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Beratung

Mit UV-bestrahlten Pilzen durch den Winter

Wie mit angereicherten Lebensmitteln der Vitamin-D-Bedarf gedeckt werden kann

Die Anreicherung von Nahrungsmitteln mit Vitamin D geht in der Geschichte zurück bis in die 1930er-Jahre, als in den USA vorwiegend Milch mit Vitamin D versetzt wurde, um die damals vorherrschende Kinderkrankheit Rachitis in den Griff zu bekommen. Auch wenn Rachitis bei uns inzwischen praktisch unbekannt ist, ist der Vitamin-D-Status in großen Teilen der Bevölkerung unzureichend. Aus Public-Health-Perspektive könnte die UV-Behandlung ausgewählter Lebensmittel daher einen potenziell wirksamen Ansatz darstellen, da so der Vitamin-D-Gehalt dieser Lebensmittel massiv erhöht werden könnte. Auf diese Weise würden bislang gewöhnliche Lebensmittel zu Vitamin-D-reichen „functional foods“. | Von Pauline Krüger und Martin Smollich

Von den bei fehlender endogener Synthese als Zufuhr empfohlenen 20 µg Vitamin D pro Tag [1] werden üblicherweise lediglich 2 bis 4 µg Vitamin D pro Tag über die Nahrung zugeführt, was auch den Markt für Vitamin-D-haltige Nahrungsergänzungsmittel erklärt. Menschen, die Vitamin-D-Präparaten kritisch gegenüberstehen, haben also das Problem, ihren Vitamin-D-Bedarf bei fehlender Sonnenlichtexposition über die normale Nahrung decken zu müssen.

Allerdings gibt es nur sehr wenige Nahrungsmittel, die natürliches Vitamin D in relevanten Mengen enthalten. Dazu zählen verschiedene Speisefische, Eigelb und Wildpilze. Die Anreicherung bestimmter Lebensmittel mit Vitamin D liegt daher nahe und wird nicht nur in den skandinavischen Ländern, sondern auch in Indien, Kanada und den USA seit Jahren freiwillig oder verpflichtend praktiziert. Finnland erhöhte im Jahr 2010 die empfohlene Vitamin-D-Menge für flüssige Milchprodukte auf 1 µg/100 g und für Margarine auf 20 µg/100 g [2]. Abgesehen von Milch und Milchprodukten werden dort unter anderem Fruchtsäfte, Frühstücks­cerealien und diverse Sojaprodukte mit Vit­amin D angereichert.

Innovative Alternativen zur bisherigen Vitamin-D-Anreicherung von Milch

Da Milch in natürlicher Form nur geringe Vitamin-D-Mengen enthält, ist es in den genannten Ländern bereits heute üblich, synthetisches Vitamin D3 hinzuzufügen. In den 1920er- und 1930er-Jahren erwies sich dieses Verfahren als wirksame präventive Maßnahme gegen Rachitis. Ein Nachteil ist allerdings der zusätzliche Aufwand in der Lebensmittelmittelproduktion, sowohl durch die Herstellung von synthetischem Vitamin D3 als auch durch den zusätzlichen Verarbeitungsschritt während der Milchproduktion. Um synthetisches Vitamin D3 zu gewinnen, wird üblicherweise das aus tierischen Ausgangsstoffen (tierisches Fett, Lanolin) isolierte 7-Dehydrocholesterol verwendet und in Vitamin D3 überführt [3]. Nicht alle nach dieser Art mit Vitamin D angereicherten Milch- und Milchersatzprodukte sind demnach für Menschen geeignet, die sich vegetarisch ernähren und Nahrungsmittel meiden, die von getöteten Tieren stammen.

