Antioxidantien

Antioxidantien (auch Oxidationshemmer) werden in Lebensmitteln, in Arzneimitteln und in Kunststoffen eingesetzt, um die Oxidation empfindlicher Moleküle zu verhindern, also die Reaktion mit dem Luftsauerstoff oder anderen oxidierenden Chemikalien. Meistens wirken sie als Radikalfänger. Antioxidativ wirksame Substanzen kommen auch natürlicherweise in der Nahrung und im menschlichen Organismus vor. Ob sie – wie von den Produzenten behauptet – zum Schutz vor Schädigungen von z. B. Zellkernen und Zellmembranen dienen und somit Krankheiten wie Arteriosklerose, Krebs und Grauen Star positiv beeinflussen, ist umstritten.[1][2] Krebspatienten wird von der Einnahme sogar abgeraten, da bei der Behandlung von Tumoren freie Radikale entstehen sollen, um die Tumorzellen abzutöten. Antioxidantien verringern deshalb den Heilungserfolg mancher Krebstherapien.[3]

Antioxidantien sind u. a. in Knoblauch, Blaubeere, Kohl, Brokkoli, Süßholz, Ingwer, Tee, Kaffee, Kerbel, Petersilie, Zwiebel, Zitrusfrüchten, Leinsamen, Vollreis, Tomaten, Traubenkernöl, Rosmarin, Minze, Gurke, Spargel, Basilikum und Kakao enthalten und werden in der Lebensmitteltechnik als Lebensmittelzusatzstoffe eingesetzt. Antioxidantien sind auch ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Muttermilch, sie wirken im Organismus des Babys als Radikalfänger und helfen u. a. bei der Infektionsabwehr.

Siehe auch: Sekundäre Pflanzenstoffe, Bioflavonoide, Radikale.

Inhaltsverzeichnis

Mögliche Einteilung der Antioxidantien nach dem Wirkmechanismus

Nach Art des chemischen Wirkmechanismus können die Antioxidantien in „richtige Antioxidantien“, „reduzierende Substanzen“ und „Antioxidantien mit synergistischen Effekten“ typisiert werden.

Definition für die sogenannten richtigen Antioxidantien ist der Wirkmechanismus, welcher darin besteht, dass Kettenreaktionen durch das Einfangen von freien Radikalen blockiert werden. Beispiele solcher Antioxidantien sind BHA und BHT. Im Gegensatz dazu wirkt beispielsweise Ascorbinsäure als reduzierende Substanz dadurch, dass sie leicht bzw. leichter oxidiert wird und somit einen Schutz darstellt. Ein Schutz ist nur gewährleistet, wenn diese Substanzen ein geringeres Redox-Potential aufweisen, als die zu schützende Matrix. Zur letztgenannten Gruppe der synergistischen Antioxidantien zählt beispielsweise Natrium-EDTA, welches die antioxidative Wirkung verstärkt, indem es Metallionen komplexiert.[4][5]

Natürliche Antioxidationsmittel

Ein in der Natur vorkommendes Antioxidationsmittel ist Vitamin C (Ascorbinsäure), das in vielen Zitrusfrüchten enthalten ist. Dies kann man auch an einem kleinen Test leicht veranschaulichen, indem man etwas Zitronensaft auf einen frisch geschälten Apfel gibt. Man kann erkennen, dass der Apfel an den behandelten Stellen nicht so schnell braun wird. Vitamin C und seine Salze werden z. B. Limonaden, Marmeladen, Kondensmilch und Würstchen zum Schutz beigefügt. Im Magen verhindert Ascorbinsäure, dass sich aus Nitrit und sekundären Aminen krebserregende Nitrosamine bilden.[1] Die Bedeutung des Vitamin C wird mit im Hinblick auf den Eisenstoffwechsel allerdings zuweilen auch kontrovers beurteilt, da es durch die Reduktion von Fe(III) zu Fe (II) in Anwesenheit von H2O2 zur Entstehung von hochreaktiven und hochtoxischen Hydroxyl-Radikalen kommen kann.

