Die Chemie Veganer Ersatzprodukte. Gesundheitliche Revolution Oder Risiko? Und Ihre Behandlung Im Chemieunterricht

Die Chemie veganer Ersatzprodukte. Gesundheitliche Revolution oder Risiko? Und ihre Behandlung im Chemieunterricht

Diplomarbeit

zur Erlangung des akademischen Grades einer Magistra der Naturwissenschaften

an der Karl-Franzens-Universität Graz

vorgelegt von Katharina Angelika KOSCHAT

am Institut für Chemie Begutachterin: Mag. Dr.rer.nat. Claudia Reidlinger

Graz, Juni 2018

Ehrenwörtliche Erklärung

Ich erkläre ehrenwörtlich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe verfasst, andere als die angegebenen Quellen nicht benutzt und die den Quellen wörtlich oder inhaltlich entnommenen Stellen als solche kenntlich gemacht habe. Die vorliegende Fassung entspricht der eingereichten elektronischen Version.

Graz, am ______

______

Katharina Angelika Koschat

1. Danksagung

An dieser Stelle möchte ich mich bei den Menschen bedanken, welche mich sowohl auf meinem Weg durch das Studium als auch beim Schaffungsprozess dieser Arbeit besonders unterstützt haben. Mein Dank gilt:

Meiner Betreuerin Frau Mag. Dr. rer. nat. Claudia Reidlinger, welche mir mit Hilfestellungen in allen Belangen bei dieser Diplomarbeit hervorragend zur Seite stand und stets für Fragen erreichbar war.

Meiner ganzen Familie die mich während meines gesamten Studiums begleitet hat und immer für mich da war und ist. Hierbei möchte ich mich besonders bei meiner Mutter Susanne Koschat-Hetzendorf bedanken, welche mich geduldig während des ganzen Studiums sowie bei der Diplomarbeit mit ihrem umfassenden Wissen unterstützt hat. Weiters möchte ich meiner Großmutter und Fels in der Brandung Sieglinde Koschat, meiner Schwester und besten Freundin Anna Schütz, meinem Bruder und „kleinen“ Liebling Paul Hetzendorf und meinem Stiefvater Walter Hetzendorf, dem familiären Ruhepol, danken.

Meinem Freund Erich Untersberger, der mir in den letzten Jahren in jeder Lebenslage zur Seite stand und sich auch nach harten Arbeitstagen immer die Zeit nahm mich als Prüfungstrainer, Lektor oder auch als Motivationscoach sowohl im Studium als auch bei der Diplomarbeit zu unterstützen. Danke, dass du immer das Beste in mir siehst.

Meinen Freunden, welche mir während meines Studiums in Höhen wie auch Tiefen immer zur Seite gestanden sind. Ohne euch wäre diese Zeit nicht so unvergesslich geworden.

2. Kurzfassung

Die vegane Ernährung liegt weltweit im Trend und es gibt nicht nur immer mehr Menschen die diesem Lebensstil folgen, sondern auch in den Sozialen Medien kann sich der Veganismus behaupten. Diese Arbeit behandelt das Thema der veganen Ersatzprodukte, mit Fokus auf Fleisch- und Käsealternativen, deren Spektrum in den Regalen der Märkte immer größer und abwechslungsreicher wird. Es zeigt sich dabei durch Studien von ÖKO-TEST sowie aus den Zutatenlisten, dass pflanzlichen Fertigprodukten, wie auch den tierischen Originalen, große Mengen Zusatzstoffe, Geschmacksverstärker, Gewürze, Aromastoffe und Salze zugesetzt werden. Durch genauere Analysen konnten weiters auch gesundheitlich bedenkliche Mineralölrückstände, Fettschadstoffe und gentechnisch veränderter Soja nachgewiesen werden. Ob die veganen Ersatzprodukte wirklich die gesundheitliche Revolution darstellen, kann nicht mit einem einfachen ja oder nein beantwortet werden. Fakt ist, dass die Inhaltsstoffe und die Verarbeitungsgrade bei den Produkten sehr variabel sind, so auch ihre ernährungsphysiologischen Aspekte. Daher muss jedes Produkt individuell betrachtet werden. Die wenig verarbeiteten pflanzlichen Fertigprodukte, welche hinsichtlich ihrer Nährwerte die gegebenen Ernährungsempfehlungen erfüllen, bieten sicherlich ernährungsphysiologisch positive Alternativen zu den tierischen Lebensmitteln.

Das Thema der veganen Ernährung und ihrer Ersatzprodukte bietet ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten im Schulalltag. So können Experimente zu vielen Themen des Chemieunterrichts, wie zum Beispiel Fette und Öle, Kohlenhydrate, Aminosäuren durchgeführt werden. Anhand des Veganismus kann aber auch auf die gesundheitlichen und ökonomischen Aspekte der Ernährung eingegangen werden. Dabei sollen die SchülerInnen ermutigt werden einen kritischen Blickwinkel auf die Inhaltsstoffe sowie Nährwerte von Lebensmitteln zu werfen um sich bewusst für einen Lebensstil zu entscheiden.

3. Abstract

Vegan nutrition is trending worldwide. More and more people are following this lifestyle and this matter high frequently discussed in social media. This thesis deals with vegan substitutes with the focus on substitutes for meat and cheese of which the variety of possibilities is broadened successively in market shelves. Studies of ÖKÖ-TEST as well as documented lists of ingredients will show that herbal convenience products as well as their animal counterparts are enriched with high amounts of additives, flavour enhancers, spices, flavouring and salt. With detailed analysis unhealthy critical residues like oils, fats and genetically modified soy can be proven. If vegan substitutes can be seen as the revolution in health, can not just easily be determined but the fact is that ingredients are widely spread throughout various products and so are their physiological aspects based on this kind of nutrition. As a result each product has to be discussed individually. The few herbal convenience products which meet food recommendations can definitely be seen as a positive alternative to animal foods.

Vegan nutrition and the substitutes that go along with it, have broad capabilities in everyday life in school. For instance, chemistry can include experimental tasks with oils and fats, carbs and amino acids. Based on veganism, factors of this kind of nutrition like economy and health can be highlighted. With that students should be encouraged to have more awareness for ingredients, the quality and the nutritional values of food and so choose one lifestyle for themselves.

Abkürzungsverzeichnis

3-MCPD 3-Monochlorpropan-1,2-diol HUN Ungarn ADA Academy of Nutritions and IEP isoelektrischer Punkt Dietics ADI-Wert acceptable daily intake – ITA Italien zulässige tägliche

Aufnahmemenge AS Aminosäure JHCI Joint Health Claims Initiative (Großbritannien) AUT Österreich KAZ Kasachstan BfR Bundesinstitut für LDL low density lipoprotein Risikobewertung (Deutschland) BMI Body Mas Index MOAH Mineralöl aromatische Kohlenwasserstoffe BW Biologische Wertigkeit MOH Mineralöl Kohlenwasserstoffe Bzw. Beziehungsweise MOSH Mineralöl gesättigte Kohlenwasserstoffe CHN China MSG Monosodium-L-glutamat

CO2e Kohlendioxidäuquivalenz PDCAAS Protein Digestibility Correctes Amino Acid Score DEU Deutschland PE Polyethylen DGE Deutsche Gesellschaft für POSH Polyolefin oligomere Ernährung gesättigte Kohlenwasserstoffe EFSA European Food Safety PP Polypropylen Authority Etc. et cetera SVK Slowakei F DA Food and Drug Administration T Temperatur FRA Frankreich TAG Triacylglycerin FS Fettsäuren TDI tolerable daily intake GI glykämischer Index THG Treibhausgase GL glykämische Last USA United States of America GVO gentechnisch veränderte Usw. und so weiter Organismen HDL high density lipoprotein

Inhalt 1. Danksagung ...... 2 2. Kurzfassung ...... 3 3. Abstract ...... 4 4. Einleitung ...... 8 5. Definition der VeganerInnen / VegetarierInnen in Österreich und ihre unterschiedlichen Ernährungsformen ...... 11 5.1. Die gesetzlichen Bestimmungen zur Begriffsdefinition „vegetarisch“ und „vegan“ 16 5.2. Ein geschichtlicher Überblick zu dem vegetarisch/veganen Trend ...... 19 5.3. Beweggründe für den vegetarisch/veganen Lebensstil ...... 22 5.4. Der Umweltfaktor der Ernährung ...... 26 6. Gesundheitliche Aspekte des veganen Lebensstils ...... 30 6.1. Kritische Mikronährstoffe ...... 30 7. Ausgewählte vegane Ersatzprodukte ...... 36 7.1. Quellen für Makronährstoffe in veganen Milch- und Fleischersatzprodukten ...... 38 7.1.1. Fett- und Ölquellen ...... 41 7.1.1.1. Chemischer Hintergrund ...... 41 7.1.1.2. Empfohlene Fettzufuhr ...... 45 7.1.1.3. Gesundheitliche Aspekte ...... 46 7.1.1.4. Fettsäuremuster von Fetten und Ölen ...... 48 7.1.2. Kohlenhydratquellen ...... 50 7.1.2.1. Chemischer Hintergrund ...... 51 7.1.2.2. Die Stärke ...... 56 7.1.2.3. Verwertung der Kohlenhydrate ...... 58 7.1.2.4. Empfohlene Kohlenhydratzufuhr ...... 59 7.1.3. Proteinquellen ...... 61 7.1.3.1. Chemischer Hintergrund ...... 61 7.1.3.2. Biologische Wertigkeit (BW) ...... 66 7.1.3.3. Empfohlene Proteinzufuhr ...... 69 7.1.3.4. Gesundheitliche Aspekte ...... 71

7.1.3.5. Soja als veganer Proteinlieferant ...... 71 7.1.3.6. Weitere ausgewählte Proteinlieferanten ...... 74 7.2. Fleischersatzprodukte im Test ...... 75 7.3. Milchersatzprodukte ...... 99 7.4. Resümee...... 103 8. Der Chemieunterricht zum Thema des veganen Lebensstils ...... 106 8.1. Ist Milchsäure vegan? ...... 106 8.2. Proteine ...... 118 8.2.1. Herstellung der Proteinlösungen ...... 118 8.2.2. Biuret-Reaktion ...... 119 8.2.3. Xanthoproteinreaktion ...... 123 8.3. Fette & Öle ...... 126 8.3.1. Unterscheidung eines fetten Öles von einem Mineralöl ...... 126 8.3.2. Addition von Brom an Fette und fette Öle ...... 129 8.3.3 Fettfleckprobe ...... 133 8.4. Kohlenhydrate ...... 137 8.4.1. Herstellung von Kunsthonig aus Saccharose ...... 137 8.4.2. Die Iod-Stärke-Reaktion ...... 140 8.4.2.1. Nachweis von Stärke in Nahrungsmitteln ...... 143 9. Conclusio ...... 145 10. Literaturverzeichnis ...... 146 11. Abbildungsverzeichnis ...... 155 12. Tabellenverzeichnis ...... 157

4. Einleitung

Der vegane Lebensstil ist in der westlichen Welt schon lange keine Neuheit mehr, sondern gilt als einer der am stärksten wachsenden Trends zum Thema Ernährung. Jener besteht aus ausschließlich pflanzlichen Lebensmitteln und wurde bis vor Kurzem häufig als "weltfremd" belächelt [1, p. 40] Die vegane Kostform gehört zu den streng vegetarischen und verzichtet komplett auf tierische Produkte. Dadurch werden auch keine tierischen Proteine aufgenommen, was vermehrt als Mangelernährung angesehen wurde und nach wie vor wird. Diese Behauptung basiert nach Leitzmann und Behrendt jedoch nur sehr selten auf fundierten Untersuchungen, sondern meist auf theoretischen Berechnungen, Annahmen und Vorurteilen. Mittlerweile kann diese Ansicht, durch wissenschaftliche Studien, welche überwiegend positiv ausfallen, widerlegt werden. Auch wurde der im Allgemeinen guten Gesundheit der asiatischen Bevölkerung, welche sich teilweise schon seit Jahrtausenden gänzlich von pflanzlichen Lebensmitteln ernährt, nur selten Beachtung geschenkt. [2] Hauner hingegen bringt dem Veganismus, im Gegensatz zum Vegetarismus, wo Milchprodukte und Eier am Essensplan stehen, bezüglich der Abdeckung essentieller Nährstoffe, Skepsis entgegen. Er bezieht sich auf das Risiko, dass diese einseitige Nahrungsaufnahme, im Besonderen bei Schwangeren, Stillenden, Kleinkindern, älteren Menschen und chronisch erkrankten Menschen zu

Mangelerscheinungen führen kann. Der kritischste Nährstoff dabei ist VitaminB12, welcher bei zu geringer Zufuhr bei Kindern zu irreversiblen neurologischen Defiziten führt. [1, p. 40] Diese Ansicht wird weiteres durch Biesalski unterstützt, welcher eine hinreichende Sachlage an Untersuchungen aufzeigt, die auch die Zufuhr anderer Nährstoffe als kritisch betrachtet, obwohl sich vegan ernährende Menschen, bis auf eine Unterversorgung an VitaminB12, immer bester Gesundheit rühmen. [3, p. 157]

Nichtsdestotrotz der „Hype“ zum veganen Lebensstil ist ungebrochen und zeigt sich auch durch seine klare Dominanz im Ranking der Top-Ernährungstrends in den sozialen Medien in Österreich 2017. [4] Es gibt dabei verschiedene Ansätze wie es zu diesem Trend kam, einer davon ist, dass das Thema der Ernährung im Allgemeinen an Interesse gewonnen hat. Weiters hat die Lebensmittelindustrie durch ihre Produktionsmethoden sowie negative Schlagzeilen stark an Ansehen eingebüßt, obwohl die Lebensmittelsicherheit noch nie so hoch war wie heute. Ein in der Öffentlichkeit oft kritisierter Punkt ist die Massentierhaltung, welche speziell junge Menschen veranlasst auf tierische Produkte zu verzichten. Der Wandel hin zur veganen Ernährung ist sicherlich auch durch ethische und umweltbezogene Aspekte bedingt. Aber auch wirtschaftliche Interessen, welche mittels Testimonials, Talkshows und veganen Kochbüchern,

8 von denen ungefähr 80 Stück in den letzten zwei Jahren erschienen sind, werden durch den Handel und die Industrie unterstützt. Zynische Stimmen sehen im veganen Trend eine dem Zeitgeist entsprechende „Goldgrube“ für Lebensmittelkonzerne. Früher im Kreuzfeuer der Kritik stehende Käseimitate („Analog-Käse“) werden heute als "vegane Käsesorten" zu neuem Leben erweckt und um stolze Preise an die/den VerbraucherIn weitergegeben. Häufig werden diese Produkte noch mit "Bio- Zertifikaten" ausgewiesen, um etwaige Bedenken zu widerlegen. [1, p. 40] Durch das enorme globale wie nationale Interesse gefördert, wächst die Einführung veganer Ersatzprodukte am Lebensmittelmarkt unaufhaltsam und es werden Alternativen zu fast allen tierisch verarbeiteten Produkten, wie Burger, Grillwürsten, Chicken-Nuggets, Gyrus usw. angeboten. Doch stellen diese pflanzlichen verarbeiteten Produkte wirklich eine gesündere und ethisch unbedenkliche Variante zu den konventionellen tierischen Produkten dar? Studien zeigen, dass hochverarbeitete Fertigprodukte die Gesundheit belasten sowie das Risiko von Krankheiten und Übergewicht fördern. Daher wird empfohlen diese Lebensmittel nur sehr selten zu verzehren oder gleich ganz vom Ernährungsplan zu streichen. Auch die Deutsche Gesellschaft für Ernährung empfiehlt einen überwiegenden Konsum von unverarbeiteten Lebensmitteln. Stark verarbeiteten Produkten werden meist eine ganze Liste an Stoffen, wie Aroma- und Hilfsstoffe zugesetzt, welche teilweise hinter E-Nummern verborgen nicht sofort erkennbar sind. Ein hoher Fettgehalt, zu viel Salz und Zusatzstoffe sowie die Kontamination mit unerwünschten Stoffen leisten einen weiteren Beitrag zum negativen Urteil gegenüber veganen Ersatzprodukten. [5, pp. 10-12] / [6]

In dieser Arbeit sollen die vegane Ernährung und ihre Ersatzprodukte (Käse, Joghurt, Fleisch), in Bezug auf ihre gesundheitlichen Risiken sowie Chancen, genauer betrachtet werden. Dafür wird der vegane Lebensstil zuerst definiert und seine Beweggründe besprochen. Da bei VeganerInnen sowie VegetarierInnen die Leitmotive und Einstellungen oft dieselben sind, können viele Angaben auf beide Kostformen ausgelegt werden. Ein stark im Diskurs stehendes Thema, bei der rein pflanzlichen Ernährung, ist die ausreichende Nährstoffzufuhr, daher wird auf die als kritisch angesehenen Nährstoffe eingegangen und es wird erläutert, ob es bei der veganen Ernährung notwendig ist, zusätzliche Nahrungsergänzungsmittel einzunehmen, um Mangelerscheinungen vorzubeugen. Anschließend wird anhand ausgewählter veganer Ersatzprodukte aus dem Supermarkt sowie von ÖKO-Test getesteten Produkten analysiert, welche Inhaltsstoffe und Nährwerte vorhanden sind und ob Kontaminationen sowie Schadstoffe ein gesundheitliches Risiko darstellen. Weiters werden diese Ergebnisse mit den konventionellen tierischen Produkten verglichen. Einen weiteren Teil dieser Arbeit stellt der Unterrichtsbezug zum veganen Lebensstil dar. Dafür wird anhand von Versuchen und eines 9

Stationenbetriebs zu „Ist Milchsäure vegan?“ das Thema für den Chemieunterricht aufbereitet. Zu den Experimenten gibt es jeweils ein SchülerInnen- und ein LehrerInnen-Blatt. Der didaktische Hintergrund für dieses Thema in der Schule ist, dass aufgezeigt werden soll, wie die Ernährung sich auf unsere Gesundheit auswirkt und welche Dinge, besonders bei non- konformen Kostformen, wie dem Veganismus, zu beachten wären.

5. Definition der VeganerInnen / VegetarierInnen in Österreich und ihre unterschiedlichen Ernährungsformen

Die vegane Ernährung ist die strengste Form des Vegetarismus, welcher je nach Ausprägung bestimmte tierische Produkte, wie zum Beispiel Eier und Milchprodukte einschließt, oder wie bei VeganerInnen, tierische Lebensmittel und ihre Derivate komplett aus dem Ernährungsplan streicht (siehe Tab. 1). [2] Die am häufigsten praktizierte vegetarische Kostform stellt die Ovo- Lakto-vegetarische Ernährung dar. Bei dieser gibt es so gut wie keine Mangelerscheinungen, auch nicht bei Risikogruppen, wie zum Beispiel Kindern und Jugendlichen. Bei Studien hinsichtlich der Eisenzufuhr waren die Werte vergleichbar mit sich omnivor1 Ernährenden. [7, p. 489]

Die Entscheidung einen veganen Lebensstil zu praktizieren, wird in der westlichen Welt bewusst und freiwillig getroffen, im Gegensatz zu der „traditionellen“ pflanzlichen Ernährungsweise in Entwicklungsländern, wie Indien. In diesen Regionen gibt es durch ein niedriges Lohnniveau und geringe Bildungsmöglichkeiten, nur einen eingeschränkten Zugang zu Lebensmitteln sowie auch geringere Mengen an Energiezufuhr. [8, p. 623]. Hingegen ist die/der „Standard“-VegetarierIn und -VeganerIn der westlichen Hemisphäre eine junge, wohlhabende Frau, mit einer überdurchschnittlichen Ausbildung, welche in einer Stadt lebt und einen „gesunden“ Lebensstil genießt. [9, pp. 98-100] Dieses Bild spiegelt sich auch in Österreich wieder, wo laut Statista 76,6% der VegetarierInnen weiblich sind und über die Hälfte eine Matura oder eine universitäre Ausbildung besitzen (Siehe Abbildung 1.). [10, p. 3]

1 Omnivore: Sind sogenannte AllesfresserInnen, Menschen die sowohl Fleisch als auch pflanzliche Nahrung zu sich nehmen. [116] 11

Abbildung 1.: Zeigt die Verteilung der Vegetarier und Veganer in Österreich Quelle: [11]

Laut Umfragen leben in Österreich rund 80.000 VeganerInnen und insgesamt 765.000 VegetarierInnen. Mit einem Bevölkerungsanteil von circa 9%, welcher sich ausschließlich vegetarisch ernährt, liegt das Land gleichauf mit Deutschland, was im internationalen Vergleich einen der höchsten Anteile überhaupt bedeutet. [4] 2005 waren es erst ungefähr 2,9%, die auf Fleisch verzichteten und 0,2% VeganerInnen. [5, p. 6] Natürlich variieren diese Werte je nach Untersuchung und Methode, wobei mit Sicherheit gesagt werden kann, dass in Österreich rund ein Prozent VeganerInnen leben, mit einer steigenden Tendenz. [4] Im amerikanischen Raum sind es hingegen schon 1,7 % der Bevölkerung, also circa 5 Millionen Menschen und wie in Europa mehrheitlich Frauen. [3, p. 157]

Laut der Definition von Leitzmann und Keller besteht die vegane Ernährung ausschließlich aus pflanzlichen Produkten, sämtliche Lebensmittel aus tiereischer Herkunft, wie Fleisch, Fisch und deren Produkte, aber auch Eier, Milchprodukte, Honig und Gelatine werden ausgeschlossen. Ebenfalls werden keine Gebrauchsgegenstände im Alltag benutzt, welche teilweise oder gänzlich aus tierischen Produkten gefertigt wurden, wie Wolle, Leder, Fell sowie Reinigungsmittel mit Molke. Außerdem werden Tierversuche und die Zurschaustellung von Tieren, wie zum Beispiel im Zirkus und auch im Zoo, abgelehnt. Um die vegane Ernährung

12 besser verstehen zu können, muss man sich dessen bewusst sein, dass es sich hierbei nicht um eine reine Kostform, sondern einen Teil eines Lebensstils handelt. [2]

Eine weitere Ernährungsform, welche Produkte von Tieren vermeidet, ist der Su-Vegetarismus, diese inkludiert ausschließlich vegetarische Produkte, bei welchen die Pflanzen durch die Gewinnung nicht verletzt wurden. [12] An dieses pflanzenschonende Konzept schließen die FrutarierInnen an, bei welchen die Kost hauptsächlich auf Früchten basiert. Bei manchen Formen wird zusätzlich Gemüse in den Speiseplan einbezogen, wenn dieses ohne Beschädigung der Stammpflanze geerntet werden kann. Eine häufige zusätzliche Nahrungsquelle bieten Nüsse, Samen und Sprossen, wobei im Gegensatz zu den VeganerInnen keine Wurzeln oder Blätter verzehrt werden. Die FrutarierInnen praktizieren in den meisten Fällen, [13] wie die Rohkost-VeganerInnen, eine strenge Form der Rohkosternährung, bei welcher die Lebensmittel ausschließlich im rohen Zustand und unverarbeitet zu sich genommen werden. [14] In beiden Ernährungsstilen wird, wie bei dem Su-Vegetarismus, auf Gemüse aus der Allium-Familie verzichtet. Alle vier Formen des veganen Lebensstils (VeganerInnen, Rohkost-VeganerInnen, Su- VegetarierInnen und FrutarierInnen) lehnen Produkte, welche tierische Bestandteile beinhalten könnten, welche zum Beispiel nicht am Etikett deklariert sind, sowie Käse, bei welchen Chymosin (ein Enzym, auch Rennin genannt, aus dem Labmagen), Gelatine (aus Tierhaut und -knochen sowie Bindegewebe gewonnen), Zucker der in Knochenkohle ausgesiedet wurde (Rohrzucker, aber nicht Rübenzucker), sowie Alkohol geklärt mit Gelatine oder zerkleinerten Krustentieren, ab. [12, pp. 777-778] Besonders in Fertigprodukten ist es oft schwer Inhaltstoffe tierischen Ursprungs auszuschließen, denn technische Hilfsstoffe aus tierischer Herkunft müssen nicht ausgewiesen sein, da sie nicht zu den Zutaten zählen. [15, pp. 203, 587-588].

Die FlexitarierInnen und PescetarierInnen werden bei den meisten vegetarischen Gruppen kritisch gesehen, da ihre Ernährung kleine Mengen an Fisch (bzw. alle aquatischen Meerestiere) und Fleisch beinhaltet, wohingegen bei den sonstigen Formen des Vegetarismus festgelegt ist, dass tierische Lebensmittel aus der Ernährung ausgeschlossen sind. [12, pp. 777-778]

Lebensmittel, die Lebensmittel, die Mögliche Ernährungsstil ausgeschlossen verzehrt werden Nährstoffmängel werden

Pflanzliche Fleisch und Fisch Fleisch: je nach Menge Lebensmittel, Ei, Milch sowie deren Produkte, Eisen und Zink (hohe Flexi-VegetarierInnen und Milchprodukte bis auf geringe Bioverfügbarkeit), B12 Mengen (Geringe Mengen an & tierische Proteine Fisch und Fleisch)

Fleisch: Eisen, Zink Pflanzliche (hohe Pesce- Produkte aus Fleisch Lebensmittel, Fisch, Ei, Bioverfügbarkeit) VegetarierInnen oder mit Fleischanteil Milch und Vitamin B12, tierische Milchprodukte Proteine

Produkte mit Fleisch Pflanzliche Fleisch: siehe oben Ovo-Lacto- und Fisch (bzw.: alle Lebensmittel, Ei, Milch VegetarierInnen Fisch: Jod, Omega-3- aquatischen Tiere) und Milchprodukte Fettsäuren

Produkte mit Fleisch, Pflanzliche Fleisch und Fisch: Lacto- Fisch (bzw.: alle Lebensmittel, siehe oben aquatischen Tiere) Produkte, Milch und VegetarierInnen Eier: Vitamin D & A, und Eier Milchprodukte tierische Proteine

Produkte mit Fleisch, Fleisch und Fisch: Fisch (bzw.: alle siehe oben Ovo- aquatischen Tiere), Pflanzliche VegetarierInnen Milch: Vitamin B12, B2, Milch und Lebensmittel und Eier D & A, Kalzium, Jod, Milchprodukte tierische Proteine

Fleisch, Fisch, Eier und Milch: Eisen, Zink, Alle tierischen Pflanzliche Vitamin B12, B2, A, D, VeganerInnen Produkte (auch Honig) Lebensmittel Kalzium, Jod, tierische Proteine, Omega-3- Fettsäuren

Alle tierischen Pflanzliche Rohkost- Produkte und Gemüse Lebensmittel nur Siehe Vegan VeganerInnen aus der Allium-Familie unerhitzt

Alle tierischen Pflanzliche Su- VegetarierInnen Produkte und Gemüse Siehe Vegan Lebensmittel aus der Allium-Familie

Basierend auf Alle tierischen Früchten, (Manchmal FrutarierInnen Produkte und Siehe Vegan auch geringe Mengen meistens Gemüse an Gemüse

Fleisch, Fisch, Eier und Milch: siehe vegan (je

Meist vegan (kommt Pflanzliche nach Menge an auf den Grad an) es Lebensmittel verzehrten Fleisch & Makrobiotisch, auf können auch geringe Fisch) Rohkost basierend Mengen an Fleisch (Geringe Mengen an Durch den Verzicht verzehrt werden, Fisch und Fleisch von bestimmten bestimmte pflanzliche möglich) pflanzlichen Lebensmittel Lebensmitteln: Energie und Fette

Tabelle 1.: Vegetarische Kostformen (in Grün die eher seltenen kritischen Nährstoffe bei der Ernährungsform) Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [3, p. 157] / [7, p. 498] / [12, p. 778] / [16]

Eine genaue Definition der Rahmenbedingungen des Veganismus, ist in seiner konsequenten Form, nicht eindeutig. Sogar bei der vegetarischen Ernährung ist man sich häufig nicht einig, welche Arten des vegetarischen Lebensstil noch als solcher bezeichnet werden kann, in Bezug auf die verzehrten Lebensmittel (z.B.: Käse können extrahiertes Labenzym aus Kälbermägen enthalten, welche die Gerinnung der Milch fördern), ob Flexi-VegetarierInnen und PescetarierInnen überhaupt dazugehören sowie den Gebrauch von tierischen Produkten wie Lederschuhen, Felljacken etc. [17, p. 75]

5.1. Die gesetzlichen Bestimmungen zur Begriffsdefinition „vegetarisch“ und „vegan“

Die stetig wachsende Nachfrage an veganen Lebensmitteln kann auch durch das bemerkenswerte Spektrum an fleischlosen Alternativen in den Supermarktregalen wiedergespiegelt werden: „Noch nie war die Auswahl an vegan gekennzeichneten Produkten so groß wie heute.“ In Wien konnten sich sogar zwei vegane Ladenketten, „Maran vegan“ und „Veganz“, etablieren. [18] Mit der steigenden Präsenz in Großmärkten wie Hofer, Spar, Billa und Merkur etc. befinden sich vegane Produkte in keinem Nischenmarkt mehr, sondern gehören zu dem Standardsortiment. Jedoch nicht nur das Angebot wächst, sondern auch die Anzahl an VeganerInnen, welche einen rein auf Pflanzen basierten Lebensstil führen möchten. [19] Doch obwohl der Markt für vegetarisch-vegane Lebensmittel wächst, gibt es sowohl auf europäischer als auch auf nationaler Ebene, keine gesetzliche Definition welche Richtlinien die Begriffsbezeichnungen „vegan“ und „vegetarisch“ erfüllen müssen. Somit können Produzenten ihre Lebensmittel mit selbst entworfenen Veggi-Siegeln versehen, bei welchen keine einheitlichen Standards gegeben sind. Auch die Zutatenliste ist keine Gewährleistung, dass keine tierischen Produkte verwendet worden sind, denn zum Beispiel müssen Hilfsstoffe nicht deklariert werden oder E-Nummern können für aus Tieren gewonnene Aromastoffe und Speisefettsäuren stehen. Ein Beispiel sind die Klärungsstoffe für Säfte und Weine, welche als Hilfsstoffe gelten und nicht selten aus Gelatine, Fischblasen, Kasein aus Milch oder Albumin aus Eisen bestehen, obwohl diese theoretisch einfach durch pflanzliche Stoffe ersetzt werden könnten. [20] Dieses Fehlen von rechtlichen Kriterien verunsichert nicht nur die KonsumentInnen sondern auch die Produzenten und den Handel.

Schon 2011 erkannte man die Dringlichkeit einer umfassenden Definition in der europäischen Gesetzgebung und es wurde die Europäische Kommission damit beauftragt in ihrer Lebensmittel-Informationsverordnung (LMIV) Richtlinien zur veganen sowie vegetarischen Lebensmittelkennzeichnung festzulegen. Obwohl dieser Erlass durch Politik, Verbraucherschutzverbände und Wirtschaft mit Nachdruck immer mehr gefordert wurde, ist bis heute keine rechtsverbindliche Darlegung der Kriterien zustande gekommen. [21, pp. 3-4] Daher bat die Verbraucherschutzkonferenz den deutschen Vegetarier Bund (VEBU), auf Basis der erarbeiteten Definitionen (siehe unten beschrieben), die Anstrengungen bezüglich einer Durchsetzung auf europäischer Ebene zu verstärken, um eine baldige Einigung und Lösung zu erwirken.

In Deutschland konnte man im April 2016 auf der 12. Verbraucherschutzkonferenz eine Definition von „vegetarisch“ und „vegan“ ausarbeiten, welche auch in Zukunft der Lebensmittelüberwachung als Grundlage für die Bewertung von Kennzeichnungen dienen soll. [22, p. 2]

(1) Vegan sind Lebensmittel, die keine Erzeugnisse tierischen Ursprungs sind und bei denen auf allen Produktions- und Verarbeitungsstufen keine – Zutaten (einschließlich Zusatzstoffe, Trägerstoffe, Aromen und Enzyme) oder – Verarbeitungshilfsstoffe oder – Nicht-Lebensmittelzusatzstoffe, die auf dieselbe Weise und zu demselben Zweck wie Verarbeitungshilfsstoffe verwendet werden, die tierischen Ursprungs sind, in verarbeiteter oder unverarbeiteter Form zugesetzt oder verwendet worden sind. (2) Vegetarisch sind Lebensmittel, welche die Anforderungen des Absatzes 1 erfüllen, bei deren Produktion jedoch abweichend davon 1. Milch, 2. Kolostrum, 3. Farmgeflügeleier, 4. Bienenhonig, 5. Bienenwachs, 6. Propolis oder 7. Wollfett/Lanolin aus von lebenden Schafen gewonnener Wolle, oder deren Bestandteile oder daraus gewonnene Erzeugnisse zugesetzt oder verwendet worden sein können. (3) Einer Auslobung als vegan oder vegetarisch stehen unbeabsichtigte Einträge von Erzeugnissen, die nicht den jeweiligen Anforderungen des Absatzes 1 oder 2 entsprechen, nicht entgegen, wenn und soweit diese auf allen Produktions-, Verarbeitungs- und Vertriebsstufen trotz geeigneter Vorkehrungen bei Einhaltung der guten Herstellungspraxis technisch unvermeidbar sind. (4) Die Absätze 1 bis 3 gelten entsprechend, wenn für Lebensmittel Informationen verwendet werden, die aus Verbrauchersicht gleichbedeutend mit „vegan“ oder „vegetarisch“ sind.

Als vegan gekennzeichnete Produkte dürfen jedoch, auch nach dem durch den deutschen Vegetarier Bund ausformulierten Kriterien, Spuren tierischer Substanzen beinhalten, da mit denselben Produktionsanlagen, wie für die veganen Lebensmittel, auch nicht vegane Lebensmittel, unter bestmöglichen Vorsichtsmaßnahmen, hergestellt werden dürfen, um das Produktionsspektrum der Produzenten nicht zu sehr einzuschränken. Dabei wird darauf hingewiesen, dass tierische Spuren in vegetarischen und veganen Nahrungsmitteln, nicht zu einer vermehrten Tiernutzung, Umweltbelastung oder Ressourcenverschwendung beitragen.

Durch die gekennzeichneten Allergene, können solche Belastungen jedoch ermittelt werden. [21, p. 5]

Am europäischen sowie österreichischen Markt befinden sich eine Vielzahl von Logos, welche vegetarische und vegane Produkte deklarieren, den größten Bekanntheitsgrad hat dabei das V- Label, welches markenrechtlich dem Dachverband European Vegetarian Union unterliegt und in Österreich durch die Vegane Gesellschaft Österreich vergeben wird. Die Vorgaben, welche solch ein Label angibt, müssen auch eingehalten werden und Betriebe in Österreich werden bezüglich dieser Gewährleistung auch beraten und geprüft. [5, p. 13]

Das V-Label bietet durch seine einheitlichen Kriterien für vegetarische und vegane Produkte Transparenz sowie Klarheit für VerbraucherInnen, Unternehmen und Handel. Im weltweiten Vergleich führt das Siegel den Markt an und verzeichnet über 1.400 LizenznehmerInnen mit mehr als 15.000 Produkten, davon im Raum Österreich über 300 Unternehmen mit mehr als 3.000 Produkten (Stand 2017). [23] [24] Unter anderem können nicht nur Abbildung 2.: V-Label: europäisches Gütesiegel seit Lebensmittel, sondern auch Kosmetika, Wasch- und 1996 für vegetarische und vegane Produkte Reinigungsmittel sowie Gastgewerbe verifiziert werden, die die Quelle: [23] bescheinigten Produkte nicht beinhalten:

Schlachtprodukte, Fischbestandteile, Aromen tierischer Herkunft (ausgenommen Aromen auf Milchbasis betreffend V-Label „vegetarisch“), andere Eier als Geflügeleier (betreffend V-Label „vegetarisch“), tierisches Lab, Gelée Royal, Farbstoffe tierischer Herkunft, mit Tierkohle gebleichter Zucker, Trägerstoffe und Hilfsstoffe tierischer Herkunft.

Die Veganblume ist das vegane Gütesiegel der englischen Vegan Society. Wie beim V-Label dürfen nur Inhalts- und Hilfsstoffe auf rein pflanzlicher Basis verwendet werden. Beide Gütesiegel garantieren aber nicht nur, dass keine tierischen Produkte und Inhaltsstoffe verwendet worden sind, sondern auch dass keine Tierversuche durchgeführt wurden. Abbildung 3.: Die Veganblume für [24] vegane Produkte Quelle: [24]

5.2. Ein geschichtlicher Überblick zu dem vegetarisch/veganen Trend

Den größten Bevölkerungsanteil an Vegetarierinnen und VeganerInnen hat mit knappen 40% Indien. Diese Entwicklung geht schon auf die Hochkultur ab dem 5. Jahrhundert zurück, wo sich richtungsweisende Grundhaltungen entwickelten und die rituellen Tieropfer in Frage stellten. Hinter dieser Haltung, gegen das Töten von Tieren, steckt das Ahimsa, welches das Konzept der Gewaltlosigkeit darlegt und im Hinduismus, Buddhismus und Jainismus Indiens praktiziert wird. Bis heute ist der Trend zur vegetarischen Kostform im ostasiatischen Raum ungebrochen.

