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Nitrat, Nitrit, Nitrosamine

Nitrate

Ursprung der Nitratbelastung von Lebensmitteln

Nitrate sind Bestandteile von Düngemitteln, oder entstehen im Boden aus diesen. Pflanzen akkumulieren Nitrat, da es im ungedüngten Boden ein Mangelelement ist. Dies ist besonders ausgeprägt bei einigen Pflanzengattungen: Es sind dies Blattgemüse wie Spinat, Salat und Gemüse mit Speicherknollen wie Kohlrabi, Rote Beete oder Radieschen.

Die Nitratbelastung hängt sehr stark von der Düngung ab, und es gibt daher hohe Schwankungen zwischen Proben von verschiedenen Landwirten. Im allgemeinen ist der Nitratgehalt von Freilandgemüse geringer als von Gewächshauspflanzen, im Sommer geringer als im Winter. Der biologische Anbau hat bei einigen Pflanzen offensichtlich keine Auswirkung auf den Nitratgehalt. So wurden nur bei Endivien, Kresse, Rettich, Sellerie, Petersilie und Karotten wesentlich niedrigere Nitratwerte als bei normalen Anbau beobachtet. Dies kann auf einen Speichermechanismus für Nitrat im Boden hindeuten, der auch nach Absetzen der Düngung noch für erhöhte Gehalte sorgt. Eine andere Erklärung wäre, dass die hauptbelasteten Gemüse die Fähigkeit besitzen Nitrat auch bei kleineren Mengen effektiv zu speichern. Folgende Mittelwerte wurden 1993 bei einer Ringuntersuchung gefunden:

Gemüse Minimalwert (mg/kg) Maximalwert (mg/kg)
Kohlrabi 360 4380
Radieschen 80 4530
Rettich 300 4960
Rote Beete 180 5360
Feldsalat 180 4330
Kopfsalat 230 6810
Porree 40 4480
Spinat 20 6700

Insgesamt kann man 3 Gruppen von Gemüse einteilen:

Für den Verbraucher ist es wichtig, dass die Belastung von im Treibhaus gezogenen Salatsorten wesentlich höher liegt (etwa Faktor 3) als bei Freilandsalat. Für den privaten Garten kann man die Tatsache ausnutzen, dass der Nitratgehalt im Laufe des Tages abnimmt. Um 18 Uhr geschnittener Salat enthielt nur die Hälfte des Nitratgehaltes von um 830 geschnittenem Salat.

Gesetzliche Grundlagen

Es gibt derzeit keine Verordnung über Höchstmengen in Lebensmitteln. Wie schon erläutert spielen Nitrate fast nur eine Rolle in Gemüse, in anderen Lebensmitteln findet man nur sehr geringe Mengen. Richtwerte für Beanstandungen sind derzeit:

Sommersalat 2500 mg/kg
Wintersalat 3500 mg/kg
Radieschen 3000 mg/kg
Spinat 2000 mg/kg
Feldsalat 2500 mg/kg
Rote Beete 3000 mg/kg

Dem gegenüber liegt der Höchstwert für Wasser mit 50 mg/l wesentlich niedriger. Der Nitratgehalt des Wassers liegt in der BRD zumeist sogar unter 25 mg/l, bei Bodenseewasser etwa bei 10 mg/l. Die Empfehlung bei Säuglingsnahrung in belasteten Gebieten (mit intensivem Weinbau) Sprudel zu verwenden liegt in der erhöhten Empfindlichkeit von Säuglingen gegenüber Nitrat. Aus diesem Grund sollte man auch Säuglingsnahrung nicht selbst aus Gemüse herstellen. Für Babykost gibt es einen Grenzwert von 250 mg/kg.

Biologische Wirkung

Nitrat selbst ist für den Erwachsenen ungefährlich. Hohe Dosen führen zu einer verstärkten Durchblutung, vor allem der Herzkranzgefäße. Daher wurde es früher als Medikament für Durchblutungsstörungen verwendet, bis bessere Medikamente auf dem Markt waren.  Die Wirkung beruht auf einer Umwandlung im Körper zu Stickstoffmonoxid (NO). NO  beeinflusst eine Vielzahl von gesundheitlich relevanten Körperfunktionen, wie z. B. Gefäßerweiterung und Immunfunktion. Nitrat konkurriert in der Resorption mit Iodid, es kann daher in großer Menge die vom Körper aufgenommene Jodmenge herabsetzen.