In Dänemark wurde in einem Versuch von Jakobsen et al. [4] ein anderer Ansatz zur Erhöhung des Vitamin-D3-Gehalts in Kuhmilch gewählt: Dabei wurde untersucht, inwiefern sich die natürliche Vitamin-D3-Konzentration in der Milch und im Plasma der Kühe veränderte, wenn die Tiere einer künstlichen Lichtquelle mit Wellenlängen von 280 bis 415 nm mittels einer UV-Lampe ausgesetzt wurden. Nach 24 Tagen war der Vitamin-D3-Gehalt in der Milch von Kühen, die täglich 120 Minuten Strahlungsexposition (ca. vier Stunden Sonnenlicht) erhielten, von ca. 3 ng/100 g Kuhmilch auf ca. 18 ng/100 g signifikant gestiegen. Damit hatte die Milch dieser so behandelten Kühe ungefähr den gleichen Vitamin-D3-Gehalt wie die Milch jener Kühe, die den Sommer über in freier Natur weiden.

Verglichen mit synthetisch angereicherter Milch sind diese Werte allerdings immer noch sehr gering. In den USA muss der Vitamin-D3-Gehalt von angereicherter Milch mindestens 42 IU/100 g (ca. 1 µg/100 g) betragen [3]. In Kanada ist Kuhmilch erhältlich, die pro Glas (250 ml) 2,5 µg Vitamin D liefert [5]. Wird Kuhmilch stattdessen nach der Pasteurisierung direkt mit UV-Licht (200 bis 310 nm) bestrahlt, konnten die Vitamin-D3-Konzentrationen von Vollmilch auf 3,2 µg/100 g und die von Halbfettmilch auf 1,5 µg/100 g erhöht werden [6]. Laut der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) unterscheidet sich UV-behandelte Kuhmilch, abgesehen vom höheren Vitamin-D3-Gehalt, in der Nährstoffzusammensetzung nicht von herkömmlicher Kuhmilch und kann daher als sicheres Lebensmittel verzehrt werden.

Pilze sind wahre Vitamin-D-Wunder

Pilze enthalten in ihren Zellmembranen hohe Mengen der Vitamin-D-Vorstufe Ergosterol [7]. Unter UV-Einstrahlung wird Ergosterol zunächst zu Prävitamin D2 und anschließend zu Ergocalciferol (Vitamin D2) umgewandelt. Die Vit­amin-D2-Gehalte erreichen in verschiedenen Wildpilzen wie dem Trompetenpfifferling 3 bis 30 µg/100 g Frischgewicht [8] oder dem Steinpilz bis zu 58 µg/100 g Frischgewicht [9]). Für die menschliche Ernährung könnten Pilze also eine potenziell sehr gute Vitamin-D-Quelle darstellen. Allerdings kommen konventionell gezüchtete Pilze wie Zuchtchampignons nicht einmal auf 1 µg Vitamin D2/100 g [10], da diese Pilze während des Anbaus, Transports und Verkaufs praktisch keinerlei Sonnenlicht ausgesetzt sind. Tatsächlich jedoch können Pilze sowohl während ihrer Wachstumsphase als auch nach der Ernte (getrocknet, geschnittenen oder als Pulver) unter Bestrahlung diverser UV-Quellen (Sonnenlicht, UV-Lampe, fluoreszierende UV-Lampe) Vitamin D2 aus Ergosterol bilden [10]). Das gilt unter anderem auch für beliebte Pilzsorten wie Shiitake, Champignon, Pfifferling oder Austernseitling. So konnte in geschnittenen Austernseitlingen nach einer 60-minütigen Bestrahlung mittels eine UV-B-Lampe 140 µg Vitamin D2/100 g Trockenmasse gemessen werden. Bei Verwendung einer pulsierenden UV-Lampe reichten bereits ein bis zwei Sekunden Bestrahlung aus, um ernährungsphysiologisch signifikante Vitamin-D2-Mengen von 10 µg/100 g Frisch­gewicht in ganzen Pilzen zu erzeugen. Die Aufbewahrung der UV-behandelten Pilze im Kühlschrank sowie die Zu­bereitung durch Kochen oder Braten verringert die Vit­amin-D2-Konzentration graduell abhängig von der Temperatur und Dauer; relevante Mengen an Vit­amin D2 sind jedoch trotzdem noch enthalten [10].