Im Mittelmeerraum findet man in den antiken Philosophen die ersten Anhänger einer fleischlosen Ernährungsweise. So sind die Worte des griechischen Philosophen Pythagoras (6.Jahrhundert vor Christi): „Solange der Mensch Tiere schlachtet, werden die Menschen auch einander töten.“ für diese Einstellung bezeichnend, welche er mit weiteren wie Platon (384- 322 v.Chr.) und Plutarch (ca. 45-120 n. Chr.) teilte. Ihre Beweggründe waren vorrangig ethisch/tierethisch begründet. Die spätere Bezeichnung als „Vegetarismus“ leitet sich dabei von dem lateinischen Wort vegetus ab, was so viel bedeutet wie rüstig, munter oder lebenskräftig. [25, p. 11] [26, p. 350] Weiteres lebten auch die Orphika in Griechenland, aus religiös- philosophischen Gründen, auf pflanzlicher Basis, denn sie glaubten an eine Reinkarnation der Seele, sowohl in Menschen als auch in Tieren. Um diese vorzubereiten führten sie einen asketischen Lebensstil, welcher tierische Produkte wie Fleisch, Eier und Wolle ausschloss. Etwa zur gleichen Zeit entwickelte sich die Glaubensrichtung des Jainismus in Indien, welcher für den Pazifismus gegenüber sämtlichen Lebewesen stand. Im europäischen Raum verschwand mit dem Untergang der Antike auch die vegetarische Lebenspraxis und Fleisch wurde zu einem begehrten Gut. [27] Erst ab der frühen Neuzeit kam es dann wieder zu nahmenhaften Vertretern, wie Leonardo Da Vinci (1452-1519) und zu Zeiten der Aufklärung machten die Autoren Francois de Voltaire (1694-1778) und Jaques Rousseau (1712-1778) auf eine fleischlose Ernährung aufmerksam. Ab Mitte des 19. Jahrhundert konnte sich der Vegetarismus in Europa, von England ausgehend, instituieren und es kam zu der Gründung der Vegetarian Society in Großbritannien. [28]

Der vegane Lebensstil existierte, unter den VegetarierInnen, schon lange bevor der Terminus „vegan“ definiert wurde. Diese wurden jedoch sogar unter ihren vegetarischen KollegInnen oft als Extremisten abgestempelt und konnten sich bis Mitte des 20. Jahrhunderts nicht zu formal selbstständigen Gruppen ausbilden. [29, p. 1] Erst durch den englischen Tierrechtsaktivisten Donald Watson (1910 - 2005) kam es 1944 zur Gründung der Vegan Society of England,

19 welche den „veganen“ Begriff definierte. Man wollte sich, durch einen vollkommenen Verzicht auf tierische Produkte, sowohl in der Ernährung als auch im Alltag, von der schon etablierten Vegetarian Society (seit 1847) abgrenzen. Um diese Distanzierung hervorzuheben wurde aus dem Wort Anfang und Ende von veg-etari-an die Bezeichnung vegan. 1979 kam es dann zusammen mit der offiziellen Anerkennung der Organisation zu der bis heute aktuellen Definition:

[Veganism is] a philosophy and way of living which seeks to exclude-as far as is possible and practicable-all forms of exploitation of, and cruelty to, animals for food, clothing or any other purpose; and by extension, promotes the development and use of animal-free alternatives for the benefit of humans, animals and the environment. In dietary terms it denotes the practice of dispensing with all products derived wholly or partly from animals. (Veganismus ist eine Lebensweise, die versucht - soweit wie praktisch durchführbar - alle Formen der Ausbeutung und Grausamkeiten an leidensfähigen Tieren für Essen, Kleidung und andere Zwecke zu vermeiden und in weiterer Folge die Entwicklung und Verwendung von tierfreien Alternativen zu Gunsten von Mensch, Tier und Umwelt fördert. In Bezug auf die Ernährung bedeutet dies den Verzicht auf alle Produkte, die zur Gänze oder teilweise von Tieren gewonnen werden.) [18] Durch das englische Vorbild überzeugt sowie geprägt kam es 1960 zu der Gründung der American Vegan Society (AVS) unter Jay Dinshah, der den veganen Lifestyle in Nord Amerika erfolgreich etablierte. Dieser basierte, anders als der vegetarische Ernährungstrend in den USA, nicht auf gesundheitlichen, sondern auf ethischen Beweggründen. [29, p. 7]

In Österreich kam man ab Mitte des 19 Jahrhunderts, durch gesundheitliche Aspekte, mit dem vegetarischen Lebensstil in Berührung. Denn durch den zunehmenden Konsum von Fleisch, Genussmitteln wie Alkohol, verarbeiteten Lebensmitteln kam es zu negativen Krankheitsbildern in der Gesellschaft2. Von Kurzentren aus breitete sich die vegetarische Ernährungspraxis, als Gegenpol nun aus und es entstanden Organisationen, wie der Wiener Vegetarier Verein 1881. [20] Das 19. Jahrhundert ging in die Geschichte ein als das „Jahrhundert der Vereine“, wobei sich in Großbritannien, Amerika und Deutschland (Deutsche Vegetarier-Bund 1892) eine besonders große Anzahl an vegetarischen Organisationen etablierten. Die Herrschaft durch den Nationalsozialismus stoppte diese Bewegung im deutschen und österreichischen Raum. Nach dem zweiten Weltkrieg

2 Zivilisationskrankheiten: werden mit einer Lebensweise, meist mit wenig Bewegung, unausgewogener Kostform, Belastungen im Berufsleben (Arbeitsbedingungen in Fabriken im 19. Jahrhundert sehr schlecht) sowie erhöhten Genussmittelkonsum in Verbindung gebracht. Sie können zum Beispiel durch Übergewicht, Diabetes mellitus, Herzkreislaufstörungen und unterschiedlichen Krebsformen in Erscheinung treten. [30, p. 24] 20 versuchte man an den Trend wieder anzuschließen, 1984 wurde der bis heute bestehende Name Vegetarier-Bund Deutschland e.V. (VEBU) bestätigt. 1995 kam es weiters zu der Gründung einer europäischen Dachorganisation, der European Vegetarian Union (EVU). 1970 entstand die Österreichische Vegetarier Union (ÖVU), mit damaligem Sitz in Graz (heute in Wien), welche bis heute das Leitmotiv verfolgt, den Vegetarismus zu fördern, egal aus welchen Beweggrund dieser auserwählt wird (ethisch, religiös, ökologisch, ökonomisch, gesundheitlich oder tierrechtlich bedingt). [30, pp. 25-26] Im Frühjahr 2016 wurde der ÖVU zuerst zu Vegetarierbund Österreich-VEBU.at und anschließend zu Vegetarische Union Österreich umbenannt. [31]

Im Jahre 1999 kommt es zu der Gründung der Veganen Gesellschaft Österreich (VGÖ) in Wien, sie möchte über den Veganismus aufklären und besonders dem Vorurteil, der negativen gesundheitlichen Aspekte der Ernährungspraxis, entgegenwirken. Doch die unter der Kritik stehenden Nährstoffmängel sind bis heute nicht eindeutig geklärt. Heutzutage wird die Organisation von Felix Hnat geleitet, unter ihm werden auch eine Zeitschrift, Rezepte und Einkaufshilfen veröffentlicht. Darüber hinaus ist eine stetig wachsende Datenbank zu den veganen Produkten im Aufbau. Eine nicht nur gemeinnützige, sondern auch kommerzielle Tendenz des Vereins, lässt sich durch angebotene Gastronomieschulungen, sowie der Kooperation mit dem Organisator der Messe „Vegan Planet“ einer Firma namens VEGAN 1 GmbH, mit Sitz an derselben Wiener Adresse wie der VGÖ, vermuten.

Zu finden ist die Vegane Gesellschaft Österreichs unter der Web-Adresse: https://www.vegan.at/. [19]

5.3. Beweggründe für den vegetarisch/veganen Lebensstil

Diese „alternative“ Ernährungsart, meistens gepaart mit einem atypischen Lebensstil, weicht von den „kommerziell“ üblichen Kostformen ab, wobei meist Wert auf unverarbeitete, „natürliche“ Lebensmittel, am besten aus regionaler Produktion unter ökologischem Anbau, bei welchen auf Zusatzstoffe, sowie Pestizide oder Hormone verzichtet wurde, gelegt wird. [7, p. 498]

Dabei sind die Gründe für einen vegetarischen Lebensstil vielfältig und haben sich im Laufe der Zeit verändert. War der Verzicht von tierischen Produkten im alten Griechenland und im alten Rom noch durch die Abstinenz von der Genusssucht begründet, so wurden es im weiteren Verlauf vor allem „ethische“ und „religiöse“ Argumente. Heutzutage geben speziell gesundheitliche und ökologische Aspekte den Anlass für einen fleischlosen Lebensstil. [26, p. 350] Das 2017 veröffentlichte Dossier von Statista zeigt mittels Umfragen auf, wie die Anlässe für den Verzicht auf tierische Produkte in Österreich prozentuell aufgeteilt sind und kam zu dem Ergebnis, dass besonders die Berichterstattung über Massentierhaltung (47%), Ablehnung des Fleischgeschmacks (31,7%) und gesundheitliche Aspekte (26,5%) eine Rolle spielen. [4, p. 23] [11]

Abbildung 4.: Auslöser welche zu einer veganen/vegetarischen Ernährungsweise führen Quelle: [10, p. 5]

Hierbei rücken die gesundheitlichen Gründe, wie bessere Blutfettwerte sowie Verringerung des Körpergewichtes immer mehr in den Vordergrund. [2]

Bei den Menschen in der westlichen Hemisphäre sind die Motive einer fleischlosen Karriere vorrangig ethisch bzw. tierethisch, ökologisch und gesundheitlich (Siehe Abbildung 5.). Die Beweggründe von VegetarierInnen und VeganerInnen variieren dabei bloß gering, nur bei der Konsequenz in der Durchführung gibt es Unterschiede. [25, pp. 21-22] In Studien gaben jedoch mehr als die Hälfte der sich vegan bzw. vegetarisch ernährenden Befragten in Österreich an, sich strikt an ihre Vorgaben zu halten und dass diese Konsequenz in ihrer Kost ihnen leicht falle (über 90 %). [4, pp. 27-28]

Abbildung 5.: Genannte Vorteile eines vegan/vegetarischen Ernährungsstils Quelle: [10, p. 7]

Viele sich vegan ernährende Menschen sehen in der vegetarischen Kostform einen ersten Schritt, um Tierquälerei zu vermeiden, jedoch in ihrem Sinne nicht diszipliniert genug. Der Grund für die gewählte Kostform kann sich im Laufe der Zeit auch verändern, so ist es möglich, dass eine Person, welche wegen tierethischer Erwägungen zum Vegetarismus kommt, später aus gesundheitlichen Gründen den veganen Lebensstil einschlägt. Weiteres spielt das Alter eine wesentliche Rolle, denn für ältere Generationen stehen eher die positiven gesundheitlichen Aspekte eines auf Pflanzen basierten Ernährungsstils im Vordergrund, wohingegen junge Menschen besonders durch ethische aber auch umweltbedingte Blickwinkel erreicht werden. [25, pp. 21-22]

Die heutzutage überwiegend genannten Anlässe der VeganerInnen für ihren Ernährungsstil, ohne tierische Produkte, unterliegen vor allem drei Aspekten:

a) Ethischer Aspekt (moralische, religiöse, spirituelle und ästhetische Motive)

Das Leitmotiv vieler sich vegan ernährenden Personen sind ethische und tierethische Gründe, wobei die Tierrechtsbewegung mit dem Veganismus in enger Beziehung steht, denn viele Menschen wollen die Ausbeutung von Tieren und die damit oft verbundene Tötung dieser nicht mehr hinnehmen. Die zunehmende Transparenz der oft schlechten Bedingungen bei der Haltung, Mast und Schlachtung, welche häufig mit dem Begriff der Massentierhaltung in Verbindung steht, brachte viel Personen dazu auf Fleisch zu verzichten. (siehe Abbildung 4.) VeganerInnen wollen den Missbrauch der Macht der Menschen über die Tiere, wo die Peinigung dieser einfach hingenommen wird, nicht akzeptieren. [25, p. 22] [32, p. 77] Sie gehen in ihrer Konsequenz weiter als die meisten anderen vegetarischen Formen und verzichten nicht nur auf Fleisch, sondern auf alle tierischen Produkte, denn auch die Produktion von Milch und Eiern fordert ihren Preis in Form von Tierleben. Männliche Küken werden zum Beispiel gar nicht aufgezogen, sondern „zermust“ oder vergast, da sie keine Funktion als Legehenne erfüllen können. Bei der Milchproduktion trennt man die Kälber von ihren Muttertieren und gibt sie in die Mast, die Milchkühe werden nach vier bis fünf Jahren, wenn sie keine Leistung mehr bringen, ebenfalls geschlachtet. [33, p. 23]

Einen großen Beitrag zum vegetarischen Trend leistet unter anderem die mediale Präsenz von Berichten über die Massentierhaltung, die Öffentlichkeitsarbeit von Tierschutzorganisationen sowie wohltätigen Vereinen, welche über die grausamen Bedingungen unter denen Tiere oft ihr Leben fristen müssen, um anschließend uns als Nahrungsquelle zu dienen, informieren. Weiters ist es ein Ziel durch den Verzicht auf tierische Produkte das kapitalistische System der industriellen Massenfertigung von tierischen Lebensmitteln zu boykottieren. [25, p. 22] Hierbei ist zu erwähnen, dass insbesonders VeganerInnen/VegetarierInnen, welche auf ethischer Grundlage tierische Nahrungsmittel meiden, im Vergleich zu den gesundheitlich orientierten, einen erhöhten Nährstoffmangel aufweisen. Dieser Unterschied bei den Mängeln kommt dadurch zustande, dass Menschen, welche sich aus moralischen Beweggründen für einen pflanzlichen Lebensstil entscheiden, meist in jüngeren Jahren mit dieser Kostform beginnen. Dadurch können, durch den längeren Zeitraum der einseitigen Ernährung, verstärkt Defizite der Nährstoffe vorhanden sein. [34, pp. 32-35]

b) Gesundheitlicher Aspekt (heilende, präventive, hygienische, toxikologische Motive)

Immer häufiger werden die gesundheitlichen Vorteile zu einem Hauptmotiv für die vegane Ernährung. Denn Studien und Jahrtausende lange Erfahrung zeigen, dass eine pflanzliche Kostform besonders zu einem langen, gesunden Leben beiträgt. Weiters sind vegetarische Lebensmittel weniger anfällig für hygienische Problematiken, beinhalten weniger Medikamentenrückstände, Antibiotika sowie Hormone. Beweggründe für die vegane Kostform sind auch, dass durch die Ernährung eine Verbesserung des Hautbildes gefördert wird oder das Körpergewicht und die Blutfettwerte verbessert werden können. Natürlich können auch Lebensmittelunverträglichkeiten von tierischen Ingredienzien ein Motiv darstellen. [32, p. 77] [35, p. 24] Bezüglich des Körpergewichts lieferte eine Querschnittstudie ein Beispiel mit dem Ergebnis, dass vegan ernährende Personen einen durchschnittlichen BMI (Body Mass Index) von 23,6 aufwiesen, im Gegensatz dazu kam der/die Durchschnitts MischköstlerIn auf einen Wert von 28,8. [34, p. 31] Der empfohlene Bereich für den Body Mass Index liegt laut WHO zwischen 18,5 - 24,9, wobei je nach Alter, Geschlecht und Land auch ein etwas niedriger oder höherer Wert in den Normalbereich fällt. [15, pp. 271-273] Außerdem wiesen die VeganerInnen einen niedrigeren Cholesterolgehalt sowie Blutdruck auf, womit auch damit verbundene Krankheitsrisiken vermindert werden (Siehe Kapitel 6). [34, p. 31]

c) Ökologischer Aspekt (umweltbedingte, soziale, ökonomische, politische Motive)

Der ökologische Beweggrund ist meist eng mit dem ethisch-moralischen Motiv verbunden. Es soll dabei ein nachhaltiger Umgang mit unserem Planenten und die Schonung von Ressourcen gefördert werden. [25, p. 24] Die VeganerInnen kritisieren die mit der Tierzucht verbundene Ressourcenverschwendung sowie Klimaerwärmung. Der Prozess zur Verwertung von pflanzlichen Nahrungsmitteln braucht darüber hinaus weitaus weniger Wasser und Fläche an Land im Vergleich zur Herstellung von Fleischprodukten. Somit sieht man in der veganen Kostform auch eine Ernährungsperspektive für die stetig wachsende Weltbevölkerung. [36] Aktuell wird die Zahl der Hungerleidenden weltweit auf 800 Millionen geschätzt, wobei dieses Problem durch den Verzicht von tierischen Lebensmitteln behoben werden könnte und es wäre die Chance die gesamte Bevölkerung der Erde angemessen zu ernähren. [25, p. 24] Denn durch die fleischliche Abstinenz, könnten die landwirtschaftlichen Nutzflächen, welche heutzutage für die Viehzucht gebraucht werden sowie der Anteil der Fläche, welche für die Futterproduktion genützt wird, den Menschen als Nahrungsanbaufläche dienen. [37, p. 239] (Siehe Kapitel 5.4.)

Meistens ist es nicht nur ein Motiv welches zu einer veganen Lebensumstellung führt, sondern eine Kombination aus mehreren. [35, p. 24] Der Ernährungsstil ist stark mit der individuellen Persönlichkeit eines Menschen verknüpft und kann als identitätsstiftender Moment eines Lebens angesehen werden. Der rein pflanzenbasierte Lebensstil drückt eine Einstellung aus, mit welcher dieser Mensch auch von seiner Umwelt wahrgenommen werden möchte. [25, pp. 24-25]

5.4. Der Umweltfaktor der Ernährung

Eine große Anzahl an Studien zeigte in den letzten Jahren die erheblichen Auswirkungen der Lebensmittelproduktion auf die Umwelt auf. Einen besonderen Einfluss haben hierbei die anthropogenen klimarelevanten Gase, welche in die Atmosphäre freigegeben werden und die stoffliche Beschaffenheit der Lufthülle der Erde verändern. Nicht nur der CO2-Gehalt weist dabei einen relevanten Anstieg auf, sondern auch der Methangehalt spielt eine Rolle. Dieser wird in der Viehzucht, durch die Verdauung der Tiere sowie beim Reisanbau freigesetzt und mit einem Treibhauspotential von 25 bewertet. Das klimagefährdende Potential von Emissionen während der Produktionslinie wurde durch die Norm ISO 14040 festgelegt und wird in einem sogenannten Kohlendioxid-Äquivalent (CO2e) angegeben. Bei der

Lebensmittelherstellung wird die Analyse der CO2e-Werte inklusive Stromanalysen in besonders umfangreichem Ausmaß durchgeführt und die Ergebnisse sind allgemein leicht zugänglich. Mit einem Faktor von 298 weist Lachgas, welches bei der Stickstoffdüngung in die Atmosphäre abgegeben wird, eine besondere Relevanz auf. [38, p. 26] Bei der Ernährung werden ungefähr die Hälfte der Treibhausgasemissionen durch die Herstellung der Nahrungsmittel und die andere Hälfte durch die Lagerung, den Einkauf und die Zubereitung verursacht. Insgesamt wird der Nahrungsproduktion, vom Acker bis zum Teller, in Deutschland zum Beispiel 30% der Treibhausgas-Freisetzung zugeschrieben. [39]

Treibhausgase wie H2O, CO2, N2O und CH4 haben einen klimaerwärmenden Effekt: Wenn durch die Atmosphäre kurzwellige Sonnenstrahlung hindurch dringt, erwärmt sie die Oberfläche der Erde und wird im langwelligen Infrarotbereich wieder emittiert. Die Treibhausgase absorbieren diese Wärmestrahlung und geben sie teilweise wieder Richtung Erdoberfläche zurück. Dadurch sind die (natürlichen) treibhausaktiven Luftbestandteile auch dafür verantwortlich, dass die Durchschnittstemperatur der Erde 15°C und nicht -18°C beträgt. Doch durch den Anstieg der anthropogenen Treibhausgase, welche durch Fabriken, Viehzucht,

Reisanbau etc. verursacht werden, kommt es zu einem stetigen Anstieg der Temperatur unseres Planeten. [40, pp. 91-99] Besonders der ökologische Landbau rühmt sich gerne mit seinen Vorzügen, bezüglich geringerer Emissionen bei der Lebensmittelproduktion, jedoch haben umfangreiche Studien ergeben, dass durch den meist geringeren Hektarertrag bei pflanzlichen Bio-Produkten die Freisetzung von klimarelevanten Stoffen nicht unbedingt geringer sein muss, sondern auch gleich hoch oder sogar höher ausfallen kann.

Die ökologischen Vorteile der Herstellung von pflanzlichen Lebensmitteln gegenüber tierischen Produkten war bis vor kurzem kaum angezweifelt. Werte von 150g CO2e/kg für

Gemüse gegenüber 13.300g CO2e/kg für Rindfleisch sowie Studien zur Ökobilanz von Ernährungsstilen, bei welchen der vegane und der vegetarische immer vor den omnivoren gereiht wurde, zeigten den ökologischen Nutzen durch pflanzliche Kostformen. [38, p. 27] Diese lange Zeit unumstrittene Aussage wurde durch eine 2015 von Tom, Fischbeck und Hendrickson veröffentlichte Studie von der Carnegie Mellon University unter dem Titel: „Energy use, blue water footprint, and greenhouse gas emissions for current food consumption patterns and dietary recommendations in the US“, in Frage gestellt. Grundsätzlich sollte die Untersuchung nicht die vegane bzw. vegetarische Ernährung mit der omnivoren vergleichen, sondern die Umweltbelastungen der durch die US-Land- und Gesundheitsministerien empfohlenen Ernährung analysieren. In der Untersuchung kam man zu dem Ergebnis, dass nicht alle Gemüse- und Obstsorten automatisch eine bessere Umwelt-Performance abliefern als Fleisch. Es wurde ermittelt wie viele klimarelevante Gase sich bei der Erzeugung von tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln pro Kalorie bilden. Hierbei fiel der Kopfsalat besonders negativ auf, was in den Medien hochgespielt wurde, er hatte schlechtere CO2e Resultate als zum Beispiel Schweinefleisch. Was viele Nachrichtensender jedoch nicht beachteten war, dass Brokkoli, Reis (nicht im Nassanbau), Kartoffeln, Spinat und Weizen weitaus bessere Emissionswerte als die Produkte vom Schwein erzielten. Weiters wurde in der Arbeit der Wasserverbrauch behandelt, dabei kam man zu dem Resultat, dass Kirschen, Pilze sowie Mangos einen höheren Bedarf an „blue water“ (Oberflächen- und Grundwasser) aufweisen, als fleischliche Produkte. Die Autoren behaupten natürlich nicht, dass der Verzehr von Fleisch besser für das Ökosystem wäre, als der von Obst und Gemüse. [41] Im Endeffekt werden bei Milchprodukten, Gemüse und Obst mehr klimarelevante Gase pro Kalorie freigesetzt, als bei Fetten, Zuckern und Ölen und haben somit negativere Auswirkungen auf die Umwelt. [42, pp. 106-107]

Bei der Klimarelevanz von Treibhausgasen ist es weiters wichtig, mehr auf den tatsächlich möglichen Verzehr eines Nahrungsmittels zu achten (Angabe: CO2e/kcal), als auf das in Bezug stehende Gewicht (Angabe: CO2e/kg). Die Werte sollten anschließend in ein Verhältnis mit der vom Deutschen Bundesministerium für Gesundheit empfohlenen täglichen Energiezufuhr gesetzt werden. In Untersuchungen konnte laut Wirsam und Leitzmann für Gemüse ein durchschnittliches Ergebnis von 0,9g CO2e/kcal und für Rindfleisch von 7,4g CO2e/kcal erzielt werden. Wobei nicht darauf eingegangen wird, welche Gemüsesorten untersucht wurden. [38, p. 27]

Besonders in der Kritik steht seit Jahrzehnten die Nutztierhaltung, als einer der größten Faktoren der Umweltbelastung. Die Viehzucht beansprucht den größten Teil der landwirtschaftlichen Flächen, außerdem wird laut der amerikanischen Ernährungsorganisation noch ein Drittel des Ackerlands dazu genutzt Futter für die Tiere anzubauen. In Deutschland sind es sogar 60 - 70 % der landwirtschaftlichen Nutzflächen. Die Tierhaltung erfährt im landwirtschaftlichen Bereich durch den erhöhten Fleischkonsum einen der stärksten Wachstumsschübe. Die Treibhausgasemissionen bei der Nutztierhaltung werden durch die Verdauung der Tiere (Methan), durch den Wirtschaftsdünger (Methan) und durch die organische und mineralische Düngung mit Stickstoff bei der Futterproduktion (Lachgas) freigesetzt. [43, pp. 6-8, 57] Sie tragen weltweit 18% zur Freisetzung von Treibhausgasen bei, wobei laut EU-Studien Österreich im Vergleich die geringsten Emissionen pro kg Fleisch und Milch verursacht.

Bis vor einigen Jahren war die Forschung davon überzeugt, dass die Hinwendung zu einer pflanzlichen Ernährungsweise einen großen Beitrag dazu leisten würde, die Umweltbelastung zu reduzieren. Heutzutage hat die umweltbedingte Einstellung zu den omnivoren und veganen Kostformen an Komplexität gewonnen. Dazu beigetragen hat die Studie von Tom, Fischbeck und Hendrickson, welche unter anderem das mediale Interesse weckte und ergab, dass die ökologischen Auswirkungen jedes einzelnen Produktes in den Lebensmittelgruppen pflanzlich und fleischlich individuell beurteilt werden müssen. Denn es kann nicht pauschal gesagt werden Gemüse- sowie Obstsorten seien gut und Fleisch schlecht. Weiters muss man die analysierten Parameter beachten, geht es um die Treibhausgasbelastung, den Wasserverbrauch, die Landnutzung etc. [41] Im Sinne einer nachhaltigen und gesunden Ernährung ist darauf zu achten, Gerichte mit einer möglichst geringen Belastung des Ökosystems und einem hohen Nährstoffwert zu wählen. [38] Dabei kann die vegane/ vegetarische Ernährung, welche in den meisten wissenschaftlichen Berichten aus ökologischer Sicht bevorzugt wird, sicherlich durch

28 eine nachhaltige Auswahl der pflanzlichen Lebensmittel, mit der fleischlichen Kost verglichen, die umweltschonendere Alternative darstellen. [43, p. 57] Pflanzenbasierte Lebensmittel haben im Durchschnitt nur 10% des CO2e gegenüber tierischen Produkten, wobei es, wie schon oben diskutiert, Ausnahmen gibt. Bei den Tieren ist die Produktion von Schweinefleisch und Geflügel umweltfreundlicher, als die Fleischproduktion von Wiederkäuern. Außerdem weisen verarbeitete Nahrungsmittel, wie Wurst, Butter, Käse, Tiefkühlgemüse und Dosengemüse ein höheres Treibhausgaspotential auf, als frische Lebensmittel. [39]

Bezüglich des Trends durch Ersatzprodukte Alternativen für tierische Proteine aus Fleisch, Fisch, Milch und Ei auf den Markt zu bringen, sieht die Forschung einen zusätzlichen Weg ökologische Vorteile zu gewinnen. Die Meere gelten als überfischt und die steigenden Bevölkerungszahlen lassen die Agrarflächen zurückgehen. Seit 1965 hat sich die landwirtschaftliche Nutzfläche zum Beispiel um 44 % verringert und soll sich bis 2050 nochmals um 45 % reduzieren. Außerdem ermittelte die Food and Agriculture Organization of the United Nations, dass in circa 30 Jahren um 70 % mehr Nahrungsmittel benötigt werden als heute. In diesen Zusammenhang spielen neue Proteinquellen (siehe Kapitel 6) eine große Rolle, um die Weltbevölkerung auch in Zukunft versorgen zu können und die Umwelt zu schonen. [44, pp. 1-3]

6. Gesundheitliche Aspekte des veganen Lebensstils

Bei VegetarierInnen ist die Zusammensetzung der Lebensmittel in Zusammenhang mit der Nährstoffzufuhr und positiv wirksamen Pflanzenstoffen, im Gegensatz zu der der omnivoren Ernährungsform ein gesundheitlicher Vorteil. Sie wiesen in Meta Analysen gegenüber MischkostlerInnen ein vermindertes Risiko für metabolische, kardiovaskuläre Krankheiten sowie ischämische Herzkrankheiten und Krebs auf. Es darf dabei aber nicht unberücksichtigt bleiben, welche Vergleichsgruppen herangezogen wurden und ob deren Lebensweisen in den Auswertungen Beachtung fanden. Die Varianz der Krankheitsrisiken der unterschiedlichen Ernährungsformen kann nicht nur auf die vegetarische oder nicht vegetarische Kostform, sondern auch auf die unterschiedlichen Lebensstile der Gruppen zurückgeführt werden. VeganerInnen führen zum Beispiel meist einen bewusst auf die Gesundheit ausgelegten Lebensstil, bei welchen sie nicht nur auf einen ausgeglichenen Nährwert bei Lebensmitteln achten, sondern auch weitere gesundheitsfördernde Maßnahmen treffen, wie Sport oder den Verzicht auf Alkohol und Zigaretten. In Untersuchungen konnte darüber hinaus belegt werden, dass VegetarierInnen und Menschen mit einer vorwiegend pflanzlichen Ernährungsform eine gleich hohe Sterblichkeitsrate aufweisen. Daher kann angenommen werden, dass die vegetarisch / vegane Ernährung alleine keine gesundheitlichen Vorteile gegenüber der omnivoren, welche nur einen geringen Fleischkonsum aufweist, hat. Allerdings wirkt eine pflanzenbetonte Ernährungsweise gegenüber der regulären Durchschnittskost in Deutschland und Österreich, welche eine hohe Zufuhr an Fleisch beinhaltet, risikosenkend auf ernährungsbedingte Krankheiten. [45, pp. 92-93]

6.1. Kritische Mikronährstoffe

Bei der veganen Kostform sollte speziell auf eine ausgewogene Lebensmittelauswahl geachtet werden, um einen gesundheitlichen Vorteil zu erzielen. Dabei ist eine abwechslungsreiche Essensplanung von hohem Wert, denn der Veganismus bietet auf der einen Seite frische Früchte, Gemüse, Hülsenfrüchte, Nüsse, Samen, gesunde ungesättigte Fette und Vollkornprodukte, mit erwiesenen positiven Effekten, aber auf der anderen Seite auch Lebensmittel mit hohen Anteilen an Zucker, Salz und ungesunden Fetten. [34, pp. 31-32]. Außerdem sollte nach besten Möglichkeiten auf eine ausgeglichene Nährstoffzufuhr geachtet werden, um Mangelerscheinungen vorzubeugen. Die geringere Bioverfügbarkeit von pflanzlichen Nährstoffen sollte dabei mitberücksichtigt werden. [46]

Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass längerfristige, monotone Ernährungsformen zu Nährstoffmängeln führen können, wenn diese nicht durch zusätzliche Supplemente ausgeglichen werden. Dies kann auch für den oft als gesundheitsförderlich angesehenen veganen Ernährungsstil gelten. [3, p. 157]

Die vegetarische Kost ist im Gegensatz zur omnivoren Ernährung reich an Ballaststoffen, Magnesium, Kalium, Eisen, Folsäure, Vitamin C und E, mehrfach ungesättigte Ω-6-Fettsäuren, sekundäre Pflanzenstoffe, sowie Antioxidantien. Dahingegen beinhaltet sie wenig Fette, gesättigte Fettsäuren sowie Cholesterol, welche Risikofaktoren für Adipositas und Herz- Kreislauferkrankungen darstellen. Weiteres werden in der veganen Kostform nur geringe

Mengen an Calcium, Zink, Eisen, Vitamin B2, B12 und D sowie langkettigen Ω-3- Fettsäuren aufgenommen. Diese geringe Zufuhr an Fetten und gesättigten Fettsäuren sowie die erhöhte Aufnahme an Ballaststoffen, sekundären Pflanzenstoffen und Antioxidantien in der veganen und vegetarischen Ernährung werden mit einem niedrigeren Blutdruck und Body Maß Index (BMI) assoziiert, wodurch sich auch das Risiko von kardiovaskulären Krankheiten verringert. Auf der anderen Seite gibt es jedoch Bedenken, bei VegetarierInnen und speziell VeganerInnen, ob eine adäquate Aufnahme von wichtigen Nährstoffen, insbesondere den Mikronährstoffen

Eisen, Zink, Jod, Selen sowie Vitamin B12, B2, D und Ω-3-Fettsäuren gegeben ist. [12, pp. 777- 778] / [45, p. 92]

Vitamin B12

Den kritischsten Nährstoff in der veganen Ernährung stellt das Vitamin B12 dar, welches fast ausschließlich in tierischen Produkten vorkommt und somit auch nicht bei einer ausgeglichenen veganen Ernährung in einem ausreichenden Maß zugeführt werden kann. In Studien konnte bei bis zu 86 % der VeganerInnen, welche keine zusätzlichen B12 Präparate einnahmen, ein Mangel festgestellt werden. Das Vitamin ist im menschlichen Organismus an einer Reihe wichtiger Aufgaben beteiligt, wie der Regulation der Homocysteinkonzentration und des Methioninstoffwechsels, an der Bildung roter Blutkörperchen sowie dem Abbau von Fettsäuren und Aminosäuren. Bei einem Vitamin B12 Mangel kommt es zu hohen Homocysteinkonzentrationen im Blutplasma, welche mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen in Verbindung gebracht wird. Darüber hinaus kann es zur Beeinträchtigung der Zellfunktionen und DNA-Synthese kommen. [45, p. 95] Ein Mangel kann weiters eine „megaloblastäre Anämie“ auslösen, bei welcher die Betroffenen energielos, blass und schlapp wirken. Dieser kann jedoch durch die Aufnahme von B12 wieder entgegengewirkt werden. Nervenschädigungen, welche auch durch einen Vitamin B12-Mangel ausgelöst werden 31 können, sind irreversibel. [5, p. 15] Der menschliche Körper weist eine hohe Speicherkapazität von Vitamin B12 in der Leber auf, wodurch die Mangelerscheinungen erst nach längerer Zeit auftreten. Rein durch Nahrungsmittel, denen Vitamin B12 zugesetzt wurde, ist die erwünschte Tageszufuhr von 3 µg nur schwer zu erreichen, daher wird die Einnahme von zusätzlichen Präparaten empfohlen. [47, p. 45]

Vitamin B2

Riboflavin ist ein wichtiger Bestandteil von Coenzymen, welche am oxidativen Stoffwechsel mitwirken. Weiters erfüllt es Funktionen beim embryonalen Wachstum, beim Aufrechterhalten der Myelinscheiden, zum Schutz der Nervenzellen und bei der Zerlegung der Purinbasen der DNA. Außerdem weist es als Baustein des Coenzyms Flavin-Adenin-Dinukleotid, welches die Glutathion-Reduktase unterstützt, eine antioxidative Wirkung auf. [25, pp. 43-44] Bei einem

Vitamin B2-Mangel kann es zu Entzündungen an Haut und Schleimhaut, Mundwinkelrhagaden, zu Wachstumsstörungen und in besonders schweren Fällen zu Anämien kommen. Riboflavin ist auch an dem Metabolismus anderer Vitamine beteiligt und kann bei Mangel deren Bioverfügbarkeit negativ beeinflussen. [48, p. 439] Obwohl die Riboflavinaufnahme in der veganen Ernährung meist ausreichend ist, wurde in mehreren Studien ein zu geringer B2-Status ermittelt, weshalb es auch zu den kritischen Nährstoffen des Veganismus zählt.

