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Im Salatdressing ist oft Öl enthalten

Wir alle benutzen es, doch wissen wir auch, was es mit unserem Körper macht? Die Rede ist von Speiseöl. In diesem Artikel erfahrt ihr, was für Effekte Öle für unsere Gesundheit haben – und wie daran gearbeitet wird, diese zu verbessern.

Warum das wichtig ist: In unserer täglichen Ernährung nehmen wir gesättigte, einfach und mehrfach ungesättigte Fette auf, die in Pflanzen und tierischen Produkten vorkommen. Die gesunde Wirkung von Omega-3-Fettsäuren und mehrfach ungesättigten Fetten ist allgemeinhin bekannt. Leider sind genau diese Fette sehr anfällig für oxidativen Verderb. Da wir dazu neigen, Vorräte wie Schokolade, Olivenöl oder Nüsse zu horten, oder diese über lange Strecken importieren müssen, sehen wir unsere Lebensmittel mit diesem Effekt konfrontiert. Wie sich der oxidative Verderb auf die Gesundheit auswirkt ist noch nicht vollständig geklärt, jedoch Gegenstand aktueller Forschung.

Am Institut für Physiologische Chemie an der Fakultät für Chemie der Universität Wien werden oxidierte Fette aus unserer täglichen Ernährung erforscht. In ständigem Austausch mit anderen Forschungsinstituten und Industriepartnern (Speiseöl- und Margarineproduzenten) werden neueste Erkenntnisse gewonnen und auch in die Praxis umgesetzt, wie beispielsweise die Erhöhung der Haltbarkeit von Speiseölen. Dabei werden die Veränderungen der Inhaltsstoffe und folglich die Auswirkungen auf die Gesundheit genauestens beobachtet.

Ist Fett gleich Fett?

Speisefette, also auch Öle, sind ein wichtiger Bestandteil unserer täglichen Ernährung. Gesättigte Fette kommen v.a. in tierischen Lebensmitteln, wie etwa Milch und Milchprodukten, Fleisch und Wurstwaren vor. Sie sind nicht essentiell, d.h. der Körper kann sie selbst aus anderen Nahrungsbestandteilen herstellen. Im Vergleich dazu ist dies mit mehrfach ungesättigten Fettsäuren, wie sie in Samen, Nüssen oder Pflanzenölen vorkommen, nicht oder nur eingeschränkt möglich. Sie unterscheiden sich strukturell von den gesättigten Fettsäuren durch Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen. Diese Doppelbindungen sorgen für eine gewisse Elastizität des Moleküls, wodurch diese Fette bei Raumtemperatur flüssig sind (Olivenöl), gesättigte Fette, wie Palm- oder Kokosfett, dagegen aber fest bleiben.

Bindungen unterschiedlicher Säuren

Abbildung 1: Es gibt verschiedene gesättigte und einfach oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren. Die ungesättigten Fettsäuren müssen wir über unsere Nahrung aufnehmen.  

Die einfach und mehrfach ungesättigten Fettsäuren zeichnen sich durch ihre positiven Gesundheitsauswirkungen aus. In einer Vielzahl prospektiver Studien (American Heart Association, 2017) konnte gezeigt werden, dass der Austausch von gesättigten Fetten in der Ernährung mit einfach und mehrfach ungesättigten Pflanzenölen einen Rückgang kardiovaskulärer Erkrankungen von rund 30% nach sich zog. Diese Verschiebung von gesättigten zu v.a. mehrfach ungesättigten Fetten verursachte ebenfalls eine Abnahme von LDL Cholesterin, welches Atherosklerose verursachen kann. Kardiovaskuläre Erkrankungen sind global die hauptsächliche Todesursache, welche jährlich 17,3 Millionen Todesfälle weltweit beziffert (American Heart Association, 2017).

Was geschieht im Speiseöl?

