Solanin in Kartoffeln

Wegen des geringen Fettgehalts der Kartoffel bei gleichzeitig hohem Gehalt an Vitaminen, Mineralstoffen, Ballaststoffen und sekundären Pflanzenstoffen gilt die Empfehlung, Kartoffeln reichlich zu verzehren. Weltweit ist die Kartoffel in der Humanernährung insbesondere aufgrund des Stärkegehalts und der hohen biologischen Wertigkeit des enthaltenen Proteins das bedeutendste Lebensmittel aus der Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae). Allen Vertretern dieser Familie ist gemeinsam, dass sie eine Vielzahl von natürlichen Toxinen enthalten, zu denen auch die Glykoalkaloide gehören (Frohne und Pfänder 1997).

Im Pflanzenreich dienen diese Bitterstoffe als natürlicher Schutz gegen Fraßfeinde. Zudem besitzen sie antimykotische und antiinsektizide Wirkung, so dass die Pflanzen über einen gewissen Schutz vor Krankheiten und Schädlingen verfügen. Das in der Kartoffel mit 95 % anteilig am stärksten vertretene Glykoalkaloid ist das Solanin (Kuiper-Goodman und Nawrot, Woolfe 1996). Im Folgenden werden einige Grundregeln aufgezeigt, wie eine hohe Solaninexposition vermieden und der genannten Empfehlung eines reichlichen Kartoffelkonsums gefahrlos nachgekommen werden kann.

Chemische Grundlagen

Die Bezeichnung Solanin schließt die Glykoalkaloide α-Solanin und α-Chaconin ein. Beide bestehen jeweils aus einem Aglykon (Nichtkohlenhydrat- Anteil) und einer glykosidisch gebundenen Kohlenhydratkomponente. Das Aglykon ist in beiden Fällen Solanidin. Dieses weist wie fast alle Aglykone der Glykoalkaloide der Gattung Solanum eine Steroidstruktur auf. Hinsichtlich der aus drei Zuckermolekülen bestehenden Kohlenhydratkomponente unterscheiden sich die Hauptalkaloide der Kartoffel (Franzke 1996). Im Falle des α-Solanins besteht die Triose aus den Monosacchariden Galaktose, Glucose und Rhamnose. Die Kohlenhydratkomponente des α-Chaconins wird aus einem Molekül Glucose und zwei Molekülen Rhamnose gebildet (Kuiper-Goodman und Nawrot).

Die Glykoalkaloide sind sowohl lipophil (bedingt durch das Steroidgerüst) als auch hydrophil (bedingt durch die Kohlenhydratseitenkette) (Aktories et al. 2005). Durch die Hitzebeständigkeit der Glykoalkaloide (Hauptalkaloide der Kartoffel werden ab ca. 240 °C zersetzt; Zitnak und Johnsten 1970) ist deren Entfernung durch starkes Erhitzen bei der küchentechnischen Zubereitung nahezu ausgeschlossen.

Glykoalkaloidgehalt der Kartoffel

Je nach Kartoffelsorte liegt der Grundgehalt an Glykoalkaloiden in der Frischmasse der Kartoffelknolle bei ordnungsgemäßer Lagerung (s. u.) zwischen 0,002 % und 0,01 % (Franzke 1996). Es kann aber nicht nur zwischen einzelnen Sorten, sondern auch innerhalb der Kartoffelknolle zu erheblichen Unterschieden hinsichtlich der vorhandenen Menge an Glykoalkaloiden kommen. Insbesondere in der Schale der Kartoffelknolle, grün gewordenen Kartoffeln sowie in den Keimen und „Augen“ (Ausgangspunkt für die Entwicklung der Keime) liegen α-Solanin und α-Chaconin in hohen Konzentrationen vor (Watzl und Geisen 2009). Im Fleisch der Knolle hingegen ist der Gehalt verschwindend gering. Somit werden durch Schälen die meisten Alkaloide entfernt und verarbeitete Kartoffelprodukte sind, sofern sie aus geschälten Kartoffeln hergestellt sind, nahezu frei von α-Solanin und α-Chaconin (Haase 1999).