Vitamin D

Der empfohlene Vitamin D-Bedarf wird meist nicht nur von VeganerInnen unterschritten, sondern auch die allgemeine Bevölkerung weist oft eine Unterversorgung auf, wobei aber in der pflanzlichen Ernährung besonders wenig zugeführt wird. Fettreiche Fische stellen gute

Vitamin D3 Quellen dar, dieses besitzt eine bessere Verfügbarkeit für den menschlichen

Organismus, als das Vitamin D2 aus pflanzlichen Nahrungsmitteln (Avocado und vereinzelt in Pilzen). Unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung ist der menschliche Körper in der Lage Vitamin D selbst zu synthetisieren, in den Wintermonaten, wo jedoch durch eine zu geringe Sonnenexposition nur wenig selbst hergestellt wird, ist eine zusätzliche Zufuhr mittels der Ernährung oder Supplementen nötig. [49, p. 28] Vitamin D fördert die Calciumaufnahme im Darm und in den Knochen, wodurch die Knochengesundheit gefördert wird. Weiters wirkt es am Phosphatstoffwechsel mit und fördert das Immunsystem. Bei einem Mangel kann es durch Mineralisationsstörungen der Knochen bei Kindern zu einer Form von Rachitis kommen. Weiters wirkt das Vitamin risikosenkend für Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes und Krebs. Durch den Verzicht auf tierische Produkte weisen VeganerInnen geringere Werte an Vitamin D auf, als MischköstlerInnen, weshalb eine zusätzliche Einnahme von Präparaten oder 32 angereicherten Lebensmitteln empfohlen wird. Das Vitamin gehört zu den allgemein kritischen Nährstoffen und die Mangelzufuhr betrifft nicht nur die vegane Bevölkerung. [32, p. 80] / [25, pp. 49-51]

Eisen

Eisen ist ein essentielles Spurenelement für die Blutbildung, wobei Hämoglobin (Sauerstofftransport) die größte Menge im menschlichen Körper aufweist. Weiters ist es Bestandteil der Genexpression, der Enzymsynthese und der Zellbildung. [25, p. 53] Bei einem Eisenmangel kann es zum irreversiblen Abbau von körperlicher und geistiger Leistungsfähigkeit kommen. Obgleich viele Pflanzen hohe Anteile an Eisen beinhalten, wie Sojamehl, Vollkornprodukte, Nüsse zählt es bei der veganen Ernährung zu den kritischen Nährstoffen. Der Grund dafür ist, dass Eisen aus pflanzlichen Lebensmitteln, durch die hemmende Wirkung von Phytinsäure, schlechter resorbiert werden kann, als das Eisen aus tierischen Produkten. Vitamin C gilt hingegen als fördernd für die Eisenverfügbarkeit. [15, p. 583] In der Deutschen Vegan-Studie wurde ermittelt, dass die Eisenzufuhr bei sich vegan ernährenden Menschen im Allgemeinen ausreichend ist. Allein bei jungen Frauen, welche einen erhöhten Bedarf besitzen, wurde eine erhöhte Anzahl (40 %) an zu geringen Ferritinkonzentrationen im Serum festgestellt. [50, p. 89]

Calcium

Calcium fördert die Knochenmineralisation, ist Bestandteil der Zähne, spielt eine Rolle bei der Blutgerinnung und wirkt als Neurotransmitter im Nervensystem. [25, p. 55] Calciummangel ist meist mit einer Nebenschilddrüsenunterfunktion verbunden und kann zu einer eingeschränkten Knochenmineralisation führen. Ein weiterer Grund für eine Unterversorgung kann ein Vitamin D Mangel sein. Milch und Milcherzeugnisse beinhalten einen hohen Gehalt an Calcium, wobei auch pflanzliche Lebensmittel, wie Gemüse und Kräuter hohe Calciumwerte aufweisen können. Aus pflanzlichen Lebensmitteln gewonnenes Calcium kann jedoch schlechter absorbiert werden, es hat somit eine geringere Bioverfügbarkeit. [3, pp. 145-148] Außerdem können verschiedene Stoffe, wie Phytinsäure, Oxalsäure und Galakturonsäure die Verwertbarkeit noch zusätzlich vermindern. Bei der veganen Ernährung stellt Calcium durch den Verzicht auf Milchprodukte einen kritischen Nährstoff dar und das Risiko von VeganerInnen eine Fraktur zu erleiden ist erhöht. Eine Zufuhr mittels calciumhaltiger Drinks kann eine Alternative darstellen. [35, p. 25]

Zink

Ein weiterer kritischer Nährstoff ist Zink, welcher eine wichtige Funktion in Enzymen, bei der Genexpression, bei der DNA und RNA-Proteinsynthese, bei der Wundheilung sowie in der Mukosabarriere einnimmt. Aufgrund einer Unterversorgung können Störungen des Geruchs- und Geschmackssinns sowie Appetitverlust ausgelöst werden. Bei einem länger währenden Mangel kann es außerdem zur Beeinträchtigung des Immunsystems, Haarausfall, Dermatitis und chronischem Durchfall kommen. [3, p. 132] Enthalten ist Zink sowohl in tierischen Lebensmitteln, wie Leber, Austern und Fleisch, als auch in veganen Nahrungsmitteln, wie Sojabohnen, Vollkornprodukten, Nüssen und Weizenkeimen. Wiederum ist die schlechte Bioverfügbarkeit der pflanzlichen Zinkquellen, wie Getreide und Hülsenfrüchte gegeben, bei welchen die Absorption durch zusätzliche Stoffe (Tannine, Phytinsäure) in den Produkten gehemmt wird. Eine Methode, um den Anteil an Phytat zu verringern, ist die Nahrungsmittel vor dem Verzehr einzuweichen oder zu fermentieren. Die durchschnittliche Zinkzufuhr bei der veganen Ernährung deckt den empfohlenen Nährstoffbedarf zwar ab, jedoch sollten zur Erhöhung der Resorption die hemmenden Ballaststoffe und die Phytinsäure verringert werden. [25, pp. 59-61]

Selen

Der Selengehalt von Lebensmitteln ist von der Bodenbeschaffenheit des Herkunftsgebietes abhängig und kann daher stark variieren. Eine gute Selenquelle ist Fisch, weiters ist es noch in vielen anderen tierischen Lebensmitteln zu finden. Pflanzen benötigen kein Selen, können es aber aufnehmen. Vegane Alternativen mit einem Selengehalt stellen Vollkornprodukte, Paranüsse, Kohl- und Zwiebelgemüse, Pilze, Spargel und Hülsenfrüchte dar. Im menschlichen Körper wirkt es als Cofaktor von Selenoproteinen. Erste Anzeichen einer Nährstoffunterversorgung können eine Muskelschwäche, Muskelabbau, Entzündungen und die Verstärkung eines bestehenden Jodmangels darstellen. Bei einem manifestierten Mangel wurden in China Fälle von Keshan-Erkrankungen festgestellt, bei welcher es sich um eine Kardiomyopathie handelt. [3, pp. 140-142] / [45, p. 94] Als kritischer Nährstoff wird Selen in Gebieten gesehen, in welchen nur ein geringer Bodengehalt des Stoffes vorhanden ist, wobei im Veganismus durch die einseitige Ernährungsform das Risiko für eine Unterversorgung erhöht ist. [22, p. 8]

Jod

Jod bildet den essentiellen Kofaktor der Schilddrüsenhormone Thyroxin und Trijodthyronin, welche am Kohlenhydrat-, Protein- und Fettstoffwechsel beteiligt sind. Weiters hat es Einfluss auf das Wachstum und die Entwicklung. [25, p. 61] Während der Schwangerschaft kann ein Jodmangel das Risiko für eine Totgeburt sowie Fehlbildungen erhöhen. Bei Kleinkindern kann es zu Hirnentwicklungsstörungen kommen, bei Kindern zum Abbau kognitiver Fähigkeiten sowie Kropfbildungen und auch bei Erwachsenen wird ein mentaler Wandel beobachtet. Außerdem kann es zu einer Vergrößerung oder Unterfunktion der Schilddrüse kommen. [3, p. 139] Jod kommt in ausreichenden Mengen in Seefisch vor, in Pflanzen hingegen ist es nur in Spuren zu finden und wie Selen vom Gehalt im Boden abhängig. [22, p. 9] Ausnahmen dazu bilden bestimmte Algen, wie Nori und Wakame. Bei einer veganen Ernährungsweise wird laut Studien der empfohlene Bedarf meist nicht abgedeckt, wobei durch die Verwendung von Jodsalz oder Präparaten einem Mangel entgegengewirkt werden kann. [35, p. 25]

In besonderen Lebensphasen, wie der Schwangerschaft, Stillzeit, im Säuglings- und Kindesalter rät die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) von einem veganen Essverhalten, wegen ihres erhöhten Nährstoffbedarfes, ab. Wobei diese Einstellung nicht von allen Ernährungsgesellschaften gleich beurteilt wird. Die Academy of Nutritions and Dietics (ADA) in den USA sieht nämlich im Gegensatz zu der DGE den Veganismus, als eine Ernährungsform, welche bei guter Planung für jede Lebenslage geeignet ist. Bei einer bedarfsgerechten ausgewogenen Form kann sie Krankheiten präventiv verhindern und sogar behandeln, wobei die ADA unter gewissen Aspekten eine zusätzliche Einnahme von Supplementen zur Deckung des Nährstoffbedarfs empfiehlt. [46] Laut DGE ist es bei einer streng veganen Ernährung kaum möglich den Nährstoffbedarf, insbesonders den von Vitamin B12, ausreichend abzudecken, daher wird eine Einnahme von zusätzlichen B12 -Supplementen empfohlen. Weiters sollte auch die Aufnahme von den anderen kritischen Nährstoffen, wie Eiweiß, essentielle Aminosäuren sowie Vitaminen (Riboflavin, D) und Mineralstoffen, geachtet werden und gegebenenfalls zusätzliche Präparate zugeführt werden. Dafür sollte weiters eine Ernährungsberatung bei einer ausgebildeten Fachkraft erfolgen, sowie eine regelmäßige ärztliche Untersuchung, welche die Nährstoffwerte überprüft. [45, p. 92] Für eine ausgewogene vegane Kost wird der Verzehr von proteinreichen Lebensmitteln, wie Hülsenfrüchten und Sojaerzeugnissen empfohlen. Weiters können Calcium zugesetzte Drinks, Nüsse und Samen, sowie Ω-3-reiche Öle, wie Lein- und Rapsöl zur Deckung des Nährstoffbedarfs beitragen. Bei den pflanzlichen Lebensmitteln ist darüber hinaus auf die biologische Wertigkeit zu achten. [5, p. 16]

7. Ausgewählte vegane Ersatzprodukte

Die stetig wachsende Nachfrage nach veganen Lebensmitteln, welche als Alternative für die klassischen tierischen Produkte dienen können, lässt die Wissenschaft verstärkt nach neuen Innovationen auf diesem Gebiet forschen. Somit gibt es heutzutage unterschiedliche Ausgangsstoffe, welche zu einem breiten Spektrum an pflanzlichen Ersatzprodukten verarbeitet werden können. Zu den Grundrohstoffen, welche die tierischen Fette, Eiweiße und Proteine ersetzen sollen, zählen: Soja, Schimmelpilze, Reis, Kokosfett, Hafer, Lupinen, Erbsen etc. Als Resultat kann so gut wie jedes Produkt, wie Fleisch, Wurst, Milch, Käse, Ei und auch Honig durch eine vegane Alternative substituiert werden. [38, p. 224]

Der Handel hat sich in den letzten Jahren auch an diese gestiegene Nachfrage an pflanzlichen Produkten angepasst. Jedes Jahr gibt es im Vergleich zu den vorangegangenen Jahren mehr Neueinführungen von veganen Nahrungsmitteln am Lebensmittelmarkt. Laut Marktforschungs-Unternehmen Mintel waren es 2016 im deutschen Raum 18 % der Produkt- Lancierungen, [5, p. 10] 2012 lag der Anteil in Deutschland noch bei 1 %. [38, p. 225] Als weitere Länder mit einem hohen Anteil an veganen Lebensmitteleinführungen gelten: Amerika mit 17 %, Großbritannien mit 11 %, Frankreich mit 6 %. In Österreich liegt die Quote bei 3 %, wobei ein Großteil der in Deutschland eingeführten veganen Nahrungsmittel in nur kurzer Zeit über die Grenze nach Österreich kommt. [5, pp. 10-11]

Abbildung 6.: Einführung von veganen Lebensmitteln im Jahr 2016 Quelle: [5, p. 11]

Im globalen Vergleich hat sich der Anteil der veganen Produkteinführungen im Handel zwischen 2012 und 2015 von 1,5 % auf 4,3 % fast verdreifacht. [51]

Was ist der Grund für diesen wachsenden Trend nach veganen Ersatzprodukten, wie Fleisch, Käse usw.? Eine Antwort dafür könnte sein, dass sowohl unser Verhalten als auch unsere Essgewohnheiten von Kindesbeinen an erlernt sind. Ein Wiener Schnitzel kann mit Familienerlebnissen sowie Erinnerungen verbunden sein und daher können Ersatzprodukte, die äußerlich ein paniertes Schnitzel, ein Frankfurter, Burger Laibchen oder auch Käse nachahmen, VeganerInnen ein Gefühl geben sich etwas zu gönnen, was man ansonsten vielleicht vermisst. [52, pp. 35-36] Laut Lebensmittelzeitung sind die Zielgruppe der veganen Fertigprodukte vor allem FlexetarierInnen, welche mehrere Tage die Woche auf Fleischkonsum verzichten. [53, pp. 29-30] In Bezug mit veganen Nahrungsmitteln setzen viele Menschen einen „gesundheitlich, positiven Aspekt“. Ganz so darf man dies jedoch bei den tierlosen Fertigprodukten nicht sehen, denn diese positive Beziehung stimmt nicht immer. Wie schon in der Einleitung erwähnt, sind früher verpönte stark verarbeitete Analogkäse heute trendige Käseimitate, welche häufig hohe Anteile an Zucker, Salz, Fett sowie Zusatzstoffen aufweisen. Sie müssen somit keine gesundheitlichen Vorteile gegenüber ihren tierischen Vergleichsprodukten aufweisen und sind sicherlich kein „Muss“ für den veganen Lebensstil. Einen kurzzeitigen Hype stellen die Produkte aber sicherlich nicht dar, denn sowohl der Lebensmittelhandel, als auch die KonsumentInnen sehen die veganen Ersatzprodukte als langfristig relevant auf dem Markt an. [5, pp. 10-11] [52, pp. 35-36]

7.1. Quellen für Makronährstoffe in veganen Milch- und Fleischersatzprodukten

Heutzutage kann so gut wie jedes tierische Produkt durch ein veganes Imitat ersetzt werden. Bei der Herstellung der pflanzlichen Lebensmittel werden dabei unterschiedliche Ausgangsstoffe, wie Soja, Mikroproteine, Lupine, Getreide sowie Öle und Fette genutzt. Oftmals steckt jedoch hinter den als Innovationen angepriesenen Lebensmitteln mehr Werbung als eine Neuerung, denn einige auf pflanzlicher Basis fungierende Alternativen, wie Analogkäse, Tofu und Sojadrinks sind schon lange bevor der Hype um den veganen Lebensstil aktuell wurde auf den Markt gekommen. [54, p. 58]

• Soja, Sojaproteine

• Weizenproteine (Seitan)

• Lupine und deren Proteine, Erbsen

• Pilze: Mykroproteine aus Fusarium venenatum (Schimmelpilze), Quorn: Fleischersatz Mikroprotein aus Pilzkulturen • Sonnenblumenöl & Rapsöl • Gemüse etc.

• Sojamilch

• Kokosöl

• Stärke (Kartoffelstärke, Modifizierte Stärke)

• Hafermilch Milchersatz • Reismilch • Mandelmilch • Kokosmilch etc.

• Maisstärke Eiersatz • Lupinenmehl • Pflanzenfett

+ Wasser und Zusatzstoffe

Tabelle 2.: Ausgangsrohstoffe für pflanzliche Ersatzprodukte Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [54, p. 58]

In diesem Kapitel wird auf die chemischen Grundlagen sowie die physiologischen Aspekte der Makronährstoffe und Energielieferanten Kohlenhydrate, Fette und Proteine eingegangen. Anhand dieser Gruppen werden auch Beispiele für ausgewählte, pflanzliche Ausgangsstoffe wie Soja, Mikroproteine, Weizenproteine, Öle und Stärke, welche heutzutage in den pflanzlichen Milch- und Fleischersatzprodukten ihren Einsatz finden, gegeben. In diesem Zusammenhang wird auch darauf eingegangen, welchen Protein- Fett- und Kohlenhydratanteil die verarbeiteten Produkte (Kapitel 7.2. und 7.3.) aufweisen. Weiters wird die Abdeckung der empfohlenen Zufuhr an Nährstoffen bei der veganen Ernährung analysiert.

Der Energiebedarf des menschlichen Organismus ist abhängig vom Verbrauch des Körpers, um lebensnotwendige Funktionen aufrechtzuerhalten, dem Arbeitsumsatz sowie der Wärmebildung nach Nahrungsaufnahme. Zur Abdeckung dieses Verbrauchs dient die Zufuhr von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen sowie Alkohol, welche auch ernährungsphysiologische Wirkungen aufweisen. Fette sind die wichtigste Energiequelle des Menschen, Träger fettlöslicher Vitamine sowie Vorstufen zur Herstellung von Steroidhormonen und Eikosanoiden, sowie Bausteine der Zellstruktur. Weiters tragen sie wesentlich zum Geschmack bei. Kohlenhydrate stellen die wichtigste Energiezufuhr für Zellen dar und sind mitverantwortlich für das Gleichgewicht des Wasser- / Elektrolythaushalts. Aus Proteinen können zum Beispiel Enzyme, Lipoproteine, Hormone und Antikörper gebildet werden. Weiters regulieren sie den pH-Wert und die Wasserbalance. [55, p. 22]

Im Allgemeinen stimmen die Energieprozent der Nährstoffzufuhr von VeganerInnen, mit den empfohlenen Richtwerten der D-A-CH gut überein. Diese empfiehlt eine Proteinzufuhr von 0,8 g pro Kilogramm Körpergewicht, was 9-11 % der Nährstoffaufnahme entspricht, wobei ein Anteil bis 15 % als akzeptabel angesehen wird. Der Energieanteil an Fett sollte 30 % nicht überschreiten, dadurch ergibt sich auch ein Referenzwert von mindestens 50 % für die Kohlenhydratzufuhr. [56, p. 2] VeganerInnen nehmen wie von der D-A-CH empfohlen über 50 % an Kohlenhydraten zu sich. Der Fettanteil beträgt durchschnittlich unter 30 % und die Proteinaufnahme liegt mit 13,2 % ebenfalls im akzeptablen Bereich. [25, p. 28]

max. 30 28 % %

55,5 % min. 50 %

15 % 13,2 %

Fett Proteine Kohlenhydrate Fett Proteine Kohlenhydrate

Abbildung 7.: Empfohlene Nährstoffzufuhr Abbildung 8.: Nährstoffzufuhr von VeganerInnen laut D-A-CH. (In E % = Energieprozent) laut der Werte der EPIC-Oxford-Studie. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: (In E % = Energieprozent) [55, p. 25] Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [25, p. 28]

Die Gesamtzufuhr an Kalorien bei sich vegan ernährenden Menschen ist jedoch laut der „Deutschen Vegan Studie“ von Waldmann meist unter den empfohlenen Richtwerten von 1800 kcal / Tag für Frauen und 2300 kcal / Tag für Männer, jeweils bei geringer körperlicher Aktivität. In der Untersuchung wurde im strengen Veganismus3 eine durchschnittliche Zufuhr von 1728 kcal / Tag bei Frauen und von 2390 kcal / Tag bei Männern sowie im moderaten Veganismus4 von 1623 kcal / Tag bei Frauen und von 2194 kcal / Tag bei Männern ermittelt. Nur bei den Männern der strengen VeganerInnen liegt die Nährstoffzufuhr über dem Referenzwert [57] / [50, p. 80].

Das Ergebnis zeigte auf, dass 78 % der Männer und 84 % Frauen ihren Energiebedarf nicht abdecken konnten. Dies zeigte sich auch im Body Mass Index der TeilnehmerInnen, von denen ein Viertel den Normalbereich unterschritt und ein Untergewicht aufwies. Bei der veganen Ernährung werden hauptsächlich ballaststoffreiche Lebensmittel pflanzlicher Herkunft, wie Obst und Gemüse aufgenommen, welche jedoch nur einen geringen Energiewert aufweisen. Im Endeffekt muss bei der Nährstoffzufuhr im Veganismus jeder Nährstoff einzeln betrachtet werden, denn die durchschnittliche Zufuhr kann sowohl unter als auch über den empfohlenen Referenzwert liegen. [25, pp. 28-30]

3 Rein pflanzliche Ernährung. 4 Unter 5 % an Milch und Eierzeugnissen. 40

7.1.1. Fett- und Ölquellen

Die „Lipide“ bezeichnen eine sehr inhomogene Stoffklasse, welche höchst unterschiedliche Strukturen aufweisen können, jedoch ähnliche physikalische Eigenschaften besitzen. Ein Lipid kann als Gesamtes oder nur zum Teil fettlöslich sein. In der Ernährung spielen vor allem die gesättigten und ungesättigten Fettsäuren, welche Einfluss auf den Stoffwechsel ausüben, eine wichtige Rolle. [48, p. 149] Durch ihre Verbrennung im menschlichen Körper bringen sie mit um die 9,3 kcal / g (38 kJ / g) ungefähr doppelt so viel Energie wie Kohlenhydrate und Proteine (17 kJ / g). Dadurch stellen sie die wichtigsten Energiereserven des menschlichen Körpers dar. Im Gegensatz zu Glykogen können sie aufgrund ihres lyophilen Verhaltens an ihren Speicherorten sehr platzsparend ohne zusätzliche Wassermoleküle abgelagert werden. [58, p. 32] Außerdem sind sie Bestandteile der Zellmembran sowie Ausgangsstoffe für Synthesen von weiteren Substanzen, wie Eicosanoiden. Fette und Öle in der Ernährung sind weiters Lieferanten der für den Menschen essentiellen Fettsäuren. [15, pp. 8-9] Zu 98-99 % bestehen natürliche Fette aus Triacylglycerinen, welche zum Großteil langkettige Fettsäuren beinhalten. Die restlichen 1- 2 % teilen sich auf in freie Fettsäuren, Mono- und Diglyceride, Sterine, Vitamine und andere nicht verseifbare Bestandteile. [48, p. 150]

7.1.1.1. Chemischer Hintergrund

Fette (Triacylglycerine) tierischen sowie pflanzlichen Ursprungs sind Ester, welche aus einem Glycerin, dessen OH-Gruppen mit langkettigen Fettsäuren (Monocarbonsäuren) verestert sind, bestehen.

Abbildung 9.: Bildung eines Triacylglycerins durch Veresterung eines Glycerins mit drei Fettsäuren Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [58, pp. 29, 32]

Heutzutage sind um die 200 unterschiedliche Fettsäuren bekannt, wobei nur eine geringe Anzahl in relevanten Konzentrationen in den Nahrungsfetten vorkommt. Die große Anzahl an verschiedenen Säuren lässt auch vielfältige Möglichkeiten der Kombination in Triacylglycerinen zu. Im Körper werden jedoch vorwiegend, durch ihre einfache Bildungsmöglichkeit, Palmitin- und Stearinsäure mit dem Glycerin verestert. [59, p. 92] / [58, 41 p. 31] Es können ein-, zwei- oder dreisäurige Triacylglycerine gebildet werden. Bei den einsäurigen ist das Glycerin mit nur einer Art von Fettsäure verknüpft, was in der Natur nur sehr selten vorkommt. Im Regelfall handelt es sich um zwei oder dreisäurige Triacylglycerine, in welchen unterschiedliche Fettsäuren gebunden sind. [59, p. 93]

Abbildung 10.: Beispiel eines dreisäurigen Triacylglycerids (von oben nach unten): Palmitinsäure (16:0), Ölsäure (18:1), Linolsäure (18:3) Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 295]

Bei den Fettsäuren handelt es sich um Carbonsäuren mit einer Carboxyl-Gruppe (COOH), welche unterschiedlich lange Kohlenwasserstoffketten besitzen. Im Körper liegen sie in dissoziierter Form vor (-COO-, Namensendung: at) Die kürzeste ist die Buttersäure (Butansäure) mit vier C-Atomen. [58, p. 29] Die Fettsäuren können je nach ihrer Länge in kurzkettige aus unter 6 C-Atomen, mittelkettige aus 6-12 C-Atomen und langkettige Säuren aus über 12 C-Atomen eingeteilt werden. Eine weitere Möglichkeit der Unterscheidung ist die Anzahl der Doppelbindungen. Gesättigte Fettsäuren besitzen keine Doppelbindungen, einfach ungesättigte Fettsäuren weisen eine auf und mehrfach ungesättigte Fettsäuren haben mindestens zwei. [15, p. 8] Der überwiegende Anteil der in der Natur vorkommenden Fettsäuren besitzt, durch den Aufbau mittels Acetyl-Coenzym A, eine gerade Anzahl an Kohlenstoffatomen. Außerdem sind sie so gut wie immer unverzweigt. Die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren weisen fast ausschließlich cis-Konfigurationen auf (isolierte Form), bei welchen die Doppelbindungen durch mindestens zwei Einfachbindungen voneinander getrennt sind. Transfettsäuren und Säuren mit konjugierten Doppelbindungen kommen in natürlichen Fetten kaum vor. [59, p. 93] Die ungesättigten Fettsäuren bestehen zum Großteil aus C-18- Kettenlängen, über 20 C-Atome sind nur vereinzelt zu finden. [48, p. 151]

Analysen stellten fest, dass die Reste des Glycerins am ersten und dritten C-Atom meistens durch gesättigte Fettsäuren verestert sind, beziehungsweise Öl- sowie Linolensäure über alle drei C-Atome verteilt sein können. Linolsäure hingegen kommt hauptsächlich in Position zwei vor. Der Schmelzpunkt von Fetten ist von der Sättigung der enthaltenen Fettsäuren abhängig, denn umso mehr ungesättigte FS vorhanden sind, umso niedriger ist er. Das liegt an den durch die cis-Doppelbindungen verursachten Knicke in den Fettsäuren, welche die Packungsdichte

42 verringern und intermolekulare Wechselwirkungen schwächen. Daher enthalten Speiseöle, welche bei Raumtemperatur fest, sind mehr gesättigte Fettsäuren, als jene die flüssig sind. [59, p. 93] Man unterscheidet in der Bezeichnung zwischen den aus Triacylglycerinen aufgebauten Fetten, welche bei Raumtemperatur fest sind und den Ölen welche eine flüssige Konsistenz aufweisen. Wobei man von dieser Definition schon leicht abweichen musste, da durch unterschiedliche klimatische Verhältnisse Fette auch eine halbfeste Form besitzen können. Die festere Form der Fette, welche meist aus tierischer Herkunft stammen, eine Ausnahme stellt das Kokosfett dar, besteht zum Großteil aus gesättigten Fettsäuren, wohingegen pflanzliche Öle meist mehr ungesättigte Fettsäuren enthalten. [61, pp. 659-685]

Zwei essentielle Fettsäuren sind die zweifach ungesättigte Ω-6-Fettsäure Linolsäure und die dreifach ungesättigte Ω-3-Fettsäure α-Linolensäure, welche Bausteine der Zellmembran bilden. Diese kann unser Körper nicht selbständig synthetisieren, sondern sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Sie sind für den menschlichen Organismus essentiell, da dieser nicht in der Lage ist Doppelbindungen nach dem C9-Atom einzubauen. Aus diesen beiden essentiellen Fettsäuren kann weiters im endoplasmatischen Retikulum die ungesättigte Arachidonsäure gebildet werden, welche somit halbessentiell ist. Die Ölsäure kann hingegen aus der gesättigten Stearinsäure gebildet werden und stellt daher keine essentielle Fettsäure da. [58, p. 31] Essentielle Fettsäuren sind im Organismus besonders für die Bildung von Prostaglandinen verantwortlich, welche eine hormonelle Wirkung aufweisen sowie gefäßerweiternd und muskelstimulierend sind. [59, p. 100]

Das Omega-3 beziehungsweise Omega-6 bezieht sich dabei auf die Platzierung der letzten Doppelbindung der Fettsäure, wobei von dem Ende weg gezählt wird, an welchem die Carboxylgruppe nicht sitzt. Dieses Ende wird auch selbst als Ω bezeichnet. Bei Ω-6 Fettsäuren befindet sich die erste Doppelbindung, ausgehend vom Methylende, an der Position zwischen C6 und C7, bei den Ω-3

Fettsäuren zwischen C3 und C4. Abbildung 11.: Ω-6-Fettsäure Linolsäure Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [62] Omega-3-Fettsäuren findet man vor allem in Nüssen und Keimlingen sowie daraus hergestellten Ölen und in Kaltwasserfischen. Bei der veganen Ernährung dienen vor allem Lein- und Rapsöl als Lieferanten. [62]

Kurz Trivialname Struktur Vorkommen -form gesättigte

Kokos, Palmkern, C 12:0 Laurinsäure Milchfett

In fast allen C 14:0 Myristinsäure pflanzlichen und tierischen Fetten

C 16:0 Palmitinsäure Alle Fette

Vorwiegend C 18:0 Stearinsäure tierische Fette und Kakaobutter

ungesättigte

Seetieröle, wenig C 16:1 Palmitolein in tierischen und ∆9 -säure pflanzlichen Fetten

C 18:1 Ölsäure Alle Fette ∆9

Saflor-, Soja-, C 18: 2 (Ω-6-) Sonnenblumen- 9,12 Linolsäure ∆ und Baumwollsaatöl

C 18:3 (Ω-3-) α- Leinöl ∆9,12,15 Linolensäure

(Ω-6-) C 20:4 Spuren in Arachidonsäure ∆5,8,11,14 tierischen Fetten

Tabelle 3.: Fettsäuren, welche häufig in der Natur (Ölen und Fetten) vorkommen. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, pp. 95-97]

Die durch die Nahrung aufgenommen Triacylglyceride bilden im Verdauungstrakt durch den Einfluss von Gallensäure eine Emulsion, wobei Pankreaslipasen aktiv werden und die Fette in Glycerin und Fettsäuren zerlegen. Die Fettsäuren werden hydrolisiert und über die Leber weiter ins Blut und in die Lymphe transportiert. Dort werden sie durch ß-Oxidation abgebaut, wobei durch das gebildete Acetyl-Coenzym A, welches im Citratzyklus zur Herstellung von ATP genutzt werden kann, Energie gewonnen wird.

In der Lebensmittelerzeugung haben Fette und Öle durch ihre besonderen Eigenschaften wichtige Funktionen. Sie dienen als Geschmacksträger, besitzen ein gutes Schmelzverhalten, tragen zu einem angenehm sahnig, öligen Mundgefühl bei und stellen Lösungsmittel für fettlösliche Geruchs- und Geschmacksstoffe dar. Außerdem stabilisieren sie Aromen und können Nahrungsmitteln zu einer bestimmten Konsistenz verhelfen. Ihre Hitzebeständigkeit lässt weiters zu, dass mit ihnen Lebensmittel bei recht hohen Temperaturen zubereitet werden können. [61, pp. 161-162]

7.1.1.2. Empfohlene Fettzufuhr

Die Empfehlungen für die tägliche Fettzufuhr sind nicht einheitlich. Zum Beispiel empfiehlt die österreichische Ernährungspyramide eine Fett- beziehungsweise Ölzufuhr von 8 -16 g pro Tag, je nach empfohlener Gesamtenergiezufuhr. Mit einer durchschnittlichen Aufnahme von 30 g bei Frauen und 40 g bei Männern werden diese Referenzwerte weit überschritten. [55, p. XV] Die European Food Safety Authority gibt weiters die ermittelten Fettmengen in Prozent an und empfiehlt eine Zufuhr von 20 % des Gesamtenergiekonsums. Laut österreichischem Ernährungsbericht wird mit einem Anteil von 36,8 % zu Lasten der damit verbundenen zu niedrigen Kohlenhydratzufuhr (45, 3 %), auch dieser Wert um fast das doppelte überschritten. Die Fettaufnahme sollte weiters in einem Verhältnis von 1:2 von gesättigten zu ungesättigten Fettsäuren geschehen, wobei der Konsum von gesättigten Fettsäuren bei der überwiegenden Mehrheit der österreichischen Bevölkerung zu hoch ist. [55, p. 24] Die D-A-CH hingegeben gibt einen Richtwert von 30 % für die Fettzufuhr vor. [56, p. 2] In der veganen Ernährung ergab 45 sich im Durchschnitt ein Fettanteil von 28-31 % an der Gesamtkalorienzufuhr, wobei die analysierten Werte der Studien schwanken. Hervorzuheben bei VeganerInnen ist das durch die Nahrung bedingte Aminosäuremuster, welches durch den Verzicht auf tierische Produkte kein Cholesterin und so gut wie keine Arachidonsäure enthält. Weiters werden durch die pflanzlichen Lebensmittel viele ungesättigte Fettsäuren aufgenommen und die Empfehlungen für gesättigte Fettsäuren nicht überschritten. Einzig eine mangelnde Zufuhr an Ω-3- Fettsäuren, welche hauptsächlich in tierischen Nahrungsmitteln enthalten sind, konnte beobachtet werden, wobei diese durch pflanzliche Supplemente ausgeglichen werden kann. Die Aufnahme von Ω- 6- Fettsäuren (Linolsäure, Arachidonsäure) wird sogar überschritten. [25, pp. 37-39]

7.1.1.3. Gesundheitliche Aspekte

Ω-3-Fettsäuren senken das Risiko von Arteriosklerose und Herz-Kreislaufkrankheiten. [62] Durch ihre blutdrucksenkende Wirkung vermindern sie die Gefahr einer koronalen Herzkrankheit. Die empfohlene Aufnahme von Omega-3 und Omega-6 beträgt 10 g / Tag in einem Verhältnis von 1:5. Bei einer Unterversorgung von Linolsäure oder Linolensäure kann es zu brüchigen Fingernägeln, Haarausfall, Schorfbildung und Furunkulose kommen. [59, pp. 99-101] Eine zu geringe Plasmakonzentration der halbessentiellen Arachidonsäure (Synthese aus Ω-6-Linolsäure) und Eicosapentaensäure (Synthese aus Ω-3-α-Linolensäure) im menschlichen Organismus kann außerdem zu Entzündungen, neurologischen Störungen und psychischen Erkrankungen führen. [25, p. 37]

Cholesterin kann vom menschlichen Organismus selbst synthetisiert werden (6-8 g / Tag). Es ist ein Bestandteil der Zellmembran, kommt in Nervenzellen und der Gehirnsubstanz vor und bildet die Vorstufe der Gallensäure, sowie von

Steroidhormonen. Cholesterin ist insbesonders in Abbildung 12.: Struktur von Cholesterin Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: fetten tierischen Lebensmittel enthalten, deren [59, p. 110] erhöhte Zufuhr zu einem Überangebot führen kann. [59, p. 109] / [60, p. 229] Es wird vor allem durch den Verzehr von fettem Schweinefleisch, Wurstprodukten, Innereien und fettem Käse aufgenommen. Im Zusammenhang mit den Fettsäuren, mit welchen es eine Esterbindung eingeht, kann es durch die Ablagerung in Blutgefäßen zu Atherosklerose und damit verbundenen Herz-Kreislauferkrankungen kommen. In Kombination sind sie im Blutplasma als Lipoproteine zu finden. [59, p. 109]

Mit Hilfe der Lipoproteine wird das Cholesterin im Blut in Lösung gehalten und mittels LDL (low density lipoprotein) ausgehend von der Leber, dem Zentrum der Biosynthese, zu den weiteren Wirkungsorten (Gewebe: zum Aufbau von Steroidhormonen, Gallensäure und Membran) gebracht und anschließend an die Zellmembran abgegeben. HDL (high density lipoprotein) hingegen transportiert das überflüssige Cholesterin wieder ab und bringt es zurück zur Leber, wo es zu Gallensäure umgebaut wird. HDL gilt als „Cholesterinfänger“ und senkt das Risiko von Herzkreislauferkrankungen, wohingegen durch erhöhte LDL-Werte es zur Cholesterinablagerung in den Gefäßen kommt. [60, p. 229] Medizinisch gesehen ist das Verhältnis zwischen LDL und HDL besonders wichtig, wobei ein hoher LDL-Anteil im Vergleich zum HDL-Anteil als negativ gilt. Von den Fettsäuren heben besonders die gesättigte Laurin-, Myristin- und Palmitinsäure den LDL-Wert und begrenzen den HDL-Wert. Linolsäure wirkt hingegen LDL-Spiegel senkend, kann aber den HDL-Spiegel nicht besonders heben. Die Atherosklerosebildung kann altersbedingt durch den Rückgang von Lipoproteinrezeptoren, wie auch durch erhöhte Blutfettwerte gefördert werden.

Pflanzliche Fette weisen so gut wie kein Cholesterin auf, sondern anstelle dessen Phytosterine, welche eine Methyl-, Ethyl-Gruppe mehr besitzen und kaum resorbiert werden, weshalb sie auch kein gesundheitliches Risiko darstellen. Sie sollen sogar in der richtigen Dosis von 1-3 g / Tag einen Beitrag zur Senkung des Cholesterinspiegels im Blut leisten (ohne Einfluss auf HDL). Die Tendenz in der Ernährung geht daher immer mehr zur Verwendung von pflanzlichen Fetten und Ölen. [59, pp. 111-112]

In der Natur kommen Fettsäuren fast ausschließlich in cis-Konfigurationen vor. Transfettsäuren werden erst bei der Produktion von pflanzlichen Frittierfetten oder auch Margarine aus Ölen durch die Fetthärtung mittels Hydrierung gebildet. Geringe Mengen an Transfetten beinhalten auch Milch und Fleisch sowie ihre Produkte. Sie haben einen negativen Einfluss auf den Cholesterinspiegel und steigern den LDL-Anteil, wodurch sich auch die Gefahr einer Herzkreislauferkrankung erhöht. Transfettsäuren werden im besonderen Maß mittels fettiger, frittierter Nahrung aufgenommen. Heutzutage versucht die Lebensmittelindustrie die Erzeugung von Transfetten so gut wie möglich zu vermeiden und konnte diese auch stark reduzieren. [48, p. 154]

7.1.1.4. Fettsäuremuster von Fetten und Ölen

In so gut wie allen veganen Fleisch- und Käseersatzprodukten konnten Fette und Öle festgestellt werden. In den pflanzlichen Fleischalternativen handelt es sich hauptsächlich um Sonnenblumenöl, wobei auch vereinzelt Rapsöl und Kokosfett zu finden sind. In den pflanzlichen Käsevarianten wird Kokosöl meistens sogar als Basisstoff verwendet.

Das Fettsäuremuster der unterschiedlichen Fette und Öl ist gewissen Schwankungen unterworfen, welche vom Ausgangsstoff und dem jeweiligen Anbaugebiet abhängen. Weiters können auch erwünschte Fettsäuregehalte durch die Zucht beeinflusst werden. [59, p. 98]

Pflanzliche Öle und Fette (%) Tierische Fette (%) Fettsäuren Sonnen Butter Schweine Kokosfett Rapsöl Sojaöl -blumenöl -fett -fett

gesättigte

C 8:0 8-10 1-2 Caprylsäure

C 10:0 5-10 2-3 Caprinsäure

C 12:0 44-53 2-6 Laurinsäure

C 14:0 13-20 8-15 1-3 Myristinsäure

C 16:0 8-10 5-8 3-7 2-13 26-36 20-30 Palmitinsäure

C 18:0 1-4 3-7 1-3 2-6 6-12 5-23 Stearinsäure

ungesättigte

C 18:1 5-10 14-40 51-70 17-30 17-33 19-60 Ölsäure

C 18:2 1-3 48-74 15-30 48-59 2-4 3-15 Linolsäure

C 18:3 5-15 2-11 1-3 Linolensäure

Schmelzpunkt 20 – 28 °C - 16 - -18 °C 0 °C -7 - -8 °C 28 – 30 °C 26 – 39 °C

Tabelle 4.: Fettsäuremuster wichtiger pflanzlicher und tierischer Fette und Öle Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, pp. 98-99] / [63]

Der Großteil der pflanzlichen Öle besitzt, im Gegensatz zu den tierischen Fetten, einen Hauptanteil an ungesättigten Fettsäuren. Besonders die Öl- und Linolsäure sind in den Produkten zu finden. Die Ω-3- Fettsäure α-Linolensäure ist in wesentlichen Konzentrationen hingegen nur in Lein-, Raps- und Sojaöl zu finden. Eine Ausnahme bildet Kokosfett, welches wie Butter und Palmkernfett hauptsächlich gesättigte Fettsäuren besitzt. [48, p. 156] Hauptbestandteil stellt die Laurinsäure (12:0) dar, gefolgt von der Myristinsäure (14:0). Aufgrund dieses erhöhten Anteils an gesättigten Fettsäuren ist das Kokosöl auch wie die tierischen Produkte und Palmkernfett, bei Raumtemperatur fest.

Das Sonnenblumenöl besteht wie der Großteil der Pflanzenöle hauptsächlich aus ungesättigten Fettsäuren, wobei die Hauptkomponenten Linolsäure (18:2) und Ölsäure (18:1) bilden. Bei Raumtemperatur ist das Sonnenblumenöl flüssig.

