Nachhaltige Ernährung als Unterrichtsthema

Ohne Chemie ist eine auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Nahrungsmittelproduktion unmöglich. Trotzdem sind Ernährung und Nahrungsmittel im Chemieunterricht höchstens Nebensache. Sich umfassender mit diesen Themen zu beschäftigen, würde Lernende zur Mündigkeit und Teilhabe erziehen – in Bezug auf Ernährung und damit auf die Gesunderhaltung einer Gesellschaft.

Aktuell leben über acht Milliarden Menschen auf der Erde, die Zahl steigt.¹⁾ Alle mit Energie und sauberem Trinkwasser zu versorgen ist ebenso ein Problem, wie sie zu ernähren – und das, obwohl die moderne Landwirtschaft mehr produziert als je zuvor.²⁾

Den vielen Hunger leidenden Menschen – im Jahr 2022 dem Statistischen Bundesamt zufolge 735 Millionen – stehen weltweit etwa eine Milliarde Menschen mit einem BMI größer 30 gegenüber, also adipöse und stark adipöse Menschen. Sie haben ein höheres Risiko als Nicht-Fettleibige, an „Überflusserkrankungen“ wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Störungen, Gicht oder Arthrose zu erkranken.³⁾ In Deutschland sind zirka 53 Prozent der Erwachsenen übergewichtig, knapp 20 Prozent haben Adipositas.⁴⁾ Gleichzeitig werden allein in Deutschland jährlich zwölf Millionen Tonnen Lebensmittel weggeworfen.⁵⁾

Spannungsfelder

Mangel und Überfluss spiegeln wirtschaftliche, gesellschaftliche und soziale Missverhältnisse. Nahrungsmittel landwirtschaftlich zu produzieren und sie industriell zu verarbeiten, überwiegend zu Produkten mit langer Zutatenliste und einer vergleichsweise hohen Energiedichte, hat ökologische, ökonomische und soziale Schäden zur Folge. Wie gesund diese Verarbeitung ist, ist trotz hoher Standards für Lebensmittelsicherheit und -qualität zumindest diskussionswürdig.

Für alle Akteure in Nahrungs- und Lebensmittelproduktion gilt: Die ökologischen Lebensgrundlagen zu schützen und zu erhalten ist die Voraussetzung „für soziale Stabilität und ökonomische Prosperität“⁶⁾ sowie für die Gesundheit der Bevölkerung. Dies gehört zu den 17 Nachhaltigkeitszielen (Sustainable Development Goals, SDGs) der Vereinten Nationen, wobei die ersten drei SDGs maßgeblich für den Bereich der Ernährung und Nahrungsmittelproduktion sind:

Armut in jeder Form und überall beenden.Den Hunger beenden, Ernährungssicherheit und eine bessere Ernährung erreichen und eine nachhaltige Landwirtschaft fördern.Ein gesundes Leben für alle Menschen jeden Alters gewährleisten und ihr Wohlergehen fördern.⁷⁾

Weniger Erträge ohne Chemie

Ohne Chemie und chemische Technik wären Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion deutlich weniger ertragreich. Wichtige Faktoren sind beispielsweise selektive Pflanzenschutzmittel und Mineraldünger, die ohne das Haber-Bosch-Verfahren nicht machbar wären. Werden sie zu intensiv genutzt, kann dies allerdings zu ökologischen Problemen führen, etwa zu Nitratüberdüngung oder verringerter Biodiversität. Dennoch lässt sich eine nachhaltigere Nahrungsmittelproduktion bei gleichzeitig größtmöglicher Lebensmittelsicherheit und -qualität ohne (bio-)chemische Forschung und Entwicklung nicht erreichen (Kasten unten).⁸⁾

INFO: Hier zeigt sich Nachhaltigkeit

Lebensmitteltechnologie: Erzeugung robuster und resistenter Nutzpflanzen durch molekularbiologische Methoden wie Crispr-Cas9; gentechnisch veränderte Nutztiere; synthetisches Fleisch und synthetischer Fisch aus Zellkulturen (Tissue Engineering).Drei Forschungsfelder einer Nahrungs- und Lebensmittelproduktion, die auf Nachhaltigkeit setzt. Nach Lit. 8)

Nahrungsmittelproduktion: Smart/Digital Farming mit Künstlicher Intelligenz etwa für bedarfsgerechten Düngereinsatz; Novel Food Processing (etwa längere Haltbarkeit durch High Pressure Processing oder Kaltes Plasma); Insekten als nachhaltigere Alternative zu Fleisch.

Nahrungsmitteltransformation und Kreisläufe: Verringern produktionsbezogenen Food Wastes, indem dieser mikrobiologisch zu Futtermitteln aufgeschlossen wird (für Nutztierhaltung und Aquakultur, etwa durch Palmkern-Expeller und Zitrusschalen); Erweitern der Wertstoffketten zur Erzeugung von Biogas, -ethanol und -diesel aus Lebensmittelabfällen und produktionsbedingtem Food Waste; Entwickeln sensorbasierter intelligenter Verpackungssysteme, um Verderblichkeit zu überwachen.