Ungünstige Anbau- und Lagerbedingungen führen zu einer erhöhten Glykoalkaloidsynthese in der Kartoffel:

• Schädlingsbefall der Kartoffelpflanze (Pariera Dinkins und Peterson 2008)
• Lichtexposition und daraus resultierende vermehrte Chlorophyllsyn these – erkennbar an grünen Stellen im Schalenbereich
• mechanische Verletzungen der Knolle
• Lagerung bei hohen Temperaturen und unterhalb von + 10 °C (Griffith et al. 1997, Woolfe 1996)

Die Annahme, dass eine Mineraldüngung Auswirkungen auf den Gehalt an Glykoalkaloiden hat, konnte durch entsprechende Düngungsversuche widerlegt werden (Haase 1999). Als Obergrenze des Glykoalkaloidgehalts in kommerziell gehandelten Kartoffeln gilt international ein Wert von 200mg/kg Frischmasse.

Toxizität von Glykoalkaloiden

Über Solanin-Intoxikationen wird trotz der Tatsache, dass Kartoffeln und auch Tomaten als Grundlebensmittel häufig konsumiert werden, relativ selten berichtet (Barceloux 2009, Mensinga et al. 2005). Das beruht vermutlich darauf, dass Kartoffelalkaloide bei höherer Konzenation als geschmacklich unangenehm wahrgenommen werden.

Die Symptome sind in Abhängigkeit von der Aufnahmemenge vielfältig und treten in aller Regel 4–19 Stunden nach Verzehr der glykoalkaloidreichen Pflanzenteile auf. Bei leichten Verlaufsformen treten unspezifische Symptome wie Kopfschmerz, Durchfall und Erbrechen sowie ein „Kratzen“ im Hals auf. Je nach Ausmaß der Vergiftung, wie sie z. B. durch den irrtümlichen Verzehr der Kartoffelbeeren oder unreifer bzw. grüner Kartoffeln auftreten, sind Angstzustände, Schwäche, Apathie, Krämpfe und Sehstörungen zu beobachten. Bei sehr schweren Verlaufsformen können Herzschwäche, Atemnot und Atemlähmung zum Tod führen.

Als akut toxische Dosis werden 2–5 mg/kg Körpergewicht angesehen, als minimale letale Dosis 3–6 mg/kg Körpergewicht (Morris und Lee 1984). Andere Autoren geben eine niedrigere toxische Dosis von 1–3 mg/kg Körpergewicht an (Friedman und McDonald 1997, Kuiper-Goodman und Nawrot). Die Toxizität kann davon abhängen, ob Glykoalkaloide chronisch in kleinen Dosen oder in einer akuten großen Dosis aufgenommen werden und ob andere Nahrungsinhaltsstoffe die Wirkung der Glykoalkaloide beeinflussen. Kinder reagieren möglicherweise empfindlicher als Erwachsene (Friedman 2006, Kuiper-Goodman und Nawrot).

Auch eine interindividuell unterschiedliche Reaktion bei relativ zum Körpergewicht gleicher Dosis wurde beobachtet (Mensinga et al. 2005). Die Werte sind unsicher, da nach Auftreten von Vergiftungen gegebenenfalls noch der Solaningehalt der verwendeten Kartoffeln ermittelt werden kann, aber meist nicht die Gesamtaufnahmemenge (Fülgraff 1989). Nach Berechnungen von Pariera Dinkins und Peterson (2008) müsste eine Person mit einem Körpergewicht von 60kg knapp 800g Kartoffeln mit Schale (ca. 9 durchschnittliche Kartoffeln mit einem Solaningehalt von 75 mg/kg Frischgewicht bzw. 500 mg/kg Trockengewicht) essen, um eine Solaninaufnahme von 1mg/kg Körpergewicht zu erreichen.