7.1.2. Kohlenhydratquellen

Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energielieferanten des Menschen und können auch schneller als Fette in Energie umgewandelt werden. Sie liefern 17,2 kJ pro Gramm (4 kcal / g) und werden im Verhältnis zu Pflanzen in nur geringen Mengen vom Menschen in der Leber und den Muskeln als Glykogen gespeichert. Die Glucose stellt die wichtigste Energiezufuhr für alle Zellen im Organismus dar. [64] Außerdem hat sie eine Funktion als Gerüstbaustein, ist eine Vorstufe für die Biosynthese anderer Zellbestandteile und wirkt als immunologische Identität der Zellen eines Organismus. [60, p. 355] Kohlenhydrate können in einer niedermolekularen, mittelmolekularen oder hochmolekularen polymeren Form auftreten und werden in Monosaccharide (Einfachzucker), Disaccharide (Zweifachzucker), Oligosaccharide (3-10 Monosacchariden), Polysaccharide, welche aus über 10 Monosacchariden bestehen und Glykoside eingeteilt. [59, p. 132]

Biosen, Triosen, Tetrosen Monosaccharide Aldosen & Ketosen Pentosen, Hexosen, Heptosen

Desoxy-, Anhydro-, Aminozucker

Di-, Tri-, Tetra- .... Oligosaccharide Onsäuren, Heptasaccharide Uronsäuren

Kohlenhydrate Zuckerester, - (Saccharide) Stärke, Glycogen alkohole, -ether Polysaccharide

Cellulose Homopolysaccharide Dextrine, Dextrane

Inulin Glycoside Pektin

Abbildung 13.: Einteilung der Kohlenhydrate (Saccharide) Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, p. 132]

Saccharide sind die organischen Stoffe mit dem häufigsten Vorkommen, sie haben den größten Anteil an der Biomasse. Besonders kohlenhydratreich ist Getreide (Reis, Mais, Weizen, Vollkorn usw.), welches zu Nudeln, Brot und vielen weiteren Produkten verarbeitet werden kann. Weitere wichtige Quellen sind auch Hülsenfrüchte, Knollen, Obst und Gemüse. In Entwicklungsländern, wo die Ernährung hauptsächlich auf Pflanzen basiert, kann die

Kohlenhydrataufnahme sogar über 70 % der Gesamtenergiezufuhr betragen. Lebensmittel mit hohen Saccharidanteilen, wie Kartoffeln und Zerealien zählen außerdem in den Märkten zu den billigsten Nahrungsmitteln, weshalb sie auch für jede Bevölkerungsschicht leistbar sind. [48, pp. 181-182]

Durch Photosynthese werden in grünen Pflanzen Kohlenhydrate gebildet, wobei mittels

Energie des Sonnenlichts aus CO2 und H2O Glucose und Sauerstoff gebildet werden. Chlorophyll dient bei der Reaktion als Katalysator. [60, p. 365]

Abbildung 14.: Schematische Darstellung der Photosynthese-Reaktion in Pflanzen. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 356]

Die Photosynthese besteht dabei aus mehreren Teilschritten und kann unterschiedlich ablaufen. Bei der Primärreaktion wird NADPH gebildet, anschließend wird durch die Sekundärreaktion

CO2 angelagert. Die genauen Mechanismen sind dabei von der jeweiligen Pflanze abhängig. Das Biopolymer Cellulose (aus Glucose-Bausteinen) ist das am stärksten vertretene organische Material auf der Erdoberfläche. Es ist für die Stabilisation von Pflanzen verantwortlich. Weiters bilden Kohlenhydrate eine Reservequelle und werden in Form von Stärke (Pflanzen) oder Glykogen (Menschen) gespeichert. [59, p. 133]

7.1.2.1. Chemischer Hintergrund

Bei Sacchariden handelt es sich um mehrwertige Alkohole mit einer Carbonylfunktion, welche aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff aufgebaut sind und die allgemeine Summenformel

Cn(H2O)n besitzen, wobei es auch Kohlenhydrate, wie Glucosamin und Glucoronsäure gibt, welche von dieser Formel abweichen. [59, p. 132]

In der Natur kommen Monosaccharide mit 3-9 C-Atomen vor, welche entweder eine Aldehydgruppe (Aldosen) oder eine Ketogruppe (Ketosen) besitzen. Die meisten haben die Endung „-ose“ und werden je nach Anzahl der C-Atome in Triosen mit 3 C-Atomen, Tetrosen mit 4 C, Pentosen mit 5 C und Hexosen mit 6 C-Atomen, welche die bedeutendsten Kohlenhydratbausteine darstellen, eingeteilt. [60, p. 355]

Abbildung 15.: Struktur der D-Aldosen Quelle: [61, p. 255]

Abbildung 16.: Struktur der D-Ketosen Quelle: [61, p. 256] 52

Die zwei einfachsten Monosaccharide sind Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton, wobei letzteres kein Chiralitätszentrum5 besitzt. Glycerinaldehyd hingegen weist ein asymmetrisches C-Atom auf und ist daher optisch aktiv.

Abbildung 17.: Struktur von Keto- und Aldotriosen Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, p. 134]

Wenn Stoffe eine bestimmte Drehung aufweisen, also optisch aktiv sind, wird diese mit (+) für im Uhrzeigersinn (rechts) oder (-) für gegen den Uhrzeigersinn (links) gekennzeichnet. Die D / L-Konfiguration der Monosaccharide, weist außerdem auf die stereochemische Anordnung der am weitesteten von der CO-Gruppe entfernten OH-Gruppe an einem chiralen Zentrum hin. Wenn die Hydroxygruppe auf der rechten Seite liegt handelt es sich um ein D-konfiguriertes Kohlenhydrat, wenn es links liegt um eine L-Konfiguration. Bei Monosacchariden handelt es sich meistens um Strukturen aus der D-Reihe, wohingegen die Standardaminosäuren meist L- konfiguriert sind. [60, pp. 357-360] Durch Hinzufügen einer weiteren CHOH-Gruppe werden aus Triosen Tetrosen, welche ein Enantiomerenpaar6 darstellen. [59, pp. 134-135].

In wässrigen Lösungen liegen Pentosen und Hexosen zum Großteil als cyclische Halbacetale vor. Bei der Glucose wird das C-5-Atom in eine entsprechende Position gebracht, um der OH- Gruppe eine Bindung an das C-1-Atom (Aldehydgruppe) zu ermöglichen. Es entsteht ein Sechsringsystem mit einem Sauerstoffatom, welches sich von Pyran ableitet und somit als Pyranose bezeichnet wird. Durch den Ringschluss kommt es zu einem neuen Chiralitätszentrum am C-Atom der Aldehydgruppe. Weist das daran addierte OH nach oben handelt es sich um eine β-Form, zeigt es nach unten um eine α-Form. Aus der offenkettigen Glucose bilden sich die Anomeren α-D-Glucopyranose und β-D-Glucopyranose in einem Verhältnis von 36 % zu 64 %.

5 Chiralitätszentrum: wenn an einem sp3 hybridisierten C-Atom 4 unterschiedliche Substituenten gebunden sind. [60, p. 314] 6 Enantiomere verhalte sich wie Bild und Spiegelbild, können aber nicht zur Deckung gebracht werden. [60, p. 314] 53

Abbildung 18.: Haworth-Formeln der D-Glucopyranose im Mutarotations-Gleichgewicht Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 361]

Durch die Haworth-Schreibweise ist es zwar möglich Aussagen über die Konfiguration und Konstitution der D-Glucose zu treffen, jedoch fehlt die Auskunft über die räumliche Anordnung. Hierzu kann die Sessel-Schreibweise genutzt werden.

Abbildung 19.: Sesselschreibweise von der α- und β-Form Glucopyranose: (a) bezeichnet dabei die axiale und (e) die äquatoriale Konformation.der OH Gruppen an den C-Atomen. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 363]

Abbildung 20.: Haworth-Formeln der D-Fructopyranose und D-Fructofuranose Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 363]

D-Fructose kann sowohl eine Pyranose, als auch eine Furanose, abgeleitet von Furan, bilden.

In Bezug auf die Ernährungsphysiologie sind nur die Pentosen und Hexosen, sowie daraus aufgebaute Polymere von Bedeutung. Von den Pentosen sind ausschließlich L-Arabinose sowie D-Xylose in Nahrungsquellen, wie in Wurzelgemüse und in Früchten zu finden. D-Ribose beziehungsweise D-2-Desoxyribose, bei welcher ein H-Atom anstelle einer OH-Gruppe am C- 2-Atom substituiert wurde, sind Bestandteile der Nukleinsäuren und somit auch aller Zellen.

Die Hexosen hingegen sind als Glucose, Fructose, Galactose und Mannose am Aufbau vieler Polysaccharide, wie Stärke, Glykogen sowie Cellulose (unverdaulich) beteiligt und spielen eine wichtige Rolle in der Ernährung. D-Glucose hat eine zentrale Funktion im Kohlenhydratstoffwechsel und bildet zusammen mit D-Fructose über eine α, β- 1,2- glycosidische Bindung Saccharose (Rohrzucker). Weiteres sind beide in freier Form ein Bestandteil von Früchten. D-Galactose findet man vorwiegend in Lactose (Milchzucker). [48, p. 182]

7.1.2.2. Die Stärke

Stärke ist das wichtigste Nahrungskohlenhydrat und der wichtigste Speicherstoff der Pflanzen. Sie besteht aus D-Glucopyranose-Einheiten, welche über α-glycosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. Diese Monosaccharide bilden zu 20 - 40 %, über eine α (1→4) - glykosidische Verknüpfung, langkettige unverzweigte Amylose, [48, p. 185] welches 200 - 5000 Moleküle umfasst, die sich in einer Helix um einen Hohlraum winden. In diesen kann sich auch Iod einlagern, was zu einem Farbumschlag von braun zu blau führt und als Nachweisreaktion von Amylose genutzt werden kann. Zum überwiegenden Teil von 60 - 80 % bilden die Einfachzucker gleichfalls über eine α (1→4) -glykosidische Verknüpfung verzweigtes Amylopektin, wobei alle 24 - 30 D-Glycopyranose Einheiten es durch die Verzweigung zu einer α (1→6) -glykosidische Bindung kommt. Amylopektin umfasst mehrere tausend D-Glucosen. [60, p. 374]

Abbildung 21.: Bausteine der Stärke Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, pp. 370, 374]

Die durch die Nahrung aufgenommenen oft hochmolekularen Kohlenhydrate, wie Stärke, müssen um vom Körper resorbiert werden zu können, in Monosaccharide zerlegt werden. Die Verdauung dieser Di-, Oligo- und Polysaccharide beginnt bereits im Mund durch das im Speichel enthaltene Enzym α-Amylase, welches die Kohlenhydrate abbaut. Dadurch kann es auch bei längerem kauen von stärkehaltigen Lebensmitteln zu einem leicht süßlichen Geschmack, durch die zu kurzkettig abgebauten Moleküle, kommen. Weiters wird die Stärke 56 durch die α-Amylase der Pankreas an ihren 1,4-glycosidischen Bindungen in Oligosaccharide zersetzt, die 1,6 glycosidischen Bindungen bleiben bestehen. Diese werden weiter hydrolisiert bis die Disaccharide Maltose (α-1,4- glycosidische Bindung) und Isomaltose (α-1,6- glycosidische Bindung) entstehen. Wie die übrigen Disaccharide aus Lebensmitteln (Saccharose, Lactose) werden die beiden im Dünndarm mittels Disaccharidasen zu Monosacchariden zerkleinert und können somit von der Dünndarmschleimhaut resorbiert werden. [15, p. 4] Obwohl auch Cellulose rein aus D-Glucose-Bausteinen aufgebaut wird, ist nur Stärke für den menschlichen Organismus als Bestandteil der Nahrung relevant, was durch die Stereoselektivität der Enzyme begründet ist. [60, p. 375]

Eine große Menge an Stärke besitzen Gramineen (Gräser), wie Mais, Reis und Weizen sowie Wurzelknollen, wie die Kartoffel welche auch zur industriellen Produktion von Stärke Verwendung finden. Jede Art von Stärkekorn besitzt dabei ein charakteristisches Aussehen und Eigenschaften. [59, p. 159]

Modifizierte Stärke

Bei modifizierter Stärke, welche beispielsweise als Verdickungs- und Bindungsmittel in Fertigprodukten verwendet wird, werden besondere Eigenschaften, wie das Quellvermögen und die damit verbundene Verkleisterung verstärkt, reduziert oder verändert. Dies gelingt durch den Einsatz physikalischer, chemischer oder enzymatischer Methoden. Narrative Stärken besitzen so gut wie kein Quellvermögen in kaltem Wasser und lösen sich umso schwerer, umso höher der Amylose Gehalt im Verhältnis zum Amylopektin ist. Mittels erhitztem Wassers kommt es zu irreversiblem Aufquellen der Stärkekörner und die Masse wird zähflüssig (verkleistert). [61, pp. 320-331]

Die oxidierte-, säuremodifizierte- und Quellstärke entsprechen heutzutage aber meist, wie die narrativen Varianten nicht mehr den gewünschten Ansprüchen. Ihre Viskositätseigenschaften sind weder hitze- noch säureresistent, da eine hydrolytische Stabilität fehlt. Dafür werden vernetzte Stärken, wie phosphorylierte Stoffe (bis zu 1 % Phosphor) eingesetzt. Die narrative Kartoffelstärke enthält ebenfalls 0,001 % gebundene Phosphorsäure, wodurch ihr Quellvermögen und die Viskosität auch bei längerem Hitzeeinfluss erhalten bleiben. Für Gefrierprodukte ist auch die vernetzte Stärke nicht geeignet, da sie einen zu hohen Amylose Anteil besitzt, welcher das Wasser nicht wie reines Amylopektin fixieren kann. Daher wird wachsige Maisstärke, welche so gut wie keine Amylose enthält, verwendet.

Modifizierte Stärke Erwünschter Effekt Verwendung Quellstärke Kaltwasserlöslichkeit Instant -Pudding“, -Cremes und -Soßenpulver Säuremodifizierte Stärke Herabgesetzte Viskosität Bonbons, Soßen Oxidierte Stärke Erniedrigung der Viskosität Dickungs- und Bindemittel für und der Retrogradation7 Nahrungsmittel

Phosphatmodifizierte Stärke Viskositäts- und Hydrolyse- Dickungs- und Bindemittel für Stabilität beim Erhitzen; saure Lebensmittel, Erhöhung der mechanischen sterilisierte und stark Stabilität geschlagene Produkte, eingeschränkt für Tiefkühlkost Säureester und -ether aus Kältestabilität Tiefkühlware wachsiger Maisstärke

Tabelle 5.: Beispiele für modifizierte Stärken mit ihren Eigenschaften und ihrem Einsatz. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, p. 163]

7.1.2.3. Verwertung der Kohlenhydrate

Die Glucosemoleküle sind die primäre Energiequelle aller menschlichen und tierischen Zellen. Durch die Aufnahme über Lebensmittel müssen Nervensystem, Erythrozyten und Nierenmark ausreichend versorgt werden. Außerdem benötigt auch das Gehirn täglich um die 140 g Glucose, wobei es diese bei Unterversorgung bis zu einem gewissen Maß durch Ketokörper als Energielieferant ersetzten kann.

Glucose kann durch aerobe (mit Sauerstoff) als auch anaerobe (unter Ausschluss von Sauerstoff) Prozesse abgebaut werden. Bei nicht oxidativer Verwertung, wie bei Nierenmark und Erythrozyten kommt es mittels Glykolyse zur Bildung von Lactat, welches in die Blutbahnen abgegeben wird. Durch diesen Prozess kommt das Lactat zur Leber, wo es an der Gluconeogenese mitwirkt. Energieeffizienter ist der aerobe Abbau von Glucose unter

Mitwirkung des Zitronensäurezyklus zu CO2 und H2O. Weiters wird auch ein Teil der Glucose in Form von Glykogen in den Muskeln und der Leber gespeichert. [48, pp. 189-191] Bei Überschreitung des täglichen Kohlenhydratbedarfs kommt es zur Fettsäuresynthese, bei welcher Kohlenhydrate in Fett umgewandelt werden. [15, p. 5] Das in der Leber gespeicherte Glykogen kann im Gegensatz zum Muskelglykogen, welches nur mehr als Energiequelle der Muskeln genutzt werden kann, auch wieder in Glucose zur Erhöhung des Blutzuckerspiegels zerlegt werden. Die Blutzuckerkonzentration beträgt im nüchternen Zustand unter normalen

7 Retrogradation: Rückbildung der gelösten, gequollenen Stärke zu einem entquollenen, unlöslichen Zustand. [125] 58

Bedingungen zwischen 4,5 und 5,5 mmol / L und in Folge einer Zufuhr von Nahrung bis zu 7,5 mmol / L. [48, pp. 190-192]

7.1.2.4. Empfohlene Kohlenhydratzufuhr

Laut Deutscher Gesellschaft für Ernährung sollte die Zufuhr an Kohlenhydraten an den individuellen Energiehaushalt eines Menschen angepasst sein, wobei auch der Protein- und Fettbedarf miteinbezogen werden muss. Als Energielieferanten spielen Kohlenhydrate und Fette, im Gegensatz zu den Proteinen, die wesentlichere Rolle. Bei einer ausgewogenen Ernährung sollte die Kohlenhydrataufnahme mindestens 50 % der gesamten Energiezufuhr ausmachen. [65] Es spielt jedoch auch die Qualität eine wichtige Rolle. Der Großteil der verzehrten Kohlenhydrate wird in Form von Mono- und Disacchariden aufgenommen, wobei aber laut Empfehlung ein vermehrter Konsum von komplexen Sacchariden, wie sie in Vollkornprodukten vorhanden sind, empfohlen wird. [15, p. 8] Vollwertige Kohlenhydrate bestehen aus mindestens 3 Monosacchariden und müssen im Verdauungsvorgang erst zerlegt werden, wodurch sie auch nur langsam und gleichmäßig im Blut freigesetzt werden. Durch diesen Prozess wird der Insulinspiegel nicht zu schnell angehoben und man bleibt länger satt. Bei Mono- und Disacchariden, welche die raffinierten Zucker darstellen, kommt es zu einer sprunghaften Ausschüttung des Insulins, welches kurzfristig den Blutzuckerspiegel senkt und zu Heißhungerattacken führt. Dies kann zu gesundheitlichen Problemen, wie Adipositas und Diabetes Typ 2 führen. [15, p. 8] / [66] Bei einer zu geringen Kohlenhydratzufuhr kann es zum Abbau von Proteinen kommen, was auf längere Zeit gesehen zur Verringerung der Muskelmasse führen kann. [48, p. 198]

Ballaststoffe können nicht mittels enzymatischer Reaktionen im Magen-Darmtrakt zersetzt werden, es handelt sich um unverdauliche Bestandteile aus pflanzlichen Lebensmitteln, welche eine wichtige Vermittlerrolle für die Verdauung darstellen sowie Einfluss auf das Immunsystem ausüben. Sie weisen außerdem positive Auswirkungen auf das Lipidprofil auf und senken das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. [25, pp. 32-34] Für sie gibt es eine Aufnahmeempfehlung von 30 g / Tag, wobei dies bei Frauen einen Anteil von 16,7 g / 1000 kcal und bei Männern von 13 g / 1000 kcal im Verhältnis zur gesamten Energiezufuhr, ausmacht. [65]

Weiters sollten Nahrungsmittel mit einem niedrigen glykämischen Index (GI) oder glykämischen Last (GL) bevorzugt werden. Der GI gibt an in welchem Verhältnis sich der Blutzuckerspiegel bei der Zufuhr eines Nahrungsmittels im Vergleich zu den

Referenzlebensmitteln Weißbrot oder 50 g Glucose erhöht. Dabei wird die Aufnahme von Lebensmitteln mit komplexen Kohlenhydraten empfohlen, da sie einen geringeren glykämischen Index aufweisen. Die glykämische Last (GL) gibt die Summe von glykämischen Index und aufgenommener Menge an Kohlenhydraten in 100 g eines Lebensmittels an, wodurch es möglich ist, auf die gesamte glykämische Belastung der Mahlzeit zu schließen. Denn auch wenn Nahrungsmittel einen hohen GI aufweisen, wie zum Beispiel die Wassermelone und Karotte, ist durch die geringe Menge an aufgenommenen Kohlenhydraten die GL sehr gering. [25, pp. 32-33]

VeganerInnen nehmen im Durchschnitt über 50 % der Gesamtenergiezufuhr über Kohlenhydrate zu sich. In europäischen Untersuchungen wurden Ergebnisse zwischen 51 und 58 % festgestellt, wohingegen im amerikanischen / kanadischen Raum ein Wert von 62 % ermittelt wurde. Die Empfehlung von 30 g an Ballaststoffen pro Tag wird in der veganen Ernährung meist überschritten.

7.1.3. Proteinquellen

Aminosäuren, Peptide und Proteine (Eiweiß) stellen essentielle Bestandteile von pflanzlichen sowie tierischen Lebensmitteln dar. In der traditionellen omnivoren Ernährung wird ein Großteil des Eiweißes durch Fleisch-, Milch- und Eiprodukte zugeführt. Bei der veganen und den meisten vegetarischen Ernährungsformen8 ist es daher wichtig eine Proteinzufuhr, durch alternative, qualitativ hochwertige Proteinquellen zu gewährleisten. Dabei stellen Hülsenfrüchte, Getreide, Soja, Seitan, Lupine und Quorn wichtige Proteinlieferanten dar, welche als Basis für die Ersatzprodukte von Fleisch und Milcherzeugnissen dienen können. Proteine gehören zu den Makromolekülen und sind Grundbausteine aller Zellen (50 % der Trockenmasse besteht aus Proteinen). Sie haben eine Reihe von wichtigen Funktionen: als Lieferanten der Bausteine für die Proteinbiosynthese9, als Enzyme, welche chemische Reaktionen katalysieren, als Transporter für Stoffe, als Ionenpumpen, als Rezeptoren, als Antikörper zur Bindung körperfremder Stoffe und als Bestandteile von Hormonen. Weiters tragen Aminosäuren und Peptide zum Geschmack von Nahrungsmitteln bei und bilden durch thermische und enzymatische Reaktionen Vorgänger für Aroma- sowie Farbstoffe bei dem Herstellungs-, Verarbeitungs- und Lagerungsprozess von Nahrungsmitteln. Diese Reaktionen entstehen meist durch Mitwirken weiterer Stoffe, wie Kohlenhydraten. Proteine gelten außerdem nicht nur als wichtige Nährstoffquelle, sondern sind auch an den physikalischen Eigenschaften von Lebensmitteln, als Stabilisatoren von Emulsionen, Schäumen, Teigen usw., beteiligt. [61, p. 9] / [22, pp. 9-10] / [59, p. 188] Ernährungsphysiologisch gesehen ist Eiweiß mit einem durchschnittlichen Brennwert von 17 kJ / g (4 kcal/ g) im Gegensatz zu Kohlenhydraten und Fetten keine günstige Energiequelle. [48, p. 216]

7.1.3.1. Chemischer Hintergrund

Proteine sind hochmolekulare, stark komplexe Naturstoffe bestehend aus α-Aminosäuren, welche über Carboxyl-(COOH) beziehungsweise über α-Aminogruppen (NH2), mittels einer Peptidbindung, miteinander verknüpft sind. Proteine werden dabei durch ihre spezifische Anordnung der Aminosäuren charakterisiert. Ein Zusammenschluss von 2 bis 9 Aminosäuren

8 Bei den Ovo-Lacto-VegetarierInnen ist der Konsum von Milch und Ei-Erzeugnisses, als Proteinquellen, erlaubt. [22, p. 10] 9 Die durch die Nahrung aufgenommenen Proteine werden in Aminosäuren zerlegt und dienen der Synthese körpereigener Proteine. Dabei findet die Biosynthese von Proteinen, aus proteinogenen Aminosäuren, nach einem bestimmten Bauplan der DNA an Ribosomen statt. Ungefähr 400 g an Proteinen werden so durch den Körper täglich produziert. Die Translation hängt auch mit der weiteren Aufgabe des Proteins zusammen und es gibt zwei mögliche Abläufe der Proteinbiosynthese: den zytosolischen und den sekretorischen Weg. [58, p. 171] 61 wird als Oligopeptid bezeichnet, aus 10 bis 100 Aminosäuren bestehen Polypeptide und Proteine beinhalten über 100 Aminosäuren. [15, p. 27]

Wie Fette und Kohlenhydrate setzen sich die Eiweiße aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen, dazu kommt noch ein Trockengehalt von circa 16 % an Stickstoff sowie weitere Elemente, wie z.B. Schwefel. Heutzutage sind über 1000 Proteine mit ihrem strukturellen Aufbau bekannt. Im Allgemeinen treten diese in Zusammenhang mit Begleitstoffen, wie Kohlenhydraten, Lipiden, Mineralstoffen und Farbstoffen auf. [48, p. 211]

Abbildung 22.: Peptidbindung Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 340]

Die molekulare Masse, der oft aus mehreren tausenden Aminosäuren aufgebauten Proteine wird in Kilo-Dalton (kDa) angegeben. Ihre Struktur kann dabei sehr vielfältig sein und ist von den Seitenketten und deren Anordnung in der Sequenz abhängig. Die Konfirmation eines Proteins wird dabei wie folgt eingeteilt:

• Primärstruktur: Ist die Reihenfolge der Aminosäuren (Sequenz) in der Kette. Die AS mit der freien Aminogruppe wird dabei als „N-terminal“ und die mit freier Carboxylgruppe „C-terminal“ beschrieben. • Sekundärstruktur: Ist die räumliche Anordnung der Aminosäuresequenzen, wobei die funktionellen Gruppen untereinander Wasserstoffbrücken ausbilden, welche den Komplex stabilisieren. Es werden α-Helix (spiralförmig mit 3,6 AS-Resten pro Umdrehung) und β-Faltblatt- Strukturen gebildet. • Tertiärstruktur: Ist der dreidimensionale Aufbau, unter Bildung eines Knäuels, welches durch Neben- sowie Hauptvalenzbindungen (Cystin-Brücken) stabilisiert wird. • Quartärstruktur: Wenn sich mehrere Proteine zu einem größeren Komplex verbinden. Zum Beispiel das im niederen Molekulargewichtsbereich liegende Lactoglobulin (M = 35,4 kDa) aus zwei Polypeptidketten oder das Hämoglobin (M = 64 kDa), welches aus zwei α-Helix Einheiten und zwei β-Faltblatt-Strukturen aufgebaut ist. [59, pp. 188-189]

Durch Denaturierung der Proteine, zum Beispiel beim Kochen mittels Hitze, kann es zu einer besseren Verdaulichkeit kommen, da native Konformationen (Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur) verändert werden. Dadurch wird eine bessere Angriffsfläche für Proteasen geschaffen, welche die Ketten zu einzelnen Aminosäuren abbauen und diese für den Aufbau körpereigener Proteine verwenden. Auch durch die Zugabe von Säuren oder Basen sowie durch Kälte und Weiterverarbeitungsprozesse, wie das Schlagen von Eiweißschaum, kann es zu einer Denaturierung kommen. [59, pp. 194-195]

L-konfigurierte-α-Aminosäuren werden auch als proteinogene- oder Standardaminosäuren bezeichnet und zählen zu den wichtigen Bestandteilen in Lebensmitteln. Sie verfügen über eine

COOH- und eine NH2-Gruppe, welche am selben α-C-Atom des Moleküls gebunden sind. Die Reste (R) der unterschiedlichen Aminosäuren variieren. [59, p. 178] Heutzutage sind über 250 α-Aminosäuren mit biologischer Wirkung bekannt, wobei 21 von ihnen in Peptiden sowie Proteinen vorkommen und 20 davon10, die Standardaminosäuren darstellen, welche mit dem genetischen Code spezifiziert werden. (Abbildung 7) Darüber hinaus existieren noch etliche weitere AS ohne α- Stellung, die oftmals wichtige physiologische Funktionen aufweisen. [67, p. 922] Außer das Glycin weisen alle Standardaminosäuren ein chirales Zentrum auf, wobei an das α-C-Atom vier unterschiedliche Substituenten gebunden sind, die Moleküle sind außerdem optisch aktiv. Der überwiegende Teil der in Proteinen vorkommenden Aminosäuren weist eine L-Konfiguration und eine S-Konfiguration nach Cahn-Ingold-Prelog auf (Ausnahme ist das L-

Cystein, welches durch die hohe Ordnungszahl des Schwefels (16S) als R-Cystein bezeichnet wird). [61, p. 15] Weiters konnten auch D-Aminosäuren (R-AS) in der Nahrung, zum Beispiel in Käse, Soja, Gemüsesaft und Milch (1,5 %), durch chirale chromatographische Trennung, welche die D- und L-Moleküle spalten, nachgewiesen werden.

10 Selenocystein wird heutzutage als 21 Aminosäure angesehen, bei welcher Selen anstelle von Schwefel gebunden ist. 63

Abbildung 23.: Strukturen der am häufigsten in der Natur vorkommenden Aminosäuren. (* essentiellen AS) Die abgebildete Form der Aminosäuren besteht bei einem pH-Wert von circa 7,4 Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, p. 180] / [67, pp. 924-925] 64

Bei Aminosäuren handelt es sich um amphotere Substanzen, bei welchen im wässrigen Milieu die saure Carboxylgruppe ein Proton abgibt und die basische Aminogruppe ein Proton aufnimmt. Dadurch kommt es zur Bildung eines Zwitterions, mit einem Carboxylat-Ion (konjugierte Base) und ein Ammonium-Ion (konjugierte Säure). Sowohl bei der ungeladenen Form als auch beim Zwitterion handelt es sich um einen Ampholyten11.

Abbildung 24.: Gleichgewicht zwischen einer ungeladenen Aminosäure und einem Zwitterion im wässrigen Milieu Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [60, p. 332]

Die Protonenübertragung ist hierbei nicht direkt von der COOH-Gruppe auf die NH2-Gruppe derselben Aminosäure, sondern geht über das Wassermolekül, welches dieses an anderer Stelle wieder abgibt. Durch diese Protonenverschiebung, an welcher das Wasser beteiligt ist, kommt + es zu einer bestimmten H3O -Konzentration, bei welcher die Aminosäure-Lösung einen bestimmten pH-Wert annimmt und dieser von der funktionellen Gruppe abhängt. Nach außen wirkt die Lösung neutral. Beim Verdampfen des Wassers bleibt das Zwitterion übrig. Weiters entwickelt es im festen Zustand, welchen Aminosäuren bei Raumtemperatur aufweisen, elektrostatische Kräfte, wie bei Salz, wodurch sie einen hohen Schmelzpunkt besitzen. Durch die überwiegende Anzahl an polaren Gruppen sind sie meistens wasserlöslich, insbesonders wenn die Aminosäuren auch polare Seitenketten besitzen, wie bei Glu, Asp und Ser. Durch unpolare Reste, wie bei Leu und Phe nimmt die Wasserlöslichkeit ab. [60, p. 332]

Der pH-Wert, bei welchem die Gesamtladung aller positiven und negativen Ladungen eines zwitterionischen Moleküls ausgeglichen ist, nennt man den isoelektrischen Punkt (pHI, IEP).

Jede Aminosäure besitzt einen charakteristischen isoelektrischen Punkt, welcher mit dem pKs- Wert der funktionellen Gruppen zusammenhängt. Weiteres besitzen auch Polypeptide und Proteine einen IEP. [60, p. 335]

Es gibt essentielle Aminosäuren welche von heterotrophen Organismen12, wie dem Menschen, nicht selbständig synthetisiert werden können. Diese sind für den menschlichen Organismus

11 Ein Ampholyt kann sowohl als Säure als auch als Base reagieren und je nach Reaktionspartner Protonen aufnehmen oder abgeben. 12 Bei der Heterotrophie werden Körperbestandteile durch bereits vorhandene organische Verbindungen aufgebaut. Im Gegensatz zur Autotrophie, bei welcher Körperbestandteil durch anorganische Stoffe mittels Energieverbrauch selbst synthetisiert werden können. [59, p. 182] 65 unentbehrlich, können jedoch durch das Fehlen der für die Bildung benötigten Ketosäuren nicht selbständig aufgebaut werden. Zu ihnen zählen Lysin (Lys), Valin (Val), Leucin (Leu), Isoleucin (Ile), Threonin (Thr), Phenylalanin (Phe), Tryptophan (Trp) und Methionin (Met). Histidin (His) ist hingegen nur für Säuglinge essentiell. Als semi- essentielle Aminosäuren bezeichnet man diese, welche aus anderen Aminosäuren aufgebaut werden, wie Tyrosin (Tyr) aus Phenylalanin oder Cystein (Cys) aus Serin oder Methionin. Die nicht-essentiellen Aminosäuren können, in für den Organismus ausreichenden Mengen, aus Kohlenstoff- und Stickstoffvorstufen selbst vom Körper aufgebaut werden. Bakterien und Pflanzen ist es im Gegensatz zum Menschen auch möglich essentielle Aminosäuren selbst herzustellen. [59, pp. 182-184]

7.1.3.2. Biologische Wertigkeit (BW)

In der omnivoren sowie veganen Ernährung ist es wichtig auf eine ausreichende Aufnahme von essentiellen Aminosäuren zu achten. Die biologische Wertigkeit gibt dabei die Proteinqualität an, also in welchem Maß das Aminosäuremuster der unentbehrlichen Aminosäuren in einem Lebensmittel an den empfohlenen Referenzwerte herankommt. Diesen Bedarf deckt Vollei durch sein Muster an essentiellen Aminosäuren besonders gut ab und wurde daher als Referenzwert ausgewählt. [25, pp. 40-41]

Bei der biologischen Wertigkeit wird ermittelt wie viel g körpereigener Stickstoff durch 100 g aufgenommenen Nahrungsstickstoff (aus den Aminosäuren) gebildet werden kann. [15, p. 29] Somit gibt die BW an in welchem Ausmaß ein Protein für den menschlichen Organismus physiologisch verwertbar ist, also in körpereigenes Eiweiß umgewandelt wird. Hierfür gilt das Prinzip des Minimums, bei welchem die Syntheseleistung abhängig ist von der am geringsten verfügbaren essentiellen Aminosäure (limitierende Aminosäure). Bei den pflanzlichen Proteinlieferanten ist Lysin die bedeutendste, limitierende Aminosäure, bei den Fleisch- und Milchprodukten Methionin. [59, p. 184] In der veganen Ernährung kann zum Beispiel durch eine sinnvolle Kombination unterschiedlicher Proteinquellen der mangelnde Anteil einer AS aufgehoben werden. Die Limitierung durch Lysin, Threonin und Tryptophan in Getreideprodukten kann zum Beispiel durch zusätzliche Aufnahme von Sojaerzeugnissen, Hülsenfrüchten und Ölsamen (Sesam) ausbalanciert werden. Vor allem Leguminosen stellen eine Komplementärquelle zu den Getreideerzeugnissen dar.

Nahrungsmittel Proteingehalt (%) Biologische Wertigkeit

tierische Herkunft

Vollei 12,5 94-100

Vollmilch 3,5 72-85

Edamer 24,8 85

Joghurt 3,9 83

Rindfleisch 18,6 75-83

Leber, Rind 19,2 79

Schwein 22,2 76

Hühnerfleisch 18,5 70-75

Bratwurst 14 76

pflanzliche Herkunft

Kartoffel 2,0 67-86

Soja 38,2 73-84

Bohnen 24 73

Erbsen 22,9 43-64

Reis 8 66-83

Weizen, Korn 11,4 47-65

Linsen 23,4 33-45

Kombinationen von Lebensmitteln

35% Vollei + 65 % Kartoffel - 136-138

60 % Vollei + 40 % Soja - 124

52 % Bohnen + 48 % Mais - 99-101

Tabelle 6.: Die biologische Wertigkeit ausgewählter Lebensmittel, unter Angabe des Anteils (%) an Proteinen. Bei der Kombination von Lebensmitteln wird die % Angabe auf die Proteinmenge bezogen: z.B.: 36% Ei + 65 % Kartoffel auf den Anteil der Eiweiße in den Nahrungsmitteln ausgelegt. Daher müssen 75 g Ei plus 500 g Kartoffeln (13 % + 87 % der Lebensmittel) vermengt werden, um einen BW von 136 zu erzielen. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [68] / [48, pp. 227-231] / [69]

Im Allgemeinen besitzen Lebensmittel tierischer Herkunft eine höhere biologische Wertigkeit als pflanzliche, wobei die Zufuhr durch verschiedene Eiweißquellen ausgeglichen werden kann, wie zum Beispiel durch Kombination von Bohnen und Mais. Der essentielle Aminosäurebedarf muss auch nicht mit einer Mahlzeit gedeckt werden, sondern kann durch die Zufuhr unterschiedlicher Nahrungsmittel über den Tag verteilt aufgenommen werden. [25, pp. 40-41]

Die Angaben in der Literatur zur biologischen Wertigkeit von Proteinen in Lebensmitteln weisen Schwankungen auf und konnten nicht immer auf eine genaue Zahl festgelegt werden. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass auch in den Ausgangsstoffen die Proteinmengen oft variieren können.

Weiters kann die Proteinqualität durch den Protein Digestibility Correctes Amino Acid Score (PDCAAS) angegeben werden, welcher anhand der Aminosäure, deren Bedarf am stärksten unterschritten wurde sowie der Verwertbarkeit des Proteins bei der Verdauung, berechnet wird. Besonders Sojaprodukte, Milch und Fleisch, welche nur geringe Mengen an Methionin und Cystein aufweisen, werden mit diesem System besser bewertet. Es zeigt sich, dass die Qualität eines Proteins zu großen Teilen von der Effizienz der Zerlegung des Eiweißes sowie der Freisetzung der essentiellen Aminosäuren durch die Verdauungsenzyme abhängt. Die verfügbaren Aminosäuren dienen als neue Bausteine, wohingegen nicht abgebaute Proteine diese Funktion nicht erfüllen. [48, pp. 228-231] In der Tabelle 4 ist zu erkennen, dass allein das Sojaeiweiß unter den pflanzlichen eine mit den tierischen Proteinen vergleichbare Eiweißqualität aufweist. Studien weisen weiters darauf hin, dass auch Süßlupinen einen ähnlichen Wert aufweisen können. [25, p. 41]

Nahrungsmittel Wahre Verdaulichkeit (%) PDCAAS (%)

Eiprotein 100 100

Vollmilch 100 100

Rindfleisch 95 92

Schwein 98 87

Sojamehl 91 100

Sojaproteinisolat 98 92

Kartoffeln 88 62

Bohnen 80 68

Linsen 84 52

Mais 88 51

Erbsen 96 70

Weizen 96 40

Reis 100 60

Tabelle 7.: Angabe der wahren Verdaulichkeit und des PDCAAS von ausgewählten Lebensmitteln Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [48, p. 231]

7.1.3.3. Empfohlene Proteinzufuhr

Für Erwachsene (MischköstlerInnen) ist laut D-A-CH eine Proteinzufuhr von 0,8 g pro Kilogramm Körpergewicht empfohlen (58 g Eiweiß bei 70 kg), was einem Anteil von 9-11% an der täglichen Gesamtenergiezufuhr ergibt. Im Allgemeinen kann eine Aufnahme bis zu 15 % als akzeptabel angesehen werden. Laut österreichischem Ernährungsbericht ergibt sich eine durchschnittliche Zufuhr von 14,9 %, welche noch genau im Toleranzbereich liegt. Die Proteinaufnahme hängt außerdem mit dem Lebensalter zusammen, so ist die Empfehlung bei Säuglingen, aber auch bei Kleinkindern erhöht und sinkt mit dem Alter. [70] / [55, p. 24] Es ist umstritten, ob bei veganer Ernährung von Kleinkindern der Proteinbedarf, auf Grund ihres erhöhten Verbrauchs an essentiellen Aminosäuren, gedeckt werden kann. Besonders in den Wachstumsphasen könnte es bedingt durch die schlechtere Qualität von pflanzlichem Eiweiß

69 zu einem Mangel kommen. Bei Senioren ab 65 Jahren hingegen wird wieder ein erhöhter Gehalt an Nahrungsproteinen empfohlen, um einen Knochen- und Muskelschwund zu vermeiden.

Proteinzufuhr Lebensabschnitt g / kg Körpergewicht pro g / Tag Tag

Säuglinge (Monate) 0-1 2,5 8 1-12 1,5 8-11 Kinder & Jugendliche (Jahre) 1-19 0,9-1,0 14-62 Erwachsene (Jahre) 19-65 0,8 48-57 > 65 1,0 57-67 Schwangerschaft 0,9-1,0 + 7-21 Stillzeit 1,2 + 23 VeganerInnen 1,0 + 21

Tabelle 8.: Empfohlene Proteinzufuhr laut D-A-CH Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [70]

Das für den Referenzwert angenommene Standardprotein besteht dabei aus einer ausgeglichenen Zusammensetzung von essentiellen Aminosäuren (38-40 %). Für die Messung dieses Bedarfs an Proteinen wird die Stickstoffbilanz sowie die benötigte Zufuhr an Stickstoff, um die Stickstoffausscheidung zu kompensieren, herangezogen. [48, pp. 233-236] Für VeganerInnen, welche rein pflanzliche Proteinquellen zu sich nehmen, die eine geringere Verdaulichkeit als die tierischen aufweisen, wird laut Studien eine tägliche Zufuhr von 1,0 g / kg Körpergewicht empfohlen. Die allgemeine Proteinzufuhr bei der veganen und vegetarischen Ernährung liegt zwischen 11-15 % und somit unter der der MischköstlerInnen, trotzdem wird der Tagesbedarf von 9-11 % meist sogar überschritten. [25, p. 42] Setzt man diese Werte jedoch in Verbindung mit der energiearmen Ernährung von VeganerInnen, weisen mehr als ein Drittel eine zu geringe Proteinzufuhr auf.

