SCIENCE WISSENSCHAFT. Mengen- und Spurenelemente in österreichischen Hühnereiern. Major and trace elements in hens eggs from Austria.
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1 SCIENCE WISSENSCHAFT Mengen- und Spurenelemente in österreichischen Hühnereiern Major and trace elements in hens eggs from Austria M. Sager Zusammenfassung 42 frische und verkehrsfähige Eiproben wurden bei Erzeugerbetrieben aus Niederösterreich, Oberösterreich und der Steiermark beprobt, in Dotter und Eiklar getrennt, gefriergetrocknet. Die Konzentrationen von 25 Elementen wurden bestimmt und über Gesamtgewicht und Wassergehalt die Gesamtgehalte im Ei berechnet. Die Konzentrationen in Dotter und Eiklar waren unterschiedlich und korrelierten wenig miteinander, nur für Sr, Cu,I undmn wurde eine geringfügige Beziehung gefunden. Dotter enthielten vor allem P, Ca, Fe, Zn und I, Eiklar hingegen Na und S. Mit Bezug auf den Tagesbedarf des Menschen enthielten die Eier beachtliche Mengen an Na, P, I und Se, sodass ein Ei ca % des Tagesbedarfs an diesen Elementen decken kann. Der Gehalt an Ca, Mg, Mn und Cu in den Eiern ist hingegen gering. Die Gehalte an Al, As, Cd, Co, Cr, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn und V lagen großteils unter der analytischen Nachweisgrenze. Kleine Eier enthielten gleich viel Ba, Cu und S wie große, bei allen anderen Elementen stieg die Menge pro Ei mit der Größe. Kennwörter: Dotter, Eiklar, Spurenelemente, Kontaminanten, Selen, Jod Summary 42 hens egg samples ready for sale from Lower Austria, Upper Austria and Styria were sampled at the farm, separated into egg yolk and egg white, freeze dried, the total concentrations of 25 elements was determined and finally calculated the total contents per egg via weight and water contents. The concentrations found in egg yolk and egg white hardly correlated with each other, just for Sr-Cu-I-Mn there were weak relations. The yolks contained main amounts of P, Ca, Ca, Fe, Zn, egg whites Na and S. Eggs contain high proportions of Na, P, I and Se, so that an egg contributes % to therecommended daily intake of these elements. Supply of Ca, Mg, Mn and Cu, however, is low. Small eggs contained the same absolute amount of Ba, Cu and S like the big ones, for all others the amount increased with size. Keywords: Egg yolk, egg white, trace elements, contaminant elements, selenium, iodine Einleitung Die Aufnahme von Vitaminen, Mineralstoffen und Spurenelementen über Nahrungsergänzungsmittel ist bei einer grundsätzlich ausgewogenen und wenn nötig gezielt abgestimmten Ernährungsweise obsolet. Durch die systematische Erfassung der wertgebenden Inhaltsstoffe heimischer Lebensmittel können entsprechende Datenbanken aufgebaut und darauf basierende Diätpläne erstellt werden. Ein Hühnerei muss sämtliche Nährstoffe, Vitamine und Spurenelemente enthalten, die das Küken braucht, um sich gesund zu entwickeln. Laut Österreichischem Ernährungsbericht [1] ist der Konsum von Hühnereiern in Österreich in den vergangenen Jahren von 190 Stück pro Person im Jahr 2000 auf 236 Stück im Jahr 2008 angestiegen, was einem Gesamtverbrauch