Grillsaison – Tipps für die Fleischzubereitung auf dem Rost

aktuell | ernährungslehre & -praxis
Nr. 7
Juli 2008
Fleisch wird gern gebraten oder – wie jetzt im Sommer – gegrillt verzehrt.
Durch diesen Erhitzungsprozess entstehen im Fleisch resp. auf der Fleischoberfläche Substanzen, die dem Grillgut seinen typischen Geschmack geben, aber
auch Stoffe, die in Verdacht stehen, das Risiko für Krebserkrankungen zu erhöhen.
Sollte man auf das Grillen, ggf. auch Braten von Fleisch und Fleischerzeugnissen
verzichten? Dazu befragten wir Dr. Wolfgang JIRA vom Institut für Sicherheit und
Qualität bei Fleisch vom Max Rubner-Institut, Kulmbach.
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Grillsaison – Tipps für die
Fleischzubereitung auf dem Rost
Beim Hocherhitzen von Fleisch entstehen die
für den Geschmack verantwortlichen Stoffe,
das typische Aroma gebratener oder gegrillter
Fleischerzeugnisse. Welche Stoffe sind das?
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Beim Erhitzen von Fleisch bilden sich zahlreiche, teilweise sehr intensive Geschmacksstoffe, die für das typische Fleischaroma verantwortlich sind. Diese Stoffe bilden sich
einerseits durch Reaktion von freien Aminosäuren und Peptiden mit Zuckern und
Nukleotiden (Maillard-Reaktion). Andererseits kommt es beim Erhitzen von Fleisch zu
einem Abbau von Fetten und anderen Lipiden sowie einem teilweisen Abbau von Thiamin (Vitamin B1).
Die Art der Zubereitung des Fleisches (z. B.
Braten oder Grillen) hat maßgeblichen Einfluss auf das sich bildende Aroma. Die für
den Fleischgrundgeschmack verantwortlichen Vorläufer der Aromastoffe finden sich
im Muskelfleisch, sind polar (also wasserlöslich) und stellen Verbindungen mit einem
geringen Molekulargewicht dar. Die tierartspezifischen Aromastoffe dagegen entstehen
aus Fett und Phospholipiden. Brät man beispielsweise sehr mageres Fleisch von Rind,
Schwein und Schaf, so ist das für diese Tierarten charakteristische Aroma kaum feststellbar. Brät man jedoch fetthaltige Fleischstücke dieser Tierarten, so sind Aromaunterschiede relativ leicht festzustellen. Die
Zahl der beim Grillen und Braten entstehenden Stoffe, die zum Aroma beitragen, ist
sehr hoch. Bedeutend sind hierbei unter anderem stickstoffhaltige Heterozyklen, aber
auch Aldehyde oder schwefelhaltige Verbindungen. Allein bei der Maillard-Reaktion
(쏆 Infokasten)entsteht eine hohe Anzahl an
Reaktionsprodukten, von denen viele bislang noch unbekannt sind.
Was bewirken heterozyklische aromatische
Amine im Körper?
Unter Heterozyklischen Aromatischen Aminen (HAA) versteht man organische Verbindungen mit zwei bis fünf kondensierten aromatischen Kohlenstoffringen, die ein oder
mehrere Stickstoffatome im Ringsystem und
zusätzlich in der Regel eine weitere Aminogruppe außerhalb des Ringsystems aufweisen. HAA bilden sich im Wesentlichen beim
Erhitzen von Fleisch oder auch Fisch aus
Aminosäuren, Kohlenhydraten und Kreatin
bzw. Kreatinin.