Der Verzehr von 100 g UV-behandelten Pilzen pro Tag, was einer gängigen Portion von etwa fünf frischen Champignons entspricht, könnte daher substanziell zur optimierten Vitamin-D-Versorgung beitragen. Entsprechend behandelte Pilze haben damit das Potenzial, Vitamin D in Form eines Nahrungsergänzungsmittels zu ersetzen.

Vom einfachen Brot zum Superfood

Genau wie die Speisepilze enthalten auch Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) in ihrer Zellmembran Ergosterol, das bei UV-Bestrahlung fotochemisch in Vitamin D2 überführt werden kann. Verglichen mit den ursprünglichen Vit­amin-D2-­Mengen von ca. 20 IE je 100 g enthält mit UV-Licht behandeltes Hefekonzentrat 1,8 bis 3,5 Mio. IE Vitamin D2/100 g [11]. Um das zu erreichen, wird im Herstellungsprozess der Backhefe die durch Fermentation entstandene Flüssighefe kontinuierlich durch eine Kammer mit UV-Lampen (254 nm) gepumpt. Das fertige Hefekonzentrat enthält laut Herstellerangaben durchschnittlich 750 µg/g Vitamin D2 und muss nach der Durchführungsverordnung der europäischen Kommission (Juli 2018) mit normaler Bäckerhefe gemischt werden, um die maximale Vitamin-D2-Konzentration von 45 µg/100 g in frischer Hefe und 200 µg/100 g in getrockneter Hefe für das Backen zu Hause nicht zu überschreiten [12]. Für verzehrfertige Hefe-getriebene Backwaren besteht eine Höchstmenge von 5 µg Vitamin D2/100 g. Hefe-getriebenes Brot und Kleingebäck können für die Erhöhung des natürlichen Vitamin-D2-Gehalts auch nach dem Backen für maximal fünf Sekunden mit UV-Licht behandelt werden, wobei hier Richtwerte von 0,75 bis 3 µg Vitamin D2/100 g bestehen [13] (s. Tab.).

Tab.: Übersicht der zugelassenen neuartigen UV-behandelten Lebensmittel [15]
zugelassenes neuartiges Lebensmittel
Bedingungen, unter denen das neuartige Lebensmittel verwendet werden darf
zusätzliche spezifische Kennzeichnungsvorschriften
Sonstiges
spezifizierte Lebens­mittelkategorie
Höchstgehalte
UV-behandelte Pilze (Agaricus bisporus)
Pilze (Agaricus bisporus)
10 µg Vitamin D2/100 g Frischgewicht
Kennzeichnen mit der Bezeichnung: „UV-behandelte Pilze“
zusätzlicher Hinweis erforderlich: „der Vitamin-D-Gehalt wurde durch kontrollierte Exposition gegenüber UV-Licht erhöht“ oder „der Vitamin-D2-Gehalt wurde durch UV-Behandlung erhöht“
Bestrahlung mit ultraviolettem Licht innerhalb des Wellenlängebereichs von 200 bis 800 nm
UV-behandelte Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae)
Hefe-getriebenes Brot und Hefe-getriebene Brötchen,
Hefe-getriebene Feinbackwaren
5 µg Vitamin D2/100 g
Kennzeichnen mit der Bezeichnung „Vitamin-D-Hefe“ oder „VitaminD2-­Hefe“
Nahrungsergänzungsmittel im Sinne der Richtlinie 2002/46/EG
5 µg Vitamin D2/Tag
UV-behandeltes Brot
Hefe-getriebenes Brot und Hefe-­getriebenes Klein­gebäck (ohne Auflage)
3 µg Vitamin D2/100 g
Kennzeichnen mit der Bezeichnung „enthält durch UV-Behandlung erzeugtes Vitamin D“
Bestrahlung mit ultraviolettem Licht innerhalb des Wellenlängebereichs von 240 bis 315 nm während maximal fünf Sekunden mit einer Strahlungsenergie von 10 bis 50 mJ/cm2
UV-behandelte Milch
pasteurisierte Vollmilch im Sinne der Verordnung (EU) Nr. 1308/2013, die als solche verzehrt wird
5 bis 32 µg Vitamin D3/kg für die Allgemeinbevölkerung (ausgenommen Säuglinge)
Kennzeichnen mit der Bezeichnung „UV-behandelt“
enthält UV-behandelte Milch eine Menge von Vitamin D, die gemäß Anhang XIII Teil A Nummer 2 der Verordnung (EU) Nr. 1169/2011 als signifikant erachtet wird, so wird zusätzlich der Hinweis „enthält durch UV-Behandlung erzeugtes Vitamin D“ oder „Milch mit durch UV-Behandlung erzeugtem Vitamin D“ beigefügt
Bestrahlung mit ultraviolettem Licht innerhalb des Wellenlängebereichs von 200 bis 310 nm mit einer Strahlungsenergie von 1045 J/l
pasteurisierte teilentrahmte Milch im Sinne der Verordnung (EU) Nr. 1308/2013, die als solche verzehrt wird
1 bis 15 µg Vitamin D3/kg für die Allgemeinbevölkerung (ausgenommen Säuglinge)