Haushaltstechnische Maßnahmen zur Reduktion des Solaningehalts

Um den Glykoalkaloidgehalt in Kartoffeln möglichst gering zu halten, sollten bestimmte Verhaltensregeln im Umgang mit Kartoffeln sowohl hinsichtlich der Lagerung als auch der Zubereitung beachtet werden:

• Die Lagerung sollte an einem dunklen und kühlen Ort erfolgen, damit der abiotische Stress in Form von Lichtstrahlung und zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen (< +10 °C) minimiert wird.
• Grüne, chlorophyllhaltige Stellen und Keime sind aufgrund der hohen Glykoalkaloidkonzentration großzügig zu entfernen (Watzl und Geisen 2009).
• Die Kartoffel sollte zur Vermeidung von Vitamin- und Mineralstoffverlusten mit der Schale gekocht und zum Verzehr gepellt werden (Haase 1999, von Körber et al. 1999).
• Große Kartoffeln sind gegenüber kleinen Kartoffeln zu bevorzugen, da das Verhältnis von Oberfläche (Schale) zu Volumen bei großen Kartoffeln kleiner und somit günstiger ist (Haase 1999).

Werden die genannten Empfehlungen für die Kartoffelzubereitung eingehalten, kann eine gesundheitliche Gefährdung durch Solanin ausgeschlossen werden. Als Teil einer vollwertigen Ernährung ist der reichliche Verzehr von Kartoffeln mit ihrer hohen Nährstoffdichte ausdrücklich erwünscht und unter Beachtung der o. g. Maßnahmen gefahrlos möglich.

Literatur

45. Aktories K, Förstermann U, Hofmann F, Starke K: Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. 9. Aufl., München (2005), S. 1079
46. Barceloux DG: Potatoes, tomatoes, and solanine toxicity (Solanum tuberosum L., Solanum lycopersicum L.). Disease-a-month 55 (2009) 391–402
47. Franzke C: Allgemeines Lehrbuch der Lebensmittelchemie. 3. Aufl., Hamburg (1996), S. 257f, S. 244
48. Friedman M: Potato glycoalkaloids and metabolites: Roles in the plant and in the diet. J Agric Food Chem 54 (2006) 8655–8681
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51. Fülgraff G: Lebensmittel-Toxikologie. Stuttgart (1989)
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53. Haase NU: Glykoalkaloide in Kartoffelknollen – ein Gesundheitsrisiko für den Konsumenten? Kartoffelbau 50 (1999) 44–47
54. Kuiper-Goodman T, Nawrot PS: Solanine and chaconine (WHO Food Additives Series 30). www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v30je19.htm
55. Mensing TT, Sips AJ, Rompelberg CJ et al.: Potato glycoalkaloids and adverse effects in humans: an ascending dose study. Regul Toxicol Pharmacol 41 (2005) 66–72
56. Morris SC, Lee TH: The toxicity and teratogenicity of Solanaceae glycoalkaloids, particularly those of the potato (Solanum tuberosum): a review. Food Technology Australia 36 (1984) 118–124
57. Pariera Dinkins CL, Peterson RK: A human dietary risk assessment associated with glycoalkaloid responses of potato to Colorado potato beetle defoliation. Food Chem Toxicol 46 (2008) 2837–2840
58. von Körber K, Männle T, Leitzmann C: Vollwert-Ernährung. Konzeption einer zeitgemäßen Ernährungsweise. 9. Aufl., Heidelberg (1999), S. 198
59. Watzl B, Geisen R: 22 Fragen zu Obst und Gemüse für die Praxis. Ernährungs Umschau 56 (2009) B22–B24
60. Woolfe JA: Die Kartoffel in der menschlichen Ernährung. Hamburg (1996), S. 154, S. 159f
61. Zitnak A, Johnsten GR: Glycoalkaloid content of B5141-6 potatoes. American Potato Journal 47 (1970) 256–260

Deutsche Gesellschaft für Ernährung: Solanin in Kartoffeln. DGEinfo (02/2010) 23-25