7.1.3.4. Gesundheitliche Aspekte

In den wohlhabenden Industrieländern liegt die Proteinzufuhr meist über den empfohlenen Referenzwerten und Mangelerscheinungen sind so gut wie ausgeschlossen. Gesundheitlich negative Auswirkungen durch eine zu hohe Aufnahme sind nicht bekannt, jedoch wurde ein oberer Grenzwert von 2 g / kg Körpergewicht pro Tag festgelegt. Diese Beschränkung ist durch die verhältnismäßig hohe Zufuhr an tierischen Eiweißen bedingt, wodurch auch Fett, Cholesterin und Purin aufgenommen werden, welche negative Auswirkungen auf den menschlichen Organismus haben können. [48, pp. 236-237] In Entwicklungsländern hingegen sind Proteinmängel möglich, welche Wachstumsstörungen, Haarausfall und Gewichtsverlust verursachen kann. Bei einem länger andauernden Mangel an Eiweiß kann es hauptsächlich bei Kindern zu Kwashiorkor kommen, der ein geschwächtes Abwehrsystem, die Bildung von Ödemen und den Abbau der geistigen und körperlichen Leistungsfähigkeit verursacht. Außerdem können Atembeschwerden und Blutarmut entstehen. Eine weitere Folge von dauerhaftem Proteinmangel kann Marasmus sein. Dieser äußert sich durch starken Muskelschwund, Gewichtsverlust und einem gesenkten Herzschlag sowie niedrigem Blutdruck. Die Kombination aus beiden Erkrankungen ist der marasmische Kwashiorkor. [44, p. 2]

7.1.3.5. Soja als veganer Proteinlieferant

Soja ist ein beliebter Ausgangsstoff für pflanzliche Alternativen und wird heutzutage nicht mehr nur in Joghurts und pflanzlichen „Milch“-Produkten eingesetzt, sondern hat auch als Fleischersatz seinen Markt gefunden. Der pro Kopf Konsum in Österreich konnte sich dabei in den letzten Jahren stark steigern, zwischen 2011 und 2017 von 1,8 kg auf 2,6 kg pro Kopf. [71]

„Die Sojabohne ist der weltweit bedeutendste pflanzliche Eiweißlieferant.“ [72] Sie besteht aus einer Schale, Keimblättern sowie einem Keim und weist einen Proteingehalt von bis zu 45 % auf, was sie nicht nur mehr in Ostasien, sondern auch in den westlichen Ländern zu einem beliebten Proteinlieferanten macht. Weiteres besitzt sie 15-20 % an hochwertigen Fetten.

Nährwerte pro 100 g

Energie 327 kcal

Eiweiß 34,3 g

Fett 18,3 g

Kohlenhydrate 6,3 g

Ballaststoffe 22,0 g

Kalzium 1,740 mg

Calcium 255 mg

Magnesium 245 mg

Eisen 6600 µg

Carotinoide 380 µg

Vitamin E 1500 µg

Folsäure 240 µg

Tabelle 9.: Durchschnittlicher Anteil der Inhaltsstoffe in 100 g der getrockneten, unverarbeiteten Sojabohne. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [73, p. 14]

Es gibt zwei Arten der Sojabohnenverarbeitung: Verwendung der vollfetten Bohnen zur Herstellung von Sojamehl, Sojamilch, Tofu, Sojasauce, Miso und Tempeh oder vorherige Entölung der Sojabohne und anschließende Weiterverarbeitung zu entfettetem Sojamehl, Sojaproteinisolat (SPI) und Sojaproteinkonzentrat (SPC), aus welchem auch das Sojafleisch (Texturiertes Soja, TVP-Textured Vegetable Protein) hergestellt wird. [73, p. 16]

Die in Asien schon seit langen bekannte Sojamilch wird durch das Kochen gemahlener Sojabohnen gewonnen. Die Flüssigkeit (Sojamilch) wird anschließend vom festen Rest getrennt, welcher zum Hauptanteil als Futtermittel Verwendung findet. Durch die Zugabe von Kalzium, welches Soja selbst nur in sehr geringer Konzentration enthält, wird aus dem Sojadrink ein vollwertiges Milchersatzprodukt. [73, pp. 17-18] Durch Ansäuern oder der Behandlung mit Salz wird bei Sojamilch das Eiweiß ausgefällt und Tofu gewonnen. Dieser enthält 8-15 % Eiweiß sowie einen durchschnittlichen Fettgehalt von 5 g / 100 g und ist sowohl gluten- als auch lactosefrei. Im Gegensatz zu Fleisch ist er weniger fasrig und weißt eher eine gummiartige Konsistenz auf. [72] Tofu findet in vielen pflanzlichen Ersatzprodukten seinen 72

Einsatz und kann sowohl gewürzt, geräuchert oder fermentiert weiterverarbeitet werden. Zur Herstellung von Tofuwurst wird er zum Beispiel in eine Hülle aus Cellophan gepresst und gegart. Daraufhin wird die Folie wieder entfernt und das Produkt kann fertig verpackt werden für den Markt. Das Angebot geht von Koch- und Bratwürsten über Brotaufschnitte bis zu Bratscheiben. [53, p. 31] Tempeh wird durch Fermentation gewonnen, wobei dem gekochten Soja Edelschimmel geimpft wird. Hierbei handelt es sich auch um eine gute pflanzliche Alternative für die Vitamin-B-Zufuhr. Die Produktion von texturiertem Sojafleisch (TVP) welches eine fasrige Konsistenz aufweist, basiert auf entfettetem Sojaschrot, einem Nebenprodukt der Sojaölherstellung. Daraus wird das Eiweiß herausgetrennt und anschließend je nach gewünschter Beschaffenheit (Huhn, Rind, Meerestier) texturiert. [72]

Diese Fleischersatzprodukte werden jedoch in der Öffentlichkeit sehr kontrovers diskutiert, denn viele sehen sie als rein „chemische“ Erzeugnisse ohne Nährwert. Für Andere stellen sie wiederum die langersehnte Alternative zu Fleisch dar. Der 2003 gegründete Interessensverband von Soja-Lebensmittelproduzenten European Natural Soyfood Manufacturers Association (ENSA) steht zwar offen zur Produktion unter Einsatz von Chemikalien, weist aber darauf hin, dass dies keinen negativen Einfluss für den/die EndkonsumentIn hätte und fügt hinzu: „ENSA members have a fundamental belief that foods must be as natural as possible“ Gleichzeitig wird jedoch darauf aufmerksam gemacht, dass während dem Reinigungsverlauf zur Erzeugung von Sojaproteinisolat Inhaltsstoffe, wie Phytonährstoffe, Oligosaccharide, Vitamin E usw. entfernt werden. Es wird das Protein sozusagen von allen weiteren Nährstoffen isoliert. Daher stellt sich auch die Streitfrage wie „natürlich“ ist das Produkt wirklich. [73, p. 22]

Vom gesundheitlichen Aspekt aus wurde durch mehrere Studien (FDA, USA und JHCI) bestätigt, dass Soja eine cholesterinsenkende Wirkung aufweist, welche ins österreichische „Konsensus-Statement Cholesterin“ von 2002 übernommen wurde. Eine zu hohe Zufuhr an gesättigten Fetten sowie Cholesterin, welche besonders in tierischen Lebensmitteln vorhanden sind, fördern das Risiko einer Herzkreislauferkrankung. Soja hingegen enthält kein Cholesterin und nur einen sehr geringen Anteil an gesättigten Fettsäuren, wodurch eine Zufuhr von 25 g Sojaprotein den LDL-Cholesterinspiegel senken kann und somit eine gesunde Ernährung gefördert wird. [73, pp. 46-47]

Lebensmittelallergien können fast ausschließlich auf Proteine und Glykoproteine zurückgeführt werden. Das Sojaprotein besteht zu 50 % aus dem Speicherprotein Glycinin, welches zu den dominanten Allergenen in der Nahrung zählt. Im Allgemeinen könnte so gut wie jedes Lebensmittel mit einem Eiweißanteil eine Allergie auslösen, besonders der schon erwähnte 73

Soja, Hülsenfrüchte, Erdnüsse usw. können dies in der veganen Kost verursachen. [59, pp. 398- 403]

7.1.3.6. Weitere ausgewählte Proteinlieferanten

Weizenprotein (Seitan)

Seitan besteht aus Weizengluten, welches durch das Herauslösen der Stärke mit Wasser aus Weizenmehl gewonnen wird. Die entstandene klebrige Eiweißmasse (Weizenkleber, Gluten) wird mit Gewürzen abgeschmeckt und in einer Form mit Sojasoße oder Brühe gegart. Es entsteht eine fasrige feste Substanz. [53, p. 31] Gluten ist mit 80 % der Hauptbestandteil des Weizenproteins und ist die billigste, pflanzliche Variante für Fleisch. Außerdem wird Weizen so gut wie in jedem Land angebaut, wodurch die Produktion regional erfolgen kann. [72] In den Supermärkten findet man sowohl Seitan-Würste, -Faschiertes, -Schnitzel sowie -Pulver und -Granulate. [53, p. 31] Der Proteingehalt des Produktes ist ähnlich wie der von Fleisch und es enthält wie Soja kein Cholesterin und gilt als leicht verdaulich. Seitan ist zwar lactosefrei, jedoch für Menschen mit einer Glutenunverträglichkeit (Zöliakie) ungeeignet. [73, p. 24]

Lupinen

Bei Lupine handelt es sich, wie beim Soja, um eine proteinhaltige Hülsenfrucht, welche einfach und nachhaltig angebaut werden kann (DE, AUT). Für die Produktion werden eiweiß- sowie ballaststoffreiche Süßlupinensamen herangezogen, welche nur eine geringe Menge an Bitterstoffen aufweisen. In den Regalen findet man Lupinen- Burger, -Schnitzel, Geschnetzeltes und -Tempeh, welches kaum verarbeitet und ausschließlich aus gekochten sowie fermentierten Samen besteht. [53, p. 31] Durch den hohen Anteil an Lysin wird das Lupinenprotein als besonders qualitativ hochwertig eingestuft. Weiters besitzt die Pflanze viele einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren, welche durch das Vitamin E und den Carotinoidanteil vor Oxidation geschützt sind. Sie sind sowohl gluten- als auch lactosefrei sowie weniger blähend als andere Leguminosen. [72]

Quorn

Quorn wird durch Fermentation aus Pilzkulturen gewonnen, wobei es sich um ein Mykroprotein handelt. Es enthält dabei besonders wenig Fett und viele Ballaststoffe. [53, p. 31] Meistens ist Quorn nicht für die vegane Ernährung geeignet, da oft Hühnereiweiß zugesetzt wird. Eine Ausnahme bilden jedoch die „Quorn – Vegane Nuggets“, welche keine tierischen Zutaten beinhalten. Die Proteinqualität des Mykroproteins ist mit einer biologischen Wertigkeit von 84

% ähnlich der von Soja. Das von der Konsistenz her fleischähnliche Produkt wird für die Herstellung pflanzlicher Schnitzel, Faschierter Laibchen und Filets verwendet. [72]

Es gibt natürlich noch viele weitere Möglichkeiten vegane Ersatzprodukte herzustellen, wie Valess und Gemüse, wobei durch die wachsende Nachfrage das Spektrum an pflanzlichen Alternativen immer größer und die Industrie angekurbelt wird neue Produkte zu entwickeln.

7.2. Fleischersatzprodukte im Test

Der deutsche Produkttester ÖKO-TEST untersuchte 2016 unter dem Aspekt der gesundheitlichen Bedenklichkeit die Qualität von zwanzig Fleischersatzprodukten aus den Märkten, darunter acht vegane und zwölf vegetarische Fertigspeisen. Sie analysierten die Lebensmittel auf Schadstoffe, Fette, Salz und deren Geschmack. Dabei hinterfragten sie auch die Herkunft der Eiweißquellen, denn es hat aus Sicht der VegetarierInnen und VeganerInnen sicherlich keinen Sinn ein fleischfreies Gericht zu kaufen, welches Eier aus Käfighaltung oder Soja aus dem Regenwald enthält. Das Ergebnis des Tests war, dass nur ein veganes Produkt, die „Gut Bio Soja-Schnitzel“ ausgerechnet vom Discounter Aldi (in Österreich Hofer) unter der gesamten getesteten Palette für „gut“ deklariert wurde. Fast die Hälfte fiel mit der Bewertung „mangelhaft“ oder „ungenügend“ durch. [53, pp. 30-35]

Fleischersatzprodukt - Gut Bio Alberts Alnatura Veggie Naturgut Bio- Bio Soja- Schnitzel Lupinenschnitzel Aufschnitt, Paprika Veggie-Schnitzel

Produktdarstellung

Supermarkt Aldi Nord Purvegan Alnatura Penny

Beworbene vegan vegan vegan vegan Ernährungsform

Eiweißquelle / Herkunft Tofu /CHN, AUT Süßlupinensamen Tofu / FRA Tofu / DEU, AUT, / regionaler ITA; CHN usw. Weizengluten / Weizeneiweiß / Anbau DEU EU DEU, AUT & HUN Weizeneiweiß / DEU, ITA, SVK, KAZ

Energie / 100 g 241 kcal 238 kcal 214 kcal 267 kcal

Fett / 100 g 12,6 g 12,3 g 12,1, g 11,7 g gesättigte FS / 100 g 1,4 g 1,3 g 2,0 g 2,1 g

Salzgehalt / 100g 1,7 g 1,8 g 2,9 g 1,45 g

Mineralöl (MOSH) erhöht stark erhöht nein sehr stark erhöht

Weitere bedenkliche nein nein Hefeextrakt Inhaltsstoffe

Bewertung Inhaltsstoffe gut befriedigend befriedigend mangelhaft

Weitere Mängel nein ja13 nein nein

Gesamturteil gut befriedigend befriedigend mangelhaft

Tabelle 10.: Testergebnisse der von ÖKO-TEST untersuchten veganen Produkte. (Mängel sind fett gedruckt) Quelle: [53, pp. 32-33]

13 Ausgewiesen als „zuckerarm“, obwohl ähnliche Produkte auch zuckerarm sind oder sogar keinen Zucker beinhalten. [53, p. 32] 76

Fleischersatzprodukt - Taifun Veggi- Wheaty Vegetaria Veganz Bio Bratwurst Veganbratstück Nuggets Hackbällchen Das Schnitzel, Wiener Art

Produktdarstellung

Supermarkt Life Food Taifun Topas Artland Veganz (Naturwarenladen)

Beworbene vegan vegan vegan vegan Ernährungsform

Eiweißquelle / Herkunft Tofu / FRA Tofu, Weizeneiweiß / Sojaeiweiß, Weizeneiweiß / DEU Weizeneiweiß / Weizeneiweiß/ keine Auskunft keine Auskunft DEU, AUT, HUN

Energie / 100 g 256 kcal 231 kcal 256 kcal 205 kcal

Fett / 100 g 18,0 g 10,4 g 11,3 g 8,6 g gesättigte FS / 100 g 4,7g 7,7 g 1,1 g 0,6 g

Salzgehalt / 100g 1,9 g 2,1 g 2,2 g 1,8 g

Mineralöl (MOSH) sehr stark erhöht sehr stark erhöht nein sehr stark erhöht

Weitere bedenkliche gentechnisch Hefeextrakt, Hefeextrakt Inhaltsstoffe veränderter Soja Fettschadstoffe

Bewertung Inhaltsstoffe ungenügend ungenügend befriedigend mangelhaft

Weitere Mängel ja14 nein nein ja15

Gesamturteil ungenügend ungenügend befriedigend mangelhaft

Tabelle 11.: Testergebnisse der von ÖKO-TEST untersuchten veganen Produkte. (Mängel sind fett gedruckt) Quelle: [53, pp. 33-35]

14 Hersteller Angabe: 90 % der Sojabohnen aus Europa und ca. 10 % aus Kanada, mit Anbietergutachten, welches gentechnikfreies Soja bestätigen soll. Aus dem Gutachten konnte nicht auf die analysierte Probe geschlossen werden. [53, p. 32] 15 Unklare Angaben des Inhalts: Auf der Packung steht 2 Portionen mit je 8 Bällchen. Gefunden wurden zwei Mal 12, zwei Mal 14 und vier Mal 13 Hackbällchen in einer Packung. [53, p. 33] 77

Die in Deutschland durchgeführte Studie kann auch für die österreichischen Lebensmittelmärkte herangezogen werden, da der Großteil der veganen Ersatzprodukte vom deutschen Raum nach Österreich kommt. [5, p. 11]

Das Fazit der Studie war:

1. Hohe Belastungen an gesättigten Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH)

Unter den getesteten veganen Produkten befanden sich fünf von acht mit dem Urteil „sehr stark erhöht“, was einem Anteil von über 4 mg/kg an gesättigten Kohlenwasserstoffen (MOSH oder POSH mit einer Kettenlänge von C17-C35) entspricht. Bei einer Menge von 2-4 mg kommt es zu einer Bewertung von „stark erhöht“ und bei 0,5-2 mg/kg zu „erhöht“. Es kann sich bei diesen Kohlenwasserstoffen auch um POSH (Polyolefin oligomere gesättigte Kohlenwasserstoffe) handeln. [53, pp. 30-34]

Schon seit mehreren Jahren ist es belegt, dass aus Verpackungsmaterial, wie recyceltem Papier und Druckfarben, Mineralöle in die Nahrungsmittel migrieren können. Diese Substanzen bestehen aus zwei chemisch sowie strukturell diversen Komponenten. Den größeren Anteil (75- 85 %) ergeben dabei die MOSH (Mineralöl gesättigte Kohlenwasserstoffe), den kleineren Part die MOAH (Mineralöl aromatische Kohlenwasserstoffe). Die MOSH setzen sich aus einem komplexen Gemisch gesättigter Kohlenwasserstoffe zusammen, welche eine parafinartige, offenkettige, oftmals verzweigte und naphthenartige (ringförmige) Struktur aufweisen. Ihre Viskosität ist schwach bis mittel und sie sind zum Großteil stark alkyliert. [59, pp. 360-361] MOSH gehen entweder direkt auf Erdöl zurück oder entstehen durch Umwandlungen während der Raffination sowie Hydrierung von Aromaten. [74, p. 5]

Die Toxizität der Stoffe kann beim Menschen zu gesundheitliche Beschwerden führen und wird laut EFSA als besorgniserregend eingestuft. In Tierversuchen wurden den MOSH, welche sich im Körper anreicherten, organschädigende Wirkungen (z.B. in der Leber, Lymphknoten, Milz) nachgewiesen. Die Aufnahme von Alkanen mit einer Anzahl von über C35 ist unbedeutend.

MOSH mit einer Kettenlänge zwischen C16-35 hingegen können sich ablagern und stellen daher den relevanten Risikobereich dar. Die Datenlage wird von der EFSA jedoch als nicht ausreichend angesehen, um einen TDI festzulegen. [75, pp. 1-16] Das BfR hingegen veröffentlichte Empfehlungen für die gesundheitlich unbedenkliche, tägliche Aufnahme.

MOSH

Kettenlänge C10-16 12 mg / kg Lebensmittel

Kettenlänge C17-35 4 mg / kg Lebensmittel

Tabelle 12.: Empfehlungen für den TDI von MOSH Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [74, pp. 6-8] / [53, p. 34]

Abbildung 25.: Grundstrukturen der MOSH Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [75, p. 16] / [59, p. 362]

Die MOAH bestehen hingegen aus mindestens einem aromatischen Ringsystem, wobei am häufigsten kommen 1-4 Ringe vor, darüber hinaus sind sie bis zu 97 % alkyliert (Abbildung 8. Grundstrukturen der MOAH). Die Aufnahme von MOAH-Fraktionen sollte außerdem zur Gänze vermieden werden, da sie krebserregende, aromatische Verbindungen beinhalten könnten und eine hormonverändernde Wirkung (endokrin wirksame Substanz) nachgewiesen wurde, welche zu Langzeitschäden führen kann. Auf die Eintragung der mineralölhaltigen, aromatischen Kohlenwasserstoffe wurde in der Studie von ÖKO-TEST nicht eingegangen.

Abbildung 26.: Grundstrukturen der MOAH Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [75, p. 16] / [59, p. 363]

Die Kontamination der Nahrungsmittel kann über verschiedene Wege geschehen, wie Verdampfung, Gasphasentransport und Rekondensation. [59, pp. 361-365] Hierbei können die Mineralöle schon am Feld aus der Umwelt, aus Düngemitteln oder aus Schmierfetten von Maschinenteilen migriert sein. Eine weitere Quelle sind Insektizide mit MOH-Gehalt, die zwar in Europa nicht zugelassen sind, jedoch außerhalb davon eingesetzt werden. Durch mineralölbelastete Jute- sowie Sisalsäcke können beim Transport von Lebensmitteln weitere Kontaminationen entstehen. Außerdem werden in manchen Ländern Kohlenwasserstoffe zum Korn gegeben, um Staubexplosion zu vermeiden und die Luftqualität für die Angestellten zu verbessern. Die schon zuvor erwähnte direkte Migration von mineralölhaltigen Kohlenwasserstoffen durch das Verpackungsmaterial (Zeitungspapier, Druckerfarbe) ist eine weitere häufige Quelle. [76, p. 1]

Durch die Komplexität der Kohlenwasserstoffe, die bei der Bestimmung des MOH-Gehalts in Lebensmitteln quantifiziert werden muss, ist es eine große Herausforderung dies korrekt zu analysieren. Es werden keine Einzelbestandteile sondern das gesamte Gemisch bestimmt, was zu sehr breiten Signalen bei der Gas-Chromatographie führt (graphische „Ölberge“). Die Lebensmittelindustrie ist heutzutage sehr bemüht die Kontamination von Nahrung mit mineralölhaltigen Substanzen zu vermeiden, wobei dies durch die große Anzahl an Eintragungsmöglichkeiten erschwert wird.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass es sich bei den durch ÖKO-TEST ermittelten Kohlenwasserstoffen um Polyolefin oligomere gesättigte Kohlenwasserstoffe handelt. Diese migrieren mittels Polyethylen (PE) und Polypropylen Verpackungen, durch Abbau der Polyolefine, in die Lebensmittel. [59, pp. 366-368]

Der Vergleich mit dem tierischen Original

ÖKO-TEST führte in den vergangenen Jahren nicht nur Studien zu den Belastungen und gesundheitlichen Aspekten von veganen Alternativprodukten durch, sondern untersuchte auch die tierischen Originale auf ihre Komponenten. Im Sommer 2016 gab es eine Studie in welcher 20 Grillwürste auf ihre Inhaltsstoffe, Kontaminationen sowie die Tierhaltung geprüft wurden. Das Ergebnis „Unter aller Sau“: Nur drei Würste schafften in Bezug auf ihre Ingredienzien eine Bewertung von „gut“, unter dem Aspekt der Tierhaltung fallen alle Produkte (auch die mit Bio zertifizierten) mit „ausreichend“ und „genügend“ durch. Bei der Analyse der Mineralölkohlenwasserstoffe wurden in 14 der 20 Grillwürste „erhöhte“ bis „sehr stark erhöhte“ Werte festgestellt, dabei wurde das gleiche Bewertungssystem in Bezug auf den Gehalt an MOSH bzw. POSH, wie bei den veganen Lebensmitteln herangezogen. [77, pp. 85- 88] 2018 wurden weiters 14 Chicken Nuggets von ÖKO-TEST bewertet und zum Thema der Tierhaltung sowie Transparenz konnte nur eins von den zwei Bio-Produkten mit „gut“ abschneiden. Das gesamte Repertoire an konventionellen Produkten, bis auf eines mit der Bewertung „ausreichend“, wurde negativ beurteilt. Für die schlechten Testergebnisse waren nicht nur die elenden Haltungsbedingungen in überfüllten Mega-Ställen ausschlaggebend, sondern auch, dass nur ein Produzent den gesamten Herstellungsprozess offenlegte. Von der Mineralölbelastung können die Chicken Nuggets auch nicht ausgeschlossen werden. So wurde in vier Produkten MOSH und POSH nachgewiesen. [78, pp. 12-15]

2. Überwürzt

Durch Aromastoffe und Glutamat (z.B.: Hefeextrakt) werden die veganen Ersatzprodukte geschmacklich so gewürzt, dass sie ihren tierischen Originalen besonders nahekommen. Bei den veganen Ersatzprodukten wurde sowohl in dem „Alnatura, Veggie Aufschnitt, Paprika“; in „Wheaty Veganbratstück – Das Schnitzel Wiener Art“ sowie in den „Vegetaria Nuggets“ Hefeextrakt festgestellt. [53, pp. 30-35] Bei der industriellen Produktion von Fertig- und Halbfertigprodukten werden unterschiedliche Aromastoffe den Nahrungsmitteln zugesetzt, um einen bestimmten Geruch oder Geschmack zu kreieren. [59, p. 430]

Die Aminosäure Glutamat (Glu) und ihre Salze (Glutamate) gelten als Lebensmittelzusatzstoffe und werden durch E-Nummern auf den Zutatenlisten gekennzeichnet (E 620-625). Die Glutaminsäure (E 620) gilt dabei als Geschmacksverstärker und ist für das so genannte fleischig, herzhafte „umami“ Aroma von Nahrungsmitteln verantwortlich, ohne selbst einen ausgeprägten Eigengeschmack oder Geruch zu besitzen. Sie kommt in proteinreichen Lebensmitteln wie Hefeextrakt, Parmesan, Tomaten, Fleisch und Pilzen vor. Neben der natürlich produzierten Glutaminsäure (wird auch vom Menschen produziert) gibt es auch künstlich hergestellte Glutamate (z.B.: MSG – Monosodium-L-glutamat). [59, p. 251] / [79]

Abbildung 27.: links Glutaminsäure und rechts Monosodium-L-glutamat Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [58, p. 39]

Beim Mononatriumglutamat kann es dabei durch eine zu große Aufnahme zum so genannten China-Restaurant-Syndrom kommen, welches kurz nach dem Essen Kopfschmerzen, Schläfendruck, Magen- und Gliederschmerzen auslösen kann. Der Konzentrationsbereich der Zugabe von MSG zu Lebensmittel liegt im Bereich zwischen 0,2 und 0,8 %. [61, p. 442]

Insgesamt werden die Glutamate von der European Food Saftey Authority (EFSA) als unbedenklich eingestuft, da nur ein sehr geringer Anteil der Bevölkerung eine überempfindliche Reaktion auf die Substanzen aufweist, weshalb sie auch in der Europäischen Union als Geschmacksverstärker zugelassen sind. Es wurde dabei ein ADI-Wert von 30 mg/kg Körpergewicht pro Tag festgelegt. Der in der EU zulässige maximale Zusatz bei Nahrungsmittel liegt bei 10 g/kg. [79]

Der Vergleich mit dem tierischen Original

Auch den fleischlichen Produkten werden eine Vielzahl von natürlichen und synthetischen Aromastoffen zugesetzt. Obwohl die in Europa zugelassenen Geschmacksverstärker von der EFSA als ohne gesundheitliches Risiko für den Menschen eingestuft wurden, können sie durch ihre geschmackliche Zusammenstellung über eine mangelnde Qualität der Produkte hinwegtäuschen. [78, p. 15] / [80]

3. Gentechnisch veränderter Soja

Bei der veganen „Taifun Veggie-Bratwurst“ wurde gentechnisch veränderter Soja nachgewiesen, obwohl das Anbietergutachten des Herstellers etwas anderes besagt. Die Sojabohnen kommen hierbei zu 90 % aus Europa und zu 10 % aus Kanada. [53, p. 33]

Durch Veränderung des Erbguts mittels gentechnischen Methoden können Pflanzen bestimmte Eigenschaften gegeben werden. Beispiele sind genmanipulierter Soja und Raps der Firma Monsanto, welche durch übertragene Gene eines Bakteriums eine Herbizid-Toleranz gegen das Herbizid Round-Up entwickeln konnten. Dadurch werden bei der Verwendung des Mittels alle Pflanzen vernichtet, außer der GVO-Soja (Gentechnisch veränderte Organismen). Bei Mais und Baumwolle wird den manipulierten Sorten ein Gen des Bakteriums Bacillus thuringiensis eingesetzt, wodurch ein Gift freigesetzt wird, welches den Darmtrakt spezieller Insekten auflöst. Durch das Einsetzen eines fremden Genes in das Genom eines anderen kann es sein, dass nicht nur der gewollte Effekt entsteht, sondern sich auch weitere Merkmale der Pflanze verändern. Weiters gefährden die genmutierten Arten die Sortenvielfalt, da sie sich durch die Luft ausbreiten können. Diese Fremdgene können sich auch über die Artengrenzen hinaus ausbreiten und wurden in Darmbakterien von Tieren und Menschen schon nachgewiesen. Durch diese unkontrollierbare Verbreitung der gentechnisch veränderten Organismen wird die Landwirtschaft, welche ohne diese arbeitet und vor allem der ökologische Anbau immer mehr in Bedrängnis gebracht. In den USA, dem Hauptanbaugebiet von GVO-Pflanzen, ist das natürlich ökologische Saatgut bis zu 75 % mit genmanipuliertem kontaminiert. Auch in Kanada gibt es so gut wie keine Anbauflächen mehr, welche nicht verunreinigt sind. [81, p. 4] Dies könnte auch den Grund für die Spuren von Gensoja in den von ÖKO-TEST untersuchten „Taifun Veggie- Bratwürsten“ darstellen. Weiters kann der Einsatz von GVO-Pflanzen dazu führen, dass die Schädlinge oder das Unkraut, gegen welche die veränderten Merkmale wirken sollten, eine Resistenz entwickeln. Außerdem können zugesetzte Gene, welche eine Abwehrfähigkeit gegen Antibiotika besitzen, auf Bakterien übertragen werden und somit negative Effekte auf die Wirkung der in der Humanmedizin eingesetzten Antibiotika bewirken.

Produkte, die einen GVO-Anteil von über 0,9 % besitzen, müssen in der EU gekennzeichnet werden. Falls es sich um einen in Europa nicht zugelassenen gentechnisch veränderten Organismus handelt, gilt bei Lebensmittel eine Nulltoleranz und bei Futtermitteln wird ein Gehalt von 0,1 % akzeptiert. [82]

4. Salz

Mit einem durchschnittlichen Salzgehalt von 2 g pro 100g besitzen die acht von ÖKO-TEST analysierten veganen Fleischersatzprodukte einen hohen Anteil an NaCl. Wenn man nun noch annimmt, dass zu den Speisen ein salzhaltiges Gebäck konsumiert wird, kommt man schnell auf die Hälfte der täglich empfohlenen maximalen Zufuhr an Speisesalz von 5 g (WHO). Das Produkt von Alnatura weist sogar einen Gehalt von 2,9 g pro 100 g auf. [53, pp. 32-35] Bei den veganen Supermarktprodukten ergibt sich weiters ein Durchschnittswert von 1,7 g pro 100 g Produkt, wobei besonders das „Veggi-Bio Gyros“ mit 3,0 g / 100 g einen erhöhten und die Quorn-Vegan Nuggets mit 1,0 g / 100 g einen besonders niedrigen Salzgehalt aufweisen.

Kochsalz besteht aus Natriumchlorid, wobei die Ionen über eine Ionenbindung miteinander verknüpft sind. 1 g Kochsalz besteht aus 0,4 g Natrium und 0,6 g Chlorid, dabei handelt es sich bei den Elementen um für den Menschen lebensnotwendige Mineralstoffe. Die wichtigste Aufgabe des Natrium-Kations ist es den osmotischen Druck des extrazellulären Raumes zu gewährleisten. Außerdem ist es ein Bestandteil der Knochen, spielt eine Rolle bei der Enzymregulation und fördert den Erhalt des Enzympotentials für Transportprozesse. Meistens stehen seine Aufgaben im menschlichen Körper im Zusammenhang mit dem für das interzelluläre System bedeutende Kalium-Kation. Das Chlorid-Anion dient als Gegenpol und trägt zu einem neutralen Umfeld (Elektronenneutralität) der extrazellulären Flüssigkeiten bei. Als Regulator für den Salz- und Wasserhaushalt im Körper dient hierbei die Niere. [83, p. 2]

Für Natrium beträgt die empfohlene Zufuhr pro Tag 1500 mg, wobei dieser Mineralstoff hauptsächlich in Verbindung mit Speisesalz aufgenommen wird. Im Österreichischen Ernährungsbericht von 2017 wurde bei Frauen eine durchschnittliche Zufuhr von 2245 mg und bei Männern von 2842 ermittelt, beide übersteigen den empfohlenen Rahmen. Laut DACH16 soll die NaCl-Zufuhr maximal 6 g NaCl pro Tag betragen, was 2400 mg Na entspricht, womit Frauen mit ihrer durchschnittlichen Aufnahme von ca. 6 g Salz im Referenzwert liegen, bei den Männern die ca. 7 g Salz pro Tag zu sich nehmen, wird die tägliche Zufuhr überschritten. Es ist aber anzumerken, dass die Aufnahme von NaCl meist zu niedrig eingeschätzt wird und daher die hier angegeben Werte im Realen noch weit höher sein könnten. Die quantitative Abschätzung wie viel Salz beim Kochen sowie Nachwürzen verbraucht wurde und wie viel in schon fertigen Produkten über den Tag eingenommenen wurde, ist sehr schwer. [55, p. 37] Für

16 DACH-Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr sind von Deutschland, Österreich und der Schweiz herausgegeben Referenzwerte zur Aufnahme von Nährstoffen pro Tag, für den deutschsprachigen Teil Europas. [123] 84 den Großteil des Salzkonsums sind verarbeitete Lebensmittel, wie Fleischwaren, Käse, Fertiggerichte, Brot etc. verantwortlich, bei welchen Salz als Geschmacksverstärker und Konservierungsmittel eingesetzt wird. Eine zu hohe Zufuhr birgt auch gesundheitliche Risiken und kann zu Bluthochdruck, Herz-Kreislauferkrankungen (Schlaganfall, Herzinfarkt), Nierensteinen, Gastritis sowie Osteoporose führen. Um diesen Krankheiten vorzubeugen, wird laut World Health Organisation (WHO) sogar eine Reduktion der Speisesalzzufuhr auf maximal 5 g pro Tag empfohlen. [84] Die Empfehlung für die tägliche Aufnahme von Chlorid beträgt 2300 g und wird äquivalent zu Natrium deutlich überschritten. Der durchschnittliche Konsum beträgt bei Frauen 3534 mg und bei Männern 4547 mg. [55, p. 37]

Der Vergleich mit dem tierischen Original

Auch in den tierischen Produkten steckt eine Menge Salz, wobei die Chicken Nuggets (Tabelle 7) mit einem Gehalt von 1,1 g pro 100 g im Verhältnis zu den pflanzlichen Nuggets mit einem Durchschnitt von 1,6 g / 100 g gut abschneiden. Auch die faschierten Laibchen sind mit 1,3 g pro 100 g Lebensmittel salzärmer als die veganen Alternativen mit einem Mittelwert von 1,6 g / 100 g. Die Würste, welche aus Rind und Schweinefleisch bestehen, besitzen hingegen mit einem Durchschnittsgehalt von 2,1 g / 100 g eine größere Menge an NaCl als die veganen Ersatzprodukte mit 1,9 g und weisen im Produktspektrum so den höchsten Mittelwert an Salz auf. Auffällig ist dabei, dass die leichte Variante des Frankfurters mit 2,4 g am meisten Salz enthält. Wenn man den Durchschnittswert aller ausgewählten verarbeiteten Fleischprodukte (Tabelle 7) nimmt, kommt man auf 1,7 g pro 100 g, was zu einem geringeren (ÖKO-TEST Produkte) oder auch den äquivalenten (Tabelle 6) Wert gegenüber zu den pflanzlichen Alternativprodukten führt.

Im Endeffekt kann gesagt werden, dass der Salzgehalt sowohl bei den veganen wie auch fleischlichen Produkten stark schwanken kann (zwischen unter 1 g und 3g pro 100 g Lebensmittel). Auch bei gleichen Produkten, wie zum Beispiel Chicken Nuggets, sind kleine bis große Unterschiede möglich. In jedem Fall ist es sinnvoll als KonsumentIn die Nährwerttabellen der Produkte zu vergleichen, um so die passende Auswahl zu treffen und sich über seinen Salzkonsum pro Tag bewusst zu werden oder diesen sogar zu verringern.

5. Fettgehalt im Vergleich zu Fleisch

Es ist nicht bewiesen, dass vegane Ersatzprodukte weniger Fett als die tierischen Lebensmittel enthalten müssen, besonders die aus Pflanzen hergestellten Schnitzel weisen einen hohen Fettanteil auf. Dieser ist ähnlich wie beim tierischen Original, wobei aber die meisten pflanzlichen Öle eine bessere Fettqualität, durch den höheren Anteil an ungesättigten Fettsäuren, besitzen. Eine Ausnahme bilden dabei das hauptsächlich aus gesättigten Fettsäuren bestehende Kokosfett und das Palmöl, welche zum Beispiel in dem Produkt von Topas „Wheaty Veganbratstück-Das Schnitzel Wiener Art“ verwendet wurden. Trotzdem wiesen im Gesamten die veganen Produkte einen geringeren Fettgehalt auf als die tierischen Nahrungsmittel. [53, pp. 33-34]

Bei den Untersuchungen von ÖKO-TEST konnten weiters Fettschadstoffe, wie 3-MCPD und Glycidyl-Fettsäureester in den veganen Ersatzprodukten festgestellt werden. [53, pp. 33-34] Diese Ester werden im Magen-Darm-Trakt zu 3-MCPD und Glycidol Abbildung 28.: Glycidol Quelle: Eigene abgebaut. Von der EFSA werden beide Stoffe als Darstellung in Anlehnung an: [85] gesundheitsgefährdend eingestuft: Glycidol schädigt beim Menschen sowohl das Erbgut als auch die DNA und ist krebserregend, 3-MCPD wurde in Tierversuchen eine nierenschädigende Wirkung nachgewiesen, sowie bei einer erhöhten Zufuhr die Bildung gutartiger Tumore festgestellt. [78, pp. 14-15]

Abbildung 29.: Strukturen von Monochlorpropandiol und deren Ester Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [85]

Das 3-Monochlorpropan-1,2-diol gilt als „foodborne toxicant“, welches während des Verarbeitungsprozesses gebildet wird. Die wasserlöslichen 3-MCPD sind schon seit über 30 Jahren bekannt und werden durch saure Hydrolyse von Pflanzenproteinen gebildet. Sie kommen in Proteinhydrolisaten, wie Sojasoße, Brühen usw. vor und konnten durch Umstieg auf eine enzymatische Hydrolyse in der Lebensmittelindustrie reduziert werden. Die fettsäurelöslichen 3-MCPD-Fettsäureester wurden erst 2007 in desodorierten (Oxidation oder Adsorption der Geruchsstoffe) / raffinierten Ölen und Fetten sowie den damit produzierten Nahrungsmitteln nachgewiesen. Diese entstehen durch die hohen Temperaturen beim Raffinationsprozess, wodurch sie nicht in tierischen Fetten und narrativen Pflanzenölen vorkommen. Die Mono- und Di-Fettsäuren der 3-Monochlorpropan-1,2-diole besitzen eine chirale Struktur, wobei die Monofettsäure durch die Reaktion von Acylglycerinen (dreiwertiger Alkohol Glycerin mit maximal drei Säuren verestert) oder Glycerin mit Chlorverbindungsvorstufen oder Chloridionen unter einer Temperatur von über 200°C entstehen. (Abbildung 12.)