Zulassung neuartiger Lebensmittel in Deutschland

Bislang sind in Deutschland seit 2014 UV-behandelte Bäckerhefe und seit 2016 UV-behandeltes Brot sowie UV-behandelte Milch als neuartige Lebensmittel (novel foods) zugelassen. 2018 folgte die Zulassung für die Ausweitung der Verwendung von UV-behandelter Bäckerhefe auch als vorverpackte frische und getrocknete Hefe für das Backen zu Hause. In Bezug auf UV-behandelte Pilze wurden mit dem Durchführungsbeschluss (EU) 2018/1011 zunächst 20 µg Vit­amin D2/100 g Frischgewicht erlaubt [14]). Die aktuelle Version der Unionsliste für neuartige Lebensmittel vom 27. August 2020 sieht allerdings nur 10 µg Vit­amin D2/100 g Frischgewicht vor [15]. Im August 2020 wurde darüber hinaus Vitamin-D2-Pilzpulver für die Anreicherung bestimmter Lebensmittel oder als Nahrungsergänzungsmittel für die allgemeine Bevölkerung (ausgenommen von Säuglingen) zugelassen. Im Einzelhandel ist Kaufland Vorreiter beim Verkauf UV-behandelter Lebensmittel und bietet seit 2019 „Vitamin-D-Pilze“ an.

Fazit

Im Hinblick auf die insbesondere in den Wintermonaten oft unzureichende Vitamin-D-Versorgung liegt es auf der Hand, dass Strategien zur Verbesserung des Vitamin-D-Status in der Bevölkerung notwendig sind. Eine Option sind Vitamin-D-haltige Arzneimittel und Nahrungsergänzungsmittel. Aber auch die Anreicherung gewöhnlicher und häufig verzehrter Lebensmittel wie Milch, Brot und Pilze mittels UV-Behandlung könnte eine ergänzende Methode darstellen, um den Vitamin-D-Status der Bevölkerung inklusive Vegetarier und Veganer effektiv zu verbessern. Tatsächlich konnten in kleinen Studien mithilfe UV-behandelter Pilze sowohl die Vitamin-D-Bioverfügbarkeit als auch die -Serumwerte ähnlich positiv beeinflusst werden wie mit Vitamin-D-haltigen Präparaten [16, 17]. |

 

Literatur

[1] Referenzwerte für Vitamin D. Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE), www.dge.de/wissenschaft/referenzwerte/vitamin-d/

[2] Itkonen ST, Andersen R, Björk AK et al. Vitamin D status and current policies to achieve adequate vitamin D intake in the Nordic countries. Scand J Public Health 2020:1403494819896878