In Tierversuchen konnten mutagene und
kanzerogene Eigenschaften nachgewiesen
werden. Die meisten HAA sind Kolonkanzerogene, d. h. sie können unter bestimmten
Umständen Darmkrebs verursachen. Zu diesen unerwünschten HAA-Verbindungen zählen auch die in der Nahrung nachgewiesenen Verbindungen 2-Amino-1-methyl-6phenylimidazo[4,5-b]pyridin (PhIP) und 2Amino-3,8-dimethylimidazo[4,5-f]
chinoxalin (MeIQx). Allerdings waren die
Dosierungen im Rattenversuch mehr als tausendfach höher als die für den Menschen geschätzte Belastung. Werden HAA über die
Nahrung aufgenommen, versucht der Orga-
Dr. Wolfgang Jira
Max Rubner-Institut
Bundesforschungsinstitut für Ernährung
und Lebensmittel
E.-C.-Baumann-Straße 20
95326 Kulmbach
E-Mail: wolfgang.jira
@mri.bund.de
PhIB
CH 3
N
NH2
N
N
MeIQx
H3C
NH2
N
N
N
N
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CH3
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nismus, diese relativ schlecht wasserlöslichen
Fremdstoffe durch schrittweise chemische
Umwandlungen wasserlöslicher zu machen,
um eine Ausscheidung über den Urin zu erleichtern. Dies ist ein grundlegendes Prinzip
zur Ausscheidung von unerwünschten,
schlecht wasserlöslichen Fremdstoffen. Bei
diesen Umwandlungsprozessen können jedoch auch instabile Stoffwechselprodukte gebildet werden, die aufgrund ihrer chemischen
Reaktivität den Organismus schädigen können. Diese so genannte Bioaktivierung verläuft über eine höchst reaktive Verbindung,
das Nitreniumion (allgemeine Formel: R2N+,
z. B. H2N+), welches unter anderem an die
DNA binden kann. Diese gebildeten DNA-Addukte können zu Mutationen in Onkogenen
und Tumorsuppressorgenen führen und
damit zur chemischen Kanzerogenese beitragen.
Heterozyklische aromatische Amine werden
nicht nur im Fleisch bzw. in der Kruste gefunden, sondern auch im Bratensaft oder in dem
braunen „Angebackenen“ in der Pfanne. Beides nutzt man gern zur Bereitung einer Sauce.
Sollte man das nicht mehr tun?
Sicherlich können sich HAA auch im angebackenen Bratensaft in der Pfanne bilden.
Dies gilt gleichermaßen auch für die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe
(PAK). Daher sollte man schon darauf achten,
dass der Bratensaft nicht zu sehr anbrennt,
denn es gilt prinzipiell: Je stärker etwas angebrannt ist, desto höher sind auch die Gehalte
an unerwünschten Begleitstoffen wie beispielsweise HAA oder PAK. Bezüglich einer
Risikobewertung der HAA geht die DFG-Senatskommission zur Beurteilung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Lebensmitteln von einer täglichen Aufnahmemenge an
HAA mit der Nahrung von etwa 1 µg pro Person und Tag aus. Exemplarische Untersuchungen verschiedener Lebensmittel haben
gezeigt, dass HAA in Gesamtgehalten bis zu
10 µg/kg in küchenmäßig erhitzten fleischhaltigen Lebensmitteln vorliegen können. Im
Unterschied zu früher geht man heute von
einer deutlich geringeren HAA-Aufnahme
durch die Nahrung und demzufolge von
einem deutlich geringeren Krebsrisiko aus.
Epidemiologische Untersuchungen bezüglich
eines Zusammenhangs zwischen HAA-Aufnahme und dem Risiko, an Krebs zu erkranken, lieferten bislang zu uneinheitliche
Daten, um daraus auf eine Kanzerogenität der
HAA beim Menschen zu schließen.
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Maillard Reaktion
Beim Erhitzen entwickelt sich in vielen Lebensmitteln ein für den erhitzten Zustand typisches Aroma. Der z. B. für gerösteten Kaffee oder
frische Brötchen charakteristische Geruch ist Folge der so genannten
Maillard-Reaktion, die auch als nicht-enzymatische Bräunung bezeichnet wird und erstmals von Louis Camille MAILLARD (1912) beschrieben wurde.