Speiseöle können bei kühler, dunkler Lagerung verschlossen bis zu 12 Monate gelagert werden. Nach dem Öffnen verkürzt sich diese Zeit auf ein bis zwei Monate, da bei der Lagerung verschiedene Abbauvorgänge auftreten, die den Geschmack und das Aussehen verändern können (Fehlgeschmack, Ranzigkeit). Eine falsche Lagerung von Speiseöl kann zudem zum raschen Verlust vom fettlöslichen Vitamin E führen. Gefördert werden diese Abbauprozesse maßgeblich durch das Einwirken von Licht, Luft und Hitze, wobei auch der Zeitraum der Lagerung eine Rolle spielt.
Gesättigte Fettsäuren haben hier den Vorteil, dass sie durch das Fehlen von Doppelbindungen an ihrer Struktur weniger anfällig für das Einbinden von Sauerstoffatomen sind (Oxidation). Ungesättigte Fettsäuren, die als gesund gelten, können dagegen leichter Sauerstoff an den Doppelbindungen einbinden und werden somit leichter oxidiert. Dabei können eine Vielzahl von oxidierten Lipiden und Spaltprodukten entstehen, die einen gesundheitlich nachteiligen Effekt haben können (Pokorný & Sakurai, 2002).

Was sind die Folgen der Oxidation und wie kann man sie abschwächen?

Da im Zuge der Lipidoxidation auch flüchtige Verbindungen entstehen, können diese den Geschmack beeinträchtigen und bereits in Spuren vom Konsument:innen wahrgenommen werden. Speiseöle mit einem hohen Anteil an einfach und mehrfach ungesättigten Fettsäuren werden daher schneller ranzig und entwickeln einen oftmals als bitter oder fischig beschriebenen Geschmack. Daneben entstehen auch nicht-flüchtige Verbindungen, die im Lebensmittel verbleiben und so mit der Nahrung aufgenommen und verdaut werden.
Ein Ansatz, um Speiseöle deshalb länger frisch und haltbar zu machen, ist diese industriell nach dem Pressen in vier Schritten zu raffinieren, nämlich mittels Entschleimen, Entsäuern, Bleichen und Desodorieren. Der große Nachteil dabei ist, dass wichtige bioaktive Verbindungen, wie antioxidativ wirksame Polyphenole, verloren gehen. In naturbelassenen bzw. nativen und kaltgepressten Ölen ist daher ein höherer Gehalt an Antioxidantien zu finden. Weiters können Antioxidantien zugesetzt werden, um die fortschreitende Oxidation zu verlangsamen. Pflanzliche Speiseöle enthalten von Natur aus bereits ein sehr gutes Verhältnis natürlicher Antioxidantien, wie Carotinoide, Tocopherole, Flavonoide und Polyphenole. Antioxidantien sind für den Körper wichtig, da sie schädliche freie Radikale binden können und so oxidativem Stress entgegenwirken.
Ein weiterer Zusatz von Antioxidantien zum Speiseöl hat jedoch oftmals nur einen geringen Effekt und bietet sich v.a. eher dann an, wenn das Speiseöl länger gelagert oder hoch erhitzt werden soll. Nach Versuchen am Institut für Physiologische Chemie der Fakultät für Chemie hat sich gezeigt, dass sich im Presskuchen bei der Speiseölherstellung ein nicht unwesentlicher Anteil an Polyphenolen befindet, d.h. viel davon gelangt nicht ins fertige Speiseöl. Dieser Anteil kann dem Öl jedoch wieder zugeführt werden, wodurch dieses länger haltbar ist. Gewöhnliche Pressverfahren sind bisher nicht in der Lage, diese Stoffe ins Öl zu überführen. Deshalb wurde am Institut in Kooperation mit einem Firmenpartner ein modifizierter Schneckenextruder entwickelt, der in den Versuchen zu einer zwölffachen Zunahme (1.109%) der Polyphenolkonzentration in den Ölen führte. Dieser neue Prozess erhöhte die oxidative Stabilität der Öle um 38% gegenüber herkömmlichen kaltgepressten Ölen (Frühwirth et al, 2020).

Die Produkton von Speiseöl

Abbildung 2: Die Produktionsschritte von Speiseöl 

Wie wirken sich oxidierte Fette auf unsere Gesundheit aus?