Rolle des Themas Ernährung im Chemieunterricht

Angesichts dessen, wie wichtig Chemie für eine auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Nahrungsmittelproduktion ist, sollten Ernährung und Nahrungsmittel zentrale Themen im Chemieunterricht sein. Dies gilt umso mehr, als dass Studien zufolge Bildung, sozioökonomischer Status, Medienkonsum und Ernährungszustand miteinander korrelieren: Menschen bildungsferner Familien ernähren sich ungesünder und leiden häufiger an Adipositas und anderen Überflusserkrankungen als Personen bildungsnaher Familien. Besonders bedeutsam ist dies für Kinder und Jugendliche bildungsferner Familien. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass ein adipöses Kind zum adipösen Erwachsenen wird, ist etwa doppelt so groß wie bei nicht-adipösen Kindern.^9,10) Kenntnisse über Ernährung und Nahrungsmittel sind also eine Voraussetzung für eine gesund ernährte Gesellschaft.

Die Lehrpläne und Curricula der Bundesländer enthalten Fragen zur Ernährung und zu Nahrungsmitteln im Fach Chemie, jedoch allenfalls als Kontext für Anwendungsaufgaben. Stofflich stehen dabei meist die drei Nährstoffklassen Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette im Zentrum, und es werden Struktur-Eigenschaftsbetrachtungen, prototypische Reaktionen sowie Nachweisverfahren behandelt. Ernährungs- und stoffwechselphysiologische Fragen bilden dabei nicht den Kern der fachlich-chemischen Auseinandersetzung und sind höchstens Nebensache – vielfach begründet damit, die fachlichen Inhalte seien zu komplex. Außerdem gebe es ja das Fach Biologie. Hier werden aber in der Unterrichtspraxis die chemischen Inhalte zu stark vereinfacht, als dass chemisches Verständnis daraus resultieren kann.

Mit Blick auf die Nachhaltigkeitsziele ist unverständlich, wie Themen aus dem Bereich Ernährung einen so geringen Stellenwert im Chemieunterricht haben können. „Um eine nachhaltigere Welt zu schaffen und mit nachhaltigkeitsrelevanten Problemstellungen umzugehen, wie sie in den SDGs beschrieben werden, […] benötigen [Individuen] das Wissen, die Fähigkeiten, die Werte und die Einstellungen, die sie dazu in die Lage versetzen, zu einer nachhaltigen Entwicklung beizutragen“, sagt der Hochschuldidaktiker und Umweltwissenschaftler Marco Rieckmann.¹¹⁾ Dies ist nur durch schulische Bildung im Sinne einer „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ (BNE) möglich.

Die Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife¹²⁾ und damit auch nahezu alle Chemie-Lehrpläne und Curricula fordern BNE im Chemieunterricht. Dennoch wird es vielfach versäumt, über den Themenbereich Ernährung BNE-Aspekte für die Lernenden erlebbar und wirksam werden zu lassen.

Dass es auch anders geht, zeigt ein Blick in die Vorgaben für die duale Ausbildung im Berufsfeld Ernährung: Es umfasst etwa 20 Ausbildungsberufe, die sich mit Herstellung und Vertrieb von Lebensmitteln beschäftigen. Im Rahmenlehrplan für die Ausbildung zum Koch/zur Köchin heißt es in Teil IV Berufsbezogene Vorbemerkungen zu den Ausbildungsinhalten beispielsweise:

„[…] Sie lenken Warenflüsse und wirken bei der Lagerhaltung mit. Sie wählen Lebensmittel nach ernährungsphysiologischen, sensorischen und technologischen Eigenschaften aus. Sie berechnen Warenmengen und Rezepturen. Sie bereiten unter Verwendung verschiedener Vorbereitungsarbeiten und Garverfahren Speisen zu und präsentieren diese gastorientiert. Bei ihren Tätigkeiten berücksichtigen sie Hygienestandards, das Lebensmittelrecht und den Arbeits- und Gesundheitsschutz. […]“.¹³⁾

Dieser Ausbildungsansatz verknüpft eine naturwissenschaftlich-technische Grundbildung mit gesellschaftlich-sozialen sowie ökonomischen und ökologischen Aspekten und liefert so eine ganzheitliche Betrachtung. Auch für den allgemeinbildenden Bereich wäre ein solcher Ansatz lohnend; er könnte helfen, Lernende in Bezug auf Ernährung und die Gesunderhaltung einer Gesellschaft zur Mündigkeit und Teilhabe zu erziehen. Auch Lernenden, die sich für Studiengänge der Lebensmittelchemie oder -technologie interessieren, bietet ein solcher Ansatz Orientierung.