Es handelt sich dabei um eine Reaktion freier Aminogruppen mit reduzierenden Zuckern, hauptsächlich die Monosaccharide Glukose und
Fruktose, in einigen Fällen auch reduzierende Pentosen wie Ribose,
sowie die Disaccharide Maltose und Laktose. Bis heute sind noch nicht
alle Einzelheiten der in mehreren Reaktionsschritten ablaufenden Maillard-Reaktion bekannt. Über die Umwandlung von Peptiden, Proteinen
und Aminosäuren, insbesondere Cystein, Methionin, Ornithin und Prolin, sowie reduzierenden Zuckern führt sie zu zahlreichen Folgeprodukten. Im Endstadium bilden sich u. a. Melanoidine, auf die die
bräunliche Verfärbung zurückzuführen ist. Daneben treten aber auch
Schwefelwasserstoff, Alkylmercaptane, Disulfide sowie heterozyklische
Verbindungen auf, z. B. das Maltol (aus Glycin und Laktose), das für
einen karamellartigen Geruch verantwortlich ist, sowie das 3,4-Dimethylthiophen, das nach gebratenen Zwiebeln riecht.
Neben der Bildung von den Genusswert bestimmenden Produkten beeinflusst die Maillard-Reaktion auch den ernährungsphysiologischen
Wert von Lebensmitteln. Durch irreversible Modifizierung von Aminosäuren wie Lysin oder Arginin können diese für den menschlichen Organismus unverwertbar werden. Maillard-Produkte können auch
Einfluss auf die Versorgung mit Mineralstoffen nehmen, da einige Verbindungen z. B. mit Eisen, Kupfer und Zink Komplexe bilden.
Bei der Maillard-Reaktion entstehen nicht nur Bräunungsprodukte,
sondern auch Substanzen, die kanzerogen und mutagen wirken, wie
Acrylamid (aus Asparagin und Fruktose) oder das 5-Hydroxymethyl2-furfural (HMF). Aber auch antioxidativ, antimutagen und antikanzerogen wirkende Substanzen entstehen.
Die Maillard-Reaktion läuft auch unter physiologischen Bedingungen
im menschlichen Körper ab. Maillard- Produkte finden sich in Plasma,
Urin und Geweben. Dies wurde erstmals an der nichtenzymatischen
Glykierung des Hämoglobins gezeigt. Auch Proteine der Gerinnnungskaskade, Kollagen, Lipoproteine, Proteine der Augenlinse und der Erythrozytenmembran können der Maillard-Reaktion unterliegen, so dass
Struktur und Funktion der betreffenden Proteine verändert werden
können.
Produkte der fortgeschrittenen Maillard-Reaktion werden als advanced glyc[osyl]ation end products (AGE) bezeichnet. Sie reichern sich mit
dem Alter und bei schlecht eingestellten Diabetikern in vielen Geweben
an und werden z. B. für die Auslösung von alters- und Diabetes-induzierten Erkrankungen mit verantwortlich gemacht. Die AGE-Bildung
kann nicht wieder rückgängig gemacht werden, so dass die glykierten
(auch: glykosylierten) Proteine ihre Funktion im Organismus nicht mehr
wahrnehmen können. Einige der AGEs scheinen auch bei der Entstehung von Netzhauttrübungen und Nierenschäden beteiligt zu sein.
Macht es einen Unterschied, ob ich
sog. rotes Fleisch (Schwein, Lamm,
Rind) oder weißes Fleisch (Geflügel) brate bzw. grille?
Bezüglich der HAA konnte in wissenschaftlichen Untersuchungen
gezeigt werden, dass die Erhitzungstemperatur einen maßgeblichen Einfluss auf die Gehalte
der unerwünschten Amine PhIP
und MeIQx hat. Beim Kochen,
Dünsten oder bei der Mikrowellenbehandlung von Fleisch und
Fischprodukten werden keine
bzw. nur sehr geringe Mengen an
HAA gebildet, da die hier angewandten Temperaturen um
100 °C noch nicht zu einer erkennbaren Bildung von HAA führen. Anhand von Hähnchenfilets,
die bei verschiedenen Brattemperaturen gebraten wurden,
konnte gezeigt werden, dass bei
einer Erhitzungstemperatur von
220 °C etwa die 30-fachen MenTropft Fett in die Glut, werden durch den Rauch
gen an diesen beiden uner- gesundheitsgefährdende Stoffe auf dem Grillgut
wünschten HAA im Vergleich zu abgelagert
einer Temperatur von 170 °C gebildet wurden. Es konnte auch nachge- auch höhere PhIP-Mengen gebildet.