Die Gefahr von Nitrat liegt an einem Abbauprodukt, dem Nitrit. In Lebensmitteln entsteht Nitrit aus Nitrat nur selten, da es instabil gegenüber Sauerstoff ist. Es kommt zur Nitritbildung unter folgenden Umständen:

De Hauptquellen für Nitrit aus Nitrat sind aber im menschlichen Organismus zu suchen. Zum einen reduzieren viele Mikroorganismen, auch die den Darm bewohnenden Nitrat zu Nitrit, zum anderen vermögen dies auch Enzyme im Speichel. Nitrat aus der Nahrung akkumuliert sich gerne im Speichel und die dort gebildeten Nitritmengen können 30-60 % der Gesamtnitritbelastung ausmachen.

Säuglinge bilden noch keine oder wenig Magensäure und sind so besonders gefährdet, da hier die Mikroorganismen schon im Magen mit der Nitritbildung beginnen.

Empfehlungen für die Ernährung

Nach Untersuchungen der DGE (Deutsche Gesellschaft für Ernährung), nimmt ein Erwachsener täglich etwa 75 mg Nitrat aus Nahrungsmitteln zu sich. Hierzu kommt noch die Belastung aus Trinkwasser, die örtlich stark schwankt. Die Weltgesundheitsorganisation empfiehlt pro Tag weniger als 219 mg Nitrat aufzunehmen (Beide Werte für einen 60 kg schweren Erwachsenen). Versuche mit Diäten zeigen, dass beim Erwachsenen sich die Vorteile (es wird mehr NO gebildet) und die Risiken (es kann Nitrit durch bakterielle Abbauprodukte aus Nitrat gebildet werden) sich die Waage halten, eventuell sogar die Vorteile überwiegen. Für den Erwachsenen ist die vom Körper induziere Reduktion von Nitrat über das Nitrit zum NO relativ harmlos, da dieses sehr schnell erfolgt und im Körper es kaum zur Nitrosaminbildung kommt. So scheint die positive Wirkung des NO die Gefahren zu überwiegen.

Für Kleinkinder, mit der bekannten hohen Empfindlichkeit gegenüber Nitrit lautet die Empfehlung nach wie vor die Nitrataufnahme zu minimieren.

Der Verbraucher kann folgendes tun, wenn er die Belastung klein halten will (vor allem für Säuglingsernährung)

In Gegenden mit besonders stark belastenden Trinkwasser kann die Aufnahme von Nitrat durch Wasser bedeutsam sein, hier sollte zumindest für die Säuglingsernährung auf Sprudel ausgewichen werden. Es gab in den achtziger Jahren in einigen Weinanbaugebieten so hohe Nitratbelastungen, das zeitweise Sprudel kostenlos für die Zubereitung von Babynahrung ausgegeben wurden. Seitdem hat die Belastung des Grundwassers abgenommen.


Nitrit

Biologische Wirkung

Das Nitrit ist wesentlich toxischer als das Nitrat. Es entsteht aus diesem und ist nur stabil unter Luftabschluss. Die größte Menge wird aus Nitrat durch Mikroorganismen gebildet. Nitrat wird aber auch Lebensmitteln zugesetzt.

Nitrit reagiert mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin und oxidiert das in diesem Farbstoff enthaltene Eisen. Man nennt das aus dem normalen Hämoglobin entstehende veränderte Produkt Methämoglobin, und die entstehende Krankheit eine Methämoglobinämie. Die Folge ist, dass das Blut keinen Sauerstoff mehr transportierten kann und eine Blausucht mit den Folgen einer gefährlichen Sauerstoffunterversorgung auftritt.

Besonders gefährdet sind hier Säuglinge. Wie oben schon erläutert sind sie höherer Nitritbelastung durch mikrobielle Bildung im Magen ausgesetzt, daneben ist das Blut von Kleinkindern besonders anfällig gegenüber der Bildung von Methämoglobin durch Nitrit. Auch sind die Enzyme zur Reparatur, die das Methämoglobin wieder in das normale Hämoglobin überführen bei Säuglingen viel weniger aktiv als beim Erwachsenen.

Aus all diesen Gründen ist es deshalb notwendig, das Säuglingsnahrung und Wasser besonders nitritarm ist. Eine weitere wichtige Bedeutung haben Nitrite bei der Nitrosaminbildung, auf die in diesem Kapitel eingegangen wird.

Vorkommen in Nahrungsmitteln

Nitrit wird nur in 2 Nahrungsmittelgruppen zugesetzt: gepökelte Fleischwaren und gereifte Käse. Im letzteren Fall nutzt man die Bakterientötenden Eigenschaften zur Verhinderung der Spätblähung bei Käse aus.