von 4,5 Eiern pro Woche entspricht. Die Hälfte davon wurde über Verarbeitungsprodukte (Backwaren, Teigwaren Mehlspeisen) verzehrt.. In Italien betrug der Verzehr an Eiern (Zeitraum ) etwa 79 Eier pro Jahr, wobei die täglichen 4,5 g an Eierteigwaren und 43,0 g an Kuchen nicht eingerechnet sind. Der Verzehr war im Süden deutlich stärker als im Norden (92 versus 75 Eier pro Jahr) [2]. In Spanien betrug der Konsum an Eiern (ohne Backwaren) im Jahr Eier (ein Norm-Ei = 60 g), für die Provinz Tarragona im Jahr Eier [3]. In Frankreich tragen Eier zu etwa 1 % der Tagesaufnahme an Spurenelementen bei, am meisten bei Zn (2,1 %), Ca (1,8 %), Cr (1,6 %) und Se (1,4 %). Die Konzentrationen im Frischgewicht waren nur bei Li, Se und Zn höher als der Median aller untersuchten Warengruppen, bei As, Ca, Cr, Co, Cu, Mo und Na etwa gleich und bei Al, Cd, Pb, Hg, Mg, Mn, Ni, Pb und Sb niedriger [4]. Die durchschnittliche Tagesaufnahme aus Eiern wurde für einen Spanier mit 16,2 µg Mn und 0,8 µg Pb geschätzt, und ist für As, Cd, Cr, Hg, Ni, Sn und V vernachlässigbar [3]. In Österreich werden Hühnereier bei der amtlichen Lebensmitteluntersuchung meist nur auf mikrobiologische Parameter (z. B. Salmonellen), Frische und Schalenstabilität untersucht. Es gibt keine umfassen- ERNÄHRUNG/NUTRITION, VOLUME 35,
2 den Datensätze in Bezug auf ihren Spurenelementgehalt und ihren Beitrag zur Ernährung. Einige Konzentrationen von Spurenelementen im Trockeneigelb, im Trockeneiweiß und im Trockeneipulver ohne Angabe von Herkunft der Daten und Vertrauensbereich kann man auch in Tabellenwerken finden [21], was als erster Anhaltspunkt dienen kann. Unbestreitbar ist daher der Beitrag von Eiern zur Versorgung mit essentiellen Aminosäuren und Vitaminen. Besonders in Entwicklungsländern und für Ovo- Lacto-Vegetarier sind sie ein wichtiger Lieferant von tierischem Protein. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Beitrag von Eiern zur Spurenelementversorgung des Menschen in Österreich zu ermitteln und mit Daten aus anderen Ländern zu vergleichen. Material und Methodik Eier wurden uns dankenswerterweise von den Produzenten über die Landwirtschaftskammern oder die Zentrale Arbeitsgemeinschaft für Geflügelwirtschaft zur Verfügung gestellt. Alle Eiproben waren lebensmittelrechtlich einwandfrei verkehrsfähig. Die Proben stammten aus Niederösterreich (15), Oberösterreich (15) und der Steiermark (12). Die Eier wurden in Eiweiß und Eidotter getrennt. Es wurden Mischproben aus jeweils zwei Eiern aus einer Tagesproduktion gemacht, um Zufälligkeiten in der Zusammensetzung eines einzelnen Eies zu verringern. Die Eier stammen dann von verschiedenen Hennen, weil eine Henne pro Tag nur ein Ei legt.. Danach erfolgte eine Gefriertrocknung, um die Proben haltbar zu machen. Die getrockneten Proben wurden mit Kaliumchlorat- Salpetersäure unter Druck aufgeschlossen, was die Bestimmung von sowohl I und S wie auch der Mengen- und Spurenelemente (außer Kalium) erlaubt [6]. Die Bestimmungen erfolgten mittels ICP-OES [7], allerdings mit matrixangepassten Kalibrationslösungen und zusätzlich Sb und Sn und für I