Thematisch bieten sich für den Chemieunterricht ernährungsbezogene Kontroversen wie Ernährungstrends und -formen an.

Ernährungstrends im Chemieunterricht

Paleo, Low Carb, flexitarisch, Superfoods, High Protein oder Clean Eating? Besonders in den letzten Jahren entstehen immer neue Food-Trends. Dies sind längerfristige Veränderungsbewegungen innerhalb einer Esskultur, die sich ständig wandeln und mit denen Menschen auf soziale, ökonomische, politische sowie technische Entwicklungen und daraus entstehende Probleme reagieren.¹⁴⁾ Vor allem Influencer:innen – also Menschen, die in den sozialen Medien eine große Reichweite und einen hohen Bekanntheitsgrad haben – präsentieren diese Trends in den sozialen Medien und verknüpfen sie häufig mit Bezeichnungen wie Nachhaltigkeit und Gesundheit. Das ist mitunter verbunden mit Werbung für Nahrungsergänzungsmittel (Supplements), funktionelle, also mit zusätzlichen Inhaltsstoffen angereicherte Lebensmittel (functional foods) oder Superfoods. Letztere sind meist pflanzliche Lebensmittel aus fernen Ländern, denen eine besonders hohe gesundheitsförderliche Wirkung nachgesagt wird. Belegen lassen sich diese Wirkungen aber nicht. Im Gegenteil: Ernährungstipps unreflektiert zu befolgen, kann die Entwicklung von Essstörungen begünstigen.¹⁵⁾

Die Werbung bleibt indes nicht ohne Wirkung: Obwohl der Eskimo-II-Studie (Kasten unten) zufolge in Deutschland Kinder und Jugendliche nur vereinzelt mit Vitaminen und Mineralstoffen unterversorgt sind, nimmt etwa ein Fünftel der Jugendlichen regelmäßig Supplements, Tendenz steigend.¹⁶⁾ Bei den Superfoods sind es sogar gut ein Drittel der Befragten (1006).¹⁷⁾

Hintergrund: Ernährungsstudie Eskimo II

Als Teil der bundesweiten Studie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen in Deutschland (KiGGS) hat das Robert-Koch-Institut eine „Ernährungsstudie als KiGGS-Modul“ (Eskimo II) durchgeführt. Die Studie lief in den Jahren 2015 bis 2017, es nahmen insgesamt 2644 Kinder und Jugendliche im Alter von 6 bis 17 Jahren teil. Eskimo ist die derzeit aktuellste Bestandsaufnahme dessen, wie sich Kinder und Jugendliche in Deutschland ernähren und welche Essgewohnheiten sie haben.Foto: Monkey Business / Adobe Stock

Der Studie zufolge essen die meisten Kinder zu wenig Obst und Gemüse und zu wenig pflanzliche Lebensmittel mit vielen komplexen Kohlenhydraten, aber zu viel Fleisch und Wurstwaren. Die Vitamin- und Mineralstoffzufuhr ist insgesamt ausreichend, kritisch ist die niedrige Zufuhr von Jod und Eisen.

Link zum pdf der Studie: t1p.de/p5inn

Dauerbrenner Protein

Ein besonderer Food-Trend, dem die Lebensmittelindustrie seit Jahren folgt, sind High-Protein-Produkte. Im ersten Halbjahr 2022 wurden in Deutschland beispielsweise über 90 Millionen Kilogramm proteinreicher oder mit Proteinen angereicherter Milchprodukte sowie deren pflanzliche Alternativen verkauft, davon allein knapp 17 Millionen Kilogramm proteinreiche Desserts.¹⁸⁾ Die Werbung für diese meist hochverarbeiteten Lebensmittel richtet sich vorwiegend an fitnessorientierte und gesundheitsbewusste Menschen. Sie reicht von Begriffen wie „Protein“ oder „Eiweiß“ im Produktnamen bis hin zu „hoher Proteingehalt“, „high protein“ oder auch „erhöhter Proteingehalt“ auf der Produktverpackung.^19,20) Die Werbung ist zwar laut Health Claims Verordnung (Art. 2 I Nr. 1 c VO (EG) Nr. 1924/2006) nicht irreführend, suggeriert aber, wir seien nicht ausreichend mit Proteinen versorgt.¹⁹⁾ Studien des Instituts für Biomedizin des Alterns zufolge trifft dies allenfalls für ältere Personen zu: Bei etwa 40 Prozent der Befragten über 65 Jahre lag die Proteinaufnahme unterhalb des Referenzwerts von 1 Gramm Protein pro Kilogramm Körpergewicht.²¹⁾ Ein Zuviel an Eiweiß schade gesunden Menschen zwar nicht per se, belaste aber die Niere und könne deren Funktion auf Dauer schädigen.²⁰⁾

