Was bedeutet Bioverfügbarkeit?

Das Wort „Bioverfügbarkeit“ oder auch „biologische Verfügbarkeit“ findet im Bereich Ernährung recht häufig Gebrauch. Die wenigsten Menschen wissen jedoch auf Anhieb, was damit konkret gemeint ist. Im Wesentlichen geht es dabei um die Fähigkeit unseres Körpers, bestimmte Makronährstoffe (Kohlenhydrate, Eiweiße, Fette) aber auch Mikronährstoffe (Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente und sekundäre Pflanzenstoffe) aufnehmen und für den Stoffwechsel nutzen zu können. Was bedeutet das genau?

Die Definition

Wissenschaftlich definiert ist die biologische Verfügbarkeit die Effizienz, mit der ein Nahrungsbestandteil systematisch über normale Stoffwechselwege genutzt wird. Sie wird als Prozentsatz der Zufuhr angegeben und entspricht der aufgenommenen Menge, die tatsächlich in den Stoffwechsel eingespeist und genutzt wird. Das Ausmaß der Nutzbarkeit ist von vielen Ernährungs- und Umwelteinflüssen sowie individuellen Faktoren abhängig. Warum die biologische Verfügbarkeit von Nährstoffen so interessant und wichtig ist, kann mit der Notwendigkeit von Nahrung für den Organismus begründet werden. Schließlich müssen wir nicht nur regelmäßig essen und trinken, um lebensfähig zu sein, sondern dem Körper gleichzeitig auch alle benötigen Nährstoffe in ausreichenden Mengen zur Verfügung stellen. Wie viel wir von welchen Lebensmitteln dann dafür essen sollten, hängt von der Bioverfügbarkeit der in den Lebensmitteln enthaltenen Nährstoffe beziehungsweise auch von der Kombination verschiedener Lebensmittel und deren Inhaltsstoffe ab. Was nützt ein Nährstoff letztlich, wenn er vom Körper nicht aufgenommen und genutzt werden kann? Ein hoher Phytinsäuregehalt der Nahrung kann beispielsweise die Zinkabsorption beeinträchtigen und eine gute Vitamin D-Versorgung, die unter anderem mithilfe eines Vitamin D3-reichen Öls erreicht werden kann, fördert die Aufnahme von Calcium aus dem Darm. Dazu später mehr.

Wie wird die Bioverfügbarkeit gemessen?

Klassischerweise wird die Bioverfügbarkeit eines Nährstoffes mit der sogenannten pharmakologischen Methode bestimmt, die auch bei Arzneimitteln angewendet wird. Hierbei misst man zu bestimmten Zeitpunkten die Konzentration des Wirkstoffs im Blut, nachdem dieser über den Mund aufgenommen wurde. Trägt man die Blutkonzentrationen zu den einzelnen Zeitpunkten in ein Diagramm ein und verbindet die Werte miteinander, so ergibt sich ein Graph, der den Verlauf der Wirkstoffaufnahme in das Blut widerspiegelt. Die Fläche unterhalb des Graphen wird als AUC (area under the curve) bezeichnet. Wer mit dem Begriff der Integralrechnung aus der Schule noch etwas anfangen kann, der wird vermutlich sofort gewusst haben, was damit gemeint ist. Diese Fläche wird für die Berechnung der absoluten Bioverfügbarkeit benötigt. Hierzu wird der gleiche Nährstoff in identischer Dosis zum Vergleich auch direkt in die Blutbahn verabreicht und die daraus entstehende Vergleichs-AUC mit der AUC des oral aufgenommen Nähr- oder Wirkstoffs verrechnet. Die maximale Wirkstoffkonzentration ist am Hochpunkt des Graphen erreicht, wenn genauso viel des Wirkstoffs resorbiert wie wieder abgebaut wird. Für die meisten Nährstoffe ist diese Methode zur Bestimmung ihrer Bioverfügbarkeit allerdings eher ungeeignet, denn bei vielen Mineralstoffen und Spurenelementen strebt unser Körper eine konstante Konzentration im Blut, die sogenannte Homöostase, an. Zahlreiche Stoffwechselvorgänge sorgen dafür, dass die Aufteilung verschiedener Stoffe zwischen Darmlumen, Blutkreislauf und Zielorgan streng reguliert wird und gleichbleibende Konzentrationen stets aufrechterhalten werden. Im Ernährungsbereich wird aus diesem Grund gerne die sogenannte „balance method“ gewählt. Bei dieser Methode wird eine bestimmte Menge eine Nährstoffs über den Mund aufgenommen und nach einer bestimmten Zeit die Menge gemessen, die mit dem Stuhl wieder ausgeschieden wird. Die Differenz ergibt den Anteil der Substanz, der im Körper verblieben ist und der deshalb als bioverfügbar betrachtet werden kann. Genau genommen entspricht dieser Ansatz nicht ganz der obigen Definition der Bioverfügbarkeit, weil die tatsächliche Verstoffwechselung des Nährstoffs nicht mitberücksichtigt wird, sondern lediglich die mögliche Absorption gemessen wird. Hinzu kommt, dass viele Nährstoffe zusätzlich im Dickdarm durch Bakterien abgebaut und in andere Stoffe umgewandelt werden. Das könnte die Bestimmung der Bioverfügbarkeit verfälschen. Bei Mineralstoffen und Spurenelementen spielen diese Prozesse jedoch nicht so eine große Rolle, sodass die „balance method“ für diese geeignet ist, um deren Bioverfügbarkeit zu bestimmen. Nach dem gleichen Prinzip kann die Konzentration eines zuvor aufgenommen Nährstoffs auch im Urin gemessen werden. Neben den beiden erläuterten Methoden gibt es noch weitere Möglichkeiten die Bioverfügbarkeit zu bestimmen, auf die wir in diesem Artikel aber nicht weiter eingehen.

