Vitamine

Wie kommen Vitamine & Co in Nahrungsergänzungsmittel?

Ob in Form von Tabletten, Kapseln, Pulver oder Trinkampullen – Nahrungsergänzungsmittel boomen. Aber wie werden die Inhaltsstoffe für Multivitamin-Tabletten & Co eigentlich gewonnen?

Von Marie-Luise Nilges

Was sind Nahrungsergänzungsmittel?

Nahrungsergänzungsmittel (abgekürzt NEM) enthalten Nährstoffe, wie Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente, Fettsäuren, Ballaststoffe, Aminosäuren (das sind Bausteine für Eiweiße) oder auch pflanzliche Duft-, Farb-, und Aromastoffe (sogenannte sekundäre Pflanzenstoffe). Der menschliche Organismus braucht diese Nährstoffe, um zu überleben.

Nahrungsergänzungsmittel sehen häufig wie Arzneimittel aus und bieten die Inhaltsstoffe oft in konzentrierter Dosierung an. Aber NEM dürfen keine pharmakologische Wirkung haben. Das bedeutet, sie dürfen nicht wie Medikamente in den natürlichen Stoffwechsel des Körpers eingreifen.

Sie sollen die normale Ernährung schließlich nur ergänzen und fallen deswegen auch nicht unter das Arzneimittelrecht, sondern unter das Lebensmittelrecht.

Ein strenges Zulassungsverfahren, wie es für Arzneimittel gilt, die neu auf den Markt kommen, gibt es für NEM nicht. Hersteller von NEM müssen zwar für die Sicherheit ihrer Produkte einstehen, aber diese nicht nachweisen – genauso wenig, wie sie Nachweise über die mögliche Wirksamkeit der Inhaltsstoffe erbringen müssen.

Wo kommen die Inhaltsstoffe her?

Die Stoffe, die in Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt werden, können natürlicher Herkunft sein oder synthetisch, also künstlich, hergestellt werden.

Die Zutatenliste bietet eine erste Orientierung, ob ein NEM natürliche Inhaltsstoffe hat oder nicht. Wenn bei Vitaminen einfach nur der Name oder die chemische Bezeichnung aufgeführt wird – etwa "Vitamin C" oder "Ascorbinsäure" – dann handelt es sich in der Regel um synthetisch hergestellte Vitamine.

Wenn dort "Vitamin C aus Sanddorn-Extrakt" zu lesen ist, dann ist das Vitamin natürlichen Ursprungs. Denn es wird eine natürliche Quelle genannt, in diesem Fall die Früchte des Sanddorns.

Welche natürlichen Quellen gibt es?

Früchte, Gemüse und Getreide sind bekannt dafür, dass in ihnen oft viele Vitamine, Mineralstoffe oder sekundäre Pflanzenstoffe stecken. Aber auch Algen, Pilze und Fische sind Vitamin- und Nährstoff-Lieferanten. Die genaue Zusammensetzung und Konzentration der Inhaltsstoffe hängt vom Ausgangsprodukt ab.

Das Spektrum der Natur ist jedenfalls riesengroß: Bambussprossen spenden beispielsweise Silizium. Bierhefe ist reich an verschiedenen B-Vitamine. Grünalgen enthalten Magnesium und andere Spurenelemente, während in Sanddorn viel Vitamin-C und Omega-Fettsäuren stecken.

Die Herstellung von NEM aus natürlichen Quellen ist aufwändig: Der Anbau und die Ernte der Pflanzen müssen kontrolliert werden. Die Ernteerträge können schwanken.

Variieren kann auch der Nährstoffgehalt in den Pflanzen, der von vielen Faktoren abhängt. Zum Beispiel, wann geerntet wird und wie die Pflanzen transportiert und gelagert werden. Zudem sitzen häufig nur in bestimmten Teilen einer Pflanze die gewünschten Nährstoffe, etwa in den Blättern oder den Wurzeln.

Künstlich hergestellt

Die meisten Inhaltsstoffe werden inzwischen synthetisch hergestellt – also künstlich. Hier müssen die Hersteller keine speziellen Anbau- und Erntezeitpunkte oder Aufzucht-Zyklen berücksichtigen. So können sie die Abläufe und die Endprodukte besser kontrollieren und die Produktion ist preisgünstiger, weil sie in industriellen Großanlagen stattfindet.

Neben sogenannten chemischen Syntheseverfahren sind inzwischen auch biotechnologische Herstellungsprozesse auf dem Vormarsch.

Bei einer chemischen Synthese reagieren verschiedene Ausgangsstoffe miteinander und es entsteht ein neuer Stoff – der gewünschte Inhaltsstoff. Damit die Reaktion stattfinden kann, wird meistens Energie zugeführt.

Weil Vitamine, Mineralstoffe oder Spurenelemente chemisch unterschiedlich zusammengesetzt sind, gibt es auch viele unterschiedliche Synthese-Verfahren. Einige davon sind schon seit Langem bekannt, andere sind relativ neu. Und es werden immer neue Verfahren entwickelt.