Der Oxidationsprozess ist ein komplexes Zusammenspiel vieler Vorgänge. Neben der Autoxidation und Photooxidation spielt ebenfalls die enzymatische Oxidation eine Rolle. Kommen thermische Reaktionen, etwa beim Erhitzen von Speiseöl, hinzu, entstehen eine Vielzahl an Oxidationsprodukten, die in Folge weiter oxidieren können und so eine Kettenreaktion auslösen. Viele dieser Produkte sind heute im Fokus aktueller Forschungsarbeiten, da viele degenerative Erkrankungen mit oxidativem Stress assoziiert sind, wie etwa Krebs, Atherosklerose, chronische Endzündungen, Diabetes und Adipositas (Dobarganes & Márquez-Ruiz, 2003).

Oxidativer Stress ist ein Überbegriff für unterschiedliche Verbindungen, wie beispielsweise Peroxyl- oder Lipidradikale, die durch Modifikation von Biomolekülen wiederum unterschiedlichste Produkte im Körper entstehen lassen. Antioxidantien besitzen gleichermaßen unterschiedliche Reaktivität und Selektivität auf diese Verbindungen und wirken protektiv, indem sie diese an sich binden können. In Menschen mit Atherosklerose wurden diese Oxidationsprodukte im Vergleich zu Gesunden deutlich erhöht in atherosklerotischen Läsionen gefunden, was für eine pro-atherogene Wirkung spricht. Ebenfalls eine Mangelernährung oder verminderte antioxidative Vitamin E Serumspiegel können die Progression begünstigen (Niki, 2018).

In einer Studie (Kanner & Lapidot, 2001) konnte gezeigt werden, dass das Milieu im Magen nahezu optimal für die Oxidation von Lipiden ist. Durch den Sauerstoffgehalt und dem gastrischen pH-Wert wird hier die Lipidoxidation verstärkt und durch andere Nahrungsbestandteile, wie etwa Eisenionen oder Metmyoglobin, katalysiert. Dies führte in weiterer Folge zum Anstieg der Konzentration an Hydroperoxiden um das Achtfache im künstlichen Magensaft (Kanner & Lapidot, 2001). So führen wir also nicht nur oxidierte Lipide über die Nahrung zu, sondern diese können auch im Zuge der Verdauung gebildet werden. Im Gegensatz dazu wurde ebenfalls gezeigt, dass in Anwesenheit von Catechin oder Rotweinpolyphenolen, welche antioxidativ wirken, die Lipidperoxidation vollständig inhibieren konnten, wodurch die Wichtigkeit der Aufnahme von Antioxidantien über die Nahrung deutlich wird (Kanner & Lapidot, 2001).
Die gute Nachricht ist, dass der menschliche Körper über ein Arsenal an Abwehrmechanismen gegen Lipidoxidationsprodukte verfügt. Dies sind z. B. Glutathion-Peroxidase, Epoxid Hydrolase und Alkohol Dehydrogenase. Abhängig von der Dosis und Exposition lassen sich die Langzeitfolgen in der Humanernährung aus heutiger Sicht jedoch noch nicht konkret abschätzen. In Tierstudien zeigten sich bisher gemischte Ergebnisse. Bei Ratten, die 21 Tage mit oxidiertem Maiskeimöl gefüttert wurden, zeigten sich keine direkten toxischen Effekte, jedoch ein vermindertes Körpergewicht und eine Vergrößerung der Leber und Nieren, was auf einen pro-inflammatorischen Effekt hinweist (Nwanguma et al, 1999). Bei einem Tierversuch mit Schweinen wurden 10% der Nahrung in Form von thermisch oxidierten Lipiden über 38 Tage gefüttert. Die Pflanzenöle mit hoher Konzentration an mehrfach ungesättigten Fettsäuren zeigten jedoch keine negativen Effekte auf die Darmbarrierefunktion oder Serumparameter (Liu et al, 2014).
Wie wir sehen, besteht noch einiges an Forschungsbedarf, um die komplexen Prozesse, denen unsere Lebensmittel unterliegen, besser zu verstehen und zu unserem Vorteil zu gestalten. Besonders potentielle Gefahren sollen dabei ausgeschlossen und die positiven gesundheitlichen Aspekte in den Vordergrund gestellt werden, beispielsweise mit neuen Methoden, die Speiseöl haltbarer und auch gesünder machen.

