Mikronährstoffe sind für das Wachstum und die Entwicklung von Getreidekulturen unerlässlich. Diese Nährstoffe werden im Boden oder auf der Blattoberfläche der Pflanze verwendet. Sie werden in der Regel zum Zeitpunkt der Aussaat oder der Ernte ausgebracht und in niedrigen Dosen verwendet.
Folat
Folat ist ein lebenswichtiger Nährstoff für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen und Tieren. Es fungiert als Coenzym in mehreren enzymatischen Reaktionen, einschließlich des Stoffwechsels von Aminosäuren. Es wird für eine ordnungsgemäße Zellteilung benötigt und ist ein wichtiger Methylspender. Eine unzureichende Folsäurezufuhr kann zu einer megaloblastischen Anämie führen.
Folat trägt zusammen mit Vitamin B12 zur Bildung roter Blutkörperchen bei und ist auch für die Produktion von DNA erforderlich, die das Zell- und Gewebewachstum steuert. Niedrige Folatspiegel werden mit Geburtsfehlern in Verbindung gebracht, weshalb viele Lebensmittel mit Folsäure angereichert sind. Ein weiterer wichtiger Nährstoff ist die Pantothensäure, die dem Körper bei der Verarbeitung der Nahrung hilft und eine Rolle bei der Produktion von Hormonen spielt.
Mehrere Studien haben einen Zusammenhang zwischen der Folataufnahme und dem Risiko, an bestimmten Krebsarten zu erkranken, festgestellt. Es wird vermutet, dass Folat eine Doppelrolle spielt, indem es einige Krebsarten in ihrer frühen Entwicklung unterdrückt, während es in hohen Dosen die Entwicklung anderer Krebsarten fördert.
Se
Im Shire Valley im Süden Malawis war die Konzentration von Ca, Se, Fe und Zn in Maiskörnern höher als in den umliegenden Regionen. Dies deutet darauf hin, dass das Vorhandensein von Ca, Se und Fe in der Nahrung mit einer besseren Kornausbeute und einem höheren Ernteertrag verbunden ist. In derselben Region korrelierte die Se-Konzentration in Maiskörnern mit den Se-Konzentrationen im Serum und Plasma.
Die Zn- und Se-Konzentrationen in den Körnern von Mais und Teff in Äthiopien und Malawi korrelierten signifikant mit dem pH-Wert des Bodens. In beiden Ländern korrelierten die Se-Konzentrationen in Teff- und Maiskörnern negativ mit dem mittleren jährlichen Niederschlag, aber positiv mit dem topografischen Index.
Die Ca-, Se-, Fe- und Zn-Konzentrationen in den Körnern variieren je nach Kulturpflanze erheblich. Mais beispielsweise weist in der Regel die niedrigsten Konzentrationen dieser Mikronährstoffe auf, und Menschen, die sich von einer maisbasierten Ernährung ernähren, nehmen diese Mikronährstoffe am wenigsten zu sich. Glücklicherweise gibt es andere Getreidesorten, die reich an Ca, Fe und Se sind. Fingerhirse hat die höchste mittlere Ca-Konzentration aller Getreidearten und ihr Ca-Gehalt im Korn ist um mehr als zwei Größenordnungen höher als der von Mais.
Zn
Fast die Hälfte der weltweiten Böden weisen einen Mangel an Zn auf, einem Nährstoff, der für das Wachstum und die Entwicklung von Getreide unerlässlich ist. Da die Weltbevölkerung weiter wächst, wird der Bedarf an Zn in der Landwirtschaft voraussichtlich steigen. Dieser Mangel an dem Spurenelement wird sich auf die Ernteerträge auswirken.
Die Effizienz von Getreide bei der Verwertung von Zn nimmt mit abnehmendem Zn-Gehalt im Boden ab. Bei Roggen, Triticale, Brotweizen und Hartweizen führte ein Rückgang des Zn-Mangels zu einer Verringerung des Kornertrags. Die Zinkdüngung wirkte sich jedoch bei Roggen nicht auf den Kornertrag aus, während sie bei den anderen Getreidearten den Ertrag erhöhte. Dieser Unterschied in der Effizienz wird auf die unterschiedliche Fähigkeit der effizienten Genotypen, Zn aus dem Boden zu akkumulieren, zurückgeführt.
