Funktionelle Lebensmittel - Universität Paderborn

Funktionelle Lebensmittel
- Konzepte und Ziele
Helmut Heseker
Universität Paderborn

Definition: Functional Food
„Alle Lebensmittel mit zusätzlich zum Nähr- und
Genußwert positiven Beeinflussung der individuellen
Gesundheit oder Leistungsfähigkeit.“
1. Lebensmittel, hergestellt aus natürlichen Zutaten
2. konsumiert als Bestandteil der täglichen Nahrung
3. Zusatznutzen (additive value):
- Stärkung der Abwehrkräfte
- Prävention spezifischer Erkrankungen
- Rekonvaleszenz von bestimmte Erkrankungen
- Kontrolle physischer oder mentaler Prozesse
- Modifikation des Alterungsprozesses

Verbraucherinteresse an Functional Foods
Prävention ernährungsbedingter/-mitbedingter
Krankheiten (Adipositas, Allergien, Arteriosklerose
und Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes mellitus,
Hypertonie, Immunschwäche, Katarakte, Krebs,
Osteoporose, Neuralrohrdefekte)
erhöhte Lebens- und Gesundheitserwartung
wachsendes Bedürfnis nach Fitness und
Leistungsfähigkeit
Reduktion von Kosten im Gesundheitswesen

Konzept für Functional Foods
Kombination der
positiven Eigenschaften
von Lebensmitteln
und
von Arzneimitteln

Functional Food: Im Grenzbereich
zwischen Lebensmittel und Arzneimittel
§§ LMBG §§ AMG
Landwirtschaftliche
Rohprodukte
Gesundheit
Verarbeitete
Lebensmittel
Angereicherte
Lebensmittel
Funktionelle
Lebensmittel
traditionell
aktuell
Nahrungsergänzungsmittel
Nutraceuticals
Synthetische
Arzneimittel
Phytopharmaka
Krankheit
Ernährung Prävention Therapie

Functional Food: bisherige Konzepte
Elimination und Reduktion
unerwünschter Inhaltsstoffe:
Fett
Cholesterin
Kochsalz
Zucker
Kalorien (Energie)

Functional Food: bisherige Konzepte
Anreicherung von Lebensmitteln
Vitamine
Mineralstoffe
Spurenelemente
Ballaststoffe

Functional Foods in Deutschland
Speisesalz mit Jod
Kakaopulver (z.B. Ovomaltine)
Lebensmittel mit Zuckeraustauschstoffen
energiereduzierte Lebensmittel
diätetische Lebensmittel
Margarine mit hohem Gehalt an mehrfach ungesättigten
Fettsäuren oder mit pflanzlichen Sterinen
Sportlerlebensmittel
Lebensmittel mit Zusatz von Vitaminen, Calcium
Probiotische Lebensmittel
Isotonische Getränke
Wellnessbrote mit ω-3-Fettsäuren oder Inulin und Glukane
aber nicht Nahrungsergänzungsmittel in Pillen-, Tabletten, Kapselform

Anteile einzelner Inhaltsstoffe (2000)
Laktobazillen
10%
Oligosaccharide
20%
andere
10%
Calcium
20%
Ballaststoffe
40%

Von der Hypothese zu einer
ernährungsbedingten Funktionsverbesserung
Ernährungsepidemiologie Hypothese
Konsistente Ergebnisse Prüfung der Hypothese
- Biochemie/Molekularbiologie
- Dosis-/Wirkungsbeziehungen
Konsensus über die - Interventionsstudien
Bedeutung
des Zusammenhangs
Empfehlung Neues funktionelles
(DACH, SCF, DRI) Lebensmittel

Probiotika
Vom Nahrungsmittel zum Functional Food
Lebende, definierte Mikroorganismen, die nach Verzehr durch
transiente Besiedelung des Dickdarms positive Wirkungen auf die
Gesundheit ausüben sollen.
verschiedende Genera: LC1, LGG u.a.
Prebiotika
Nicht- oder nur partiell verdauliche Zusatzstoffe, die im Dickdarm
das Wachstum und die Aktivität ausgewählter Mikroorganismen
selektiv ermöglichen/begünstigen sollen.
Inulin, Neo-Zucker, Lactulose, Fructo/Galactooligosaccharide
Symbiotika
Eine Kombination aus Probiotika und Prebiotika