mittels ICP-MS als Jodat mit Standardaddition [8]. Selen und Arsen wurden mit Hydrid-AAS nach gesondertem Aufschluss mit Magnesiumnitrat bestimmt. Ergebnisse und Diskussion Üblicherweise rechnet man mit einem mittleren Gewicht pro Ei von 60 g, was in dieser Studie etwa erreicht wurde (Tab. 1). Die Gewichte lagen zwischen 39 und 93 g. Der angegebene Wassergehalt wurde durch Gefriertrocknung ermittelt und ist, da die Eier innerhalb weniger Tage nach dem Legen bearbeitet wurden, verhältnismäßig hoch. Die gefriergetrockneten Proben wurden eingewogen und mit Hilfe des Wassergehalts bzw. des Gewichts von Dotter und Eiklar auf Konzentration in Frischgewicht bzw. Inhalt pro Ei für jede Probe einzeln umgerechnet, was drei verschiedene Berechnungen ermöglichte (Konzentration im Frischgewicht, Konzentration im Trockengewicht, Gehalt pro Ei). Frischgewicht von Dotter und zugehörigem Eiklar korrelierten miteinander sehr stark (r=0,925) also je mehr Dotter, desto mehr Eiklar. Eidotter und Eiklar sind verschieden zusammengesetzt, die Untersuchung einer Mischprobe scheint daher nicht sinnvoll zu sein. Im Dotter sind vor allem P, Ca, Fe, Zn und I konzentriert, im Eiklar Na und S. Ob der Schwefel als Eiweiß oder als Sulfat vorliegt, lässt sich mit der angewendeten Untersuchungsmethode nicht beantworten (Tab. 1). Die Werte für Al, Cd, Co, Cr, Mo, Ni, Pb, Sb, Sn und V lagen überwiegend unter der Nachweisgrenze der ICP-OES. In sechs Proben wurden Pb und Cd auch mit ICP-MS gemessen und waren auch hier an bzw. unter der Nachweisgrenze; Cd lag im Bereich 3 7 µg/kg für Cd im Dotter und 2 6 µg/kg für Cd im Eiklar, Pb und Hg unter 50 µg/kg (in der gefriergetrockneten Probe), daher wurden diese nicht weiter verfolgt. Auch Arsen lag im Bereich der Blindwerte (<0,005 mg/kg T.S.) des Hydridverfahrens und war nicht auswertbar. Bei der ersten Charge wurde auch versucht, B und Si mit ICP- OES zu bestimmen, sie waren aber nicht nachweisbar (<0,5 mg/kg). Da sich viele Daten anderer Autoren auf die Konzentrationen in der Frischmasse (in 100 g oder kg) beziehen, wurden die eigenen Daten auf Frischmasse zurückgerechnet und anderen Daten gegenübergestellt (Tab. 1). Für die Elemente Be und V wurden keine Vergleichswerte gefunden. In dieser Arbeit wurden z. B. Hg, K und Li nicht bestimmt. Durch die verschiedenen Wassergehalte von Dotter und Eiklar (im Median 53,3 % bzw. 87,4 %) ergeben sich verschiedene Nachweisgrenzen. Hinsichtlich Frischgewicht war der Dotter im Median 32,2 % vom Gesamt-Ei, also etwa ein Drittel. In Tabelle 1 werden die in dieser Arbeit ermittelten und auf Frischgewicht umgerechneten Daten mit Literaturwerten verglichen. Bei einigen Elementen ist die Erfassungsgrenze der optischen ICP unzureichend; die Bestimmung mit anderen Verfahren (außer bei Se, As und I) wurde aus Kostengründen nicht durchgeführt. Die ermittelten Daten entsprechen den publizierten Konzentrationsbereichen. In englischen Eiern fand man mehr Cr [11], in deutschen mehr Ba [14], in polnischen mehr Fe [13] und in französischen weniger Se [4]. Hühnereier aus den USA haben offensichtlich weniger Cu, Na und S [9, 10]. Allerdings wurde kein Eipulver als Referenzmaterial untersucht, um die exakte Vergleichbarkeit der Daten zu beweisen, und Angaben über Hühnerrasse und Fütterung fehlen. In Dänemark wurden im Zeitraum an 14 Probenahmeterminen unter anderem insgesamt 30 Eier 54 ERNÄHRUNG/NUTRITION, VOLUME 35,