Bei Fleischwaren, welche den Hauptanteil der Nitritaufnahme in Nahrungsmitteln ausmachen sind es gepökelte Wurst und Fleischwaren, denen Nitrit zugesetzt wird in Form des Nitritpökelsalzes. Dieses bewirkt zum einen, dass die rote Farbe des Muskelfarbstoffes Myoglobin erhalten bleibt, welches sonst zu braun-grauen Oxymyoglobin umgewandelt würde. Dadurch behalten die Würste eine schöne rote Farbe. Der Unterschied wird an normaler Leberwurst (grau) und Kalbsleberwurst (rosa) deutlich. Daneben verhindert Nitrit den Befall der Fleischwaren durch den höchst gefährlichen Mikroorganismus Clostridium botulinum, der früher für viele Todesursachen durch sein hoch wirksames Gift verantwortlich war.

Bei der Zugabe von Nitrit ist eine Wartezeit bis zum Verzehr vorgeschrieben, so dass man sicher sein kann, dass ein Großteil des Nitrits abgebaut ist. Daneben bewirkt Ascorbinsäure (Vitamin C) im Pökelsalz, dass die Mengen kleiner gehalten werden können und die Bildung von Nitrosaminen unterdrückt wird.

Daneben wird Nitrit aus Nitrat gebildet, diese Bildung wurde schon im oberen Kapitel besprochen. Die Hauptquelle der Nitritaufnahme liegt aber in der endogenen Nitritbildung. Nach verschiedenen Untersuchungen macht die Nitritbildung aus Nitrat im Speichel etwa 30-60 % der täglichen Aufnahme aus.

Die tägliche Aufnahme wird mit 2-5 mg angegeben, sie sollte nach Empfehlungen der WHO 0.2 mg pro kg Körpergewicht (=12 mg bei einem 60 kg schweren Erwachsenen) nicht überschreiten.

Minimierung der Nitritaufnahme

Die Nitritaufnahme mit unserer Nahrung ist nicht so hoch, als dass sie eine Gefahr darstellen könnte, lediglich Säuglinge die kaum Magensäure bilden oder hoch mit Nitrat belastetes Wasser erhalten sind gefährdet.

Aufgrund der Nitrosaminbildung sollte aber die Nitritbelastung der Nahrung so gering wie möglich gehalten werden. Da ein Großteil des aufgenommenen Nitrits im Speichel gebildet, wird ist es effektiver die Nitrataufnahme zu senken als bestimmte Lebensmittel wie Schinken zu meiden.

So wird bei Wurst und Fleischwaren die gesetzliche Obergrenze von 600 mg Kaliumnitrit (= 324 mg Nitrit) bei Rohem Schinken und 100 mg Kaliumnitrat (=54 mg Nitrit) für andere Fleischerzeugnisse fast nie erreicht. So betragen die Mittelwerte bei Fleischwaren nur 5-11 mg und bei Wurstwaren nur 3-5 mg/kg.


Nitrosamine

Biologische Bedeutung

Nitrosamine sind Reaktionsprodukte aus Nitrit und Aminen, diese müssen eine bestimmte Struktur aufweisen die man in der Chemie als sekundäre Amine bezeichnet.

Nitrosamine sind im Tierversuch eine der am stärksten krebserregenden Substanzen, wobei sie Membranen leicht durchdringen und so im Körper an allen Organen Krebs verursachen können. Dies geschieht durch Zerfall der Nitrosamine, die entstehenden Fragmente binden an die Erbsubstanz und verändern diese. Es kommt zu Erbgutveränderungen und bei größerem Ausmaß dann zu Krebs.

Aus diesem Grund kann es für Nitrosamine keine Grenzwert geben wie bei Nitrit und Nitrat ab der man sie für ungefährlich halten kann, jedoch wurden im Tierversuch Karzinome erst ab einer Konzentration von 2-5 µg/kg Körpergewicht (1 µg = 1 Millionstel Gramm) erzeugt, die durchschnittliche Aufnahme liegt mit 0.4-0.5 µg darunter. Raucher nehmen jedoch alleine mit einer Zigarette etwa 0.75 µg auf. (Bei den vielen Giften im Rauch ist es aber eines der kleineren Probleme).

Entstehung und Vorkommen in Nahrungsmitteln

Für die Entstehung müssen im Lebensmittel beide Ausgangskomponenten - Nitrit und Amine - vorhanden sein. Das Vorkommen von Nitrit wurde schon besprochen. Amine kommen in vielen Lebensmitteln vor. Sie sind in geringer Konzentration Geschmacksträger, in höheren Konzentrationen verursachen sie fischige Gerüche.

