Nitrate: Lebensmittelkonservierung

Lebensmittelkonservierung durch Nitrate – Chemie

Sicher sind dir die E-Stoffe in Lebensmitteln bekannt. Diese findest du auf Verpackungen der Lebensmittel unter der Zutatenliste. Hinter der Nummer E252 bei Inhaltsangaben verbirgt sich Kaliumnitrat ($\ce{KNO3}$). Während wir E-Nummern oft mit ungesundem Essen verbinden, handelt es sich bei dieser chemischen Verbindung aus Kalium, Stickstoff und Sauerstoff jedoch um ein wichtiges Konservierungsmittel. Kaliumnitrat ist sogar eine natürliche Verbindung, die sich auf Gesteinen und in geschützten Bereichen wie Höhlen bildet. Was Nitrat im Körper bewirkt, erfährst du im folgenden Text.

Was sind Nitrate? – Definition

Organische Nitrate ($\ce{-NO3^-}$) sind Salze und Ester der Salpetersäure ($\ce{HNO3}$). Es handelt sich um Verbindungen, welche natürlicherweise unter anderem auch im Boden vorkommen. Nitrat wird dort als Endstufe der Nitrifikation (Abbau organischer Stickstoffsubstanzen im Stickstoffkreislauf) ständig produziert. Auch Pflanzen benötigen den Stickstoff des Nitrats zum Aufbau von Eiweiß und zur Ertragssteigerung wird Nitrat in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt. Nitrat ist auch ein zugelassener Lebensmittelzusatzstoff, der bestimmten Fleisch-, Käse- und Fischprodukten zur Lebensmittelkonservierung zugesetzt werden darf. Somit lässt sich Nitrat in unterschiedlichen Konzentrationen in fast allen Lebensmitteln sowie dem Trinkwasser nachweisen.

Für die Herstellung von Nitratsalzen kann Salpetersäure zum Beispiel mit Hydroxiden, Carbonaten oder Metallen umgesetzt werden.
Als Beispiel hier die Umsetzung von Salpetersäure mit Kaliumcarbonat zu Kaliumnitrat, Wasser und Kohlendioxid:

$K_2CO_3 + 2\,HNO_3 → 2\,KNO_3 + H_2O + CO_2$

Nitrate sind aber auch durch vollständige Oxidation von Stickstoffverbindungen wie Nitriten, Ammoniak oder Hydroxylamin zugänglich. Aufgrund der großen Nachfrage werden Nitrate heutzutage in industrieller Massenproduktion hergestellt.

Nitrate: Lebensmittelkonservierung

Die Hauptaufgabe von Konservierungsmitteln ist es, zu verhindern, dass sich gefährliche Bakterien auf Lebensmitteln ansiedeln und ausbreiten. Als Lebensmittelzusatzstoff sind vorallem Natriumnitrat (E 251, Natronsalpeter, Chilesalpeter) und Kaliumnitrat (E 252, Bengalsalpeter, Kalisalpeter) als Konservierungsmittel wichtig. Beim Einsatz von Kaliumnitrat und Natriumnitrat geht es dabei vor allem darum, eine Ausbreitung des Bakteriums Clostridium botulinum zu verhindern, welches ein sehr gefährliches Gift absondert. Eine geringe Menge dieses Giftes würde ausreichen, um die, unter Umständen tödliche, Lebensmittelvergiftung Botulismus hervorzurufen. Dank der Konservierungsmittel kommt es heute nur noch in sehr seltenen Fällen zu einer solchen Vergiftung. Die Nitrate selbst haben dabei keine antibakterielle Wirkung. Sie werden jedoch im Konservierungsprozess enzymatisch in Nitrite umgewandelt, welche gegen Bakterien wirken.

Wo ist Nitrat enthalten? – Beispiele

Nitrat wird durch den Verzehr verschiedener Lebensmittel aufgenommen. Dazu gehören diverse Gemüse, welche den größten Beitrag liefern, gefolgt vom Trinkwasser, Getreide und Obst sowie bestimmten Fleisch-, Käse- und Fischprodukten.
Nitrate sind allerdings nicht ganz ungefährlich. Nitrat selbst ist zwar wenig giftig, jedoch kann aus Nitrat im Körper Nitrit gebildet werden. Daraus wiederum können zum Beispiel Nitrosamine entstehen, von denen sich viele als krebserzeugend erwiesen haben. Aus diesem Grund soll für Nitrat die Aufnahmemenge beschränkt werden.

Nitratgehalt in Fleischprodukten

Ein bekanntes Konservierungsmittel für Fleisch ist das sogenannte Pökelsalz. Es besteht aus Kochsalz, dem geringe Mengen Natriumnitrat, Natriumnitrit, Kaliumnitrit und/oder Kaliumnitrat zugesetzt wird. Durch die Behandlung mit Pökelsalz wird nicht nur eine Bakterienausbreitung verhindert, sondern das Fleisch behält auch seine rote Farbe. Auch alte Fleischwaren sehen dadurch frisch aus und werden nicht grau. Zudem wird beim Pökeln ein typisches Aroma ausgebildet. Bei hohen Temperaturen reagiert das, im Pöckelsalz enthaltene, Nitrit mit den Proteinen des Fleisches. Dabei können krebserregende Nitrosamine entstehen. Aus diesem Grund sollten gepöckelte Fleisch- und Wurstwaren nicht erhitzt werden.

Nitratgehalt in Gemüse

Pflanzen nehmen Nitrate aus dem Boden auf. Doch welche Faktoren bestimmen, wie viel Nitrat in Lebensmitteln steckt? Neben weiteren Faktoren beeinflusst vor allem die Düngung, wie viel Nitrat in Lebensmitteln enthalten ist. Hinzu kommt dann natürlich noch das Nitrat, welches zur Konservierung zusätzlich eingesetzt wird. Beispiele für Nitrate in Lebensmitteln kannst du der Tabelle entnehmen:

Quelle: Stellungnahme Bundesinstitut für Risikobewertung BfR (06.02.2009): Nitrat in Rucola, Spinat und Salat. Abgerufen am 12.01.2021.

Die empfohlene maximale tägliche Aufnahmemenge an Nitrat beträgt dabei $\pu{3,7 mg//kg Körpergewicht}$. Wie du der Tabelle entnehmen kannst, liegen zum Beispiel die Nitratwerte von Rucola, Spinat und Kopfsalat deutlich über diesen empfohlenen Aufnahmemengen. Da aber ein Mensch normalerweise nicht kiloweise Rucola pro Tag zu sich nimmt, ist nicht mit einer langfristigen Überschreitung der duldbaren täglichen Aufnahmemenge zu rechnen und somit wird nicht von einem gesundheitlichen Risiko für den Verbraucher ausgegangen.
Das Bundesinstitut für Risikobewertung empfiehlt, die Nitratbelastung durch den Verzehr von saisonalem Gemüse zu reduzieren. Denn bei saisonalem Gemüse ist der Nitratgehalt generell geringer, da es unter optimalen Wachstumsbedingungen reifen und der Einsatz von Dünger dadurch reduziert werden kann.

Das Video Nitrate: Lebensmittelkonservierung

In diesem Video lernst du die Verwendung von Kaliumnitrat und Natriumnitrat als wichtiges Konservierungsmittel kennen. Du erfährst, wie Nitrate hergestellt werden, welche Wirkung Nitrate haben und in welchen Lebensmitteln man sie finden kann.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!