Es gibt weitere natürliche Antioxidantien, die zur Vitamin-E-Familie gehören und hauptsächlich in Nüssen und Sonnenblumenkernen enthalten sind. Sie werden meist in Pflanzenölen, Margarine und Kakaoprodukten verwendet. Tocotrienolen, die auch zur Vitamin-E-Familie gehören, wurde eine bis zu 40-fach stärkere antioxidative Wirkung als alpha-Tocopherol in-vitro nachgewiesen.[6] Sie kommen besonders in rotem Palmöl vor, aber auch in Kokosöl, Reisöl, Gerstenöl und weiteren.

Die zur Gruppe der sekundären Pflanzenstoffe zählenden antioxidativ wirksamen Carotinoide Lycopin sind in vielen Obst- und Gemüsearten enthalten. Lycopin ist ihr effektivster Vertreter.[7] und gehört auch allgemein zu den stärksten natürlichen Oxidationsschutzstoffen. Es ist hauptsächlich in roten Tomaten enthalten (ca. 20 mg/kg) und wirkt als Radikalvernichter. Studien haben gezeigt, dass Lycopin als wirksame Substanz zur Verringerung des Risikos für bestimmte Krebsarten dienen kann. Vor allem bei Prostatakrebs gibt es nachgewiesene Erfolge. Außerdem kann mit Antioxidantien – besonders den Vitaminen C und E, β-Carotin und dem Knoblauchsulfid Allicin – arteriosklerotischen Erkrankungen vorgebeugt werden, indem die Oxidation von LDL-Cholesterin (low density lipoprotein) im Blut vermindert wird. Weitere natürliche Schutzsubstanzen mit antioxidativen Eigenschaften sind Polyphenole (v. a. in Rotwein), Flavonoide (Wein, Tee, Gemüse, Obst), Phytoöstrogene und Protease-Inhibitoren.[8]

Im Säugetierorganismus stellt ferner das Glutathion ein sehr wichtiges Antioxidationsmittel dar. Neben antioxidativ wirkenden Proteinen wie Transferrin, Albumin, Coeruloplasmin, Hämopexin und Haptoglobin werden im Körper weiterhin verschiedene antioxidative Enzyme gebildet. Die wichtigsten sind hier die Superoxiddismutase (SOD), die Glutathionperoxidase (GPX) und die Katalase. Diese Enzyme sind zur Entgiftung freier Radikale in den Körperzellen von entscheidender Bedeutung.

Antioxidantien sollten jedoch stets aktiv sein. Bei einem Mangel an Bewegung werden Antioxidantien inaktiv und verlieren somit ihre Wirkung. Von der Einnahme hoher Dosen isolierter Antioxidantien wird abgeraten, unabhängig davon, ob sie natürlichen oder synthetischen Ursprungs sind. Mehrere Untersuchungen weisen darauf hin, dass z. B. Vitamin E in hoher Konzentration selbst zum freien Radikal werden kann und so die Lipidoxidation fördert. Auch β-Carotin wirkt in großen Mengen auf Lungenkrebspatienten vermutlich eher schädlich.[9]

Die wichtigsten Quellen für Antioxidantien

Nach einer US-amerikanischen Untersuchung aus dem Jahr 2005 ist die mit Abstand wichtigste Quelle für gesundheitsfördernde Antioxidantien aus der täglichen Nahrung das Genussmittel Kaffee. Dies liegt allerdings weniger daran, dass Kaffee außergewöhnlich große Mengen an Antioxidantien enthält, als vielmehr an der Tatsache, dass die Amerikaner zu wenig Obst und Gemüse zu sich nehmen, dafür aber umso mehr Kaffee konsumieren. Die Forscher empfahlen daher nicht etwa den Kaffeekonsum auszuweiten, sondern die Zufuhr an Obst und Gemüse zu steigern – insbesondere Datteln, rote Weintrauben und Cranberries und auch die Açaí sind aufgrund ihrer hohen Konzentration an Antioxidantien empfehlenswert.[10] In Deutschland und einigen anderen europäischen Ländern dürfte die Lage aufgrund der vergleichbaren Ernährungsgewohnheiten ähnlich sein.