Inulin und Oligofruktose (FOS) und die
Bilanz ihrer metabolischen Verwertung
ca. 50 % als kurzkettige Fettsäuren, davon
60 % Acetat, 10 % Propionat, 5 % Butyrat, 25 % Lactat
metabolische
Verwertung
durch die Darmflora
bis zu 40 % als bakterielle Biomasse (Ausscheidung)
ca. 10 % als Gase (Wasserstoff, Kohlendioxid, Methan)
physiologischer kalorischer Wert: ca. 1,5 bis 1,7 kcal / g

Die primären Fermentationsprodukte des bakteriellen
Stoffwechsels im Dickdarm des Menschen nach Gabe
prebiotischer Substrate
BIOMASSE
Harnstoff Fermentation
Lactat
nach Daniel, 2001
Butyrat
Propionat Acetat
1 : 1 : 3
ca. 200 bis 400 mmol / Tag
GASE
Substratinflux ( Atemluft)
Konzentrierung
Elektrolyt- und
Wasserhomöostase

Postulierte Wirkungen der Pro- /Pre- und
Symbiotika
Nutritive Wirkungen:
Produktion kurzkettiger Fettsäuren und Laktat, Vitamine
Metabolische Wirkungen
Verbesserte Laktose-Toleranz
Metabolismus von primären und sekundäre Gallensäuren
Antitumoraktivität
Senkung des Cholesterolspiegels
Verbesserung der Calciumresorption und -retention
Immunologische Wirkungen:
Entwicklung/Homöostase des intestinalen Immunsystems
Protektive Wirkungen
Aufnahme und Detoxifikation von Xenobiotika
Reduktion der Ammonium- und Amin- Phenolresorption
Schutz vor Kolonisierung mit pathogenen Mikroorganismen durch
antimikrobielle Substanzen

Neuartige / funktionelle Lebensmittel
Experimentell gezeigte Wirkungen der Prebiotika
(primär von Inulin und FOS in Humanstudien sowie in Tierexperimenten)
Erhöhung des Stuhlgewichts
Erhöhung der Stuhlfrequenz (Minderung der Obstipation)
Erhöhung des HDL/LDL-Verhältnisses
Reduktion der glykämischen Reaktion
Reduktion der Plasmatriglyceride und Cholesterols
Erhöhung der Calciumresorption und -retention
Reduktion der Hyperproliferation im Dickdarm

Weltweiter Vergleich der Adipositas-Prävalenz
seit 1991 und später (BMI > 30)
Prävalenz mit BMI>30 [%]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Frankreich
Niederlande
Finnland
Männer
Frauen
UK
D (West)
Tsch.-Rep.
D (Ost)
Rußland
USA (wh)
USA (mex)
USA (bl)
Kanada
Australien

Verteilung des Körpergewichts deutscher Rekruten bei
der Musterung: Vergleich 1957 und 1996
30
25
20
15
10
5
0
1957 1996
40 60 80 100 120

[%]
25
20
15
10
5
0
Anteil übergewichtiger und adipöser
Wehrpflichtiger in Deutschland
1991-96 1997-99
BMI >30
BMI 25-30

Anforderungen an ein
energiereduziertes Lebensmittel
kleinere Energiemenge pro Portion
- geringer/reduzierter Gehalt an gesättigten Fettsäuren
- Kohlenhydrate mit geringe Insulinwirkung
höhere Nährstoffdichte
sichere Bedarfsdeckung mit essentiellen
Nährstoffen
hohe Sättigungswirkung, gute Magenfüllung
ausgezeichneter Geschmack (der Geschmack
entscheidet!)
kurzer, aber angenehmer Nachgeschmack

Obst, Gemüse und Krebs
In Deutschland erkranken jedes Jahr 340.000 Menschen
an Krebs; 210.000 sterben an den Krankheitsfolgen.
Krebs steht an 2. Stelle der Todesursachen.
30-40 % der Krebserkrankungen gehen auf das Konto
falscher Ernährung.
Von allen Nahrungsfaktoren, die mit Krebserkrankungen
in Verbindung gebracht werden, ist die inverse
Beziehung zwischen Obst-/Gemüseverzehr und
Krebsrisiko die konsistenteste Beziehung.