Die Verfügbarkeit von Zn hängt vom pH-Wert des Bodens ab. Ein Boden-pH-Wert unter 5,5 führt zu einer dreißig- bis vierzigfachen Verringerung der Zn-Verfügbarkeit.
Ca
Die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen in pflanzlichen Lebensmitteln ist ein wichtiger Faktor für die Pflanzenproduktion. Es gibt eine Reihe von Strategien, um die Bioverfügbarkeit dieser Nährstoffe in Pflanzen zu erhöhen, darunter Pflanzenverbesserung, Pflanzenzüchtung und genetische Veränderung. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie diese Mikronährstoffe in Pflanzen gespeichert werden. Um diesen Prozess zu verstehen, sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich.
Ein Beispiel sind die Auswirkungen von Mikronährstoffdüngern auf das Pflanzenwachstum. Düngemittel, die N, P, K und Mg enthalten, wirken sich stärker auf das Pflanzenwachstum aus als solche, die nur N und P enthalten. Außerdem haben bestimmte Mikronährstoffdünger kaum Auswirkungen auf die Anreicherung von Mikronährstoffen in essbaren Samen. Der Grund dafür ist, dass die Mobilität dieser Nährstoffe sehr begrenzt ist.
Mikronährstoffe sind in den Samen von Hülsenfrüchten am reichlichsten vorhanden, während sie in Getreidekörnern weniger reichlich vorhanden sind. Hülsenfrüchte, wie z. B. Linsen, enthalten größere Mengen dieser Mikronährstoffe als ihre Cousins aus dem Getreide. Hülsenfrüchte werden in der Regel ohne die Samenteile zubereitet, während Reis und Weizen vor dem Verzehr oft gemahlen oder poliert werden. Darüber hinaus werden der Keim und die Aleuronschicht des Korns vor dem Verzehr entfernt.
Vitamin D
Vitamin D ist ein wichtiger Nährstoff für die menschliche Gesundheit, aber es gibt einige Probleme im Zusammenhang mit diesem Vitamin. Obwohl es in vielen Lebensmitteln angereichert ist, kommt es immer noch häufig vor, dass Menschen einen Vitamin-D-Mangel haben. Tatsächlich gibt es immer noch viele Fälle von Rachitis in der Welt.
Der RDA-Wert für Vitamin D beträgt 15 ug/Tag für Kinder und 20 ug für Erwachsene und ältere Menschen. Für Menschen, die unter einem Vitamin-D-Mangel leiden, ist eine Nahrungsergänzung die einzige praktikable Lösung. Es gibt auch viele Vitamin-D-Quellen in der Nahrung, darunter Milch, Milchprodukte und Getreide.
Forschungsergebnisse deuten auch darauf hin, dass eine höhere Serumkonzentration von 25-Hydroxyvitamin D mit einem geringeren Risiko für Darmkrebs verbunden ist. Dieser Zusammenhang könnte jedoch genetisch bedingt sein, da es genetische Variationen im Darmkrebsrisiko gibt.
Fermentierung
Fermentierte Lebensmittel machen ein Drittel der weltweiten Nahrungsmittelversorgung aus und sind damit in vielen Regionen ein wichtiger Bestandteil der täglichen Ernährung. Auch in Asien, Afrika und auf dem Subkontinent sind sie ein wichtiges Grundnahrungsmittel. Durch den Fermentationsprozess werden Mikronährstoffe verändert, darunter auch solche, die für das Pflanzenwachstum wichtig sind, und die Qualität des Endprodukts kann verbessert werden. Es kann den Geschmack und die Schmackhaftigkeit verbessern, schädliche natürliche Chemikalien entfernen und die Kochzeit verkürzen.
Die Fermentation verändert auch die antioxidativen Eigenschaften von Getreide. Je nach den für die Fermentierung verwendeten Bakterien weist Getreide einen unterschiedlichen Gehalt an Antioxidantien sowie phenolischen und flavonoiden Verbindungen auf. Fermentiertes Getreide enthält mehr phenolische und flavonoide Verbindungen als solches, das ohne Fermentation angebaut wird.