Die wichtigsten Quellen für Antioxidantien
(durchschnittl. Aufnahme eines US-Amerikaners in mg/Tag; Quelle: [6])
 Rang  Quelle  mg/Tag  Rang  Quelle  mg/Tag
   1 Kaffee    1.299    6 Rotwein    44
   2 Tee    294    7 Bier    42
   3 Bananen    76    8 Äpfel    39
   4 Trockenbohnen    72    9 Tomaten    32
   5 Mais    48    10 Kartoffeln    28

Künstliche Antioxidationsmittel

Die wichtigste Gruppe der künstlichen Antioxidationsmittel sind die Gallate. Gallate werden pflanzlichen Ölen und Margarine beigefügt, um ein Ranzigwerden zu verhindern und den Geschmack zu erhalten.

Außerdem sind diese bei zu hoher Dosierung jedoch insofern schädlich für den Körper, als sie im Hüftbereich zu Schwellungen führen können. Speziell Propylgallat (E 310) kann zur lebensbedrohlichen Zyanose führen.

Industrielle Verwendung von Antioxidantien

In der Industrie werden Antioxidantien benötigt, um die oxidative Degradation von Kunststoffen, Elastomeren und Klebstoffen zu verhindern. Sie dienen außerdem als Stabilisatoren in Treib- und Schmierstoffen. In Kosmetika auf Fettbasis, etwa Lippenstiften und Feuchtigkeitscremes, verhindern sie Ranzigkeit.

Obwohl diese Additive nur in sehr geringen Dosen benötigt werden, typischerweise weniger als 0,5 %, beeinflussen ihr Typ, die Menge und Reinheit drastisch die physikalischen Parameter, Verarbeitung, Lebensdauer und oft auch Wirtschaftlichkeit der Endprodukte. Ohne Zugabe von Antioxidantien würden viele Kunststoffe nur kurz überleben. Die meisten würden sogar überhaupt nicht existieren, da viele Plastikartikel nicht ohne irreversible Schäden fabriziert werden könnten. Das Gleiche gilt auch für viele andere organische Materialien.

Der globale Markt für Antioxidantien hatte im Jahr 2007 ein Volumen von ca. 880.000 Tonnen. Der mengenmäßig größte Anteil entfiel auf Asien, vor Europa und Nordamerika. Mit Antioxidantien wurde 2007 ein Umsatz von etwa 3,7 Mrd. US$ (2,4 Mrd. €) erzielt.[11]

Beispiele einiger Antioxidationsmittel

E-Nr. Art Verwendung
E300–E302 Ascorbinsäure und Ascorbate Antioxidationsmittel, Mehlbehandlungsmittel
E304 Ascorbinsäureester Antioxidationsmittel
E306–E309 Tocopherole Antioxidationsmittel
E310–E312 Gallate Antioxidationsmittel
E315, E316 Isoascorbinsäure und Natriumsalz Antioxidationsmittel
E320 Butylhydroxyanisol (BHA) Antioxidationsmittel
E321 Butylhydroxytoluol (BHT) Antioxidationsmittel
E385 Calciumdinatrium-EDTA Antioxidationsmittel und Stabilisator
E450–E452 Di-, Tri- und Polyphosphate Antioxidationsmittel, Backtriebmittel und Schmelzsalz
E512 Zinnchlorid Antioxidationsmittel und Stabilisator

Quellen

  1. a b UGB: Vitamin C – Viel hilft viel? [1]
  2. Lancet, Juni 2003, Marc S. Penn et al.
  3. [2] Deutscher Internistenverband August 2008
  4. The European Medicines Agency: Note for Guidance on Inclusion of Antioxidants and Antimicrobial Preservatives in Medicinal Products
  5. European Medicines Agency
  6. Packer L, Weber SU, Rimbach G.: Molecular aspects of alpha-tocotrienol antioxidant action and cell signalling. J Nutr. 2001 Feb;131(2):369S-73S.C Volltext(engl.) PMID 11160563
  7. UGB: Carotinoide: Rot und gelb halten fit. [3]
  8. UGB: Gesunde Kost für ein gesundes Herz [4]
  9. UGB: Können Vitamine und Mineralstoffe Arteriosklerose vorbeugen? [5]
  10. American Chemical Society:Coffee is number one source of antioxidants
  11. Marktstudie Antioxidantien von Ceresana Research


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