Die Entdeckung und Klassifizierung von Vitaminen begann zum Beispiel Anfang des 20. Jahrhunderts. Nach und nach konnten die unterschiedlichen Vitamine dann auch künstlich hergestellt und vertrieben werden: 1933 kam beispielsweise Vitamin C auf den Markt, 1959 Vitamin D und 1994 Vitamin B3.

Auch heute werden ständig Stoffe neu entdeckt. Täglich werden weltweit in chemischen Datenbanken zwischen 15.000 bis 20.000 neue Substanzen registriert. Natürlich ist längst nicht jede Substanz auch ein möglicher neuer Inhaltsstoff für NEM, aber insbesondere bei sekundären Pflanzenstoffen scheint die Vielfalt unerschöpflich – hier gibt es immer wieder Neuentdeckungen, für die zum Teil auch neue Syntheseverfahren entwickelt werden müssen.

Inzwischen werden viele Vitamine, aber auch Aminosäuren und andere Nährstoffe, auf biotechnologischen Wegen hergestellt. Diese Herstellungsverfahren setzen auf lebendige Helfer wie Bakterien, Pilze oder Hefen.

Wenn sie mit der passenden Nährlösung versorgt werden (einem Mix aus Wasser mit Traubenzucker, Salzen und Aminosäuren) und dazu noch Temperatur und pH-Wert stimmen, dann vermehren sich die Mikroorganismen. Dabei produziert ihr Stoffwechsel zum Beispiel Vitamin C, B2 oder Beta-Carotin (eine Vorstufe von Vitamin A).

Häufig werden hier Mikroorganismen eingesetzt, die gentechnisch so verändert wurden, dass sie genau das gewünschte Endprodukt ausscheiden.

Bei der Produktion von Inhaltsstoffen für NEM werden chemische und biotechnologische Herstellungsverfahren auch oft miteinander kombiniert.

Wie kommen die Inhaltsstoffe in die Kapsel?

Hersteller, die Nahrungsergänzungsmittel mit natürlichen Inhaltsstoffen anbieten, setzen meist flüssige Extrakte, Pulver oder Tabletten ein, die die gewünschten Inhaltsstoffe in konzentrierter Form enthalten.

Im einfachsten Fall wird die Pflanze getrocknet, das heißt, ihr wird Wasser entzogen. Das kann auf verschiedenen Wegen geschehen – etwa indem sie erhitzt oder unter Vakuum gefriergetrocknet wird. Trocknungen unter Vakuum finden bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen statt. Solche Verfahren, genauso wie die Gefriertrocknung, sind schonender und besonders gut für temperaturempfindliche Inhaltsstoffe geeignet.

Nach dem Zerkleinern bleibt ein Pulver übrig, das dann weiterverarbeitet wird und – alleine oder in Kombination mit weiteren Inhaltsstoffen – in den Trinkampullen, Tabletten oder Dragees landet. In Trinkampullen kommt meistens noch Wasser oder eine Wasser-Alkohol-Mischung dazu. Bei Tabletten und Dragees sind häufig noch Füll- und Trägerstoffe wie Milchzucker oder geschmacksneutrale Kohlenhydratgemische in der Rezeptur. 

Um möglichst viele Inhaltsstoffe aus der Pflanze zu holen, nutzen Hersteller oft auch nur einen Teil der Pflanze, in dem besonders viele Inhaltsstoffe stecken, zum Beispiel die Blätter. Die werden dann zerkleinert und dazu kommt ein Lösungsmittel, damit sich die Inhaltsstoffe besser herauslösen lassen.

Die Art des zugesetzten Lösungsmittels hängt von den Inhaltsstoffen ab, die man aus der Pflanze herausholen möchte: Wasser oder Ethanol (also Alkohol) oder Mischungen davon eignen sich für wasserlösliche Inhaltsstoffe wie zum Beispiel Vitamin C. Auch Catechine (das sind sekundäre Pflanzenstoffe, die vor allem in grünem Tee vorkommen) werden so gewonnen.

Bei fettlöslichen Inhaltsstoffen wie Vitamin A, D, E oder K kommt meist das Lösungsmittel Hexan zum Einsatz (das im Übrigen auch Bestandteil von Wundbenzin ist und bei der Kunststoffproduktion genutzt wird). Und Ethylacetat (ein Bestandteil von Nagellackentferner) ist das Lösungsmittel der Wahl, wenn es um Inhaltsstoffe geht, die weder richtig wasser- noch fettlöslich sind.

Damit sich die gewünschten Stoffe besser herauslösen, wird die Mischung erhitzt. Die Temperatur hängt vom Lösungsmittel ab. Haben sich dann die gewünschten Inhaltsstoffe aus der Pflanze herausgelöst, muss das Lösungsmittel von den in der Mischung enthaltenen Nährstoffen wieder getrennt werden. Schließlich sind die meisten Lösungsmittel für den Menschen gesundheitsschädlich.

