Carotinoide: Was steckt hinter den Pflanzenfarbstoffen?

Tomaten sind rot, Karotten orange und Spinat grün – doch hinter diesen Farben stecken Moleküle, die weit mehr können, als Lebensmittel hübsch aussehen zu lassen. Carotinoide heißen diese Pflanzenfarbstoffe, von denen Wissenschaftler inzwischen über 700 verschiedene Varianten kennen. Manche davon wandelt der Körper in Vitamin A um, andere reichern sich in der Netzhaut an. Wieder andere stehen im Zusammenhang mit einem verringerten Risiko für bestimmte Erkrankungen. Allerdings ist die Studienlage nicht immer eindeutig – und bei isolierten Nahrungsergänzungsmitteln zeigen sich teils überraschende Nebenwirkungen. Dieser Artikel erklärt, was Carotinoide sind, wie der Körper sie aufnimmt und was die Forschung tatsächlich über ihre Wirkung weiß.

Was sind Carotinoide?

Carotinoide sind fettlösliche Farbstoffe, die in Pflanzen, Algen und bestimmten Bakterien vorkommen. Sie absorbieren Licht und schützen Pflanzen vor Schäden durch zu intensive Sonneneinstrahlung [1]. Die charakteristischen gelben, orangen und roten Farbtöne vieler Obst- und Gemüsesorten gehen auf diese Verbindungen zurück. In dunkelgrünem Blattgemüse wie Spinat oder Grünkohl sind Carotinoide ebenfalls reichlich vorhanden – dort überdeckt das grüne Chlorophyll jedoch ihre Färbung.

Chemisch gesehen bestehen Carotinoide aus langen Ketten von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen mit vielen Doppelbindungen. Diese Struktur verleiht ihnen die Fähigkeit, reaktive Sauerstoffverbindungen (sogenannte freie Radikale) zu neutralisieren. In der Wissenschaft unterscheidet man zwei Hauptgruppen: Die Carotine bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff, während die Xanthophylle zusätzlich Sauerstoffatome enthalten [2].

Die wichtigsten Carotinoide im Überblick

Von den über 700 bekannten Carotinoiden spielen etwa 40 bis 50 in der menschlichen Ernährung eine Rolle. Nur etwa 14 davon werden tatsächlich ins Blut aufgenommen [2]. Die am besten untersuchten Vertreter sind Beta-Carotin, Lycopin, Lutein, Zeaxanthin und Beta-Cryptoxanthin.

Wichtig: Nicht alle Carotinoide kann der Körper in Vitamin A umwandeln. Diese Fähigkeit besitzen nur Beta-Carotin, Alpha-Carotin und Beta-Cryptoxanthin. Lycopin, Lutein und Zeaxanthin haben keine Provitamin-A-Aktivität [3].

Vorkommen in Lebensmitteln

Die Hauptquellen für Carotinoide sind Obst und Gemüse. Auch in einigen tierischen Produkten wie Eigelb, Butter und Lachs finden sich diese Farbstoffe – dort stammen sie aus der pflanzlichen Nahrung der Tiere [1]. Die Gehalte schwanken je nach Sorte, Reifegrad, Anbaubedingungen und Lagerung erheblich.

Beta-Carotin-Quellen

Beta-Carotin ist das am weitesten verbreitete Provitamin-A-Carotinoid in der Ernährung. Besonders hohe Konzentrationen finden sich in orange und dunkelgrünen Gemüsesorten.

Die angegebenen Werte dienen als Orientierung. In der Praxis können die Gehalte um 30 bis 50 Prozent variieren [4].

Lycopin-Quellen

Lycopin verleiht Tomaten und anderen Früchten ihre rote Farbe. Interessant ist, dass verarbeitete Tomatenprodukte wie Tomatensauce oder Tomatenmark höhere Lycopinmengen liefern als rohe Tomaten. Das liegt daran, dass Erhitzen die Zellstrukturen aufbricht und das Lycopin besser verfügbar macht [5].

Lutein und Zeaxanthin

Diese beiden Carotinoide kommen häufig gemeinsam vor und sind besonders in grünem Blattgemüse und Eigelb enthalten. Sie reichern sich in der Makula an – dem Bereich der Netzhaut, der für das scharfe Sehen zuständig ist [6].

Aufnahme im Körper

Die Bioverfügbarkeit von Carotinoiden – also der Anteil, den der Körper tatsächlich aufnehmen kann – ist überraschend gering und sehr variabel. Studien zeigen, dass die Aufnahme von Beta-Carotin aus pflanzlichen Lebensmitteln zwischen 5 und 65 Prozent liegt [7]. Bei Lycopin und den Xanthophyllen schwanken die Werte ähnlich stark.