wiesen werden, dass neben Temperatur Bei der Bildung von PAK ist nicht die
und Dauer der Erhitzung auch die Zu- Tierart, sondern der Fettgehalt von Besammensetzung der Fleisch- und Fisch- deutung. Das heißt, je fettreicher das
erzeugnisse Einfluss auf die Bildung der Grillgut ist, desto höher die WahrHAA hat. Hierzu wurden verschiedene scheinlichkeit, dass Fett in die Glut
Fleisch- und Fischprodukte unter glei- tropfen kann und damit auch höhere
chen Bedingungen gebraten und auf PAK-Gehalte entstehen.
PhIP und MeIQx untersucht. Während
Macht es einen Unterschied – vor allem
in Rind- und Schweinefleisch ähnliche
bei Rindersteaks – ob diese „rare, medium
Gehalte für MeIQx und PhIP im Beoder well done“ zubereitet werden?
reich von 1 bis 5 µg/kg nachgewiesen
wurden, enthielt Geflügelfleisch (Hüh- Wie bereits erwähnt, haben die Erhitnerbrust) hauptsächlich PhIP in einer zungstemperatur und die Dauer der ErMenge von 37 µg/kg, während MeIQx hitzung maßgeblichen Einfluss auf die
nur in einer Menge von 0,5 µg/kg nach- Gehalte an HAA. Je länger und heißer
gewiesen werden konnte. Die Ursache also ein Rindersteak erhitzt wird, desto
für die niedrigeren Gehalte an MeIQx höhere Gehalte an HAA sind zu erwarin Geflügel liegen in den geringen ten. Dies gilt gleichermaßen für die
Glukosegehalten, da Glukose bei der PAK-Gehalte.
Bildung dieser HAA-Verbindung als reIst die Bildung von HAA bzw. PAK abduzierender Zucker einen entscheihängig von der verwendeten Fettart?
denden Reaktionspartner darstellt.
Mit welchem Fett soll ich braten oder
PhIP hingegen wird auch in Abwesenmein Fleischstück marinieren, wenn es
heit von Glukose gebildet, infolge einer
gegrillt werden soll?
Reaktion zwischen Phenylalanin und
Kreatin. Da Geflügelfleisch reich an An der Entstehung von HAA ist kein
Phenylalanin ist, werden deswegen Fett beteiligt, daher ist die Bildung von
HAA auch nicht von der verwendeten Fettart abhängig. Auch auf
die Entstehung von PAK hat die
verwendete Fettart keinen Einfluss.
Fördern oder hemmen Marinaden
beim Grillen die Bildung schädlicher Substanzen?
Es existieren wissenschaftliche
Untersuchungen, in denen herausgefunden wurde, dass beim
Grillen von Hähnchen mit Marinade sehr viel weniger von dem
unerwünschten heterocyclischen
aromatischen Amin PhIP ensteht
als ohne Marinade. Gleichzeitig
bildete sich jedoch deutlich mehr
MelQx, welches dem PhIP strukturell ähnlich ist und gleichermaßen unerwünscht ist. Mit Blick auf
die Entstehung von HAA lässt sich
also nicht sicher beurteilen, ob
der Einsatz von Marinaden günstig oder nachteilig ist. Betrachtet
man die Frage im Hinblick auf zu
erwartende Kontaminationen mit
PAK, so lässt sich sagen, dass bei
Anwendung von ölhaltigen Marinaden unter Umständen mehr PAK
durch herabtropfendes Öl entstehen
können. Daher sollte die ölhaltige Marinade vor dem Grillen vorsichtig abgetupft werden.
Nicht nur beim Räuchern, sondern auch
beim Grillen entstehen somit polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe.
Das bekannteste ist Benz[a]pyren. Lässt
sich seine Bildung beim Grillen unterbinden?