"Abdampfen" nennt man das. Dabei sorgen schonende Trennverfahren, wie beispielsweise die Vakuumdestillation, dafür, dass sich dabei die wertvollen Inhaltsstoffe nicht zersetzen: Im Vakuum sind die Siedetemperaturen der Flüssigkeiten niedriger, so dass das Lösungsmittel abdampfen kann, ohne dass die Inhaltsstoffe Schaden nehmen. Übrig bleibt dann eine Essenz, die die gewünschten Inhaltsstoffe hochkonzentriert enthält.

Meistens lösen sich dabei nicht nur die gewünschten, sondern viele Tausende weiterer Inhaltsstoffe aus einer Pflanze.

Eine Methode, um diese vielen Stoffe voneinander zu trennen, ist die Chromatographie. Jeder, der schon einmal mit Kaffeefilter und Filzstiften experimentiert hat, kennt das Prinzip: Trägt man eine Filzstiftfarbe auf einen Kaffeefilter und hält den ins Wasser, dann legen die einzelnen Farbbestandteile unterschiedliche Etappen auf dem Filter zurück.

Das gleiche Prinzip kann auch bei einem Gemisch aus Lösungsmittel und Pflanzenstoffen angewendet werden. Anstelle eines Kaffeefilters werden hier Edelstahlsäulen eingesetzt, in denen sich ein Trennmaterial, zum Beispiel Kieselgel befindet. Solche Säulen können bis zu zwei Meter hoch sein und einen Durchmesser von bis zu 40 Zentimeter haben.

Das Gemisch aus Pflanzenstoffen und Lösungsmittel wird jetzt am oberen Säulenanfang aufgetragen und läuft nach unten durch. Weil die unterschiedlichen Gruppen von Inhaltsstoffen dabei unterschiedlich schnell vorankommen, lassen sie sich voneinander trennen.

Verfahren wie das Abdampfen oder die Chromatographie spielen auch bei der chemischen Synthese eine wichtige Rolle: Damit Ausgangsstoffe gut miteinander reagieren können, werden ihnen in der Regel Reaktions- oder Lösungsmittel zugesetzt, die dann später wieder entfernt werden müssen. Außerdem entstehen bei chemischen Reaktionen neben den gewünschten Endprodukten häufig auch weitere, ungewollte Nebenprodukte, die dann wiederum voneinander getrennt werden müssen.

Die chemische Synthese von Vitamin C beispielsweise findet in mehreren Reaktionsschritten statt. An den Reaktionen sind starke Säuren und Lösungsmittel beteiligt, die die Umwelt belasten und fachgerecht entsorgt werden müssen. Die Reaktionen laufen außerdem bei hohen Temperaturen ab. Es ist ein großer Zeit-, Energie- und Entsorgungsaufwand nötig, bis die kleinen, farblosen Kristalle der "L-Ascorbinsäure" (so der wissenschaftliche Name von Vitamin C) endlich vorliegen.

Deswegen wird Vitamin C inzwischen oft auch biotechnologisch mit Hilfe von Bakterienkulturen hergestellt.  

Die Weiterverarbeitung ist dann relativ einfach und unkompliziert. Die Vitamin-C-Kristalle können zu feinem Pulver zerstoßen und mit Füllstoffen wie Milchzucker oder Stärke zu Tabletten gepresst werden. Und weil Vitamin C wasserlöslich ist, können Hersteller es zum Beispiel auch Fruchtsaftgetränken zusetzen oder in Kapseln und Ampullen anbieten.

Auf die Produktionsverfahren kommt es an

Ob auf Basis natürlicher Ausgangstoffe, synthetisch oder biotechnologisch hergestellt: Die Lebensmittelindustrie lässt sich nicht gerne in die Karten schauen. Die Hersteller müssen in der Regel nicht angeben, welche Verfahren sie angewendet haben, um die gewünschten Nährstoffe zu isolieren beziehungsweise zu produzieren. Auch nicht, welche zusätzlichen Stoffe oder Lösungsmittel dabei beteiligt waren – zumindest dann nicht, wenn sie im Endprodukt nicht mehr wirken (wie eingesetzte Enzyme) oder wenn sie wieder aus dem Lebensmittel entfernt wurden (wie Lösungsmittel).

Oder auch, wenn keine oder lediglich so geringe Spuren nachweisbar sind, dass sie unter die gesetzlichen Grenzwerte fallen. Das gilt im Übrigen auch für gentechnisch veränderte Hefe- oder Bakterienkulturen oder gentechnisch hergestellte Trägerstoffe: Auch hier gibt es nur in seltenen Ausnahmefällen die Pflicht, dies kenntlich zu machen.

Wer auf Nummer sicher gehen möchte: Bei NEM mit dem Bio-Siegel oder dem Ohne-Gentechnik-Siegel wird komplett auf den Einsatz von Gentechnik verzichtet.   

(Erstveröffentlichung 2022. Letzte Aktualisierung 08.03.2022)