zentrale Sehvermögen verloren. Studien zeigen, dass die Aufnahme der Xanthophylle (Untergruppe der Carotinoide) Lutein und Zeaxanthin und damit deren Konzentrationen im Plasma und in der Makula invers mit dem AMD-Risiko assoziiert sind. Am Punkt des schärfsten Sehens – der ­Macula lutea – werden ausschließlich die Xanthophylle Lutein und Zeaxanthin angereichert. Diese Nährstoffe absorbieren energiereiches blaues Licht [max =(rund) 460nm] und reduzieren somit fotooxidative Netzhautschäden [3]. Seit der Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Lutein/Zeaxanthin und der AMD-Präven­tion bekannt ist, existiert ein massiv beworbener Markt für Supplemente zur diätetischen Behandlung der AMD. Solche Supplemente ­(Nahrungsergänzungsmittel) enthalten vor allem die Carotinoide Lutein und Zeaxanthin. Diese werden aufwendig aus Studentenblumen mit organischen Lösungsmitteln (z.B. Methanol, ­Dichlormethan, Hexan) extrahiert und aufgereinigt oder synthetisch hergestellt. Zur begleitenden Behandlung bei AMD werden in der Regel zwischen 6 und 10 mg Lutein pro Tag empfohlen. Besonders reich an Lutein und Zeaxanthin ist aber auch der in Deutschland heimische Grünkohl.

Studien

An einer zwölfmonatigen, randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie [4] im Paralleldesign mit einem Nahrungsergänzungsmittel nahmen 172 Patienten mit nichtexsudativer AMD (trockene Form der AMD) teil. Die Teilnehmer wurden zufällig auf drei Studiengruppen verteilt: Placebo, Gruppe 1 (10mg Lutein, 1 mg Zeaxanthin) oder Gruppe 2 (doppelte Dosis von Gruppe 1). Die zweite Studie [5] war ebenfalls eine randomisierte, doppelblinde, placebokontrollierte Studie im Paralleldesign. Zwanzig Patienten mit nichtexsudativer AMD wurden für diese zehnwöchige Studie (zwei Wochen Run-in, vier Wochen Intervention, vier Wochen Washout) rekrutiert und zufällig auf zwei Gruppen verteilt. Alle Patienten tranken täglich 50ml eines Getränkes, das entweder mit einem öligen Grünkohlextrakt (Verum) oder raffiniertem Rapsöl (Placebo) angereichert wurde. Im Blutplasma der Teilnehmer beider Studien wurden die Gehalte der Carotinoide Lutein und Zeaxanthin mittels HPLC (Merck-Hitachi, Darmstadt) mit ­Diodenarray-Detektion ermittelt. Die optische Dichte des makulären Pigmentes (MPOD) wurde mit einer Funduskamera (Carl Zeiss Meditec, ­Jena) unter Nutzung der 1-Wellenlängen-Reflexions­methode bestimmt.

Die zusätzliche Aufnahme von Lutein und Zeaxanthin über ein Supplement oder einen ­öligen Grünkohlextrakt steigerte die Konzentrationen beider Xanthophylle im Plasma von AMD-Patienten signifikant, wobei nach vierwöchiger Zufuhr ein Plateau erreicht wurde (Studie 1). Nach Beendigung der Supplementation (vier Wochen Washout) sanken die Lutein- und Zeaxanthinkonzentrationen im Plasma signifikant ab (Studie 2). Eine vierwöchige Intervention mit dem Supplement oder dem Grünkohlextrakt führte zu vergleichbaren Anstiegen der Xanthophyllkonzentrationen im Plasma. In den Studien 1 und 2 wurde die MPOD signifikant gesteigert, wobei die MPOD nach Absetzen des Grünkohlextraktes wieder absank (Studie 2).

Ergebnisse

Somit ergaben sich für die Intervention mit Lutein bzw. luteinreichen Produkten interessante Ergebnisse hinsichtlich des Makulapigments und damit des Schutzes der Makula vor Schäden. Die Aufnahme von Lutein aus Nahrungsergänzungsmitteln oder aus Lebensmitteln verbesserte das Makulapigment und die visuelle Leistungsfähigkeit (Kontrastsehen, Blendempfindlichkeit). Zu klären bleibt noch, welche ­Dosis an Lutein für diese Effekte ausreichend ist und ob sich weitere Lebensmittelinhaltsstoffe (z.B. langkettige w-3-Fettsäuren) neben Lutein positiv auswirken. Da eine Portion Blattspinat (150g) ca. 13,5mg Lutein plus Zeaxanthin liefert, können xanthophyllreiche Lebensmittel Nahrungsergänzungsmittel weitestgehend ersetzen.

Literatur
[1] Müller, L., Fröhlich, K., Böhm, V. (2011) Food Chem. 129, 139–148
[2] Arnold, C., Schwarzenbolz, U., Böhm, V. (2014) Food Sci. Technol. 57, 442–445
[3] Arnold, C. (2013) Macular carotenoids and long-chain ?-3 fatty acids in patients with age-related macular ­degeneration and the potential role of xanthophyll-rich food in disease prevention. Dissertation, Friedrich-Schiller-Universität Jena
[4] Arnold, C. et al. (2013) JAMA Ophthalmol. 131, 564–572
[5] Arnold, C. et al. (2013) Nutr. 29, 1412–1417

Bild: © istockphoto.com| 578foot

Stichwörter:
Carotinoide, Hochdruckbehandlung, fettlösliche Pflanzeninhaltsstoffe, UV-Strahlung, Extrahierbarkeit, Chlorophyll, HPLC-Chromatogramm, altersbezogene Makuladegeneration (AMD), Xanthophylle, Nährstoffe, AMD-Präven­tion, Carotinoide Lutein und Zeaxanthin, Xanthophyllkonzentrationen, Intervention, Makulapigments, Nahrungsergänzungsmitteln,

L&M 8 / 2014

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe L&M 8 / 2014.
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