Abbildung 30.: Bildungsmöglichkeit von 2- und 3-MCPD-Ester aus einem Alkylglycerol (T > 200°C). Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [59, p. 329]

Weiteres können raffinierte Öle noch 2-MCPD- und Glycidyl- Fettsäureester enthalten. Die Glycidyl-Ester entstehen analog zu den 3-MCPD bei der Desodorierung der Fette und Öle. Dabei reagieren Diacylglycerole (Diglycerid) und Monoacylglycerole (Monoglyceriden) bei Temperaturen über 230°C. Durch die Protonierung der Carboxy-Gruppe und einer nukleophilen Reaktion der Alkoxid-Gruppe kommt es zur Bildung eines Epoxidringes. (Abbildung 13.)

Durch den Einsatz von High-Oleic-Sonnenblumenöl kann die Bildung von 3-MCPD sowie Glycidyl-Estern vermieden werden. [59, pp. 326-331] Das HO-Sonnenblumenöl besteht bis zu 90 % aus Ölsäure. Die „high oleic“ und „low linoleinic“ Produkte sind dabei weit

87 oxidationsbeständiger, wobei auf die Fettsäureester-Verteilung schon bei der Aufzucht der Pflanzen geachtet wird. [86, p. 5903] / [61, p. 670]

Die EFSA erarbeitete 2016 einen Bericht zu den Prozesskontaminationen bei Pflanzenölen auf Basis von Glycerin. Die Risikobewertung zeigte dabei auf, dass am meisten 2-MCPD, 3-MCPD und ihre Fettsäureester sowie Glycidyl-Fettsäuren in Palmöl, Palmfett und damit hergestellten Lebensmittel zu finden sind. Besonders durch den erhöhten Diacylglycerol Gehalt des Palmöls (4-12 %) kommt es zu einer vermehrten Bildung von Glycidyl-FS. Weiters sind die Kontaminanten in raffinierten Pflanzenölen wie: Sonnenblumenöl, Kokosöl, Rapsöl, Margarine, etc. enthalten.

3-MCPD µg/kg 2-MCPD µg/kg Glycidol µg/kg Substanz Lebensmittel Lebensmittel Lebensmittel Palmöl 2.912 1.565 3.955 Andere Öle 48-608 86-270 15-650

Tabelle 13.: Durchschnittlicher Gehalt der Prozesskontaminanten in Ölen. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [87]

Der TDI für 3-MCPD wurde 2018 von 0,8 auf 2 µg pro Kilogramm Körpergewicht angehoben, bei den Glycidyl-Fettsäureestern wurde kein TDI festgelegt, da es keine Aufnahmemenge gibt bei welcher eine negative Auswirkung auf den Menschen ausgeschlossen werden kann. Besondere Risikogruppen sind Säuglinge und Kinder durch ihre erhöhte Aufnahme in Bezug auf ihr Körpergewicht. [87]

Abbildung 31.: Bildungsmöglichkeit von Glycidyl-Ester aus einem Diglycerid (T > 230°C). Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [59, p. 331]

Der Vergleich mit dem tierischen Original

Die Panaden der getesteten Chicken Nuggets weisen eine große Menge an pflanzlichen Ölen auf, was zu hohen Kalorienwerten führt. Weiteres wurden bei den tierischen Nuggets wie auch bei den veganen Fertigprodukten Fettschadstoffe (3-MCPD- und Glycidyl-Fettsäureester) festgestellt. [78, p. 15] Insgesamt ist der Fettgehalt von den konventionellen Nuggets bei 13 g / 100 g und mit den der pflanzlichen Ersatzprodukte von Artland (11 g / 100 g) und den „Veganz-Crispy Nuggets“ (9,7 g / 100 g) vergleichbar. Die „Quorn-Vegane Nuggets“ hingegen weisen einen Fettanteil von nur 4,5 g / 100 g auf.

Wenn man den durchschnittlichen Fettgehalt der von ÖKO-TEST untersuchten Grillwürste mit denen der veganen Ersatzprodukte und den Beispielen aus dem Supermarkt vergleicht, zeigt sich, dass die veganen Würste mit einem Wert von 14,15 % im Gegensatz zu den Produkten aus Schwein mit einem Wert von 23,85 %, weitaus weniger Fett enthalten. Besonders die „Kupfer Original Nürnberger Rostbratwürste“ weisen mit 30,1 % einen sehr hohen Fettanteil auf. [53, pp. 89-93] Ebenfalls die Würste von Billa besitzen mit 23 % und 28 % einen eindeutig höheren Gehalt. Wobei es aber auch bei den tierischen Produkten Alternativen wie Puten Frankfurter (Lidl) mit einem Fettanteil von um die 15 %, [88] oder leichte Variante, wie die Frankfurter von Hofstädter mit 15 g Fett / 100 g, gibt. Durchschnittlich liegt der Fettgehalt der veganen Ersatzprodukte unter 10 % (bei den eigens fotografierten: 8,75 g / 100 g) und durch

89 die Basis aus pflanzlichen Ölen sind auch mehr ungesättigte Fettsäuren enthalten, welche sich gesundheitlich positiv auf den menschlichen Organismus auswirken.

6. Kohlenhydratgehalt im Vergleich zu Fleisch

Die Fleischersatzprodukte weisen sehr unterschiedliche Kohlenhydratgehalte auf. Bei den Produkten auf Sojabasis schwanken die Werte zwischen 0 g bei „Zurück zum Ursprung – Tofu Natur“ und 23,0 g bei „Veganz – Chrispy Nuggets“. Dieser besonders hohe Kohlenhydratgehalt der Nuggets kann auf die Panade, welche aus Cornflakes besteht, zurückgeführt werden. Die sonstigen Fleischalternativen, unter Ausschluss von Tofu und den Nuggets, besitzen einen Durchschnittswert von 7,5 g / 100 g, der Zuckeranteil davon beträgt durchschnittlich 1,92 g. Auch bei den Nuggets weicht der Wert von 2,5 g / 100 g von den anderen Produkten nicht besonders ab. Das „Sojarei-Bio-Seitan Filet“ weist nur einen sehr geringen Kohlenhydratanteil von 1,7 g / 100 g auf, auch die Ersatzprodukte auf Weizenproteinbasis besitzen nur um die 6 g / 100 g, wobei 2,8 g davon im Durchschnitt Zucker sind. Bei den Pilzprodukten besitzen ebenfalls die Nuggets aus Quorn einen besonders hohen Kohlenhydratgehalt von 25 g / 100 g, was ebenfalls auf die Panade (Weizenmehl) zurückzuführen ist. Die „Hermann-Fleischlos- Rostbratwürstchen ohne Fleisch“ weisen hingegen einen Anteil von 3,8 g / 100 g auf. Der Zuckeranteil beträgt bei den Lebensmitteln aus Weizeneiweiß ähnlich wie bei den anderen Fleischersatzprodukten um die 1,35 g.

Tierische Produkte sind im Allgemeinen eher kohlenhydratarm im Gegensatz zu vielen pflanzlichen Nahrungsmitteln. Die Würste weisen alle einen Kohlenhydratanteil von unter 1,5 g / 100 g auf, wobei höchstens 0,8 g davon Zucker ausmacht. Bei den Chicken Nuggets ist es ähnlich wie bei den pflanzlichen Alternativen, sie besitzen durch die Panier einen höheren Kohlenhydratgehalt von durchschnittlich 22 g / 100 g, der Zuckeranteil ist dabei wieder sehr gering (< 1,4 g / 100 g). Die Faschierten Laibchen weisen einen Kohlenhydratanteil von 9,5 g / 100 g auf, wovon 1,2 g Zucker sind.

7. Proteingehalt im Vergleich zu Fleisch

Der Eiweißgehalt der veganen Fleischersatzprodukte liegt zwischen 9,9 g / 100 g in den „Hermann Fleischlos-Rostbratwürstchen ohne Fleisch“ auf Quornbasis und 36 g / 100 g in den „Sojarei-Bio-Seitan Filets“ auf Weizenproteinbasis. Im Durchschnitt besitzen die als Beispiel gewählten Produkte einen Eiweißgehalt von 18,6 g / 100 g.

Ausgangsstoff Proteingehalt (g / 100 g)

Soja 15,6

Weizenprotein 30,3

Quorn 11,5

Tabelle 14.: Durchschnittlicher Proteingehalt der Fleischersatzprodukte (Kapitel 7.2.) Quelle: Eigene Darstellung

Bei den Erzeugnissen auf Sojabasis liegt der Eiweißanteil um die 15,6 g / 100 g, wobei nur die „Veggie Life – Veggiefrisch Bratwürste“ mit 25,5 g / 100 g einen überdurchschnittlich hohen Wert aufweisen. Die verarbeiteten Lebensmittel aus Weizenproteinen (Seitan) besitzen einen durchschnittlichen Proteingehalt von 30,3 g / 100 g und die Produkte auf Quornbasis 11,5 g / 100 g. Somit wird ersichtlich, dass vor allem die Nahrungsmittel mit Seitan als Ausgangsstoff einen hohen Eiweißgehalt aufweisen. Im Vergleich dazu besitzen die tierischen verarbeiteten Produkte einen Proteinanteil von 13,5 g / 100 g.

Im Allgemeinen ist die Zufuhr von tierischen Proteinen aber auch mit einer hohen Aufnahme von unerwünschten Fetten, Cholesterin und Purinen verbunden. [48, p. 237]

8. Allgemeines

Bei den veganen Ersatzprodukten war die Herkunft der Grundrohstoffe nicht immer angegeben. Wo Angaben vorlagen kamen die Ausgangsmaterialien zum Großteil aus dem europäischen Raum. Vor allem Sojaprodukte können GVO-Bestandteile enthalten, wobei diese bei einem Gehalt von über 0,9 % in der EU deklariert werden müssen. Der Einsatz von gentechnisch veränderten Organismen bei der Herstellung von pflanzlichen Produkten ist sicherlich umstritten und genauer zu betrachten. Bei den tierischen Lebensmitteln stellen weiters Keime, Verunreinigungen, Antibiotikarückstände und der Einsatz von Phosphat als Konservierungsstoff zusätzliche negative Aspekte dar.

In den untersuchten Chicken Nuggets von ÖKO-TEST wurden Keime gefunden (z.B.: methicillin resistente Staphylokokkus aureus, ESBL.-positive E. coli-Bakterien etc.) welche eine bestimmte Antibiotikaresistenz aufweisen und so ein Problem für die Medizin darstellen. Besonders problematisch hierbei sind die ESBL-bildenden Escherichia coli (E. coli), welche durch Enzymbildungen die Wirkung der heute gebräuchlichen Antibiotika außer Kraft setzen. Außerdem ist es möglich, dass sie diese Resistenz auf andere Keime übertragen. Bei den getesteten „Kings Nuggets“ von Burger King wurden weiters Enterobakterien gefunden, welche aus einem ganzen Spektrum an Bakterien bestehen und im Darm angesiedelt sind. Diese können zu Durchfall führen. Bei einem anderen Produkt wurden Listerien festgestellt, [78, pp. 14-15] welche insbesondere bei Schwangeren zu der Infektionskrankheit Listeriose führen können. Diese kann auf das Kind übertragen werden und Aborte-, Früh- oder Totgeburten auslösen. [89] Bei den Grillwürsten hingegen wurden keine gesundheitsgefährdenden Keime gefunden, welche antibiotikaresistent sind. [77, p. 90]

Bei den Würsten wurde in der „Eberswalder Rostbratwurst ohne Darm“ Florfenicol festgestellt, welches als Antibiotika gegen Atemwegserkrankungen bei Tieren eingesetzt wird. Dabei war die Menge in dem Produkt so erhöht, dass der gesetzliche Höchstwert laut Deutscher Rückstandshöchstmengen Verordnung von 2010, weit überschritten wurde. Dies ist heutzutage durch die Massenproduktion möglich, da eine Wurst aus Bestandteilen von verschiedenen Masthöfen stammt und durch Nicht-Einhalten der Richtlinien durch einen einzigen Hof ganze ganze Chargen von Produkten kontaminiert werden können. [77, p. 88]

Sowohl in einigen Chicken Nuggets als auch in dem größten Teil der Grillwürste (ÖKO-TEST) wurden Phosphate, welche häufig als Konservierungsmittel eingesetzt werden, ermittelt. [77] / [78] Phosphat ist dabei in Zusammenhang mit Calcium, im so genannten Calcium- und Sulfathaushalt, für die Zahn- und Knochenstabilität (90 % des Phosphats ist im Knochen mit Calcium gebunden) mitverantwortlich. Außerdem ist es in Form eines Diesters ein Teil der Phospholipide, Nukleinsäuren (DNA & RNA) sowie des Botenstoffes cAMP. Eine weitere wichtige Rolle hat Phosphat als Energielieferant in Form eines Bestandteiles von ATP. [58, p. 389] Die empfohlene Phosphatzufuhr liegt zwischen 500 g und 700 g. Bei einem länger andauernden Phosphatüberschuss und einer zu geringen Aufnahme von Calcium kann es durch eine vermehrte Sekretion des Parathormons der Nebenschilddrüse zur Freisetzung des Calciums aus dem Skelett führen. Dadurch können Störungen des Knochenaufbaus und die damit verbundene Osteoporose entstehen. Weiters wird eine zu hohe Zufuhr des Mineralstoffes in Zusammenhang mit dem Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom- / Hyperaktivitätsstörung

(ADHS) gebracht. Der am häufigsten beobachtete Grund für eine Hyperphosphatämie ist eine bestehende Nierenschädigung. Durch die hohe Präsenz von Phosphat in Nahrungsmitteln, ist ein Phosphatmangel eigentlich unmöglich. [15, pp. 66, 463-464]

Phosphate werden bei der Herstellung von Wurst dazu genutzt den Fleisch-Wasseranteil homogen zu halten (Dispersion zu stabilisieren). Durch die Verwendung von magerem Fleisch und einer geringeren Menge an Wasser kann auf den Stoff verzichtet werden. Dabei gibt es zum Beispiel Verfahren bei welchen unter Zugabe von Salz das Fleisch im Kutter zerkleinert wird und das dadurch aufgeschlossene Eiweiß das Wasser bindet. Dadurch wird kein Phosphat mehr benötigt. Bei Bio-Produkten ist die Phosphatzugabe schon seit 2010 laut EG-Öko-Verordnung verboten. [77, pp. 88-89] Als Lebensmittelzusatzstoff (Mono-, Di-, Tri-, Polyphosphate) wird es außerdem als Quellmittel, Antioxidationsmittel, Säureregulator sowie Konservierungsstoff eingesetzt. [90]

Sojabasis

Zurück zum Ursprung – Tofu Natur Angaben pro 100 g Supermarkt: Hofer

Energie 115 kcal Fett 8,1 g

gesättigte FS 1,3 g Eiweiß 10 g

Zutaten: Wasser, 20 % Sojabohnen**, Kohlenhydrate 0 g Gerinnungsmittel: Calciumsulfat davon Zucker 0 g ** aus österreichischer kontrolliert biologischer Landwirtschaft Salz 0 g

Just veg! – Vegane Bio Vital-Burger Supermarkt: Hofer Angaben pro 100 g Zutaten: 25 % Tofu (Trinkwasser, Sojabohnen*, Gerinnungsmittel: Nigari), Energie 145 kcal Sojaschnetzel* (texturiertes Sojamehl*), Fett 7,5 g Trinkwasser, 10 % Grünkern*, Sonnenblumenöl*, Zwiebel*, Weizengluten*, gesättigte FS 0,5 g Nährhefe, Haferflocken*, Brösel* Eiweiß 14 g (Weizenmehl*, Hefe, Speisesalz), Gewürze* (enthalten Sellerie*) Weizenstärke*, Kohlenhydrate 16 g Sojasauce* (Trinkwasser, Sojabohnen*, davon Zucker 1,5 g Meeressalz), Kümmel*, Speisesalz, Zucker*, Knoblauch*, Verdickungsmittel: Salz 1,7 g Johannisbrotkernmehl*, Kräuter* *aus kontrolliert biologischer Landwirtschaft

Garden Gourmet - Vegane Burger Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 158 kcal Zutaten: Trinkwasser, Sojaeiweiß 18 %, 5 % Weizeneiweiß, pflanzliche Öle (Sonnenblume, Fett 6,0 g Raps in veränderlichen Gewichtsanteilen), gesättigte FS 0,7 g Zwiebeln, Stärke, Stabilisator (Methylcellulose, Carrageen), Salz, Essig, Eiweiß 16 g Hefeextrakt, Aromen, Zwiebelpulver, Kohlenhydrate 8,0 g Knoblauchpulver, Gerstenmalzextrakt, karamellisierter Zucker, Maltodextrin davon Zucker 1,0 g (geräuchert), Gewürze, Säuerungsmittel Salz 1,5 g (Citronensäure). Kann Ei, Sesam, Sellerie und Senf enthalten.

Veganz – Veganer Aufschnitt Natur Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 145 kcal Fett 7,5 g Zutaten: Wasser, Rapsöl, Proteinisolate (11%) (Soja 73 %, Erbsen 27 %) Verdickungsmittel: gesättigte FS 0,5 g Carrageen, Konjak, Guarkernmehl, Eiweiß 14 g Johannisbrotkernmehl; modifizierte Stärke, Gewürzextrakte, färbende Lebensmittel, Rote- Kohlenhydrate 4,5 g Bete-Saftkonzentrat, davon Zucker 1,5 g Johannisbeersaftkonzentrat; Salz, Antioxidationsmittel: Ascorbinsäure; Zucker; Salz 1,7 g Aroma, Gewürze, Zwiebelgewürzextrakt.

Veggie Life – Veggiefrisch Bratwürste Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 234 kcal Fett 12,6 g gesättigte FS 1,6 g Zutaten: Tofu (Sojabohnen*, Trinkwasser, Gerinnungsmittel: Magnesiumchlorid Eiweiß 25,5 g (Nigari)) (36 %), Trinkwasser, Weizeneiweiß* Kohlenhydrate 2,9 g (22 %), Sonnenblumenöl*, Mersalz, Gewürze*, Rohrzucker*, Sellerie*, davon Zucker 2,7 g Verdickungsmittel: Johannisbroternmehl* Salz 1,9 g * aus kontrolliert biologischem Anbau

Veganz – Crispy Nuggets Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Zutaten: Rehydriertes Sojaprotein (49 %), Energie 239 kcal Cornflakes (23 %) (Mais, Zucker, Salz, Fett 9,7 g Gerstenmalzextrakt) rehydriertes Weizenprotein (13 %), Sonnenblumenöl, gesättigte FS 1,1 g Verdickungsmittel: Methylcellulose; Salz, Eiweiß 13 g Weizenmehl, natürliche Aromen, Zwiebelpulver, Kartoffelfasern, Glucosesirup Kohlenhydrate 23 g getrocknet, Weizenstärke, Dextrose, Maisstärke, Maltodextrin, Gewürze, Eisen, davon Zucker 2,5 g Cayennepfefferextrakt, Kräuterextrakt, Salz 1,5 g Vitamin B12.

Like meat - Hack Angaben pro 100 g Supermarkt: Lidl Energie 160 kcal Fett 5,9 g Zutaten: Trinkwasser, texturiertes gesättigte FS 0,9 g Sojaprotein* 32 %, Sonnenblumenöl*, natürliches Aroma, Speisesalz, Eiweiß 17 g Karamellzuckersirup*, Zwiebel*, Paprika*, Knoblauch*, Maltodextrin*, Muskatnuss*, Kohlenhydrate 6,3 g weißer Pfeffer* davon Zucker 2,9 g * aus kontrolliert ökologischem Anbau (EU-/ Nicht-EU) Salz 1,2 g

Weizenprotein- / Seitanbasis

Sojarei – Bio – Seitan „Filets“ Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 181 kcal Fett 3,2 g gesättigte FS 0,7 g

Eiweiß 36 g Zutaten: Wasser, Weizeneiweiß* 29 %, Kohlenhydrate 1,7 g Sojasauce* (Wasser, Sojabohnen*, Weizen*, Meersalz) davon Zucker 0 g *aus kontrolliert biologischer Landwirtschaft Salz 2,0 g

Veggie – Vegane Bratwurst Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 250 kcal Fett 14 g gesättigte FS 4,6 g

Zutaten: Wasser, Weizeneiweiß 30 %, Rapsöl, Eiweiß 25 g Kokosöl, Salz unjodiert, Paniermehl Kohlenhydrate 5,4 g (Weizenmehl, Wasser, Salz unjodiert, Hefe), Reisstärke, Gewürze, Zwiebel, Knoblauch, davon Zucker 1,0 g Antioxidationsmittel: Ascorbinsäure, Salz 1,6 g Weizenhalmfaser, Majoran

Veggie – Bio-Gyros Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 276 kcal Zutaten: Weizeneiweiß* 29 %, Trinkwasser, Fett 14 g Tofu* 18 % (Sojabohnen*, Trinkwasser, gesättigte FS 1,8 g Festigungsmittel: Magnesiumchlorid und Calciumsulfat), Sonnenblumenöl*, Sojasauce Eiweiß 30 g (Trinkwasser, Sojabohnen*, Weizen*, Kohlenhydrate 6,0 g Meersalz), Rote-Beete*, Gewürze*, Meersalz, Rohrzucker*, Hefe*, Sellerie*, Kräuter* davon Zucker 5,7 g *aus biologischer Landwirtschaft Salz 3,0 g

Pilze- / Quornbasis

Hermann Fleischlos – Rostbratwürstchen ohne Fleisch Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Vegetarisch! Energie 162 kcal Fett 12 g Zutaten: Kräuterseitlinge* 69 %, Sonnenblumenöl*, getrocknetes gesättigte FS 1,3 g Hühnereiweiß*, gekochter Reis* (Wasser, Eiweiß 9,9 g Reis*), Wasser, Salz, Karamell*, getrocknetes Hühnereieigelb*, Gewürze* (enthält Kohlenhydrate 3,8 g Senfsaat*), Honig*, Knoblauch*, Zitronen davon Zucker 1,7 g gemahlen* *aus kontrolliert biologischer Landwirtschaft Salz 1,9 g

Quorn – Vegane Nuggets Angaben pro 100 g Internetquelle: [91] Zutaten: Mycoprotein™ (50 %), Weizenmehl Energie 203 kcal (Weizenmehl, Kalzium, Eisen, Niacin und Fett 4,5 g Thiamin), Wasser, Sonnenblumenöl, Weizenstärke, Kartoffelprotein, Erbsenfaser, gesättigte FS 0,5 g Festigungsmittel: Calciumchlorid, Eiweiß 13 g Calciumacetat; Weizengrieß, natürliche Aromastoffe, Weizengluten, Salz, Hefe, Salbei Kohlenhydrate 25 g und Salbeiextrakt, Stabilisatoren: Carrageenan, davon Zucker 1,0 g Natriumalginat; Zwiebelpulver, Knoblauchpulver, weißer Pfeffer, Salz 1,0 g Abbildung 32.: Quorn Zwiebelextrakt, Farbstoffe: Paprikaextrakt; -Vegane Nuggets Backtreibmittel: Ammoniumhydrogencarbonat. Quelle: [91]

Tabelle 15.: Ausgewählte Fleischersatzprodukte eingeteilt nach ihrem Hauptausgangsstoff. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Hofer / Lidl Graz am 14.05.18; Interspar Citypark am 19.05.18. 96

Fleischprodukte

Clever - Frankfurter Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa

Energie 261 kcal Fett 23 g

gesättigte FS 9,0 g Eiweiß 13 g

Zutaten: Rind- und Schweinefleisch (84 %), Kohlenhydrate < 0,5 g Wasser, Speisesalz, Gewürze, Stabilisatoren: davon Zucker 0 g E 450; Konservierungsstoffe: E250; Buchenrauch; Rindercollagenhülle. Salz 2,0 g

Hofstädter – Leicht-Frankfurter Supermarkt: Billa Angaben pro 100 g

Energie 184 kcal Fett 15 g

Zutaten: Rind- und Schweinefleisch (72 %), gesättigte FS 6,5 g Wasser, Nitritpökelsalz (Speisesalz, Eiweiß 11 g Konservierungsstoff: Natriumnitrit) Dextrose, Zucker, Gewürze, Stabilisatoren: Di- und Kohlenhydrate 1,3 g Triphosohate; Antioxidationsmittel: davon Zucker 0,8 g Ascorbinsäure, Maltodextrin, natürliches Aroma, Schafsaitling, Rauch. Salz 2,4 g

Radatz - Bratwürstel Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 310 kcal

Fett 28 g gesättigte FS 13 g

Eiweiß 14 g Zutaten: Schweinefleisch (87 %), Wasser, Kohlenhydrate 0,6 g Speisesalz, Gewürze, Dextrose, Gewürzextrakte, Stabilisatoren: E 450; davon Zucker 0,6 g Geschmacksverstärker: E621; Kräuter, Salz 2,0 g Schweinesaitling.

Clever – Hühner-Nuggets Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 265 kcal Fett 14 g

gesättigte FS 2,0 g Eiweiß 13 g

Kohlenhydrate 21 g Zutaten: Hühnerfleisch (65 %), Weizenmehl, davon Zucker 1,4 g Rapsöl, Trinkwasser, Stärke, Speisesalz, Reisgrieß, Dextrose, Gewürze, Hefe. Salz 1,3 g

Iglo – 12 Hühner Nuggets Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 258 kcal

Fett 12 g Zutaten: Hühnerfleisch (51 %), Paniermehl gesättigte FS 1,5 g (mit Weizen), Wasser, Rapsöl, Weizenmehl (Weizen, Calciumcarbonat, Eisen, Niacin, Eiweiß 14 g Thiamin), Mehl (Mais, Reis), Stärke ( Mais, Kohlenhydrate 23 g Weizen), Salz, Gemüsebrühe ( Salz, Traubenzucker, Zwiebel, Karotte, Schalotte, davon Zucker 0,0 g Lauch, Tomate, Paprika), Knoblauchpulver, Salz 0,98 g Zwiebelpulver.

Billa _ Faschierte Laibchen Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 302 kcal

Fett 22 g gesättigte FS 8,9 g

Zutaten: Schweinefleisch (87 %), Zwiebel, Eiweiß 16 g Knödelbrot (Weizenmehl, Trinkwasser, Kohlenhydrate 9,5 g Speisesalz, Hefe), Trinkwasser, Speisesalz, Vollei, Gewürze, Maltodextrin, Zucker, davon Zucker 1,2 g Kräuter, Knoblauch, Gewürzextrakte, Salz 1,3 g Petersilie, Rapsöl.

Tabelle 16.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Fleisch. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Billa am 05.06.18.

7.3. Milchersatzprodukte

Auch der Markt mit veganen Milchersatzprodukten, wie Sojaerzeugnissen, wächst jedes Jahr. Allein zwischen 2013 und 2015 konnte mit den Alternativen eine Umsatzsteigerung von knappen 20 auf zirka 30 Millionen Euro erzielt werden. [4] Der Lebensmittelmarkt bietet dabei schon ein breites Spektrum an pflanzlichen Milch-, Joghurt- und Käsealternativen an. Bei der Herstellung von Milch-Drinks wird auch nicht mehr nur auf Soja als Ersatzstoff zurückgegriffen, sondern es gibt zahlreiche weitere Basisstoffe, wie Kokos, Hafer, Dinkel, Hirse sowie Nüsse (Mandel, Macadamia- und Haselnuss) die Verwendung finden. Diesen werden oft Vitamin B2, B12 oder D sowie Calcium (1200 mg/L, aus Algen oder Calciumcarbonat) zugesetzt, um die Nährstoffdifferenz zur herkömmlichen Kuhmilch auszugleichen. [25, p. 247] Der „Veggi-Soja Drink“ (Tabelle10) wurde außerdem noch mit Vitamin E angereichert, welches auch in der tierischen Variante enthalten ist. Außerdem befindet sich in der Stainzer Milch noch Vitamin K und Phosphor. [92] Durch das Fehlen der Lactose in den veganen Produkten, welche für die Süße verantwortlich ist, werden bei manchen veganen Produkten noch Süßungsmittel hinzugefügt. Bei den Kohlenhydratanteilen variieren die pflanzlichen Produkte und können auch mehr als die herkömmliche Milch enthalten, wobei in der Sojamilch 3,7 g und in der Kuhmilch- von Stainzer 4,6 g in Form von Zucker enthalten sind. Im Vergleich zur Kuhmilch mit 3,4 g / 100 mL hat die Sojamilch als Beispiel mit 3,2 g / 100 mL einen annähernd gleichen Proteingehalt. Bei den Fettanteilen liegt die pflanzliche Alternative mit 1,8 g unter dem der Vollmilch mit 3,5 g, jedoch bieten die Supermärkte auch fettreduzierte Alternativen von Kuhmilch mit zum Beispiel 1,5 % und 0,5 % Fettanteil an. [25, p. 247] / [92]

Käseersatzprodukte werden zum Großteil auf Basis pflanzlicher Öle (Kokosöl), mit dem Zusatz von Stärke, Salz, Aromen, Gewürzen, Konservierungs- und Farbstoffen hergestellt. [25, p. 248] Durch ihre Hauptkomponente aus Öl weisen sie so gut wie keine Proteine auf (< 0,5 %). Konventioneller Hartkäse hingegen besitzt wie im Beispiel von Clever und Billa um die 28 g pro 100 g. Der Fettgehalt der pflanzlichen Alternativen von Hartkäse und geriebenen Käse ist mit durchschnittlich 22,3 g / 100 g geringer als der der tierischen Produkte mit 29,5 g / 100 g, wobei es aber bei dem herkömmlichen Käse unterschiedliche Sorten mit verschiedenen Fettanteilen gibt. Der Kohlenhydratgehalt von um die 21 g / 100 g kommt durch die zugesetzte modifizierte Stärke. Sehr hoch ist der Salzgehalt der Käseimitate mit über 2 g pro 100 g.

Die umfangreiche Auswahl an veganen Joghurts basiert überwiegend auf Soja. Bei der Herstellung werden dabei Joghurtkulturen (z.B.: STr. thermophilus, L. bulgaricus) injiziert,

99 wodurch sich Milchsäure bildet, welche den typischen säuerlichen Geschmack ausmacht. Wie auch bei den Pflanzen-Drinks werden dem Joghurtersatz oft Vitamine (B2, B12 und D) und Calcium zugesetzt sowie Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Emulgatoren, Säureregulatoren, Antioxidantien und Aromen. Wie bei Milch hat auch das Sojajoghurt von Alpro einen annähernd gleichen Proteingehalt wie das tierische Produkt von Stainzer. Der Fettanteil des veganen Natur-Joghurts hingegen ist mit 2,3 g / 100 g geringer, als im konventionellen Joghurt mit 4,0 g, wobei es auch hier wieder im Handel fettreduzierte Varianten der Kuhmilchprodukte gibt. Der Zuckeranteil, welcher dem Kohlenhydratgehalt entspricht, ist im pflanzlichen Ersatzprodukt mit 2,1 g / 100 g deutlich niedriger, als im Stainzer Natur Joghurt mit 3,9 g / 100 g. Joghurts mit Fruchtanteil weisen im Allgemeinen einen erhöhten Zuckergehalt auf. [25, pp. 248-249] Natürlich sind am Lebensmittelmarkt auch Ersatzprodukte für Sahne (Soja, Getreide, Nüsse usw.) und Brotaufstriche (Hülsenfrüchte, Gemüse, Soja, Tofu, Nüsse usw.) zu finden. Dabei müssen VeganerInnen auch nicht auf die Butter verzichten, denn schon lange ist die Margarine am Markt, welche aus pflanzlichen Ölen (Sonnenblumen-, Rapsöl usw.), in unterschiedlicher Zusammensetzung und aus schon festen Pflanzenfetten (Palmkernfett), mit beigesetztem Emulgator Lezithin, hergestellt wird. [25, pp. 247-250]

Kokosölbasis

Veganz – Vegane Genießerscheiben Kräuter Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar

Energie 269 kcal Fett 21 g

gesättigte FS 18 g Eiweiß < 0,5 g

Zutaten: Wasser, Kokosöl raffiniert (20 %), Kohlenhydrate 21 g modifizierte Stärke, Meersalz, Aroma, davon Zucker < 0,5 g Konservierungsstoff: Kaliumsorbat; Kräuter (0,05 %); Farbstoff: Beta-Carotin. Salz 2,2 g

Wilmersburger – Wilmersburger Scheiben Classic Supermarkt: Interspar Angaben pro 100 g

Energie 285 kcal Fett 23 g

gesättigte FS 21 g Eiweiß 0 g

Zutaten: Wasser, Kokosöl (23 %), modifizierte Kohlenhydrate 20 g Stärke, Stärke, Meersalz, Aroma, davon Zucker 0 g Olivenextrakt, Farbstoff: Beta-Carotin. Salz 2,3 g

100

Veganz – Veganer Genießerschmelz Mild Angaben pro 100 g Supermarkt: Interspar Energie 293 kcal

Fett 23 g gesättigte FS 20 g Zutaten: Wasser, Kokosöl raffiniert (23 %), modifizierte Stärke, Stärke, Eiweiß < 0,5 g Meersalz, Aroma, Kohlenhydrate 21 g Konservierungsstoff: Kaliumsorbat; Säuerungsmittel: Citronensäure; davon Zucker < 0,5 g Farbstoff: Beta-Carotin. Salz 2,3 g

Tabelle 17.: Ausgewählte Käseersatzprodukte mit dem Grundstoff Kokosöl. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Interspar Citypark am 19.05.18.

Kuhmilchbasis

Clever – Emmentaler gerieben Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 407 kcal Fett 31 g gesättigte FS 23 g

Zutaten: Milch, Maisstärke, Salz, Eiweiß 29 g Mikroorganismenkulturen, mikrobielles Lab Kohlenhydrate 3,0 g

Durch den Reifeprozess von Natur aus davon Zucker 0 g lactosefrei: weniger als 0,1 g in 100 g Salz 0,75 g

Billa – Österreichischer Käseaufschnitt Angaben pro 100 g Supermarkt: Billa Energie 360 kcal Fett 28 g

gesättigte FS 19 g Eiweiß 28 g

Zutaten: Gouda und Trauntaler: Milch, Salz, Kohlenhydrate 0 g mikrobielles Lab, Mikroorganismenkulturen, davon Zucker 0 g Emmentaler: Milch, Salz, tierisches Lab, Mikroorganismenkulturen. Salz 1,0 g

Tabelle 18.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Käse. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Billa am 05.06.18.

101

Sojabasis Veggie – Soja Drink Angaben pro 100 ml Supermarkt: Interspar Energie 46 kcal

Fett 1,8 g gesättigte FS 0,3 g

Zutaten: Sojabasis 96,3 % (Wasser, Sojabohnen Eiweiß 3,2 g 7,2 %), Zucker, Calciumcarbonat, Stabilisator: Kohlenhydrate 3,9 g Gellan, Meersalz, Säureregulator: Dikaliumphosphat, Vitamin E, Riboflavin, davon Zucker 3,7 g Vitamin B12, Aroma Salz 0,1 g

Alpro - Natur Angaben pro 100 g Supermarkt: Hofer Zutaten: Wasser, geschälte Sojabohnen (7,9 %), Energie 50 kcal Zucker, Tricalciumcitrat, Stabilisator (Pektin), Fett 2,3 g Säureregulatoren (Natriumcitrat, Citronensäure), Aroma, Meersalz, gesättigte FS 0,4 g Antioxidationsmittel (stark tocopherolhaltige Eiweiß 4,0 g Extrakte, Fettsäureester der Ascorbinsäure), Vitamine (B12, D2), Joghurtkulturen (STr. Kohlenhydrate 2,1 g thermophilus, L. bulgaricus) davon Zucker 2,1 g Salz 0,25 g

Tabelle 19.: Ausgewählte Milchersatzprodukte mit dem Grundstoff Soja. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Hofer Graz am 14.05.18; Interspar Citypark am 19.05.18. Kuhmilchbasis Stainzer – Bergmilch 3,5 % Fett Angaben pro 100 ml Supermarkt: Spar Energie 64 kcal

Fett 3,5 g gesättigte FS 2,3 g

Eiweiß 3,4 g Zutaten: Vollmilch, pasteurisiert, Kohlenhydrate 4,6 g mikrofiltriert, länger frisch. davon Zucker 4,6 g Salz 0,13 g

Stainzer Naturjoghurt 4 % Fett Angaben pro 100 g Supermarkt: Spar Energie 67 kcal Fett 4,0 g gesättigte FS 2,7 g Eiweiß 3,9 g Zutaten: Pasteurisierte Milch mit natürlichem Kohlenhydrate 3,9 g Fettgehalt (mind. 3,8 %), gerührt. davon Zucker 3,9 g Enthält von Natur aus viel Calcium. Salz 0,13 g

Tabelle 20.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Käse. Quelle: Eigene Darstellungen & Fotografien: Billa am 05.06.18. 102

7.4. Resümee

Vegane Ersatzprodukte sind heutzutage in jedem Supermarkt zu finden und bieten ein Repertoire von der Tofuwurst über Quornnuggets, Weizenproteingyros bis zu pflanzlichen Käsescheiben. Sie werden unter Zusatz von Binde- und Verdickungsmitteln, Aromastoffen, Farbstoffen und Geschmacksverstärkern (Hefeextrakten) hergestellt.