Die Entstehung von PAK lässt sich
grundsätzlich nicht vollständig vermeiden. Durch geeignete Maßnahmen ist
es jedoch möglich, die Gehalte an PAK
und damit auch die Gehalte an
Benzo[a]pyren deutlich zu reduzieren.
PAK entstehen im Wesentlichen durch
die Verbrennung des vom Grillgut herabtropfenden Fettes, welches in der
Glut pyrolysiert. Anschließend schlagen
sich die Pyrolyseprodukte mit dem
Rauch auf der Oberfläche des gegrillten Fleisches nieder. Unter Beachtung
einiger Grundregeln lassen sich die
PAK-Gehalte des gegrillten Fleisches
aber deutlich herabsetzten. Eine wir-
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kungsvolle Maßnahme besteht z. B.
darin, einen Holzkohlegrill zu verwenden, bei dem ein Herabtropfen des
Fettes in die Glut nicht möglich ist
(z. B. Vertikal-Grill). Dies kann bei
einem konventionellen Holzkohlegrill
auch durch Unterlegen einer Aluminiumfolie erreicht werden. Bei der Auswahl des Brennmaterials sollte zudem
eine Verwendung von harzreichen
Hölzern und Kiefernzapfen vermieden
werden. Bevor das Grillgut auf den
Grill gelegt wird, sollte man ferner die
Holzkohle gut durchglühen lassen und
in Marinade oder Öl eingelegtes
Fleisch vor dem Grillen abtupfen. Da
PAK auch entstehen, wenn das Fleisch
anbrennt, sollte unbedingt auf einen
ausreichenden Abstand zwischen
Fleisch und Glut geachtet werden.
Wenn das Fleisch nun angebrannt ist,
was tun? Wegwerfen oder das Verbrannte abschneiden?
PAK entstehen zum weitaus größten
Teil an der Oberfläche. Ist die Oberfläche schwarz, kann man mit großer
Sicherheit davon ausgehen, dass an
diesen Stellen hohe Mengen an PAK
vorhanden sind. Da PAK jedoch kaum
in der Lage sind, das Fleisch zu durchdringen, ist folglich an Stellen, die
nicht verbrannt aussehen, nur mit geringen Gehalten an PAK zu rechnen.
Demzufolge wird es nicht als erforderlich angesehen, ein am Rand angebranntes Fleischstück komplett wegzuwerfen. Es dürfte völlig ausreichen,
den schwarz gefärbten Bereich wegzuschneiden.
Entstehen HAA und PAK auch beim
Grillen von Gemüse? Was passiert,
wenn die Paprikaschote „anbrennt“?
Es gibt viele Rezepte, bei denen die Paprika solange unter dem Grill bleibt,
bis die Haut Blasen wirft und schwarz
wird. Dann wird die Haut abgezogen
und weggeworfen.
Hier muss klar zwischen HAA und PAK
unterschieden werden. Im Gegensatz
zu gegrilltem Fleisch konnten HAA bislang nicht in gegrilltem Gemüse nach-
gewiesen werden. PAK hingegen entstehen sowohl beim Grillen von Fleisch
als auch beim Grillen von Gemüse. Relevant werden die Mengen an PAK
beim Grillen von Gemüse allerdings
erst dann, wenn das Gemüse angebrannt ist, also eine schwarze Oberfläche aufweist.
„Toast Hawaii“ ist zwar nicht mehr
das „Modegericht“ wie vor rund 30 bis
40 Jahren. Er wird aber immer noch
angeboten; auch die Pizza Hawaii steht
noch auf der Speisenkarte. In die Diskussion kamen diese und andere mit
Käse überbackene Speisen aufgrund
der möglichen Bildung von Nitrosaminen. Sollte man diese Gerichte meiden?
Bei der Zubereitung von „Toast Hawaii“ (Käse mit Kochschinken) bleibt
die Temperatur in der Regel unter
100 °C. Ebenso ist die Einwirkzeit recht
kurz. Daher ist die Wahrscheinlichkeit
einer Nitrosaminbildung sehr gering.