Faktoren, die die Aufnahme beeinflussen

Die Aufnahme von Carotinoiden hängt von vielen Faktoren ab. Einige davon lassen sich durch die Art der Zubereitung beeinflussen, andere sind genetisch bedingt [8].

• Fett in der Mahlzeit: Carotinoide sind fettlöslich. Bereits 3 bis 5 Gramm Fett pro Mahlzeit verbessern die Aufnahme deutlich [8]. Ein Schuss Olivenöl zum Salat oder das Anbraten von Gemüse kann daher sinnvoll sein.
• Erhitzen und Zerkleinern: Kochen, Pürieren oder Mixen zerstört die Zellwände und macht die Carotinoide besser zugänglich. Bei Karotten erhöht sich die Beta-Carotin-Aufnahme durch Kochen um das Sechsfache [8].
• Lebensmittelmatrix: Carotinoide aus weichen Früchten wie Papaya oder Mango werden besser aufgenommen als solche aus faserigem Gemüse wie rohen Karotten [7].
• Genetische Unterschiede: Etwa 45 Prozent der Menschen sind sogenannte "Low-Converter", die Beta-Carotin schlechter in Vitamin A umwandeln können [9]. Bei ihnen ist die Effizienz der Umwandlung deutlich reduziert.

Wichtig: Die Bioverfügbarkeit von Beta-Carotin aus Gemüse liegt bei etwa 14 Prozent, während sie aus isolierten Präparaten oder angereicherten Lebensmitteln etwa zehnmal höher sein kann [8]. Das erklärt, warum Nahrungsergänzungsmittel andere Wirkungen haben können als das Carotinoid in seiner natürlichen Form.

Umwandlung in Vitamin A

Der Körper wandelt Provitamin-A-Carotinoide im Darm und in der Leber in Vitamin A (Retinol) um. Dabei gilt ein Umrechnungsfaktor: Es braucht etwa 12 µg Beta-Carotin aus der Nahrung, um 1 µg Retinol zu bilden [10]. Bei Alpha-Carotin und Beta-Cryptoxanthin sind es sogar 24 µg.

Diese Umwandlung ist jedoch kein automatischer Prozess. Der Körper reguliert sie je nach Bedarf. Bei ausreichender Vitamin-A-Versorgung drosselt er die Umwandlung. Das ist ein natürlicher Schutzmechanismus gegen eine Vitamin-A-Überversorgung [9].

Carotinoide und Gesundheit

Die Forschung zu Carotinoiden und Gesundheit ist umfangreich, aber nicht immer eindeutig. Beobachtungsstudien zeigen häufig Zusammenhänge zwischen hoher Carotinoid-Aufnahme und geringerem Krankheitsrisiko. Interventionsstudien mit isolierten Präparaten liefern jedoch teils widersprüchliche oder sogar gegenteilige Ergebnisse [11].

Augengesundheit: Lutein und Zeaxanthin

Die wohl am besten belegte Wirkung von Carotinoiden betrifft die Augen. Lutein und Zeaxanthin bilden das sogenannte Makulapigment, das die Netzhaut vor schädlichem blauem Licht schützt und freie Radikale abfängt [6].

Die AREDS2-Studie (Age-Related Eye Disease Study 2) untersuchte an über 4000 Teilnehmern, ob Lutein und Zeaxanthin das Fortschreiten der altersbedingten Makuladegeneration (AMD) verlangsamen können. Das Ergebnis: Die Ergänzung mit 10 mg Lutein und 2 mg Zeaxanthin täglich reduzierte das Risiko für die Entwicklung einer fortgeschrittenen AMD – insbesondere bei Personen, die zuvor wenig dieser Carotinoide über die Nahrung aufnahmen [12].

Zudem zeigte eine Langzeit-Nachbeobachtung über 10 Jahre, dass Lutein und Zeaxanthin das Risiko für Lungenkrebs bei ehemaligen Rauchern nicht erhöhen – im Gegensatz zu Beta-Carotin [13]. Die AREDS2-Formel mit Lutein und Zeaxanthin gilt daher inzwischen als sicherer als die ursprüngliche AREDS-Formel mit Beta-Carotin.

Lycopin und Prostatakrebs

Die Beziehung zwischen Lycopin und Prostatakrebs wurde in zahlreichen Studien untersucht. Die Ergebnisse sind jedoch nicht vollständig eindeutig.