Fleischersatzprodukte können sowohl mit ihrem Geschmack als auch in ihrer Haptik schon sehr nahe an die tierischen Originale herankommen, wobei auch ihr Eiweißgehalt vergleichbar mit den Fleischprodukten ist. Der Proteingehalt weist dabei eine große Schwankungsbreite auf und ist auch von dem jeweiligen Ausgangsstoff, wie Soja, Weizenprotein oder Quorn abhängig. Proteine pflanzlichen Ursprungs besitzen zwar im Allgemeinen, mit Ausnahme von Soja, eine geringere biologische Wertigkeit, wobei aber bei Zufuhr tierischer Eiweiße erhöhte Mengen an Fett, Cholesterin und Purin aufgenommen werden.

niedriger Gehalt (g) mittlerer Gehalt hoher Gehalt Fettanteil < 3 3-20 >20 g Gesättigte Fettsäuren < 1,5 1,5 – 5 > 5 g Zucker < 5 5-12,5 > 12,5 g Salz < 0,3 0,3-1,5 > 1,5 g

Tabelle 21.: Bewertung der Nährwerte in Lebensmitteln pro 100 g laut EFSA 2013. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [25, p. 251]

Die veganen Imitate müssen keinesfalls fettärmer sein und können Werte ähnlich jener konventioneller Schnitzel oder Burger aufweisen, wobei pflanzliche Öle, mit Ausnahme des Kokosfettes, durch die große Anzahl an ungesättigten Fettsäuren die bessere Fettqualität besitzen. Gesättigte Fettsäuren, welche den Hauptanteil der tierischen Fette ausmachen, weisen einen gesundheitlich negativen Aspekt auf und können das Risiko für Herz- Kreislauferkrankungen erhöhen. Im Durchschnitt befindet sich der Fettanteil im Vergleich zu den Werten der EFSA im mittleren Bereich und der Anteil der gesättigten Fettsäuren liegt durchschnittlich unter 1,5 g / 100 g, allein die „Veggie-Vegane Bratwurst“ weist mit 4,6 g einen mittleren Gehalt auf. Weiters wurden krebserregende Fettschadstoffe, wie 3-MCPD und Glycidol in den Ersatzprodukten ermittelt. Untersuchungen von ÖKO-TEST ergaben hohe Belastungen an Mineralölen in den veganen Fertigprodukten, welche von der EFSA als gesundheitlich besorgniserregend eingestuft wurden. In den veganen „Taifun Veggie- Bratwürsten“ wurde außerdem gentechnisch veränderter Soja nachgewiesen. Den Alternativen werden teils große Mengen an unterschiedlichen Aromastoffen, Gewürzen, Glutamaten und 103 häufig auch über 2 g / 100 g an Salz, welches durch eine zu hohe Zufuhr ebenfalls kardiovaskuläre Erkrankungen sowie Bluthochdruck auslösen kann, zugesetzt. Die Kohlenhydratanteile der veganen Lebensmittel können, wie fast alle anderen Werte auch (Protein-, Fett- und Salzgehalt) je nach Produkt stark voneinander abweichen. Die Zuckerzugaben liegen dabei durchschnittlich im niedrigen Bereich unter 5 g.

Vom gesundheitlichen Standpunkt aus entsprechen weder die stark verarbeiteten veganen Fertigprodukte noch die tierischen Varianten den Empfehlungen. Die Prozesse, welche bei der Verarbeitung auf die Lebensmittel wirken, können zum Verlust von Nährstoffen führen. Den Empfehlungen entsprechend sollte die Ernährung besonders naturbelassene Produkte beinhalten. Sie sollten aus Raps-, Oliven- oder Sojaöl hergestellt sein, keine synthetischen Zusatz- sowie Hilfsstoffe aufweisen, frei von gehärteten Fetten sein, kaum Salz und keinen raffinierten Zucker enthalten. Einen besonders guten Fleischersatz bieten daher nur gering verarbeiteter Tofu, Lupinen, Seitan und Tempeh, welche auch einen hohen Proteingehalt aufweisen. [25, pp. 246-247] Im Vergleich zu den tierischen Originalen weisen vegane Lebensmittel keine Antibiotikabelastung auf. Um den Überblick der Kontaminationen von pflanzlichen sowie tierischen Produkten zu erhalten ist es am besten sich über Testergebnisse, wie zum Beispiel von ÖKÖ-TEST oder Stiftung Warentest zu informieren. Zusätzlich zu beachten ist, dass die meisten Fleischersatzprodukte, wie auch die konventionellen tierischen Produkte für den Verzehr erhitzt, gebraten oder gekocht werden. Aufgrund der vorhandenen Aminosäuren und reduzierenden Zucker (Kohlenhydrate) kommt es daher, mittels der Maillardreaktion, zur Bildung kanzerogener Stoffe, wie HMF (Hydroxymethylfurfural) und Acrylamid.

Die pflanzlichen Milch- und Joghurtalternativen weisen ein breites Spektrum auf (Soja, Kokos,

Hafer, Mandel etc.), wobei durch Zusatz von Calcium sowie Vitaminen, wie zum Beispiel B2,

B12 oder D ähnliche Nährstoffwerte wie bei den konventionellen Kuhmilchprodukten erzielt werden. Der Fett- und Zuckeranteil von Sojaprodukten ist im Allgemeinen niedriger als jener der tierischen Varianten. Käseersatzprodukte werden hauptsächlich auf Kokosfettbasis hergestellt und besitzen mit über 20 g Fett, welches hauptsächlich aus gesättigten Fettsäuren besteht, im EFSA Vergleich einen hohen Fettgehalt. Die Eiweißmenge ist hingegen vernachlässigbar gering. Aufgrund des Zusatzes von modifizierter Stärke besitzen sie weiters einen hohen Kohlenhydratanteil. Sehr hoch ist außerdem, wie bei den Fleischersatzprodukten, der Salzgehalt mit teils über 2 g / 100g. Die Kuhmilch- und Joghurtersatzprodukte aus Soja sowie anderen pflanzlichen Quellen stellen sicherlich unbedenkliche Alternativen dar, welche

104 durch zugesetzte Mineralien auch zur Abdeckung des Nährstoffbedarfs beitragen können. Die Käseimitate hingegen weisen hohe Mengen an Salz und gesättigten Fettsäuren auf, wodurch sie aus gesundheitlicher Sicht eher negativ gegenüber den konventionellen tierischen Produkten bewertet werden können.

105

8. Der Chemieunterricht zum Thema des veganen Lebensstils

Dieses Kapitel beinhaltet einen Stationenbetrieb zum Thema „Ist Milchsäure vegan?“ sowie Schulexperimente zu den (veganen) Lebensmitteln. Die Versuche sind in die Gebiete Proteine, Fette & Öl und Kohlenhydrate für den Chemieunterricht unterteilt. Zu jedem Experiment wird ein SchülerInnenblatt, mit den Geräten, Chemikalien, der Durchführung sowie wenn nötig Sicherheitshinweisen und einem LehrerInnenblatt mit den planmäßigen Beobachtungen sowie dem theoretischen Hintergrund angeführt.

8.1. Ist Milchsäure vegan? [93, pp. 19-22]

Dieser Stationenbetrieb unter dem Titel „Ist Milchsäure vegan?“ mit einer „Interaktionsbox“, in welcher die SchülerInnen das Material finden, kann im Unterricht zum Thema der (veganen) Ernährung in Verbindung mit einer Ernährungswoche oder in Kombination mit dem Fach Biologie herangezogen werden. Das Experiment „Wie viel Milchsäure ist im Joghurt“ wäre auch für das Kapitel der Säuren und Basen im Chemieunterricht passend. Der Betrieb beinhaltet M1: Einen Lückentext zum veganen Hype; M2: Eine Einleitung zu dem Thema „Ist Milchsäure vegan?“; M3: Fragestellungen; M4: Informationstext zum Joghurt; M5: Experiment „Wie viel Milchsäure ist im Joghurt enthalten?“

Die Interaktionsbox sollte nach Themenbereichen strukturiert sein und die unterschiedlichen Materialien durch zum Beispiel verschiedene Farben voneinander abgehoben sein:

Informationstexte: weiß Fragestellungen: gelb Experimente: grün

Weiteres gibt es unterschiedliche Möglichkeiten die Ergebnisse zu präsentieren. Sie können in der Klasse in einem gemeinsamen Diskurs erläutert werden oder die Einzelpersonen / Gruppen stellen sie mittels Plakats, Power Point oder freier Präsentation vor.

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M1: Einführung zum Thema: Der vegane Hype

Aufgabenstellung: Ergänze die Lücken im Text mit den unten angegebenen Wörtern aus der Box.

Immer mehr Menschen ______ernähren sich vegetarisch, in Österreich sind es bereits _____. Die vegane Kostform ist dabei die ______Variante, sie verzichten in ihrer Ernährung komplett auf ______Produkte, daher nicht nur auf Fleisch und Fisch, sondern auch auf Milch, Eier und ______. Doch es handelt sich nicht um eine reine Ernährungsvariante, sondern um einen ______, denn auch im Alltag wird darauf geachtet nur tierfreie ______zu benutzen, welche ohne ______hergestellt wurden. Zum Beispiel bei Kleidung, Kosmetik, Schuhen usw. In den ______ist sogar ein richtiger Hype um den ______entstanden und der Markt mit veganen Kochbüchern, Videos und Produkten boomt.

Beweggründe für diesen Lebensstil sind vorrangig ______Natur, wobei die Berichterstattung über die ______und das Misstrauen gegenüber der ______ausschlaggebend sind. Weitere Gründe sind die Schonung der ______, sowie ______Aspekte. Die Deutsche ______erarbeitete 2016 eine Position zu der veganen Ernährung und stellte fest, dass es kaum möglich ist eine ______Nährstoffversorgung zu gewährleisten. Der kritischste ______hierbei ist ______B12, welches ausschließlich in ______Lebensmitteln vorkommt. Es ist für den Menschen wichtig zur Bildung roter Blutkörperchen, für die ______und den Stoffwechsel. Bei einem ______kann es zu einer „partikulären Anämie“, welche sich durch ______äußert, kommen. Außerdem kann bei einer zu ______Aufnahme von Vitamin B12 das Nervensystem geschädigt werden, was nicht mehr behandelbar wäre. Daher wird empfohlen Vitamin B12 ______zusätzlich einzunehmen.

Der Begriff „______“ ist sowohl auf nationaler wie auch internationaler Ebene noch nicht definiert worden. Daher können ______selbst entscheiden und ihre Produkte mit eigens entworfenen Vegan-______, als rein pflanzlich deklarieren. Hilfsstoffe müssen dabei nicht auf der ______angegeben werden. Für sich vegan ernährende ______stellt sich daher oft im Alltag die Frage: „Ist dieses ______vegan?“

Ausreichende - ethischer - geringen - Gesellschaft für Ernährung - gesundheitliche - Hersteller - Honig - konsequenteste - Kraftlosigkeit - Labels - Lebensmittelindustrie - Lebensstil - Mangel - Massentierhaltungen - Medien - Menschen - Nahrungsmittel - Nährstoff - Präparate - Produkte - tierische - tierischen - Tierversuche - Umwelt - vegan - Veganismus - Vitamin - weltweit - Zellteilung - Zutatenliste - 9 %

107

M2: Ist die Milchsäure vegan?

„Milchsäure – sie kommt in Joghurt, Kefir und Buttermilch, in Gemüsekonserven und auch im Sauerteig-Brot vor. Sie wird auch als Säuerungsmittel verwendet und trägt die E- Nummer E 270. Milchsäure hat einen mild säuerlichen Geschmack und einen Namen, der tatsächlich etwas verwirrend ist und schon manch einen Veganer verdutzt vor die Frage gestellt hat: Ist Milchsäure eigentlich vegan?“ [96]

Aufgabenstellung: Erarbeite mit Hilfe der Quellen im Internet und dem Experiment „Wie viel Milchsäure enthält Joghurt?“ (M5) die Fragestellungen von M3.

Quellen: https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Milchs%C3%A4ure

https://www.vegpool.de/magazin/milchsaeure-vegan.

http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_milch.htm

M4: Das Joghurt M3: Fragestellungen (Quelle: [93, p. 21]) Der Begriff Joghurt stammt aus dem Ist Milchsäure vegan? türkischen und bedeutet so viel wie gegorene Was ist Milchsäure chemisch und wie ist ihre Milch, was auch auf die Herstellung des Strukturformel? Lebensmittels verweist. Es kommt Wie wird die Milchsäure gewonnen? ursprünglich aus dem Balkangebiet und Wo ist sie enthalten / Wofür wird sie verwendet? wurde aus verschiedenen Milchsorten (Kuh, Was ist eine Silage in Bezug auf Milchsäure? Ziege, Schaf und Büffel) produziert. Wie viel Milchsäure enthält Joghurt? Zur Herstellung werden Milchsäure- (Experiment) bakterien erhitzter Milch beigegeben, wodurch mittels der milchsauren Gärung bei 42-45°C Joghurt entsteht. Bei dieser M4 Aufgabenstellung: (Quelle: [93, p. 21]) Fermentation wird der Milchzucker Wieso sind Menschen lactoseintolerant und (Lactose) bakteriell zu Milchsäure abgebaut, weshalb sind für diese Joghurts besser wobei sich auch der typische Joghurt verträglich als Milch? (Quelle) Geschmack entwickelt. Für die Produktion Stelle eine Hypothese auf, wie sich der pH-Wert von besonderen Geschmacksrichtungen während der sauren Gärung von Milch zu sowie um die Standfestigkeit und Haltbarkeit Joghurt verändert? Überprüfe diese mittels zu verbessern, können auch Zusätze eines Experiments. beigefügt werden. Die probiotische Wirkung Recherchiere: Woraus bestehen vegane der Milchsäurebakterien stärkt dabei das Joghurts? Immunsystem und die Darmflora. [59, p. 487] / [122] Quelle: http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_lacto.htm

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M 5: Wie viel Milchsäure enthält Joghurt? Aufgabenstellung Untersuche drei verschiedene Joghurts auf ihren Milchsäuregehalt. Führe den Versuch mit mindestens einem Milch- sowie einem Veganen-Produkt durch. Geräte 50 mL Bechergläser, Pipetten, Löffel, Rührstab, Waage Chemikalien Joghurt, 0,1 mol/L Natronlauge, Phenolphthalein, destilliertes Wasser Durchführung Wiege 5 g Joghurt in ein Becherglas ein und fülle auf circa ein Drittel mit destilliertem Wasser auf. Anschließend füge 3 Tropfen Phenolphthalein hinzu. Die NaOH Lösung wird mittels der Pipette hinzu getropft, wobei nach jeder Zugabe gut umgeschwenkt werden sollte. 1 Tropfen = 0,00045 g Milchsäure Führe den Versuch mit jedem Joghurt zwei Mal durch und vergleiche, ob die Werte aneinander herankommen. Beobachtung

Joghurt Einwaage Joghurt (g) Verbrauch an NaOH (Tropfen) 1

Erläuterung Berechne den Milchsäuregehalt der Joghurts. Nimm dafür die Mittelwerte aus den zwei Messungen Um welche Reaktion handelt es sich bei diesem Experiment? Wie lautet die Reaktionsgleichung

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel, Vorsicht NaOH ätzend. Müllentsorgung: Lösung in den Abguss. Alle Becher und Materialien gut mit Wasser ausspülen

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Lösungsblatt für LehrerInnen

M1: Einführung zum Thema: Der vegane Hype

Aufgabenstellung: Ergänze die Lücken im Text mit den unten angegebenen Wörtern aus der Box.

Immer mehr Menschen weltweit ernähren sich vegetarisch, in Österreich sind es bereits 9 %. Die vegane Kostform ist dabei die konsequenteste Variante, sie verzichten in ihrer Ernährung komplett auf tierische Produkte, daher nicht nur auf Fleisch und Fisch, sondern auch auf Milch, Eier und Honig. Doch es handelt sich nicht um eine reine Ernährungsvariante, sondern um einen Lebensstil, denn auch im Alltag wird darauf geachtet nur tierfreie Produkte zu benutzen, welche ohne Tierversuche hergestellt wurden. Zum Beispiel bei Kleidung, Kosmetik, Schuhen usw. In den Medien ist sogar ein richtiger Hype um den Veganismus entstanden und der Markt mit veganen Kochbüchern, Videos und Produkten boomt.

Beweggründe für diesen Lebensstil sind vorrangig ethischer Natur, wobei die Berichterstattung über die Massentierhaltungen und das Misstrauen gegenüber der Lebensmittelindustrie ausschlaggebend sind. Weitere Gründe sind die Schonung der Umwelt, sowie gesundheitliche Aspekte. Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung erarbeitete 2016 eine Position zu der veganen Ernährung und stellte fest, dass es kaum möglich ist eine ausreichende

Nährstoffversorgung zu gewährleisten. Der kritischste Nährstoff hierbei ist Vitamin B12, welches ausschließlich in tierischen Lebensmitteln vorkommt. Es ist für den Menschen wichtig zur Bildung roter Blutkörperchen, für die Zellteilung und den Stoffwechsel. Bei einem Mangel kann es zu einer „partikulären Anämie“, welche sich durch Kraftlosigkeit äußert, kommen.

Außerdem kann bei einer zu geringen Aufnahme von Vitamin B12 das Nervensystem geschädigt werden, was nicht mehr behandelbar wäre. Daher wird empfohlen Vitamin B12 Präparate zusätzlich einzunehmen.

Der Begriff „vegan“ ist sowohl auf nationaler wie auch internationaler Ebene noch nicht definiert worden. Daher können Hersteller selbst entscheiden und ihre Produkte mit eigens entworfenen Vegan-Labels, als rein pflanzlich deklarieren. Hilfsstoffe müssen dabei nicht auf der Zutatenliste angegeben werden. Für sich vegan ernährende Menschen stellt sich daher oft im Alltag die Frage: „Ist dieses Nahrungsmittel vegan?“

110

M2 & M3: Ist Milchsäure vegan?

Chemischer Hintergrund

Bei der Milchsäure C3H6O3 handelt es sich um eine schwache Säure, welche zu den Hydroxycarbonsäuren

(Alkansäuren) gehört. Sie besitzt eine saure COOH- Abbildung 33.: Struktur der D & L - Milchsäure Gruppe sowie eine OH-Gruppe. Als Lactate werden die Quelle: Eigene Darstellung angelehnt an: Salze und Ester der Milchsäure bezeichnet. Die D-L- [95] Milchsäure besteht aus zwei Enantiomeren, welche optisch aktiv sind. Die D(-) -Milchsäure (Syn.: (R)-Milchsäure) wird dabei als linksdrehend und die L(+) -Milchsäure (Syn.: (S)- Milchsäure) als rechtsdrehend gekennzeichnet. [94] Sie ist sirupartig, klar, geruchlos, schmeckt säuerlich und hat eine ätzende sowie reizende Wirkung auf Haut und Augen. Im festen Zustand (T < 17 °C) bildet sie eine leicht schmelzende kristalline Form. In saurer Milch kommt ein Racemat (Gemisch beider Enantiomere) der Milchsäure vor. Bei Menschen und Tieren kann man die L(+) -Milchsäure im Blut, in der Muskulatur, im Speichel sowie den Organen finden. [95] Der Mensch besitzt dabei nur L-Lactatdehydrogenase und ist daher nicht imstande D(-) – Milchsäure abzubauen, weshalb Sauermilchprodukte möglichst große Mengen L(+) - Milchsäure (80-90%) enthalten. [59, p. 487] Durch Milchsäure kann die Verwertbarkeit von Mineralstoffen, wie Eisen und Zink verbessert werden. Durch ihre reduzierende Wirkung wird deren Löslichkeit erhöht und die Mineralstoffe können besser absorbiert werden. [59, p. 59]

Ist Milchsäure vegan und wie entsteht sie?

Der Name der Milchsäure kommt daher, dass der Chemiker Cark Wilhelm die Säure als erstes in Milch nachweisen konnte. Weiteres tragen auch der lateinische Name Acidum Lacticum, durch seine Ähnlichkeit zu dem lateinischen Wort für Milch Lacteus sowie die Benennung der Salze der Milchsäure als Lactate, dazu bei Verwirrung zu stiften. Sie wird durch die Fermentation von Stärke und zuckerhaltigen Nahrungsmitteln durch Mikroorganismen, gebildet (Glykolyse). Dabei können die Grundstoffe sowohl tierischer, als auch pflanzlicher Herkunft sein. Heutzutage wird sie fast ausschließlich mittels Glykolyse aus pflanzlichen Ausgangsstoffen gewonnen und ist absolut unbedenklich für die vegane Ernährung. Nur in seltenen Fällen wird sie auch chemisch hergestellt. [96] Bei der pflanzlichen Erzeugung, der milchsauren Vergärung, werden Kohlenhydrate mit Hilfe von Enzymen zu Maltose umgewandelt. Dieser wird anschließend eine Milchsäure-Bakterienkultur, wie Lactobazillus delbrueckii zugegeben und mittels mehrerer Teilschritte entsteht Milchsäure.

111

Wo ist sie enthalten / Wofür wird sie verwendet?

Die Milchsäure wird in der Nahrungsmittelproduktion zur milchsauren Vergärung, als Konservierungsmittel, Säuerungsmittel (E 270), in alkoholischen Getränken und zur Herstellung von Sirup sowie Limonade eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete außerhalb der Lebensmittelindustrie sind: In der Medizin als Abführmittel bei Kleinkindern, in der Gerberei zum Entkalken von Fellen und in der chemischen Industrie zur Erzeugung von Lactaten.

Beispiel: Konservierung:

Wenn Milch im optimalen Fall bei 37 °C stehen gelassen wird vermehren sich die Milchsäurebakterien sehr schnell und zerlegen den Milchzucker zu Milchsäure. Durch die entstehende Säure und den damit verbundenen kleiner werdenden pH-Wert (pH 5) gerinnt das Milcheiweis Casein, welches anschließend ausflockt. Weiters verhindert die Milchsäure die Entwicklung anaerober Bakterien und kann auf diese Art Nahrungsmittel haltbar machen, zum Beispiel Sauerkraut, saure Gurken und Bohnen. [95] Wichtig bei der Fermentation ist der Ausschluss von Sauerstoff, da das Gemüse sonst faul wird. Außerdem ist Milchsäure in (veganen) Produkten wie Sojajoghurt, Brot und Kombucha-Getränken enthalten. [96]

Was ist eine Silage in Bezug auf Milchsäure?

Silage ist ein Gärfutter (Silo) für Nutztiere insbesonders Wiederkäuer, welches durch die Milchsäuregärung konserviert wird. [97]

M4: Das Joghurt

Wieso sind Menschen lactoseintolerant und weshalb sind für diese Joghurts besser verträglich als Milch? Diesen Menschen fehlt das Enzym Lactase entweder ganz oder es wird nur in einer zu geringfügigen Anzahl vom menschlichen Körper produziert. Der Milchzucker wird dadurch nicht gespalten und gelangt unverdaut in den Darm. Dort wird die Lactose vergoren und führt zu Blähungen und Durchfall. [98]

Stelle eine Hypothese auf, wie sich der pH-Wert während der sauren Gärung von Milch zu Joghurt verändert? Überprüfe diese mittels eines Experiments. Durch den erhöhten Säuregehalt sinkt der pH-Wert. [95] Experimentell kann der pH-Wert von Joghurt und Milch mittels Indikatorpapier oder pH-Meter verglichen werden. [93, p. 22]

Recherchiere: Woraus bestehen vegane Joghurts? Am häufigsten aus Soja. Weiters noch aus Reis, Hanf, Kokos, Lupinen. [99]

112

M5: Experiment: Wie viel Milchsäure enthält Joghurt? [93, pp. 21-22]

Aufgabenstellung

Untersuche drei verschiedene Joghurts auf ihren Milchsäuregehalt. Führe den Versuch mit mindestens einem Milch- sowie einem veganen-Produkt durch.

Geräte

50 mL Bechergläser, Pipetten, Löffel, Rührstab, Waage

Chemikalien

Joghurt, 0,1 M Natronlauge, Phenolphthalein, destilliertes Wasser

Herstellung der Natronlauge (c = 0,1 mol/L)

M(NaOH) = 40 g/mol

Daher ergeben 40 g NaOH in einem Liter Wasser eine 1 Molare Lösung. Für eine 0,1 M NaOH müssten 4 g NaOH in 1 Liter gelöst werden. (0,4 g in 100 mL)

Durchführung

Wiege 5 g Joghurt in ein Becherglas ein und fülle auf circa ein Drittel mit destilliertem Wasser auf. Anschließend füge 3 Tropfen Phenolphthalein hinzu. Die NaOH Lösung wird mittels der Pipette hinzu getropft, wobei nach jeder Zugabe gut umgeschwenkt werden sollte.

1 Tropfen = 0,00045 g Milchsäure

Führe den Versuch mit jedem Joghurt zwei Mal durch und vergleiche, ob die Werte aneinander herankommen.

113

Beobachtung

Joghurt Einwaage Joghurt (g) Verbrauch an NaOH (Tropfen)

1. Natur Joghurt 3,6 % a. 5 109 Fett (S-Budget) b. 5 98

2. Joghurt mild 0,1 % Fett a. 5 124 (Milbona) b. 5 113

3. Soja-Joghurt 2,6 % Fett a. 5 70 (Joya) b. 5 54

Abbildung 34.: Joghurtproben mit Phenolphthalein- Lösung

Abbildung 35.: Verwendete Produkte: Milchsäuregehalt in Joghurt.

Abbildung 36.: Joghurtproben mit Phenolphthalein nach Zugabe von NaOH bis zum Umschlagpunkt.

114

Erläuterung 1. Berechne den Milchsäuregehalt der Joghurts. Nimm dafür die Mittelwerte aus den zwei Messungen Z.B.: Eingewogenes Joghurt: 5 g Verbrauch NaOH: 54 Tropfen 109 * 0,00045g = 0,049 g / 5 g Joghurt. 5g ………………….. 0,049 g 100 g ………….…….. 0,98 g In 100 g Joghurt sind 0,98 g Milchsäure.

Mittelwert des Joghurt Milchsäuregehalt pro 100 g (g) Milchsäuregehalts (g)

1. Natur Joghurt 3,6 % Fett (S- 0,98 0,93 Budget) 0,88

2. Joghurt mild 0,1 % Fett 1,12 1,07 (Milbona) 1,02

3. Soja-Joghurt 2,6 % Fett 0,63 0,56 (Joya) 0,49

Es wird ersichtlich, dass das Joghurt mild von Milbona mit 1,07 g in 100 g den höchsten Gehalt an Milchsäure aufweist, gefolgt von dem Naturjoghurt von S-Budget mit 0,93 g pro 100 g. Den Geringsten Milchsäureanteil hat das Soja-Joghurt von Joya, wo 0,56 g in 100 g Produkt enthalten sind. In der Theorie sollten Joghurts einen Milchsäuregehalt von 0,7-1,1 % besitzen, was bei den Kuhmilchprodukten auch der Fall ist, nur das Soja-Joghurt weist einen etwas niedrigeren Gehalt auf.

2. Um welche Reaktion handelt es sich bei diesem Experiment? Es handelt sich um eine Säure-Base Reaktion

+ - H + OH → H2O 3. Wie lautet die Reaktionsgleichung

CH3- CHOH -COOH + NaOH → CH3- CHOH -COONa + H2O

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel, Vorsicht NaOH ätzend. Müllentsorgung: Lösung in den Abguss. Alle Becher und Materialien gut mit Wasser ausspülen

115

Theoretischer Hintergrund

Näheres zur Milchsäure siehe M2&M3 „Ist Milchsäure vegan?“

1. Die Milchsäure im Joghurt

Bei der Joghurtherstellung werden der Milch Milchsäurebakterien zugesetzt, dabei gibt es verschiedene Stämme (Lactobacillus acidophilus, Lactococcus, etc.), welche auch unterschiedliche Eigenschaften aufweisen (Lebensbedingungen: thermophil, mesophil etc.) sowie unterschiedliche Produkte bilden (L & D- Milchsäuren). Joghurt besitzt einen pH-Wert von 4 bis 4,2 und einen Milchsäuregehalt von etwa 0,7 bis 1,1%, wobei es mit der Zeit noch nachsäuert. Es kann mit Probiotika (Lactobacillen, Bifidobakterien) angereichert sein, welche aus der menschlichen Darmflora isoliert wurden. Die L(+)-Milchsäure wird im menschlichen Organismus effizienter abgebaut, weshalb die WHO auch die empfohlene Zufuhr der D- Milchsäure auf 100 mg / kg Körpergewicht pro Tag beschränkte. Dadurch wird in der Joghurtindustrie darauf geachtet Produkte mit überwiegend L(+)-Milchsäure herzustellen. [61, pp. 539-540]

Das Sojajoghurt wird analog zu dem aus tierischen Produkten stammenden Joghurt mittels Fermentation hergestellt. Es werden dafür Milchsäurebakterien der Sojamilch hinzugefügt, welche die Milch gerinnen lassen und somit dem Lebensmittel seine stichfeste Form geben. Durch die Milchsäure kommt es auch zu dem leicht säuerlichen Geschmack. Sojamilch enthält im Gegensatz zu Kuhmilch (5 %) nur sehr geringe Mengen an Zucker, weshalb dieser hinzugefügt werden kann, um den Milchsäurebakterien als Nährboden zu dienen und damit die Fermentation zu beschleunigen. Das pflanzliche Joghurt ist frei von Lactose, Milcheiweiß, Gluten, Cholesterol und somit gut verträglich für Menschen mit einer Lactose-, Kuhmilch- oder Glutenintoleranz. [100] Die Milchsäure wird dabei meistens mittels Bakterien aus Zuckerlösungen erzeugt, weshalb sie auch vegan ist und in veganen Produkten als Süßungsmittel dient. [101]

2. Das Experiment

Bei Milchsäure und Natronlauge handelt es sich, um eine schwache Säure und eine starke Base, weshalb der Äquivalenzpunkt auch im basischen Bereich um den pH-Wert 9 liegt und nicht mit dem Neutralitätspunkt zusammenfällt, denn die konjugierte Base der schwachen Säure reagiert mit dem Wasser alkalisch. Phenolphthalein eignet sich für diese Säure-Base Reaktion sehr gut als Indikator, da es im pH-Bereich zwischen 8 und 10 von farblos (Säure) auf rot - pink (Base)

116 umschlägt. Dadurch kann mittels des Äquivalenzpunktes (Farbumschlag) der Gehalt an Säure im Joghurt berechnet werden. [60, pp. 120-124]

NaOH ist ein salzartiger Stoff, der aus Na+ und OH- Ionen besteht. Wenn man nun NaOH zum verdünnten Joghurt hinzugefügt, wird die Säure durch die Base neutralisiert, es entsteht das Natriumsalz (Lactat) und Wasser.

Abbildung 37.: Neutralisation der Milchsäure durch NaOH Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 284]

Nach weiterer Zugabe von NaOH färbt sich die Lösung pink und zeigt den Äquivalenzpunkt an, welcher sich im alkalischen Bereich befindet (um pH 9). Dies kommt durch das Gleichgewicht zwischen Lactat-Ionen und undissoziierter Milchsäure zustande, wobei die Lactat-Ionen als schwache Basen in einem kleinen Ausmaß Protonen vom Wasser aufnehmen. - + Dies führt zu einer Erhöhung der Konzentration an OH - Ionen gegenüber dem H2O. Na - Ionen gehen keine Reaktion mit Wasser ein. [60, p. 122]

Abbildung 38.: Gleischgewicht von Lactat-Ionen mit Wasser Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an [60, p. 122]

Anmerkungen zum fächerübergreifenden Unterricht

Im Zusammenhang mit dem veganen Lebensstil könnte auch in Zusammenarbeit mit dem Biologieunterricht näher auf die gesundheitlichen Auswirkungen (Nährstoffmängel / Vorteile) eingegangen werden, sowie die umweltbedingten Aspekte der Lebensmittelproduktion näher besprochen werden. Weiteres gibt es die Möglichkeit zusammen mit dem Ethikunterricht die Beweggründe von VeganerInnen zu erläutern.

117

8.2. Proteine

Hierbei handelt es sich um zwei Nachweisreaktionen für Proteine. Der erste Versuch ist die Biuret-Reaktion, bei welcher mittels Kupfersulfat (Fehlings Reagenz I.) eine violette Färbung von proteinreichen Lösungen erzielt wird. Bei dem zweiten handelt es sich um eine Xanthoproteinreaktion, bei welcher die Proben mit Salpetersäure versetzt werden, woraufhin sich Eiweißlösungen gelb färben.

Die Experimente können für den Nachweis von Proteinen in unterschiedlichen Nahrungsmitteln genutzt werden. In den Versuchsbeschreibungen werden dafür Beispiele gegeben. Diese können im Zusammenhang mit der Behandlung der Aminosäuren, Peptide und Proteine im Chemieunterricht genutzt werden oder auch im fächerübergreifenden Unterricht mit Biologie eingesetzt werden.

8.2.1. Herstellung der Proteinlösungen [102, p. 38]

SchülerInnenblatt / LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Herstellung der Lösungen aus Lebensmitteln und Eiklar für die folgenden Versuche.

Geräte

Bechergläser, Reagenzgläser, Trichter und Filterpapier oder Watte

Chemikalien

Destilliertes Wasser, Eiklar, Proteinpulver, Sojamehl (vegane Lebensmittel)

Durchführung

Aus den unterschiedlichen festen Substanzen (Sojamehl, Proteinpulver…) werden wässrige Lösungen in Bechergläsern hergestellt. Dafür werden jeweils zwei Spatelspitzen der Substanz in 20 mL destilliertem Wasser gelöst. Für die Eiweißlösung tierischen Ursprungs zum Vergleich, wird das Eiweiß eines Hühnereis sorgfältig vom Dotter getrennt und mit der fünffachen Menge Wasser geschüttelt und filtriert. Mit der Eiweißprobe und destilliertem Wasser als Blindprobe sollten insgesamt 6 Substanzen bei den zwei Versuchen auf ihren Proteingehalt getestet werden.

118

8.2.2. Biuret-Reaktion [103]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

In diesem Versuch werden die Peptidbindungen der Proteine in unterschiedlichen Lebensmitteln mittels Kupfersulfat nachgewiesen.

Geräte

6 Reagenzgläser, Pipetten,

Chemikalien

Natronlauge (c = 1 mol/L), Kupfersulfatlösung (c = 0,1 mol/L) oder Fehling Reagenz I., Hergestellte Lösungen der festen Lebensmittel, Eiklarlösung, Milch, Saft etc…

Durchführung

Jeweils 5 mL der Eiweißlösung, des destillierten Wassers als Blindprobe sowie vier weitere Lebensmittel (welche gelöst wurden oder schon flüssig sind) werden mit 2 mL NaOH versetzt. Dann schwenkt man das Reagenzglas um die Komponenten zu mischen.

Anschließend werden 10 Tropfen oder 1 mL der Kupfersulfatlösung (CuSO4 Lösung) zugesetzt und alles nochmals geschwenkt.

Beobachtung

Probelösung (5 mL) Färbung nach Zugabe von Kupfersulfat 1. Eiweißlösung 2. Wasser 3. 4. 5. 6.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel, Vorsicht NaOH ätzend, Kupfer(II)-Sulfat augenreizend

Müllentsorgung: Kupfersulfatlösungen werden im Abfall für Schwermetalle entsorgt, da sie toxisch auf Wasserorganismen wirken. [104]

119

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

In diesem Versuch werden die Peptidbindungen der Proteine in unterschiedlichen Lebensmitteln mittels Kupfersulfat nachgewiesen.

Geräte

6 Reagenzgläser, Pipetten

Chemikalien

Natronlauge (c = 1 mol/L), Kupfersulfatlösung (c = 0,1 mol/L) oder Fehling Reagenz I., Hergestellte Lösungen der festen Lebensmittel, Eiklarlösung, Milch, Saft etc…

Herstellung der Kupfersulfatlösung (c = 0,1 mol/L): M(CuSO4) = 160 g/mol. Daher 1,6 g

CuSO4 in 100 mL destilliertem Wasser lösen.

Herstellung der Fehling Lösung I: 7 g Kupfersulfat mit Kristallwasser in 100 mL destilliertem Wasser lösen.

Durchführung

Anschließend werden 10 Tropfen oder 1 mL der Kupfersulfatlösung (CuSO4 Lösung) zugesetzt und alles nochmals geschwenkt.

Beobachtung

Probelösung (5 mL) Färbung nach Zugabe von Kupfersulfat 1. Eiweißlösung Dunkles Violett 2. Wasser Hellblauer Niederschlag 3. Proteinpulver Violett 4. Soja Dunkles Blau-Violett 5. Joghurt Blau-Violett 6. Soja-Joghurt Blau-Violett

120

Abbildung 39.: Verwendete Produkte: Biuret-Reaktion

Abbildung 40.: Probelösungen mit NaOH Abbildung 41.: Probelösungen mit NaOH nach Zugabe von CuSO4

Es zeigt sich, dass alle untersuchten Probelösungen, bis auf das destillierte Wasser, Proteine enthalten und der hellblaue Niederschlag, welcher sich durch Zugabe von Natriumhydroxid bildete, gelöst wird und eine violette Lösung entsteht.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Vorsicht NaOH ätzend, Kupfer(II)-Sulfat augenreizend.

Müllentsorgung: Kupfersulfatlösungen werden im Abfall für Schwermetalle entsorgt, da sie toxisch auf Wasserorganismen wirken. [104] 121

Theoretischer Hintergrund

Proteine bestehen aus Aminosäuren, welche durch Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. Durch die Zugabe der CuSO4-Lösung zu den mit NaOH versetzten alkalischen Proben, fällt blaues Kupferhydroxid aus.

2+ − Cu (aq) + 2 OH (aq) → Cu(OH)2 (s)

Wenn nun Proteine in der Probe enthalten sind, wird der entstandene Niederschlag, durch die Bildung von violetten Komplexen, mittels der Bindung zwischen den Kupfer-Ionen und den freien Elektronen des Stickstoffs der Aminosäuren, gelöst. Dieser lösliche Komplex besteht aus einem Cu(II)-Ion und vier Aminosäuren.

Abbildung 42.: Bildung eines Kupfer (II)-Komplex durch Biuret-Reaktion Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [105, p. 387]

Mittels der Biuret-Reaktion können daher Peptidbindungen (-NH-CO-), durch die Einlagerung der Cu2+-Ionen in diese Bindung, nachgewiesen werden. [105, p. 387]

Die Eiweißlösung besteht aus globulären Proteinen, welche in ihrer Tertiär- und Quartärstruktur kugelförmig mit unpolaren Seitenketten nach innen und polaren Seitenketten nach außen erscheinen, daher sind sie auch wasserlöslich.

122

8.2.3. Xanthoproteinreaktion [103] / [102, p. 39]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

In diesem Versuch werden die Peptidbindungen der Proteine in unterschiedlichen Lebensmitteln mittels konzentrierter Salpetersäure nachgewiesen.

Geräte

Reagenzgläser, Pipette, Holzklammer, Bunsenbrenner

Chemikalien

Salpetersäure (24 %), Eiklarlösung, Milch, (hergestellte Lösungen der Lebensmittel)

Durchführung

5 mL der Eiklarlösung werden mit einigen Tropfen Salpetersäure behandelt und erhitzt. Einer Milchprobe werden ebenfalls mehrere Tropfen Salpetersäure zugesetzt.

Beobachtung

Probelösung (5 mL) Färbung nach Zugabe von Salpetersäure 1 Eiweißlösung 2 Milch

Erläuterung

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Vorsicht Salpetersäure stark ätzend für Augen und Haut.