Aus den oben genannten Gründen sind folgende Lebensmittel erhöht mit Nitrosaminen belastet :

Wesentlicher ist aber die Entstehung von Nitrosaminen bei der Zubereitung, so wurden bei der Zubereitung eines Toastes Hawaii große Mengen an Nitrosaminen beobachtet: Der Schinken enthält große Nitritmengen, der Käse große Aminmengen und die Ananas sowohl Amine wie auch Säure, die den p.H. Wert auf einen Punkt senkt bei dem die Nitrosamine verstärkt gebildet werden. Das Überbacken beschleunigt die Reaktion dann sehr stark.

Da Nitrit im Speichel ist und im vollen Magen ähnliche p.H.. Werte herrschen wird vermutet das zu der Aufnahme aus der Nahrung noch eine weitere Bildung im Magen erfolgt. Besonders gewichtig ist hierbei die Tatsache, das die Nitrosaminbildung sich bei Verzehnfachung der Nitritkonzentration verhundertfacht.

Vermeidung der Nitrosamin Belastung

Vitamin C Der Verbraucher vermeidet die Aufnahme von Nitrosaminen am einfachsten indem der die Nitrit und Nitrataufnahme minimiert. Daneben sollten einige Zubereitungsarten gemieden werden wie das starke Erhitzen von Käse und gepökelten Waren. Die Konzentration von Nitrosaminen in den Nahrungsmitteln ist sehr gering, da vor allem bei Fleischwaren die Nitritkonzentrationen in den letzten Jahren gesenkt wurden.

Bei der Ernährung sollte beachtet werden, dass man das Risiko der Nitrosaminbildung im Magen durch gleichzeitige Aufnahme von Vitamin C senken kann. Nach Untersuchungen kann Vitamin C die Nitrosaminbildung völlig blockieren, wenn die Menge etwa 11.5 mal größer als die des Nitrits ist. Dies heißt, dass bei Schinken, der die höchsten Konzentrationen an zugesetztem Nitrit aufweisen kann bei den normalen Mittelwerten von gefundenen Proben die gleichzeitige Aufnahme von 13 mg Vitamin C zu 100 g Schinken (enthalten z.B. in einer kleinen Mandarine) ausreicht um die Nitrosaminbildung im Körper zu verhindern.

Bücher vom Autor

Zum Thema Ernährung, Lebensmittel und Lebensmittelchemie/recht sind bisher vier Bücher von mir erschienen:

Das Buch Was ist drin?: Die Tricks der Industrie bei der Lebensmittelkennzeichnung verstehen und durchschauen wendet sich an diejenigen, die unabhängige Informationen über Zusatzstoffe und Lebensmittelkennzeichnung suchen. Das Buch zerfällt in vier Teilen. Es beginnt mit einer kompakten Einführung in die Grundlagen der Ernährung. Der zweite Teil hat zum Inhalt eine kurze Einführung in die Lebensmittelkennzeichnung - wie liest man ein Zutatenverzeichnis. Welche Informationen enthält es? Ergänzt wird dies durch einige weitere Regelungen für weitergehende Angaben (EU Auslobung von geographischen Angaben, Bio/Ökosiegel etc.).

Der größte der vier Teile entfällt auf eine Beschreibung der technologischen Wirkung, des Einsatzzweckes und der Vorteile - wie auch bekannter Risiken - von Zusatzstoffen.  Der letzte Teil zeigt beispielhaft an 13 Lebensmitteln, wie man ein Zutatenverzeichnis sowie andere Angaben liest, was man schon vor dem Kauf für Informationen aus diesem ableiten kann, die einem helfen, Fehlkäufe zu vermeiden und welche Tricks Hersteller einsetzen, um Zusatzstoffe zu verschleiern oder ein Produkt besser aussehen zu lassen, als es ist. 2012 erschien eine Neuauflage, erweitert um 40 Seiten. die zum einen den geänderten Gesetzen Rechnung trägt (neue Zusatzstoffe wurden aufgenommen, Regelungen über Lightprodukte beschrieben) und zum anderen ein Stichwortregister enthält, das sich viele Leser zum schnelleren naschschlagen gewünscht haben.

Wie sich zeigte haben die meisten Leser das Buch wegen des zentralen Teils, der die Zusatzstoffe beinhaltet, gekauft. Ich bekam auch die Rückmeldung, dass hier eine Referenztabelle sehr nützlich wäre. Ich habe daher 2012 diesen Teil und den Bereich über Lebensmittelrecht nochmals durchgesehen, um die neu zugelassenen Zusatzstoffe ergänzt und auch um neue Regelungen wie bei der Werbung mit nährwertbezogenen Angaben. Ergänzt um eine Referenztabelle gibt es nun die zwei mittleren Teile unter dem Titel "Zusatzstoffe und E-Nummern" zu kaufen.