Die Gärung ist eine uralte Technik zur Konservierung von Lebensmitteln. Sie ist für die Herstellung von Wein, Käse, Sauerkraut und Joghurt verantwortlich. Diese Lebensmittel enthalten nützliche Probiotika und werden mit einer Reihe von gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht, darunter eine bessere Verdauung und ein besseres Immunsystem. Außerdem sind fermentierte Lebensmittel nährstoffreicher als ihre unfermentierten Gegenstücke.
Säuregehalt des Bodens
Der pH-Wert des Bodens wirkt sich auf die Verfügbarkeit verschiedener essenzieller Nährstoffe und die Fähigkeit der Pflanzen aus, diese zu nutzen. Insbesondere beeinflusst der pH-Wert des Bodens die Verfügbarkeit von Stickstoff, Kalium, Schwefel und Phosphor, da diese Elemente mit Kalzium, Magnesium und Eisen reagieren. Je höher der pH-Wert des Bodens ist, desto weniger Nährstoffe sind für die Pflanzen verfügbar. Umgekehrt haben die Pflanzen bei einem pH-Wert von 6,5+ einen optimalen Zugang zu den Mikronährstoffen.
Der Säuregrad des Bodens hat zwei Aspekte: den aktiven Säuregrad (den pH-Wert des Wassers) und den Reserve-Säuregrad (den Puffer-pH-Wert). Das Verhältnis von aktiver Säure zu Reservesäure hängt von der Art und Menge der Mineralien im Boden und dem Gehalt an organischer Substanz im Boden ab. Auch die Kationenaustauschkapazität des Bodens beeinflusst das Verhältnis von aktiver Säure zu Reservesäure.
Eine Erhöhung des Säuregehalts des Bodens kann das Wachstum und die Entwicklung von Getreide beeinträchtigen. Durch die Ernte wird dem Feld ein Teil des basischen Materials entzogen, wodurch der pH-Wert sinkt. Je mehr Pflanzen geerntet werden, desto mehr basisches Material wird dem Boden entzogen. Der Ernteertrag ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Erhöhung des Säuregehalts im Boden. Getreide mit höheren Erträgen entzieht dem Boden tendenziell mehr basisches Material als die anderen Pflanzenteile. Der Säuregehalt des Bodens kann durch Aufbringen von Kalk neutralisiert werden.
Die Fermentierung erhöht die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen
Die Fermentierung ist eine Schlüsselkomponente im Prozess der Erschließung des Nährstoffpotenzials von Lebensmitteln. Sie erhöht die Bioverfügbarkeit von Mineralien und Mikronährstoffen und verringert den Gehalt an Phytaten in Lebensmitteln. Durch den Prozess wird auch der Proteingehalt von Getreidekörnern erhöht.
Die Fermentation erhöht die Bioverfügbarkeit und Absorption verschiedener Mikronährstoffe in Getreidekörnern. Dieser Prozess verbessert die Verdaulichkeit bestimmter Mineralien, wie Zink und Eisen. Es erhöht auch die Bioverfügbarkeit von Zink.
Die Fermentation kann die Bioverfügbarkeit von Ballaststoffen verbessern. Sie verbessert auch den Geschmack und die Beschaffenheit von Getreidekörnern. Fermentierter Roggen zum Beispiel erhöht den Folatgehalt um das Sieben- bis Zehnfache. Ein anderer Prozess, die Keimung, erhöht den titrierbaren Säuregehalt von Getreidekörnern. Es erhöht auch den Protein- und Lipidgehalt.
Die Fermentation kann die Bioverfügbarkeit von Proteinen und anderen Mikronährstoffen in Getreide um bis zu 70 % erhöhen. In einer Studie wurden Getreide und Sojabohnen gemeinsam fermentiert, was zu einer Verbesserung des Eiweiß- und Fettaschegehalts führte. Diese beiden Verfahren haben jedoch unterschiedliche Auswirkungen auf den Gehalt an Mikronährstoffen und Makronährstoffen.
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