Zwischenfazit

Wir können an dieser Stelle schon einmal festhalten, dass die Bioverfügbarkeit ein sehr komplexer Prozess ist, der von vielen Faktoren beeinflusst wird. Ihre Bestimmung ist daher in vielen Fällen gar nicht so einfach. Im Idealfall sollten bei der Messung und Berechnung der Nährstoffverfügbarkeit alle möglichen Einflussfaktoren berücksichtigt werden. Das ist allerdings kaum möglich, denn auch individuelle Faktoren, wie die Funktion verschiedener Organe oder die Zusammensetzung unserer Darmflora, spielen bei der Verstoffwechselung und Ausscheidung von Nährstoffen eine entscheidende Rolle. In vielen Literaturquellen wird darüber hinaus die Bioverfügbarkeit mit der Absorption gleichgesetzt (wie oben bei der „balance method“ bereits angedeutet), sodass nicht immer eindeutig hervorgeht, was von beidem nun bestimmt wurde. Letztendlich stellt sich aber die Frage, wie exakt und sinnvoll eine pauschale Angabe überhaupt ist. Aus den genannten Gründen trifft sie zum einen nämlich nicht auf alle Personen gleichermaßen zu und zum anderen ist sie aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren extrem variabel.

Exkurs: Was ist die Lebensmittelmatrix?
Als Lebensmittelmatrix wird in der Ernährungswissenschaft die Beschaffenheit und Zusammensetzung eines Lebensmittels bezeichnet. Die Inhaltsstoffe sind nicht willkürlich verteilt, sondern in bestimmten Strukturen angeordnet. Sie können zum Beispiel innerhalb oder außerhalb einer Zelle liegen, an einen anderen Stoff gebunden sein oder auch in freier Form vorliegen. Aus diesen Strukturen, die für jedes Lebensmittel charakteristisch sind, ergibt sich eine unterschiedliche Verfügbarkeit und Wirkung der einzelnen Nährstoffe.