Eine große Langzeitstudie (Health Professionals Follow-Up Study) mit über 47.000 Männern fand, dass hoher Tomatenkonsum mit einem um 16 Prozent reduzierten Prostatakrebsrisiko verbunden war. Bei Tomatensauce – einer besonders gut bioverfügbaren Lycopin-Quelle – war die Risikoreduktion mit 23 Prozent noch ausgeprägter [14].

Eine Metaanalyse aus 24 Studien mit über 15.000 Fällen ergab, dass Tomatenkonsum mit einem um 14 Prozent verringerten Prostatakrebsrisiko assoziiert war [15]. Allerdings zeigte sich dieser Effekt hauptsächlich in Fall-Kontroll-Studien. Kohortenstudien, die methodisch zuverlässiger sind, lieferten weniger klare Ergebnisse.

Wichtig: Diese Beobachtungen belegen keinen ursächlichen Zusammenhang. Menschen, die viel Tomaten essen, haben möglicherweise insgesamt einen gesünderen Lebensstil. Interventionsstudien mit isoliertem Lycopin sind bisher klein und zeigen gemischte Ergebnisse [16].

Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Beobachtungsstudien zeigen, dass Menschen mit höheren Carotinoid-Blutspiegeln ein geringeres Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen haben [17]. Eine systematische Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2024 bestätigt diesen Zusammenhang für verschiedene Carotinoide [18].

Allerdings: Vier große randomisierte kontrollierte Studien mit Beta-Carotin-Supplementen in Dosierungen von 20 bis 50 mg täglich fanden keinen Schutzeffekt gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen [19]. Eine Metaanalyse zeigte sogar ein leicht erhöhtes kardiovaskuläres Sterberisiko unter Beta-Carotin-Supplementierung [20].

Die aktuelle Datenlage legt nahe, dass der Verzehr von carotinoidreichem Obst und Gemüse mit einem geringeren Herz-Kreislauf-Risiko verbunden ist. Ob Carotinoide selbst dafür verantwortlich sind oder andere Inhaltsstoffe und Lebensstilfaktoren, bleibt jedoch unklar [18].

Risiken von hochdosierten Nahrungsergänzungsmitteln

Die vielleicht wichtigste Erkenntnis der Carotinoid-Forschung ist, dass isolierte Präparate in hohen Dosen andere – teils schädliche – Wirkungen haben können als Carotinoide aus der Nahrung.

Beta-Carotin und Lungenkrebs bei Rauchern

Zwei große Interventionsstudien haben gezeigt, dass hochdosierte Beta-Carotin-Supplemente das Lungenkrebsrisiko bei Rauchern erhöhen – nicht senken.

Die ATBC-Studie (Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention Study) umfasste über 29.000 männliche Raucher in Finnland. Die Teilnehmer erhielten täglich 20 mg Beta-Carotin über 5 bis 8 Jahre. Das Ergebnis: 18 Prozent mehr Lungenkrebsfälle und 8 Prozent höhere Gesamtsterblichkeit in der Beta-Carotin-Gruppe [21].

Die CARET-Studie (Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial) mit über 18.000 Rauchern und Asbestarbeitern wurde sogar vorzeitig abgebrochen, weil die Teilnehmer, die täglich 30 mg Beta-Carotin plus Vitamin A erhielten, 28 Prozent mehr Lungenkrebsfälle und 17 Prozent mehr Todesfälle aufwiesen [22].

Diese erhöhten Risiken blieben auch Jahre nach Absetzen der Supplemente bestehen und verschwanden erst allmählich [23].

Mögliche Erklärungen

Warum hohe Beta-Carotin-Dosen bei Rauchern schädlich wirken, ist noch nicht vollständig geklärt. Mehrere Mechanismen werden diskutiert [24]:

• Bei hohen Konzentrationen und gleichzeitiger Exposition gegenüber Tabakrauch kann Beta-Carotin prooxidativ wirken – also freie Radikale erzeugen statt sie zu neutralisieren.
• Abbauprodukte von Beta-Carotin könnten bei Rauchern vermehrt entstehen und krebsfördernde Signalwege aktivieren.
• Die hohen Dosen in den Studien (20-30 mg) überstiegen die typische Nahrungsaufnahme um das Fünf- bis Zehnfache.

Wichtig: Diese Risiken betreffen ausschließlich hochdosierte Nahrungsergänzungsmittel bei Rauchern. Eine carotinoidreiche Ernährung durch Obst und Gemüse gilt als unbedenklich – auch für Raucher [25].