[3] Yeh EB, Barbano DM, Drake M. Vitamin Fortification of Fluid Milk. J Food Sci 2017;82(4):856-864, doi: 10.1111/1750-3841.13648, Epub 2. März 2017, PMID: 28253423

[4] Jakobsen J, Jensen SK, Hymøller L, Andersen EW, Kaas P, Burild A, Jäpelt RB. Short communication: artificial ultraviolet B light exposure increases vitamin D levels in cow plasma and milk. J Dairy Sci 2015;98(9):6492-6498, doi: 10.3168/jds.2014-9277, PMID: 26117346

[5] Pilz S, März W, Cashman KD et al. Rationale and Plan for Vitamin D Food Fortification: A Review and Guidance Paper. Front Endocrinol (Lausanne) 2018;9:373, Published 17. Juli 2018, doi:10.3389/fendo.2018.00373

[6] Safety of UV-treated milk as a novel food pursuant to Regulation (EC) No 258/97. EFSA Journal 2016;14(1): 4370, doi:10.2903/j.efsa.2016.4370

[7] Keegan RJ, Lu Z, Bogusz JM, Williams JE, Holick MF. Photobiology of vitamin D in mushrooms and its bioavailability in humans. Dermatoendocrinol 2013;5(1):165-176, doi: 10.4161/derm.23321, PMID: 24494050; PMCID: PMC3897585

[8] Mattila PH, Piironen VI, Uusi-Rauva EJ, Koivistoinen PE. Vitamin D contents in edible mushrooms. J Agric Food Chem 1994;42:2449–2453

[9] Teichmann A,Dutta PC, Staffas A, Jägerstad M. Sterol and vitamin D2 concentrations in cultivated and wild grown mushrooms: Effects of UV irradiation. LWT-Food Sci Technol 2007;40:815–822

[10] Cardwell G, Bornman JF, James AP, Black LJ. A Review of Mushrooms as a Potential Source of Dietary Vitamin D. Nutrients 2018;10(10):1498, Published 13. Oktober 2018, doi:10.3390/nu10101498

[11] Scientific Opinion on the safety of vitamin D-enriched UV-treated baker’s yeast. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA). EFSA Journal 2014;12(1):3520

[12] Durchführungsverordnung (EU) 2018/1018: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:32018R1018&from=EN

[13] Durchführungsverordnung (EU) 2016/398: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32016D0398&from=LV

[14] Durchführungsbeschluss (EU) 2018/1011: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018R1011&from=EN

[15] Unionsliste der neuartigen Lebensmittel gemäß der Verordnung (EU) 2015/2283, https://eur-lex.europa.eu/eli/reg_impl/2017/2470/oj/deu

[16] Keegan RJ, Lu Z, Bogusz JM, Williams JE, Holick MF. Photobiology of vitamin D in mushrooms and its bioavailability in humans. Dermatoendocrinology 2013;5:165–176

[17] Urbain P, Singler F, Ihorst G, Biesalski HK, Bertz H. Bioavailability of vitamin D2 from UV-B irradiated button mushrooms in healthy adults deficient in serum 25-hydroxyvitamin D: A randomized controlled trial. Eur J Clin Nutr 2011;65:965–971

 

Autoren

Pauline Krüger, B. Sc. der Ernährungswissenschaften, Masterstudentin der Ernährungsmedizin an der Universität zu Lübeck, Autorin des Fachblogs Ernaehrungsmedizin.blog

 

 

Prof. Dr. rer. nat. Martin Smollich, Fachapotheker für Klinische Pharmazie, Mitglied der Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft (AkdÄ); Leiter der Arbeitsgruppe Pharmakonutrition am Institut für Ernährungsmedizin, Universitätsklinikum Schleswig-­Holstein, Campus Lübeck; Herausgeber des Fachblogs Ernaehrungsmedizin.blog

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