Faktoren, die die Bioverfügbarkeit beeinflussen

Weitere Inhaltsstoffe eines Lebensmittels, die Verdauungsleistung unseres Magen-Darm-Trakts, die Zusammensetzung der Darmflora, individuelle Eigenschaften einer Person, die Verarbeitung und Zubereitung der Lebensmittel – all das sind Einflussfaktoren, die die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen verändern können. Darüber hinaus ist die Lebensmittelmatrix (siehe Kasten) für die Verfügbarkeit eines Nährstoffs ganz entscheidend. Sind die Nährstoffe beispielsweise in eine komplexe Struktur eingebettet, müssen sie erst mühsam durch Verdauungsenzyme aus diesem befreit werden, bevor unser Körper sie aufnehmen kann. Außerdem sind viele Verbindungen in tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln in unterschiedlichen chemischen Formen vorhanden. Zum Beispiel liegt Eisen in Fleisch und Wurstwaren in der gut verfügbaren zweiwertigen Form vor (Hämeisen), in welcher es zu etwa 15 bis 35 Prozent absorbiert wird. Pflanzliche Lebensmittel enthalten hingegen dreiwertiges Eisen, sogenanntes Nicht-Hämeisen, das nur zu etwa 5 Prozent resorbiert wird. Kombiniert man jedoch Lebensmittel tierischen und pflanzlichen Ursprungs, lässt sich die Bioverfügbarkeit des pflanzlichen Eisens fast verdoppeln. Ebenso kann die gleichzeitige Aufnahme von Vitamin C, wie beispielsweise in unserem BIO Acerola enthalten, die Absorptionsrate des Eisens erheblich verbessern, in dem es die schlecht lösliche dreiwertige Form in die besser lösliche zweiwertige Form umwandelt. Ein Stück Obst zum Haferflocken-Müsli sollte also nicht fehlen! Anders herum gibt es allerdings auch Lebensmittelinhaltsstoffe, die die Aufnahme anderer Nährstoffe behindern und mit ihnen schlecht lösliche Komplexe bilden, sogenannte antinutritive Substanzen. Zu dieser Gruppe gehören zum Beispiel Phytate, Tannine und Oxalate in Getreide, Hülsenfrüchten und Gemüse, die einen wichtigen Bestandteil einer gesunden Ernährung bilden. Im Rahmen einer ausgewogenen Mischkost sind diese Stoffe absolut kein Grund zur Sorge. Chemisch-physikalische Besonderheiten sind für die Nährstoffverfügbarkeit ebenfalls von Bedeutung. So sollten fettlösliche Vitamine (Vitamin A, E, D und K), wie ihr Name bereits verrät, für eine optimale Aufnahme stets zusammen mit Fetten oder Ölen aufgenommen werden. Gleiches gilt übrigens auch für das in unseren Curcuma-Kapseln enthaltene Curcumin. Durch gründliches Kauen sorgen Sie darüber hinaus schon im Mund dafür, dass Nahrungsbestandteile aus der Lebensmittelmatrix freigesetzt werden und für Verdauungsenzyme besser zugänglich sind. Ihrem Magen-Darm-Trakt können Sie auf diese Weise eine Menge Arbeit ersparen. Nicht alle Nährstoffe sind gleich unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Hitzeempfindliche Vitamine, wie Vitamin B1 und Pantothensäure, werden durch zu hohe Temperaturen zerstört, während die Mineralstoffe Calcium und Magnesium, die in der Sango Koralle enthalten sind, sehr stabil gegenüber Licht, Hitze und Sauerstoff sind. Die Devise „viel hilft viel“ mag zwar in vielerlei Hinsicht zutreffen, ist aber in Bezug auf die Nährstoffversorgung nicht immer zielführend. Durch eine übermäßige Zufuhr wasserlöslicher Vitamine, wie Vitamin C, lässt sich zum Beispiel kein Vorrat anlegen, da der Überschuss einfach mit dem Urin wieder ausgeschieden wird, und von der Zufuhr extrem hoher Dosierungen, die diagnostisch nicht begründet sind, ist dringend abzuraten.

Die bioaktive Form

Wie Sie wissen liegen die Bestandteile und Inhaltsstoffe unserer Nahrung in unterschiedlichen chemischen Formen vor. Wenn von der bioaktiven Form eines Nährstoffs die Rede ist, ist damit die Form gemeint, die vom Körper direkt in entsprechende Stoffwechselvorgänge eingeschleust und dort genutzt werden kann. Eigentlich sind alle Substanzen bioaktiv, die in unserem Organismus eine Reaktion hervorrufen. Die meisten liegen jedoch in einer Form vor, die im Körper erst in eine andere Form umgewandelt werden muss, bevor sie Teil einer Reaktion wird. So stellt das Beta-Carotin aus der Karotte als sogenanntes Provitamin eine Vorstufe des „Augen-Vitamin“ A dar, die erst im Körper gebildet wird.

Natürliche Lebensmittel vs. Nahrungsergänzung

Vollwertige Lebensmittel sind als natürliche Quelle von Proteinen, Fetten, Kohlenhydraten, Ballaststoffen, Vitaminen, Mineralstoffen, Spurenelementen und sekundären Pflanzenstoffen die Bass einer ausgewogenen Ernährung. In bestimmten Situationen sind darüber hinaus Nahrungsergänzungen eine gute Hilfe, die tägliche Nährstoffversorgung zu sichern, einen erhöhten Bedarf oder einen Mangel auszugleichen sowie spezifische Anforderungen zu unterstützen. Nach heutigem Wissensstand gehen die meisten Meinungen dahin, einzelne Nähr- und Vitalstoffe nicht isoliert, sondern vielmehr im Gesamtbild der Ernährung zu betrachten. Viele Hinweise deuten darauf hin, dass erst das komplexe Zusammenspiel der natürlich vorkommenden Substanzen und deren Interaktionen untereinander und mit wiederum anderen Stoffen ihre eigentliche gesundheitsfördernde Wirkung ausmacht. Wer seine Ernährung gezielt mit bestimmten Nährstoffen aufwerten möchte, sollte deshalb natürliche Produkte bevorzugen und sich Synergieeffekte empfehlenswerter Nährstoff- und Lebensmittelkombinationen zu Nutze machen.