Andreas Gufler studierte an der Universität Wien Ernährungswissenschaften und erforschte in seiner Abschlussarbeit die Entstehungsmechanismen des inzwischen in der EU regulierten Acrylamids, das in einer Vielzahl erhitzter Lebensmittel vorkommt. Aktuell widmet er sich im Masterstudium der Lebensmittelchemie im Zuge der Masterarbeit am Institut der Physiologischen Chemie der Fakultät für Chemie der Erforschung von epoxidierten Lipiden. Dabei werden diese künstlich verdaut und die entstandenen Produkte identifiziert. Diese wiederum werden im Zuge eines humanen Zellkulturmodells auf Inflammationsprozesse hin untersucht.
Marc Pignitter studierte Pharmazie an der Karl Franzens Universität Graz und absolvierte Forschungsaufenthalte in den USA und Australien. Seit 2017 leitet er die Arbeitsgruppe „Analytische Lebensmittelchemie und Lipidoxidation“ am Institut für Physiologische Chemie der Fakultät für Chemie an der Universität Wien. Seine Forschungen auf dem Gebiet der Lipidoxidation wurden mehrfach ausgezeichnet.

American Heart Association. Dietary Fats and Cardiovascular Disease: A Presidential Advisory From the American Heart Association,
     2017, Jul 18, 136(3). e1-e23. doi: 10.1161/CIR.0000000000000510
Pokorný, J., Sakurai, H. (2002). Role of oxidized lipids in nonenzymic browning reactions. International Congress Series, 1245. 443-444.
     doi: 10.1016/S0531-5131(02)00933-0
Frühwirth, S., Steinschaden, R., Woschitz, Richter, P., Schreiner, M., Hoffmann, B., Hoffmann, W., L., Pignitter, M. (2020). Oil-assisted
     extraction of polyphenols from press cake to enhance oxidative stability of flaxseed oil. LWT - Food Science and Technology, 133.
     doi: 10.1016/j.lwt.2020.110006
Grüneis, V., Frühwirth, S., Zehl, M., Ortner, J., Schamann, A., König, J., Pignitter, M. (2019). Simultaneous Analysis of Epoxidized and
     Hydroperoxidized Triacylglycerols in Canola Oil and Margarine by LC-MS. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67.
     10174-1018. doi: 10.1021/acs.jafc.9b03601
Österreichisches Lebensmittelbuch, IV. Auflage, Codexkapitel B30, Speisefette, Speiseöle, Streichfette und andere Erzeugnisse.
     Veröffentlicht mit Erlass: BMASGK-75210/0007-IX/B/13/2019 vom 5.7.2019
Martín-Polvillo, M., Márquez-Ruiz, G., Dobarganes, M.C. (2004). Oxidative stability of sunflower oils differing in unsaturation degree
     during long-term storage at room temperature. Journal of the American Oil Chemists‘ Society, 81. 577–583.
     doi: 10.1007/s11746-006-0944-1
Kanner, J., Lapidot, T. (2001). The stomach as a bioreactor: dietary lipid peroxidation in the gastric fluid and the effects of plant-derived
     antioxidants. Free Radical Biology and Medicine, 31. 1388-1395. doi: 10.1016/s0891-5849(01)00718-3
Niki, E. (2018). Oxidant-specific biomarkers of oxidative stress. Association with atherosclerosis and implication for antioxidant effects.
     Free Radical Biology and Medicine, 120. 425-440. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.04.001
Nwanguma, B.C., Achebe, A.C., Ezeanyika, L.U.S., Eze, L.C. (1999). Toxicity of Oxidized Fats II: Tissue Levels of Lipid Peroxides in
     Rats Fed a Thermally Oxidized Corn Oil Diet. Food and Chemical Toxicology, 37. 413-416. doi: 10.1016/S0278-6915(99)00023-X
Liu, P., Kerr, B.J., Weber, T.E., Chen, C., Johnston, L.J., Shurson, G.C. (2014). Influence of thermally oxidized vegetable oils and animal
     fats on intestinal barrier function and immune variables in young pigs. Journal of Animal Science, 92. 2971-2979.
     doi: 10.2527/jas.2012-5710

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