3 Diese Arbeit Francis [9] Hui [10] Ysart [11] Leblanc [4] Larsen [12] Smudzky [13] und andere Dotter Eiklar Voll-Ei Dotter Eiklar Dotter Eiklar Voll-Ei Voll-Ei Voll-Ei Voll-Ei Median Bereich Median Bereich Median Bereich H 2 O% 53,3 53,3±4,6 87,4 87,5±3,0 Gewicht (g) 17,4 18,6±4,0 37,2 38,8±8,6 54,7 57,4±12,3 Al < 0,9 <0,9-1,05 <0,2 <0,2-0,73 <0,4 <0,4-0,56 0,27 0,10 As <0,0023 <0,0023 <0,0006 <0,0006-0,0027 <0,001 <0,001 0,002 0,008 Max.0,090 Ba 1,01 0,41-2,20 <0,007 <0,007-0,052 0,334 0,125-0,70 0,47 2,23/0,92 [14] Be <0,0014 <0,0014-0,0066 <0,0004 <0,0004-0,0019 <0,001 <0,001-0,028 Ca Cd <0,005 <0,005-0,008 <0,001 <0,001-0,002 <0,002 <0,002-0,004 0,001 0,0004 <0,0006-0,001 <0,001-0,036 Co <0,02 <0,02-0,06 <0,006 <0,006-0,006 <0,01 <0,01-0,020 0,002 0,005 Cr <0,07 <0,07-0,086 <0,02 <0,02 <0,02 <0,02-0,029 0,2 0,05 0,025 [15] Cu 1,65 1,35-4,73 0,17 0,11-0,67 0,64 0,51-2,30 1,5 0,2 0,24 0,06 0,59 0,59 Max 2,34 Fe 58,1 36,6-69,1 0,06 <0,02-0,23 18,4 12,7-23, ,4 0,3 20 Max 107 J 1,18 0,52-3,02 0,054 0,005-0,266 0,20 0,077-1,04 1,40 0,03 1,32 0,03 Mg Mn 0,84 0,58-1,24 0,006 <0,002-0,04 0,27 0,17-0,47 0,72 0,03 0,31 0,28 Mo <0,14 <0,14-0,41 <0,04 <0,04-0,045 <0,07 <0,07-0,14 0,08 0,067 Na Ni <0,4 <0,4 <0,1 <0,1 <0,2 <0,2 0,03 0,03 <0,013 0,055 [16] P Pb <0,5 <0,5 <0,06 <0,06 <0,2 <0,2 0,01 0,007 <0,005-0,006 <0,01-0,22 S Sb <0,5 <0,5 <0,13 <0,13 <0,2 <0,2 0,001 0,0003 Se 0,341 0,214-0,50 0,043 0,019-0,084 0,138 0,092-0,30 0,20 0,06 0,19 0,040 0,171-0,326 Sn <0,5 <0,5 <0,13 <0,13 <0,2 <0,2 < 0,02 Sr 0,98 0,61-2,00 0,11 0,03-0,24 0,39 0,23-0,77 0,50 V <0,05 <0,05-0,07 <0,012 <0,012 <0,01 <0,01-0,023 Zn 37,9 28,3-42,9 0,11 <0,02-0,38 11,7 9,1-16, ,2 < 11 10,1 Max 25,0 Tab. 1: Gewicht, Wasser und Vergleich der Konzentrationen mit Daten aus Europa (mg/kg) bezogen auf das Frischgewicht: ERNÄHRUNG/NUTRITION, VOLUME 35,
4 mg/kg Diese Arbeit Souci et al. [21] Dotter Eiklar Dotter Eiklar Median Bereich Median Bereich Al <2 <2-2,15 <2 <2-5,6 As <0,005 <0,005 <0,003 <0,003-0,017 Ba 2,16 0,90-4,44 0,15 <0,06-0,22 Be <0,003 <0,003-0,014 <0,003 <0,003-0,009 Ca Cd <0,01 <0,01-0,027 <0,01 <0,01-0,018 Co <0,05 <0,05-0,12 <0,05 <0,05-0,07 Cr <0,15 <0,15-0,19 <0,15 <0,15 0,12 0,16 Cu 3,48 2,91-10,15 1,40 0,94-5,08 Fe ,53 <0,2-1, ,0 J 2,85 1,11-6,44 0,054 0,005-0,266 Mg Mn 1,82 1,25-2,62 <0,1 <0,1-0,11 2,42 2,87 Mo <0,3 <0,3-0,89 <0,3 <0,3-0,36 0,33 Na Ni <0,8 <0,8 <0,8 <0,8 0,27 0,41 P Pb <1 <1 <1 <1 S Sb <1 <1 <1 <1 Se 0,76 0,50-1,02 0,38 0,17-0,66 0,37 0,39 Sn <1 <1 <1 <1 Sr 2,04 1,29-4,83 0,89 0,50-1,91 V <0,1 <0,10,14 <0,1 <0,1 Zn 81,4 61,7-91,2 0,90 <0,2-2,9 62 1,5 Tab. 2: Vergleich der Konzentrationen mit Daten aus Souci et al. [21] in der Trockenmasse beprobt und dabei bezüglich Frischgewicht <0,6 1 µg/ kg Cd, <5-6 µg/kg Pb, < 13 µg/kg Ni, 0,4-7 µg/kg Hg und µg/kg Se ermittelt [12]. Cr war in Dotter und Eiklar etwa gleichmäßig verteilt. In Österreich wurden 0,027 mg/kg im Dotter 0,023 mg/kg im Eiklar und demnach 0,025 mg/kg im Voll-Ei gefunden [15]. In Deutschland wurden im Gesamt-Ei 68 ± 22 µg Pb/ kg Trockenmasse festgestellt, entsprechend 16,3 ± 5,3 µg/kg Frischgewicht [17]. In Polen waren Pb und Cd in den meisten Eiproben nicht nachweisbar (< 0,01 bzw. < 0,001 mg/kg). Eier aus Hühnerfarmen unterschieden sich nur durch den niedrigeren Bleigehalt von Eiern aus den traditionellen polnischen Bauernhöfen, nicht aber in Cd, Hg, As, F, Zn, Cu undfe. Auch wurden keine Unterschiede zwischen Eiern aus belasteten und unbelasteten Gebieten festgestellt [13]. In Eiern aus freilaufenden Hühnern in belasteten Gebieten Sloweniens wurden As, Cd und Hg vermehrt im Eiklar, Pb hingegen im Dotter gefunden. Die Konzentrationsbereiche für die gefriergetrockneten Proben lagen zwischen 11 und 60 µg/kg As, µg/kg Cd, µg/kg Hg und < µg/kg Pb im Eiklar, hingegen bei 9-15 µg/kg As, µg/kg Cd, 3-14 µg/ kg Hg und µg/kg Pb im Eidotter [18]. Zur Umrechnung auf Frischgewicht müsste man die Daten für Dotter etwa durch zwei und die Daten für Eiklar durch sechs dividieren. Die As-, Cd- und Hg-Konzentrationen wären für Dotter und Eiklar im gleichen Bereich. Bei Pb wären die Unterschiede noch größer. Die Gefahr der Belastung von Hühnereiern mit Pb ist gering. In den USA führte Dauerbelastung mit Pb von 80 mg/kg im Futter noch zu keiner Erhöhung der Pb-Konzentrationen im Dotter. Freilandhühner mit deutlicher Pb-Belastung in Leber und Niere legten Eier mit nur 60 µg/kg Pb (Frischgewicht) im Dotter. Legehennen, die mit Pb-Farben gefüttert wurden (37 % Blei) legten Pb neben Leber und Niere auch in den Eierschalen ab, die Gehalte im Dotter korrelierten mit dem Pb im Blut. Im Dotter wurden bis zu 400 µg/kg Pb (Frischgewicht) gefunden, im Eiklar lagen die Konzentrationen unter 10 µg/kg [19]. Die Ba-Konzentrationen in tierischen Lebensmitteln sind generell etwas höher als in pflanzlichen und scheinen bei Eiern stark von den eingesetzten Mineralstoffen abhängig zu sein. So wurden in Eiern in der DDR ,5 mg/kg Ba (Frischgewicht) gefunden, im wiedervereinigten Deutschland aber nur 3,5 mg/kg und in Japan nur 0,43 mg/kg. Das entspricht etwa 510 µg, 210 µg und 26 µg pro Ei [14]. Mit dem in dieser Arbeit durchgeführten Gesamtaufschluss wurde das gesamte Jod, und das nicht extrahierbare Jodid erfasst; die ermittelten Jodkonzentrationen decken sich mit jenen aus den USA [9, 10]. Aus dem Vergleich mit den Daten aus dem weit ver- 56 ERNÄHRUNG/NUTRITION, VOLUME 35,
5 breiteten Tabellenwerk [21] (Tab. 2) könnten Trends in der Fütterungs- bzw. Haltungspraxis gewonnen werden, was aber auf Grund fehlender Angaben über die Analysemethoden nicht nachvollziehbar ist. Für das Eiklar wurden für Ca und Mn geringere, hingegen für Fe, Na und Mg höhere Konzentrationen gefunden als in [21] angegeben. Im Eidotter wurden höhere Konzentrationen von Na und Se festgestellt. Eine mögliche Erklärung hiefür ist der verstärkte Einsatz kommerzieller Futtermittel, welche viele Zusätze, u. a. Selenat, als Na-Salze