Empfehlungen für die Praxis

Aus der wissenschaftlichen Datenlage lassen sich einige praktische Schlussfolgerungen ziehen.

Ernährung vor Supplementen

Die beste Art, Carotinoide aufzunehmen, ist eine abwechslungsreiche Ernährung mit viel Obst und Gemüse. Diese liefert nicht nur Carotinoide, sondern auch Ballaststoffe, Vitamine und hunderte weitere bioaktive Pflanzenstoffe, die möglicherweise zusammenwirken [1].

Eine einfache Faustregel: Essen Sie täglich Gemüse und Obst in verschiedenen Farben – orange Karotten, rote Tomaten, grüner Spinat, gelber Mais. So nehmen Sie automatisch ein breites Spektrum verschiedener Carotinoide auf.

Zubereitungstipps für bessere Aufnahme

Mit einfachen Zubereitungsmethoden lässt sich die Carotinoid-Aufnahme verbessern:

• Gemüse kurz garen oder anbraten statt nur roh essen
• Immer etwas Fett zur Mahlzeit (Olivenöl, Nüsse, Avocado)
• Tomaten als Sauce oder Mark verwenden für mehr Lycopin
• Karotten pürieren oder fein raspeln

Nahrungsergänzungsmittel

Für bestimmte Personengruppen können gezielte Supplemente sinnvoll sein:

Bei altersbedingter Makuladegeneration (AMD) empfehlen Augenärzte häufig AREDS2-Präparate mit Lutein und Zeaxanthin. Diese wurden in großen Studien getestet und können das Fortschreiten der Erkrankung verlangsamen [12].

Raucher und ehemalige Raucher sollten Beta-Carotin-haltige Nahrungsergänzungsmittel meiden. Das gilt für alle Präparate mit mehr als 6 mg Beta-Carotin [21]. Viele Multivitaminpräparate enthalten jedoch geringere Mengen – hier lohnt ein Blick auf das Etikett.

Für die Allgemeinbevölkerung ohne spezifische Erkrankungen gibt es keine Empfehlung zur Einnahme von Carotinoid-Supplementen. Die Studienlage zeigt keinen klaren Vorteil gegenüber einer ausgewogenen Ernährung [19].

Sicherheit und Nebenwirkungen

Carotinoide aus der Nahrung gelten als sicher. Selbst sehr hohe Mengen führen nicht zu einer Vitamin-A-Vergiftung, da der Körper die Umwandlung bei Bedarf drosselt [10].

Die einzige bekannte Nebenwirkung einer sehr hohen Carotinoid-Aufnahme ist die Carotinämie – eine harmlose Gelbfärbung der Haut, besonders an Handflächen und Fußsohlen. Sie verschwindet innerhalb von Wochen, wenn die Aufnahme reduziert wird [26].

Bei Supplementen in hohen Dosen ist jedoch Vorsicht geboten. Neben dem erhöhten Lungenkrebsrisiko bei Rauchern (siehe oben) können Wechselwirkungen mit bestimmten Medikamenten auftreten. Cholesterinsenker wie Cholestyramin und Fettblocker wie Orlistat verringern die Aufnahme fettlöslicher Vitamine und Carotinoide [26].

Zusammenfassung

Carotinoide sind farbgebende Pflanzenstoffe mit unterschiedlichen Funktionen im menschlichen Körper. Beta-Carotin, Alpha-Carotin und Beta-Cryptoxanthin kann der Körper in Vitamin A umwandeln. Lutein und Zeaxanthin reichern sich in der Netzhaut an und sind für die Sehfunktion wichtig. Lycopin hat keine Vitamin-A-Aktivität, wird aber mit verschiedenen Gesundheitseffekten in Verbindung gebracht.

Die Aufnahme aus Lebensmitteln ist sehr variabel und hängt von Faktoren wie Fettgehalt der Mahlzeit, Zubereitung und individuellen genetischen Unterschieden ab. Eine ausgewogene Ernährung mit viel buntem Obst und Gemüse stellt in der Regel eine ausreichende Versorgung sicher.

Hochdosierte Supplemente können andere – teils gegenteilige – Wirkungen haben als Carotinoide aus natürlichen Quellen. Das zeigen insbesondere die Studien zu Beta-Carotin bei Rauchern. Für die meisten Menschen bieten Nahrungsergänzungsmittel keinen Vorteil gegenüber einer carotinoidreichen Ernährung. Eine Ausnahme bilden spezielle Situationen wie die altersbedingte Makuladegeneration, für die geprüfte Präparate mit Lutein und Zeaxanthin empfohlen werden.