Nachdem ich selbst über 30 kg abgenommen habe, aber auch feststellen musste wie wenig viele Leute von Ernährung oder der Nahrung wissen, habe ich mich daran gemacht einen Diätratgeber "der anderen Art" zu schreiben. Er enthält nicht ein Patentrezept (wenn auch viele nützliche Tipps), sondern verfolgt den Ansatz, dass jemand mit einer Diät erfolgreicher ist, der genauer über die Grundlagen der Ernährung, was beim Abnehmen passiert und wo Gefahren lauern, Bescheid weiß. Daher habe ich auch das Buch bewusst "Das ist kein Diätratgeber: ... aber eine Hilfe fürs Abnehmen" genannt. Es ist mehr ein Buch über die Grundlagen der Ernährung, wie eine gesunde Ernährung aussieht und wie man dieses Wissen konkret bei einer Diät umsetzt. Es ist daher auch Personen interessant die sich nur über gesunde Ernährung informieren wollen und nach Tipps suchen ihr Gewicht zu halten.

Das Buch "Was Sie schon immer über Lebensmittel und Ernährung wissen wollten" wendet sich an alle die zum einen die eine oder andere Frage zu Lebensmitteln und Ernährung haben, wie auch die sich für die Thematik interessieren und auf der Suche nach weitergehenden Informationen sind. Während andere Autoren zwar auch populäre Fragen aufgreifen und diese oft in einigen Sätzen beantworten und zur nächsten frage wechseln habe ich mich auf 187 Fragen beschränkt, die ich mehr als Aufhänger für ein Thema sehe, so hat das Buch auch 332 Seiten Umfang. Jede Frage nimmt also 1-2 Seiten ein. Sie sind nach ähnlichen Fragestellungen/Lebensmitteln gruppiert und diese wieder in vier Sektionen: zwei großen über Lebensmittel und Ernährung und zwei kleinen für Zusatzstoffe und Lebensmittelrecht/Werbung. Man kann das buch daher von vorne bis hinten durchlesen und so seinen Horizont erweitern, aber auch schnell mal nach einer Antwort suchen. 2015 erschien eine Neuauflage mit 60 Seiten und 33 Fragen mehr.


Nachweis von Nitrat, Nitrit und Nitrosaminen

Nitrat und Nitrit liegen in sehr hohen Konzentrationen in Lebensmitteln vor. Hier werden zum Nachweis Farbreaktionen benutzt, die durch die Entstehung von farbigen Nitro bzw. Nitrosoverbindungen aus Vorstufen mit Nitrat und Nitrit. Die Farbintensität wird gemessen und anhand von bekannten Intensitäten bei bekannten Konzentrationen der Gehalt bestimmt.

Diese Teststäbchen sind auch frei im Handel und können so von jedem Verbraucher genutzt werden, jedoch ist ein solcher Test relativ teuer und liefert nur einen groben Wert.

Bei der Bestimmung von Nitrosaminen wird die Chemolumineszenz des NO Radikal ausgenützt das bei dem Zerfall von Nitrosaminen entsteht. Vorher müssen jedoch alle Verbindungen abgetrennt werden die ebenfalls NO Radikale emittieren wie Nitro- Nitroso- und Nitrilverbindungen. Der Nachweis geschieht dann gaschromatographisch mit einem Chemilumineszenzdetektor (TDA). Diese Analyse ist nur in Labors möglich.

Quellen:

Belitz, Grosch: Lehrbuch der Lebensmittelchemie

Baltes: Lebensmittelchemie

Katalyst: Insitut für angewandte Umweltforschung: Neue Chemie in Lebensmitteln

Hord NG, Tang Y, Bryan NS: Food sources of nitrates and nitrites: the physiologic context for potential health benefits. Am J Clin Nutr 90 (2009) 1–10

Katan MB: Nitrate in foods: harmful or healthy? (Comment to Hord et al. 2009). Am J Clin Nutr 90 (2009) 11–12

BFR: Nitrat (Sammlung verschiedener Dokumente)

BfR: Nitrit (Sammlung verschiedener Dokumente)

BFR: Nitrosamine (Sammlung verschiedener Dokumente)

Artikel zuletzt aktualisiert: 11.12.2012


© des Textes: Bernd Leitenberger. Jede Veröffentlichung dieses Textes im Ganzen oder in Auszügen darf nur mit Zustimmung des Urhebers erfolgen.
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