Sekundäre Pflanzenstoffe
Pflanzenstoff Wirkung
Flavonoide (Beeren) antioxidativ
Carotionoide (Karotten) antioxidativ, immunmodulatorisch
Glucosinolate (Kohl) antikanzerogen
Sulfide (Zwiebeln) antimikrobiell
Phytosterine (Samen) Cholesterinspiegel-senkend
Phytinsäure (Vollkorn) Blutglukosespiegel-senkend

Phenolsäuren
Glucosinolate
Sulfide
Sekundäre Pflanzenstoffe und
Kanzerogenese
Prokarzinogene
Karzinogene
Glucosinolate
Phenolsäuren
Monoterpene
nach Watzl und Leitzmann, 1995
Tumorauslösung
(Initiation)
Radikale
Zelle mit
DNA-
Schaden
Carotinoide
Polyphenole
Flavonoide
Monoterpene
Tumorförderung
(Promotion)
Carotinoide
Flavonoide
Glucosinolate
Tumor

Mögliche Wirkungen
Sekundärer Pflanzenstoffe
Sekundäre Pflanzenstoffe können fast auf jeder Stufe
die Krebsentstehung hemmen.
Sekundärer Pflanzenstoffe wirken antigenotoxisch,
antioxidativ und immunmodulatorisch.
Sekundäre Pflanzenstoffe beeinflussen das Blutgerinnungssystem
positiv und wirken blutdrucksenkend.
Vielversprechende Substanzen,
„in den Flegeljahren der Pubertät“
Es fehlen Bioverfügbarkeitsstudien!
Es fehlen toxikologische Kenndaten!
Es fehlen randomisierte, placebo-kontrollierte Studien!

Sekundäre Pflanzenstoffe
Für die gesundheitlichen Wirkungen
von Obst und Gemüse
können keine einzelnen Inhaltsstoffe
verantwortlich gemacht werden.
Vermutlich senkt die Vielfalt
an Inhaltsstoffen inklusive Ballaststoffe,
resistente Stärke
und essentielle Nährstoffe
das Krankheitsrisiko!

Anforderungen an ein altersgerechtes
Fleischgericht
kleinere Portionsgröße (z.B. 120 g 80 g)
höhere Nährstoffdichte (Vitaminanreicherung)
leicht kau- und schluckbar auch bei
Zahnprothesen (z.B. püriertes Fleisch)
gut gewürzt (der Geschmack entscheidet!)
Ähnlichkeit in Geschmack, Geruch und
Aussehen mit einem traditionellen Produkt

Ausblick
kommerzielle Lebensmittelproduktion ist von großer
ökonomischer Bedeutung mit hoher Wertschöpfung
durch rückgängige Bevölkerung und kaum steigerbaren
individuellen Verzehr zeigt Lebensmittelmarkt nur
begrenztes Wachstum
Gewinne sind durch Reduktion der Produktionskosten
sowie Diversifizierung im Lebensmittelangebot zu
erreichen
>> Schaffung neuer Bedürfnisse und neuer Bedarfe:
„besondere“ und „gesündere“ Lebensmittel,
über § 1 LMBG hinaus

9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Umsätze von Functional Foods
in Japan und USA (1995)
Mrd US$
Japan USA

Europamarkt für funktionelle Milchprodukte
(nach Frost&Sullivan Nr. 3681-88, Juli 2000)
6
5
4
3
2
1
0
Mrd US$
1999 2006

Zukünftige funktionelle Lebensmittel
entwickelt auf der Basis von Erkenntnissen der
modernen Ernährungswissenschaft über kausale
Zusammenhänge zwischen Nahrungsinhaltsstoffen
und Gesundheit bzw. Fehlernährung
funktionelle Lebensmittel mit höherem Gesundheitswert:
intrinsische Anreicherung mit Vitaminen,
Spurenelementen, sekundären Pflanzeninhaltsstoffen,
Polyenfettsäuren, Ballaststoffen
produziert mit Hilfe der modernen Biotechnologie
einschließlich gentechnischer Verfahren

Langfristige Entwicklung
Funktionelle Lebensmittel sind nur Zwischenstufe,
in Zukunft:
Berücksichtigung der genetischen Variabilität
durch Erfassung des individuellen Genprofils
auf das Genprofil zugeschnittene individualisierte
Ernährungsweise mit optimierten Lebensmitteln
zur Minimierung individueller nutritiv bedingter
Risiken