123

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

In diesem Versuch werden die Peptidbindungen der Proteine in unterschiedlichen Lebensmitteln mittels konzentrierter Salpetersäure nachgewiesen.

Geräte

Reagenzgläser, Pipette, Holzklammer, Bunsenbrenner

Chemikalien

Salpetersäure (24 %), Eiklarlösung, Milch, (hergestellte Lösungen der Lebensmittel)

Durchführung

5 mL der Eiklarlösung werden mit einigen Tropfen Salpetersäure behandelt und erhitzt. Einer Milchprobe werden ebenfalls mehrere Tropfen Salpetersäure zugesetzt. (Bei dem Thema der (veganen) Ernährung können auch weiteren Probelösungen, wie bei der Biuret- Reaktion für das Experiment herangezogen werden.)

Beobachtung

Probelösung (5 mL) Färbung nach Zugabe von Salpetersäure 1 Eiweißlösung Die Eiweißlösung flockt aus (NS weiß) und färbt sich durch das Erhitzen deutlich gelb 2 Milch Die Milchprobe wurde ohne Hitzeeinwirkung gelb.

Erläuterung

Da sich die Eiweißlösung und die Milch gelb färben und ein Niederschlag gebildet wird, sind in beiden Proben Proteine enthalten.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Vorsicht Salpetersäure stark ätzend für Augen und

Haut. (Als SchülerInnenversuch mit verdünnter HNO3 (12 %) und im Abzug arbeiten.) [106]

124

Theoretischer Hintergrund

Die aromatischen Aminosäuren (mit Benzolring), wie Tyrosin, Phenylalanin und Tryptophan bilden mit Salpetersäure, durch eine Nitrierung am Benzolring, aromatische Nitroverbindungen, welche sich gelb verfärben. Hierbei wird durch Substitution ein

Wasserstoffatom mit einem NO2 Molekül der Salpetersäure ausgetauscht.

Abbildung 43.: Tyrosin reagiert mit Salpetersäure zu Nitrotyrosin und Wasser. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [107]

Damit wird ersichtlich, dass sich in Milch und Eiweiß aromatische Aminosäuren befinden. Auch die Haut färbt sich bei Kontakt mit Salpetersäure, durch ihren Eiweißgehalt, gelb. [107]

125

8.3. Fette & Öle

Zum Thema Fette und Öle wird hier der Unterschied zwischen Mineralölen und fetten Ölen besprochen. Dabei kann durch die Löslichkeit in Wasser auf die Struktur eines Öles oder Fettes rückgeschlossen werden. Beim zweiten Versuch wird durch die Zugabe einer Bromlösung zu den Proben der Anteil auf Doppelbindungen untersucht. Umso ungesättigter die Fettsäuren sind, umso mehr Brom können sie an sich binden. Anschließend wird anhand von unterschiedlichen Lebensmitteln mittels Fettfleckprobe bestimmt, welche Proben Fette enthalten.

Die Experimente können zur Aufarbeitung der Fette und Öle in der veganen Ernährung genutzt werden. Weiters können die Versuche im Zusammenhang mit der Behandlung der Fettsäuren, Triacylglyceride, Fette und Öle sowie Mineralöle im Chemieunterricht genutzt werden oder auch im fächerübergreifenden Unterricht mit Biologie eingesetzt werden.

8.3.1. Unterscheidung eines fetten Öles von einem Mineralöl [102, p. 24]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Prüfe mittels Kaliumhydroxidlösung ob sich Öle von Mineralölen unterscheiden.

Geräte

Reagenzgläser, Pipetten, Holzklammer, Bunsenbrenner

Chemikalien

Kaliumhydroxidlösung (30 %), Ethanol, pflanzliches Öl (Sonnenblumenöl), Paraffinöl

Durchführung

Im ersten Reagenzglas werden 5 mL Kaliumhydroxidlösung (etwa 30 %ig) und 5 mL Ethanol mit 5 Tropfen Sonnenblumenöl gemischt. Im zweiten Reagenzglas werden 5 mL Kaliumhydroxidlösung (etwa 30 %ig) und 5 mL Ethanol mit 5 Tropfen Paraffinöl versetzt. Anschließend werden die Stoffgemische unter ständigem Schütteln 5 min über kleiner Flamme zum Sieden erhitzt. Danach wird den Lösungen 10 mL Wasser hinzugefügt und das Reagenzglas wieder geschüttelt und anschließend abgestellt.

126

Beobachtung

Erläuterung

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Vorsicht Kaliumlauge ist stark ätzend. Schon ein Tropfen auf der Hornhaut kann das Auge für immer schädigen. [108]

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Prüfe mittels Kaliumhydroxidlösung, ob sich Öle von Mineralölen unterscheiden.

Geräte

Reagenzgläser, Pipetten, Holzklammer, Bunsenbrenner

Chemikalien

Kaliumhydroxidlösung (30 %), Ethanol, pflanzliches Öl (Sonnenblumenöl), Paraffinöl

Für den Schulgebrauch sollte die Kalilauge auf 3-10 % verdünnt werden.

Durchführung

Beobachtung

Das Paraffinöl (Mineralöl) schwimmt auf der Flüssigkeit, das Sonnenblumenöl (fette Öl) hat sich gelöst.

127

Erläuterung

Da sich das Verhalten des Mineralöls und des fetten Öls in der KOH-Lauge unterscheidet, müssen die Substanzen auch unterschiedliche Strukturen aufweisen.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel, Vorsicht Kaliumlauge ist stark ätzend. Schon ein Tropfen auf der Hornhaut kann das Auge für immer schädigen. [108]

Theoretischer Hintergrund

Fette Öle und Fette (Triacylglycerine) tierischen sowie pflanzlichen Ursprungs sind Ester, welche aus einem Glycerin, dessen OH-Gruppen mit langkettigen Fettsäuren (Monocarbonsäuren) verestert sind, aufgebaut sind. Durch alkalische Hydrolyse zerfallen die Triacylglyceride in den Alkohol Glycerin und das Kaliumsalz der Fettsäure (Verseifung). Dadurch verlieren sie ihren hydrophoben Fettcharakter. [60, p. 295]

Abbildung 44.: Alkalische Hydrolyse eines Triacylglycerins mit KOH. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 295]

Beim Paraffinöl hingegen handelt es sich um ein Kohlenwasserstoff-Gemisch, welches keine Fettsäuren beinhaltet, sondern aus acyclischen und cyclischen Kohlenwasserstoffen (Mineral Oil Satured Hydrocarbons) sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons) besteht. Somit werden in der Lösung langkettige Alkane gebildet, welche eine eigene Phase im Wasser ergeben. [59, p. 361]

128

8.3.2. Addition von Brom an Fette und fette Öle [102, p. 24]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch die Addition von Brom an unterschiedliche Fettproben kann analysiert werden, ob Fette und fette Öle gesättigt oder ungesättigt sind.

Geräte

3 Reagenzgläser, Spatel, Pipetten, Bürette, Stativ und Klammern

Chemikalien

Schweineschmalz, Rapsöl, Leinöl, Dichlormethan, 5 %ige Brom-Lösung.

Durchführung

0.5 g Schweineschmalz, 3 Tropfen Rapsöl und 3 Tropfen Leinöl werden je in ein Reagenzglas gegeben und mit 3 mL Dichlormethan aufgelöst. Weiters tropft man, unter andauernden schütteln, aus einer Bürette solange eine 5 %ige Bromlösung (Brom gelöst in Dichlormethan) hinzu, bis eine leichte Braunfärbung entsteht, die mindestens eine Minute anhält. Mit Hilfe von Licht kann diese Färbung verschwinden, da das Brom durch radikalische Substitutionsreaktionen verbraucht wird.

Beobachtung

Substanz Tropfen bis zu der Braunfärbung

Schweineschmalz

Rapsöl

Leinöl

Erläuterung

Zeichne wie ein Triacylglycerin mit je einer gesättigten, einer einfach ungesättigten und einer dreifach ungesättigten Fettsäure aussehen könnte.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Brom ist sehr giftig, ätzend und umweltschädigend. [109]

129

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch die Addition von Brom an unterschiedliche Fettproben kann analysiert werden, ob Fette und fette Öle gesättigt oder ungesättigt sind.

Geräte

3 Reagenzgläser, Spatel, Pipetten, Bürette, Stativ und Klammern

Chemikalien

Schweineschmalz, Rapsöl, Leinöl, Dichlormethan, 5 %ige Brom-Lösung (Aus Brom gelöst in Dichlormethan)

Durchführung

0,5 g Schweineschmalz, 3 Tropfen Rapsöl und 3 Tropfen Leinöl werden je in ein Reagenzglas gegeben und mit 3 mL Dichlormethan aufgelöst. Weiters tropft man, unter andauerndem Schütteln, aus einer Bürette solange eine 5 %ige Bromlösung (Brom gelöst in Dichlormethan) hinzu, bis eine leichte Braunfärbung entsteht, die mindestens eine Minute anhält. Mit Hilfe von Licht kann diese Färbung verschwinden, da das Brom durch radikalische Substitutionsreaktionen verbraucht wird.

Beobachtung

Substanz Tropfen bis zu der Braunfärbung

Schweineschmalz Brauchte am wenigsten Tropfen

Rapsöl Brauchte am meisten Tropfen

Leinöl Brauchte weniger als Rapsöl aber mehr als Schweineschmalz

Beim ersten Versuch wurde für Schweineschmalz am meisten Bromlösung benötigt, dies kann an einer zu großen eingesetzten Menge liegen. Ein weiterer Grund könnte auch die Zusammensetzung des Produkts sein, denn das Fettsäuremuster des Schweineschmalzes kann Schwankungen unterliegen, so kann der Gehalt an ungesättigten Fettsäuren in einer Marge höher sein als in der anderen. [59, p. 98]

130

Erläuterung

Je schneller die Lösung durch Zugabe von Brom seine braune Färbung beibehaltet, umso weniger Doppelbindungen sind vorhanden. Man sieht, dass das tierische Schweinefett am wenigsten und das Rapsöl am meisten ungesättigte Fettsäuren beinhaltet.

Abbildung 45.: Triacylglycerid mit drei Fettsäuren (von oben nach unten): Palmitinsäure (16:0), Ölsäure (18:1), Linolsäure (18:3) Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 295]

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Brom ist sehr giftig, ätzend und umweltschädigend und sollte daher nur gut beaufsichtigt in der Schule genutzt werden. Es sollte auch eine Natriumthiosulfatlösung bereitstehen, um etwaig verschütteten Bromwasserstoff zu binden. Dabei wird Natriumbromid, Wasser und elementarer Schwefel sowie Schwefeldioxid gebildet. [109]

Theoretischer Hintergrund

Durch elektrophile Addition wird Brom an die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren der Fette und Öle anlagert. Daher kann umso mehr Brom aufgenommen werden, je mehr ungesättigte Fettsäuren vorhanden sind, wodurch auch die Braunfärbung der Lösung wieder verschwindet. [60, p. 175]

Abbildung 46.: Elektrophile Addition von Brom an die Doppelbindung der Ölsäure (18:1), wird zu 9,10- Dibromstearinsäure. Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [60, p. 175]

In der Theorie beinhaltet Schweineschmalz weniger ungesättigte Fettsäuren als die anderen untersuchten Öle, jedoch schwanken die Fettgehaltmuster von Fetten und Ölen, wie schon zuvor erwähnt.

131

Fett oder Öl Fettsäuren mit dem höchsten Gehalt (%)

Schweineschmalz 19 - 30 Palmitinsäure (16:0) 5 - 23 Stearinsäure (18:0) 19 - 60 Ölsäure (18:1)

Rapsöl 53 - 63 Ölsäure (18:1) 21 - 28 Linolsäure (18:2) 10 - 16 Linolensäure (18:3)

Leinöl 10 - 22 Ölsäure (18:1) 12 - 18 Linolsäure (18:2) 56 - 71 Linolensäure (18:3)

Tabelle 22.: Fettsäurezusammensetzung der untersuchten Proben in % Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, pp. 98-99] / [63]

Die Tabelle 12 zeigt auf, dass theoretisch Leinöl mit einem hohen Gehalt an der dreifach ungesättigten Linolensäure am meisten Brom aufnehmen müsste, wobei im Versuch aber bei Rapsöl mehr Lösung verbraucht wurde. Schweineschmalz, welches auch einen höheren Anteil an gesättigten Fettsäuren aufweist, sollte am wenigsten Brom binden können, wobei das Experiment sowie die theoretischen Werte zeigen, dass die Fettsäurezusammensetzungen enorm schwanken können. [59, pp. 98-99]

132

8.3.3 Fettfleckprobe [110]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Weise mittels der Fettfleckprobe in unterschiedlichen Proben nach, ob sie Fette oder Öle enthalten.

Geräte

Papier, Wattestäbchen, Messer

Chemikalien

Fette Öle & Fette: z.B.: Sonnenblumenöl, Kokosöl, ätherisches Öl, Sojawachs

Nahrungsmittel: z.B.: Apfel, Orangenschale, Wasser, Kümmel, Speck

Durchführung

Suche dir 6 unterschiedliche Proben aus. Tupfe sie mit den Wattestäbchen auf das Papier. Drücke die Lebensmittel leicht auf das Papier oder schneide sie an und tupfe sie anschließend auf. Beschrifte die Flecken mit einem Bleistift. Halte das Papier nach dem Auftupfen gegen das Licht und nochmals 10 Minuten später. Trage ein was du beobachten kannst.

Beobachtung

Substanz Beobachtung sofort Beobachtung nach 10 Min. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Erläuterung

133

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Weise mittels der Fettfleckprobe in unterschiedlichen Proben nach, ob sie Fette oder Öle enthalten.

Geräte

Papier, Wattestäbchen, Messer

Chemikalien

Fette Öle & Fette: z.B.: Sonnenblumenöl, Kokosöl, ätherisches Öl, Sojawachs

Nahrungsmittel: z.B.: Apfel, Orangenschale, Wasser, Kümmel, Speck

Durchführung

Beobachtung

Substanz Beobachtung sofort Beobachtung nach 10 Min.

1. Apfel Nasser Fleck Getrocknet

2. Wasser Nasser Fleck Getrocknet

3. Sonnenblumenöl Glänzender Fleck Glänzender Fleck

4. Kümmel Leicht glänzender Fleck Getrocknet

5. Orange Glänzender Fleck Getrocknet

6. Sojawachs Glänzender Fleck Glänzender Fleck

7. Kokosöl Glänzender Fleck Glänzender Fleck

8. Karotte Nasser Fleck Getrocknet

9. Toastkäse Leicht glänzender Fleck Leicht glänzender Fleck

134

Abbildung 47.: Fettfleckprobe nach Auftragung Abbildung 48.: Fettfleckprobe nach 10 Minuten

Er läuterung

Im Apfel, der Karotte und dem Wasser ist kein Fett enthalten, da der Fleck nach 10 Minuten getrocknet ist. Bei dem Sojawachs, dem Kokosöl, Toastkäse und dem Sonnenblumenöl bleibt der Fleck am Papier, diese Substanzen weisen also einen Fettgehalt auf. (Mineralöl, Fette Öle und Silikonöle hinterlassen Flecken). Der Kümmel und die Orangenschale besitzen ätherische Öle, welche sich nach kurzer Zeit verflüchtigen und somit die Flecken verblassen.

Theoretischer Hintergrund

Durch die Reflexion des einfallenden Lichtes der Cellulose Moleküle ist trockenes Papier weiß und undurchsichtig. Durch die Befeuchtung mittels einer Substanz, wie Wasser oder Öl wird es jedoch transparent. Das Licht wird dabei nicht mehr reflektiert, sondern geht durch das Blatt hindurch. Die Haltungsdauer des Fleckes ist dabei abhängig von der Wechselwirkung zwischen der aufgetragenen Substanz und der Cellulose. [111]

Bei der Bezeichnung „Öl“ handelt es sich nicht um eine chemische Definition, sondern eine physikalische Eigenschaft von Stoffen, als viskose, nicht wasserlösliche Flüssigkeit. Dabei gibt es unterschiedliche Arten: [112]

135

Abbildung 49.: Beispiele der Strukturen der unterschiedlichen Öle Quelle: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [112]

Fette Öle & Fette sind Ester tierischen sowie pflanzlichen Ursprungs, welche aus einem Glycerin Molekül sowie drei langkettigen Fettsäuren aufgebaut sind. [59, p. 92]

Mineralöle (aus Erdöl) hingegen bestehen aus einem Kohlenwasserstoff-Gemisch, welches keine Fettsäuren beinhaltet, sondern aus acyclischen und cyclischen Kohlenwasserstoffen (Mineral Oil Satured Hydrocarbons) sowie aromatischen Kohlenwasserstoffen (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons) besteht. [59, p. 361]

Ätherische Öle setzen sich zum größten Teil aus Kohlenwasserstoffen, Terpenen, Carbonylverbindungen und Estern zusammen. [59, p. 299]

Silikonöle bestehen aus Siliziumverbindungen und sind sowohl organisch, wie auch anorganisch. Sie werden mittels technischer Synthese produziert.

Durch den hohen Siedepunkt der Mineralöle, Silikonöle sowie fetten Öle und Fette verdampfen diese im Gegensatz zu Wasser und etherischen Ölen nicht bei Raumtemperatur. Es bleibt ein sichtbar, glänzender Fleck. [112]

136

8.4. Kohlenhydrate

Bei dem Thema der Kohlenhydrate wird mittels saurer Katalyse aus Saccharose Kunsthonig gewonnen. Anschließend wird durch die Zugabe von Iod-Kaliumiodid-Lösung analysiert, welche Substanzen (Stärkepulver, Lebensmittel) Stärke enthalten. Dabei wird durch Bildung eines blau-violetten Iod-Stärke-Komplexes das Vorhandensein von Stärke nachgewiesen.

Die Experimente können zu dem Thema der Kohlenhydratquellen in der (veganen) Ernährung genutzt werden. Weiters können die Versuche im Zusammenhang mit der Behandlung der Kohlenwasserstoffe, Saccharide und den Kohlenhydraten im Chemieunterricht genutzt werden oder auch im fächerübergreifenden Unterricht mit Biologie eingesetzt werden.

8.4.1. Herstellung von Kunsthonig aus Saccharose [102, p. 31]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Gewinne aus Saccharose durch saure Katalyse Kunsthonig (Invertzucker).

Geräte

Becherglas, Spatel, Waage, Glucose-Teststreifen

Chemikalien

Saccharose, Milchsäure, Wasser

Durchführung

In einem Becherglas werden ungefähr 10 g Saccharose eingewogen, mit 20 mL Wasser gelöst und mit 2-3 Tropfen Milchsäure versetzt. Anschließend lässt man die Lösung auf ca. die Hälfte ihres Volumens eindampfen. Weise mittels Glucose-Teststreifens die Glucose nach.

Beobachtung

137

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Gewinne aus Saccharose durch saure Katalyse Kunsthonig (Invertzucker).

Geräte

Becherglas, Spatel, Waage, Glucose-Teststreifen

Chemikalien

Saccharose, Milchsäure, Wasser

Durchführung

Beobachtung

Es entsteht eine viskose Flüssigkeit. Mit Hilfe des Glucose-Teststreifens wird die Glucose in dem Kunsthonig nachgewiesen.

Theoretischer Hintergrund

Saccharose (α-D-Glucopyranosyl-(1 → 2)-β-D-fructofuranosid), der handelsübliche Rohrzucker ist das wichtigste Süßungsmittel weltweit. Er wird aus Zuckerrüben Zuckerrohr und Ahornsaft gewonnen und ist in der Natur in Früchten, Blättern und Wurzeln zu finden.

Bei der Invertierung (Spaltung) durch saure Katalyse wird Saccharose zu gleichen Teilen in Glucose und Fructose aufgespalten. Die erhaltene zähe Flüssigkeit nennt man Kunsthonig (Invertzucker). Während der Reaktion ändert sich die schwach rechtsdrehende Saccharose- Lösung durch die Fructose mit einem stark negativen Drehwert, zu einer linksdrehenden Lösung. [59, p. 158]

138

D-

Abbildung 50.: Hydrolyse von Saccharose mittels katalytisch wirkender Säure zu α, β-D-Glucose und α, β-D- Fructose. Quell: Eigene Darstellung in Anlehnung an: [59, p. 158]

139

8.4.2. Die Iod-Stärke-Reaktion [102, pp. 32-33]

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch Bildung eines blau-violetten Iod-Stärke-Komplexes kann mittels einer Iod- Kaliumiodid-Lösung ermittelt werden, ob eine Substanz Stärke beinhaltet.

Geräte

Reagenzglas, Becherglas, Spatel, Heizplatte

Chemikalien

Stärkepulver, Wasser, Iod-Kaliumiodid-Lösung

Durchführung

Hierbei wird eine Spatelspitze Stärkepulver in einem Reagenzglas mit ca. der gleichen Menge Wasser gelöst. Anschließend werden in einem Becherglas 50 mL Wasser zum Sieden gebracht und die Stärkelösung hinzugefügt. Von der entstandenen kolloidalen Lösung (fein verteilte Tröpfchen und Teilchen in der Dispersion) werden 10 mL entnommen und ein Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung hinzugefügt.

Beobachtung

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel.

Müllentsorgung: Durch Natriumthiosulfat können die Lösungen zu Iodid umgesetzt werden und bei den Schwermetallsalzen entsorgt werden. [113]

140

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch Bildung eines blau-violetten Iod-Stärke-Komplexes kann mittels einer Iod- Kaliumiodid-Lösung ermittelt werden, ob eine Substanz Stärke beinhaltet.

Geräte

Reagenzglas, Becherglas, Spatel, Herdplatte

Chemikalien

Stärkepulver, Wasser, Iod-Kaliumiodid-Lösung

Herstellung der Iod-Kaliumiodid-Lösung: 2 g Kaliumiodid werden in 10 mL destilliertem

H2O gelöst sowie 1 g Iod hinzugefügt. Das Gemisch wird auf 100 mL aufgefüllt und in einer braunen Glasflasche verwahrt. [114]

Durchführung

Beobachtung

Die Stärkelösung färbt sich tiefblau.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel.

Müllentsorgung: Durch Natriumthiosulfat können die Lösungen zu Iodid umgesetzt werden und bei den Schwermetallsalzen entsorgt werden. [113]

Theoretischer Hintergrund Bei Stärke handelt es sich um keinen einheitlichen Stoff. Sie besteht aus α-D-Glucose Molekülen, welche durch α- 1,4-glykosidische Verbindungen, in Form von Polysaccharid Ketten, aufgebaut sind. Diese beinhalten Amylopektin (verzweigte Strukturen, zusätzlich α- 1,6-glykosidische Verbindungen) und Amylose (lange helikale Ketten). [60, p. 374]

141

Durch die Herstellung der Iod-Kaliumiodid-Lösung bilden sich Polyiodid-Anionen, welche aus einer Kette von Iodid-Ionen bestehen und ungebunden farblos sind (bei einem Iod-Überschuss gelblich). Dadurch wird auch die Löslichkeit der Iod-Moleküle in Wasser erhöht.

- - - Polyiodid-Anionen: 2 I2 + I → I3 + I2 → I5

Das Assoziat aus den 5 Iod-Atomen bildet einen Charge-Transfer-Komplex. [115]

Durch die Reaktion mit Stärke lagern sich die Iodid-Polymere in die Helix (Amylose) ein, wobei eine stabile V-Konfirmation entsteht, welche sechs Glucosereste pro Umdrehung enthält. [61, p. 328] Die Einlagerungen der Anionen färbt die Lösung tiefblau, denn sowohl Iodid als auch die Stärke sind Elektronendonatoren, wobei die Valenzelektronen leicht anregbar sind und in verschiedenen Bereichen des Spektrums Wellenlängen absorbieren. Bei Hitzeeinwirkung wird die Lösung wieder farblos, da dies den Komplex in seine Edukte zerfallen lässt. Die Stärke wird dabei entspiralisiert, wodurch sich das Poly-Iodid nicht mehr einlagern kann. Wenn die Substanz wieder abkühlt kommt es auch wieder zu der Bildung des Iod-Stärke Komplexes. [115]

142

8.4.2.1. Nachweis von Stärke in Nahrungsmitteln

SchülerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch Bildung eines blau-violetten Iod-Stärke-Komplexes kann mittels einer Iod- Kaliumiodid-Lösung ermittelt werden, ob eine Substanz Stärke beinhaltet.

Geräte

Reagenzglas, Becherglas, Spatel, Heizplatte

Chemikalien

Lebensmittelproben: Brot, Mehl, Haferflocken, Nudeln, Bohnen, Kartoffeln, Wasser, Iod- Kaliumiodid-Lösung

Durchführung

Die zu analysierenden Proben (vegane Produkte) werden in einer Reibschale zerkleinert. Weiters wird jeweils eine Spatelspitze der zermahlenen Substanz in einem Reagenzglas mit einigen mL Wasser versetzt, bis zum Sieden erhitzt und anschließend abgekühlt. Der Lösung werden einige Tropfen Iod-Kaliumiodid hinzugetropft.

Beobachtung

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Bei längerem Umgang mit Iod kann die Schilddrüse geschädigt werden, daher Raum nach dem Versuch gut lüften. Weiters ist die Iod- Kaliumiodid-Lösung hautreizend.

Müllentsorgung: Durch Natriumthiosulfat können die Lösungen zu Iodid umgesetzt werden und bei den Schwermetallsalzen entsorgt werden. [113]

143

LehrerInnenblatt

Aufgabenstellung

Durch Bildung eines blau-violetten Iod-Stärke-Komplexes kann mittels einer Iod- Kaliumiodid-Lösung ermittelt werden, ob eine Substanz Stärke beinhaltet.

Geräte

Reagenzglas, Becherglas, Spatel, Heizplatte

Chemikalien

Lebensmittelproben: Brot, Mehl, Haferflocken, Nudeln, Bohnen, Kartoffeln, Wasser, Iod- Kaliumiodid-Lösung

Herstellung der Iod-Kaliumiodid-Lösung: 2 g Kaliumiodid werden in 10 mL destilliertem

H2O gelöst sowie 1 g Iod hinzugefügt. Das Gemisch wird auf 100 mL aufgefüllt und in einer braunen Glasflasche verwahrt. [114]

Durchführung

Beobachtung

Alle untersuchten Lebensmittel (Brot, Mehl, Haferflocken, Nudeln, Bohnen, Kartoffeln) weisen einen positiven Iod-Test auf und färben sich blau. Daher ist in allen analysierten Nahrungsmitteln Stärke enthalten.

Sicherheit: Schutzbrillen und Labormäntel. Abbildung 51.: Beispiel von Brot versetzt mit Iodid. Müllentsorgung: Durch Natriumthiosulfat können die Quelle: [113] Lösungen zu Iodid umgesetzt werden und bei den Schwermetallsalzen entsorgt werden. [113]

Theoretischer Hintergrund: siehe Versuch 8.4.1. Die Iod-Stärke Reaktion.

144

9. Conclusio Der Hype um den veganen Lebensstil, bei welchem die Ernährung rein auf pflanzlichen Lebensmitteln basiert, wird bezüglich einer adäquaten Nährstoffabdeckung oft kritisch gesehen. Nährstoffe bei welchen ein möglicher Mangel auftreten kann sind Proteine, essentielle Aminosäuren, Ω-3-Fettsäuren sowie die Mineralien Eisen, Calcium, Zink, Jod, Selen, wie auch

Vitamin D, B2 und insbesonders B12. Mit einer ausgewogenen Speiseplanung, auf welche VeganerInnen besonders achten müssen, ist es sehr wohl möglich den Bedarf der meisten Makro- und Mikronährstoffe abzudecken, wobei die Werte regelmäßig ärztlich überprüft werden sollten. Kritische Nährstoffe können außerdem mittels angereicherter Lebensmittel zusätzlich aufgenommen werden. Bei Vitamin B12 sollten jedoch für eine ausreichende Zufuhr zusätzliche Supplemente eingenommen werden.

Jedoch nicht nur der vegane Lebensstil findet immer mehr AnhängerInnen, sondern auch der Markt mit den veganen Ersatzprodukten wächst unaufhaltsam. Ob diese einen gesundheitlichen Vorteil gegenüber den tierischen Produkten bieten ist umstritten. Im Endeffekt kann gesagt werden, dass es sicherlich vegane Ersatzprodukte auf dem Markt gibt, die durch geringere Fettgehalte, eine größere Anzahl an ungesättigten Fettsäuren und teilweise komplexe Kohlenhydrate gesundheitliche Vorteile gegenüber den tierischen Originalen bieten. Pflanzliche Produkte können wie tierische Lebensmittel Mineralölbelastungen, Fettschadstoffe und hohe Mengen an Salz enthalten. Nahrungsmittel tierischer Herkunft können darüber hinaus noch Antibiotika und Krankheitserreger aufweisen. Darüber hinaus beinhalten sie meist mehr Fett, viele gesättigte Fettsäuren und Cholesterin, welche sich gesundheitlich negativ auswirken können. Im Allgemeinen sind aber stark verarbeitete Produkte, ob veganen oder tierischen Ursprungs, sicherlich nicht als Hauptnahrungsquellen zu empfehlen und sollten, wenn überhaupt, nur in geringen Maßen konsumiert werden. Den Hauptanteil der Ernährung sollten unverarbeitete Lebensmittel, wie Obst und Gemüse ausmachen.

Die Ernährungsweise eines Menschen hat großen Einfluss auf seine Gesundheit und SchülerInnen sollten hinsichtlich dieses Themas sensibilisiert werden. Sie sollten sowohl die Risiken als auch Chancen unterschiedlicher Lebensstile und -mittel kennen lernen. Immer mehr Menschen verfolgen einen veganen Ernährungsstil und auch die Industrie hat sich, durch die Entwicklung von immer mehr pflanzlichen Fertigprodukten, auf diesen Trend eingestellt. Im Chemieunterricht können die SchülerInnen über die Zusammensetzung und gesundheitlichen Aspekte von Lebensmitteln aufgeklärt werden, was ihnen ermöglichen sollte für sich die richtige Entscheidung bezüglich ihres Lebensstils zu treffen.

145

10. Literaturverzeichnis

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[120] Backen & kochen mit Stefan, „Glukosesirup oder Invertzucker / Rezept / Tutorial,“ 2015. [Online]. Available: https://i.ytimg.com/vi/oIwMQr1ZnMs/maxresdefault.jpg. [Zugriff am 27. 05. 2018].

[121] Wikipedia, „Iodprobe,“ [Online]. Available: https://de.wikipedia.org/wiki/Iodprobe. [Zugriff am 27. 05. 2018].

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[125] Lebensmittellexikon, „Retrogradation,“ Lebensmittelwissen.da, [Online]. Available: https://www.lebensmittelwissen.de/lexikon/r/retrogradation.php. [Zugriff am 16. 06. 2018].

154

11. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1.: Zeigt die Verteilung der Vegetarier und Veganer in Österreich ...... 12 Abbildung 2.: V-Label: europäisches Gütesiegel seit 1996 für vegetarische und vegane Produkte ...... 18 Abbildung 3.: Die Veganblume für vegane Produkte ...... 18 Abbildung 4.: Auslöser welche zu einer veganen/vegetarischen Ernährungsweise führen ..... 22 Abbildung 5.: Genannte Vorteile eines vegan/vegetarischen Ernährungsstils ...... 23 Abbildung 6.: Einführung von veganen Lebensmitteln im Jahr 2016 ...... 36 Abbildung 7.: Empfohlene Nährstoffzufuhr ...... 40 Abbildung 8.: Nährstoffzufuhr von VeganerInnen laut der Werte der EPIC-Oxford-Studie. . 40 Abbildung 9.: Bildung eines Triacylglycerins durch Veresterung eines Glycerins mit drei Fettsäuren ...... 41 Abbildung 10.: Beispiel eines dreisäurigen Triacylglycerids (von oben nach unten): Palmitinsäure (16:0), Ölsäure (18:1), Linolsäure (18:3) ...... 42 Abbildung 11.: Ω-6-Fettsäure Linolsäure ...... 43 Abbildung 12.: Struktur von Cholesterin ...... 46 Abbildung 13.: Einteilung der Kohlenhydrate (Saccharide) ...... 50 Abbildung 14.: Schematische Darstellung der Photosynthese-Reaktion in Pflanzen...... 51 Abbildung 15.: Struktur der D-Aldosen ...... 52 Abbildung 16.: Struktur der D-Ketosen ...... 52 Abbildung 17.: Struktur von Keto- und Aldotriosen ...... 53 Abbildung 18.: Haworth-Formeln der D-Glucopyranose im Mutarotations-Gleichgewicht ... 54 Abbildung 19.: Sesselschreibweise von der α- und β-Form Glucopyranose: (a) bezeichnet dabei die axiale und (e) die äquatoriale Konformation.der OH Gruppen an den C-Atomen. .. 54 Abbildung 20.: Haworth-Formeln der D-Fructopyranose und D-Fructofuranose ...... 55 Abbildung 21.: Bausteine der Stärke ...... 56 Abbildung 22.: Peptidbindung ...... 62 Abbildung 23.: Strukturen der am häufigsten in der Natur vorkommenden Aminosäuren. (* essentiellen AS) Die abgebildete Form der Aminosäuren besteht bei einem pH-Wert von circa 7,4 ...... 64 Abbildung 24.: Gleichgewicht zwischen einer ungeladenen Aminosäure und einem Zwitterion im wässrigen Milieu ...... 65 Abbildung 25.: Grundstrukturen der MOSH ...... 79 Abbildung 26.: Grundstrukturen der MOAH ...... 80

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Abbildung 27.: links Glutaminsäure und rechts Monosodium-L-glutamat ...... 82 Abbildung 28.: Glycidol ...... 86 Abbildung 29.: Strukturen von Monochlorpropandiol und deren Ester ...... 86 Abbildung 30.: Bildungsmöglichkeit von 2- und 3-MCPD-Ester aus einem Alkylglycerol (T > 200°C)...... 87 Abbildung 31.: Bildungsmöglichkeit von Glycidyl-Ester aus einem Diglycerid (T > 230°C).89 Abbildung 32.: Quorn -Vegane Nuggets ...... 96 Abbildung 33.: Struktur der D & L -Milchsäure ...... 111 Abbildung 34.: Joghurtproben mit Phenolphthalein-Lösung ...... 114 Abbildung 35.: Verwendete Produkte: Milchsäuregehalt in Joghurt...... 114 Abbildung 36.: Joghurtproben mit Phenolphthalein nach Zugabe von NaOH bis zum Umschlagpunkt...... 114 Abbildung 37.: Neutralisation der Milchsäure durch NaOH ...... 117 Abbildung 38.: Gleischgewicht von Lactat-Ionen mit Wasser ...... 117 Abbildung 39.: Verwendete Produkte: Biuret-Reaktion ...... 121 Abbildung 40.: Probelösungen mit NaOH ...... 121

Abbildung 41.: Probelösungen mit NaOH nach Zugabe von CuSO4 ...... 121 Abbildung 42.: Bildung eines Kupfer (II)-Komplex durch Biuret-Reaktion ...... 122 Abbildung 43.: Tyrosin reagiert mit Salpetersäure zu Nitrotyrosin und Wasser...... 125 Abbildung 44.: Alkalische Hydrolyse eines Triacylglycerins mit KOH...... 128 Abbildung 45.: Triacylglycerid mit drei Fettsäuren (von oben nach unten): Palmitinsäure (16:0), Ölsäure (18:1), Linolsäure (18:3) ...... 131 Abbildung 46.: Elektrophile Addition von Brom an die Doppelbindung der Ölsäure (18:1), wird zu 9,10-Dibromstearinsäure...... 131 Abbildung 47.: Fettfleckprobe nach Auftragung ...... 135 Abbildung 48.: Fettfleckprobe nach 10 Minuten ...... 135 Abbildung 49.: Beispiele der Strukturen der unterschiedlichen Öle ...... 136 Abbildung 50.: Hydrolyse von Saccharose mittels katalytisch wirkender Säure zu α, β-D- Glucose und α, β-D-Fructose...... 139 Abbildung 51.: Beispiel von Brot versetzt mit Iodid...... 144

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12. Tabellenverzeichnis

Tabelle 1.: Vegetarische Kostformen (in Grün die eher seltenen kritischen Nährstoffe bei der Ernährungsform) ...... 15 Tabelle 2.: Ausgangsrohstoffe für pflanzliche Ersatzprodukte ...... 38 Tabelle 3.: Fettsäuren, welche häufig in der Natur (Ölen und Fetten) vorkommen...... 45 Tabelle 4.: Fettsäuremuster wichtiger pflanzlicher und tierischer Fette und Öle ...... 48 Tabelle 5.: Beispiele für modifizierte Stärken mit ihren Eigenschaften und ihrem Einsatz. ... 58 Tabelle 6.: Die biologische Wertigkeit ausgewählter Lebensmittel, unter Angabe des Anteils (%) an Proteinen. Bei der Kombination von Lebensmitteln wird die % Angabe auf die Proteinmenge bezogen: z.B.: 36% Ei + 65 % Kartoffel auf den Anteil der Eiweiße in den Nahrungsmitteln ausgelegt. Daher müssen 75 g Ei plus 500 g Kartoffeln (13 % + 87 % der Lebensmittel) vermengt werden, um einen BW von 136 zu erzielen...... 67 Tabelle 7.: Angabe der wahren Verdaulichkeit und des PDCAAS von ausgewählten Lebensmitteln ...... 69 Tabelle 8.: Empfohlene Proteinzufuhr laut D-A-CH ...... 70 Tabelle 9.: Durchschnittlicher Anteil der Inhaltsstoffe in 100 g der getrockneten, unverarbeiteten Sojabohne...... 72 Tabelle 10.: Testergebnisse der von ÖKO-TEST untersuchten veganen Produkte. (Mängel sind fett gedruckt) ...... 76 Tabelle 11.: Testergebnisse der von ÖKO-TEST untersuchten veganen Produkte. (Mängel sind fett gedruckt) ...... 77 Tabelle 12.: Empfehlungen für den TDI von MOSH ...... 79 Tabelle 13.: Durchschnittlicher Gehalt der Prozesskontaminanten in Ölen...... 88 Tabelle 14.: Durchschnittlicher Proteingehalt der Fleischersatzprodukte (Kapitel 7.2.) ...... 91 Tabelle 15.: Ausgewählte Fleischersatzprodukte eingeteilt nach ihrem Hauptausgangsstoff. 96 Tabelle 16.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Fleisch...... 98 Tabelle 17.: Ausgewählte Käseersatzprodukte mit dem Grundstoff Kokosöl...... 101 Tabelle 18.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Käse...... 101 Tabelle 19.: Ausgewählte Milchersatzprodukte mit dem Grundstoff Soja...... 102 Tabelle 20.: Ausgewählte tierische Vergleichsprodukte für Käse...... 102 Tabelle 21.: Bewertung der Nährwerte in Lebensmitteln pro 100 g laut EFSA 2013...... 103 Tabelle 22.: Fettsäurezusammensetzung der untersuchten Proben in % ...... 132

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