enthalten. Bei Fe und Mn im Eiklar kann es sich um ein Blindwertproblem älterer Arbeiten handeln, da die Werte sehr niedrig sind. Beitrag von Eiern zur Spurenelementversorgung des Menschen Welchen Beitrag leistet nun ein Frühstücks-Ei für die Spurenelementversorgung? Zur Veranschaulichung wurden die Mittelwerte der Mengen, die man mit einem Ei aufnimmt in Tab. 3 zusammengefasst und mit der zur täglichen Aufnahme empfohlenen Menge [20] verglichen, bei der auf Dauer keine Mangelerscheinungen auftreten sollten. In Tab. 3 ist ersichtlich, dass bereits mit einem Ei % der empfohlenen Tagesaufnahme an I, Na und P erreicht werden. Bei Ca, Cu und Mn liegt die mit einem Ei gelieferte Menge hingegen unter 5 % der Versorgungsempfehlung. Für Sr und Ba gibt es keine Empfehlungen und nur wenige Vergleichswerte, da sie als nicht essentiell betrachtet werden. Die statistische Auswertung der Daten erbrachte wenige Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung von Dotter und Eiklar. Eier mit höherem Gewicht hatten eine Tendenz zu weniger S in Dotter und Eiklar sowie Ca in Dotter. Der Gesamt-Selengehalt im Dotter und im Eiklar ergab keine signifikante Korrelation mit anderen Elementgehalten, auch mit Schwefel nicht. Man erwartet, dass in größeren Eiern auch höhere Absolutmengen an Elementen enthalten sind. In diesem Falle müssten sich hohe Korrelationskoeffizienten zwischen der im Ei enthaltenen Absolutmenge und dem Frischgewicht ergeben. Tatsächlich enthielten größere Eier mehr (alphabetisch angegeben) Ca, Fe, Mg, Mn, Na, P, Sr und Zink im Dotter sowie mehr Mg, Na und Sr im Eiklar. Der Gehalt an Ba, I, Cu und S war hingegen unabhängig vom Eigenwicht. Literatur [01] Elmadfa I.: Österr. Ernährungsbericht [02] Turrini A., Saba A., Perroni D., Cialfa E., D Amicis A.: Food consumption patterns in Italy: the INN- CA study, European Journal of Clinical Nutrition. 2001; 55: [03] Bocio A., Nadal M., Domingo J.L.: Human exposure to metals through the diet in Tarragona, Korrelationskoeffizient Absolutgehalt Gewicht Dotter Eiklar Ganzes Ei* D-A-CH Empfehlung m* w* mg mg mg mg mg Deckung des Tagesbedarfs mit einem Ei (%) Schwefel 0, ,4±7,4 74±20 118± Phosphor 0, ±22 5,3±2,2 113± % Natrium 0, ,0±3,8 87±28 109± % Calcium 0, ,2±5,5 2,39±0,93 28,6±5, % Magnesium 0,5425 2,39±0,59 4,8±1,5 7,5±2, ,5 % Eisen 0,5181 1,04±0,28 0,003 1,12±0, % Zink 0,4761 0,68±0,15 0,005 0,73±0, % Kupfer -0,0051 0,037 0,009±0,007 0,049±0, ,5 1-1,5 3-5 % Jod -0,0063 0,028 0,003 0,031±0,018 0,2 0,2 16% Strontium 0,5530 0,020±0,011 0,005±0,003 0,027±0,015 Barium 0,1391 0,023±0,013 0, ,023±0,013 Mangan 0,4471 0,016 0, , ,3-0,9% Selen 0,4370 0,0064 0,0019 0,009 0,03 0, % *Anmerkung: da die Mengenverhältnisse von Dotter und Eiklar von Ei zu Ei verschieden sind, ergibt sich die Konzentration im Gesamt-Ei nicht einfach aus der Summe der Komponenten Tab. 3: Durchschnittlicher Elementgehalt im Dotter, Eiklar und im ganzen Ei, sortiert nach absteigendem Gesamtgehalt sowie der Anteil am täglich empfohlenen Bedarf (mg/tag) [20] ERNÄHRUNG/NUTRITION, VOLUME 35,
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