Nitrosamine bilden sich in Anwesenheit von Nitrit bei gleichzeitigem Vorhandensein von sekundären Aminen
und Temperaturen über 130 °C. Nitrosamine stellen hauptsächlich im Zusammenhang mit Bacon oder eventuell bei der Zubereitung von Pizza ein
Problem dar. Wird Bacon bis zum totalen Fettverlust ausgebraten, bildet er
bei Temperaturen von 130 °C und
höher Nitrosamine. Auch hocherhitzte
Salami auf einer Pizza kann ein Problem darstellen, falls das Fett aus der
Salami ausgeschmolzen ist. Dies ist allerdings nur sehr selten der Fall. Untersuchungen im MRI Kulmbach
haben ergeben, dass gepökelte und erhitzte Fleischerzeugnisse immer dann
geringe Gehalte an Nitrosaminen aufweisen, wenn sie noch ausreichend
Wasser enthalten. Die Anwesenheit
von Wasser ist zum einen ein Indikator
dafür, dass beim Erhitzen eine Temperatur von 100 °C nicht überschritten
wurde, andererseits kann austretender
Wasserdampf bereits gebildete Nitrosamine als „Schlepper“ mit austreten
lassen. (Zum Thema Nitrosamine s. a.
Ernährungs Umschau Heft 4, S. 236
und Heft 5, S. 304 ff.)
Entstehen schädliche Stoffe, wenn man
das Grillgut z. B. mit Bier ablöscht?
Beim „Ablöschen“ mit Bier soll eigentlich nicht das Grillgut, sondern die mit
offener Flamme brennende Holzkohle
gelöscht werden. Dieser Effekt könnte
jedoch auch mit Wasser erreicht werden. Durch das Übergießen des Grillguts mit Bier kommt es zu einer geschmacklichen Veränderung, die sehr
subjektiv als positiv oder negativ wahrgenommen wird. Wird das Grillgut jedoch mit Bier abgelöscht, wird meist
eine reichliche Menge eingesetzt.
Durch unvollständige Verbrennung
der organischen Bestandteile des Biers
(im wesentlichen Kohlenhydrate und
Rohprotein) in der Glut kann es zu
einer vermehrten Bildung von PAK
kommen, die sich dann mit dem entstehenden Rauch auf der Oberfläche
des Grillguts absetzen.
Welche Lebensmittel eignen sich aus
Ihrer Sicht besonders gut zum Grillen?
Prinzipiell eignen sich zum Grillen
Fleisch (z. B. Schwein, Rind, Lamm,
Geflügel), Fleischerzeugnisse (z. B.
Brat- und Grillwürste) und Fisch. Allerdings sollte das Fleisch nicht gepökelt, also mit Nitritpökelsalz behandelt
worden sein. Aus sensorischer Sicht
sollte das Fleisch nicht zu mager sein
(z. B. Schnitzel oder Kotelett), da hier
die Gefahr besteht, dass das gegrillte
Fleisch zu trocken wird. Dies lässt sich
jedoch durch das Verwenden einer ölhaltigen Marinade verhindern. Ein beliebtes Fleisch zum Grillen ist der
Schweinekamm, der einerseits nicht zu
mager, andererseits aber auch nicht zu
fett ist. Ein gegrillter Schweinebauch
schmeckt zwar unter Umständen ganz
gut, beinnhaltet aus gesundheitlicher
Sicht aber das Risiko einer erhöhten
PAK–Belastung, da hier vermehrt Fett
ausschmelzen und in die heiße Glut
tropfen kann. Neben Fleisch und Fisch
eigenen sich aber auch verschiedene
Gemüse wie z. B. Tomaten, Maiskolben, Paprika oder Kartoffeln gut zum
Grillen. Früchte wie Ananas, Mango
oder Banane sind ebenfalls gut geeignet.
„Ernährungslehre und -praxis“, ein Bestandteil der „Ernährungs Umschau“. Verlag: UMSCHAU ZEITSCHRIFTENVERLAG Breidenstein GmbH, Sulzbach/Ts. Zusammenstellung und
Bearbeitung: Dr. Eva Leschik-Bonnet, Deutsche Gesellschaft für Ernährung, Dr. Udo Maid-Kohnert, mpm Fachmedien (verantwortlich).
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