Trends in den Medien

Medien, die von Kindern und Jugendlichen primär genutzt werden, hinterfragen die Ernährungstrends und die beworbenen Produkte weder aus gesundheitlicher noch aus ökologischer Sicht. Die mehrheitlich einseitige Darstellung und die Ahnungslosigkeit zu Ernährung und Nahrungsmitteln macht Fakt und Fake für die Zielgruppe ununterscheidbar. Aus Chemikersicht ist die Lebensmittelanalytik hier entscheidend, um Fakes zu entlarven – qualitativ wie quantitativ: Welche Stoffe sollen für die gesundheitsförderliche Wirkung der Lebensmittel verantwortlich sein? Wie viel muss man vom Lebensmittel essen, damit eine Wirkung eintritt? Ab welcher Menge setzt eine gegenteilige Wirkung ein?

Was in der Schule möglich ist

Im Chemieunterricht lassen sich einige Verfahren der Lebensmittelanalytik alternativ oder ergänzend zu tradierten analytischen Verfahren durchführen. Beispiele sind die Bestimmung des Vitamin-C-Gehalts in Superfoods oder von Proteinen in Lebensmitteln, die Abschätzung des Alters von Fetten über die titrimetrische Ermittlung der Säurezahl oder des Sättigungsgrads der Fette über die Iodzahl. Verbunden mit dem Auswerten von Daten, beispielsweise zum ernährungsphysiologischen Nährstoffbedarf eines Menschen und seiner tatsächlichen Aufnahme über ein Ernährungstagebuch, zeigt sich die Bedeutung der Analytik, um Lebensmittel beurteilen zu können. Ebenso eignen sich Daten zur Lebenszyklusanalyse (früher Ökobilanz) als Grundlage für eine ökologisch-ökonomische Beurteilung. Beides sind wesentliche Bausteine von Bewertungskompetenz, denn eine Person kann sich damit datenbasiert entscheiden. Beispiele, wie sich Nachhaltigkeit am Beispiel Ernährung in den Unterricht einbinden lässt, finden sich in Literatur 22 bis 24.

Die Autor:innen

Diesen Beitrag haben Sabine Struckmeier und Bernhard Sieve verfasst. Struckmeier, Jahrgang 1959, ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Didaktik der Naturwissenschaften in den Arbeitsgruppen Didaktik der Chemie und Didaktik der Lebensmittelwissenschaft an der Universität Hannover. Sieve, Jahrgang 1968, ist Fachleiter Chemie am Studienseminar Stadthagen sowie Lehrkraft für Chemie, Biologie und Physik am Gymnasium Neustadt am Rübenberge.

• ¹ UN (2023): World Population Prospects 2022. t1p.de/azzm6 (Stand 2.7.2024)
• ² Statista Market Insights (2024): Bruttoproduktion Landwirtschaft – Weltweit. t1p.de/eiymb (Stand 2.7.2024)
• ³ OECD (2023), Health at a Glance 2023: OECD Indicators, OECD Publishing, Paris, doi: 10.1787/7a7afb35-en (Stand 12.4.2024)
• ⁴ A. Schienkiewitz, R. Kuhnert, M. Blume, G. B. M. Mensing, J. Health Monit. 2022, 7(3), 23
• ⁵ Umweltbundesamt, Lebensmittelabfälle 2023, t1p.de/jr33n (Stand 4.6.2024)
• ⁶ Bundesministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, 17 Nachhaltigkeitsziele – SDGs. t1p.de/p3cpt (Stand 2.7.2024)
• ⁷ UN (2015): Transforming our world. The 2030 Agenda for Sustainable Development. t1p.de/tokie (Stand 2.7.2024)
• ⁸ R. Jensen, K. Chiba, Chemistry for Sustainable Food: Challenges and Perspectives. Whitepaper 9th CS3, Tokyo, September 2023
• ⁹ J. Hoebel, J. Waldhauer, M. Blume, A. Schienkiewitz, Dtsch. Arztebl. Int. 2022; doi: 10.3238/arztebl.m2022.0326
• ¹⁰ M. Simmonds, A. Llewellyn, G. C. Owen, N. Woolacott, Obes. Rev. 2016, 17(2), 95
• ¹¹ M. Rieckmann, ZEP 2018, 41(2), 4
• ¹² Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Chemie für die Allgemeine Hochschulreife (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 18.06.2020), t1p.de/b20gh (Stand 24.4.2024)
• ¹³ Kultusministerkonferenz: Rahmenlehrplan für die Ausbildungsberufe Fachkraft Küche Koch und Köchin (Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 17.12.2021), t1p.de/2tuvf (Stand 24.4.2024)
• ¹⁴ H. Rützler, Food Trend Glossar. Zukunftsinstitut GmbH, Frankfurt a.M. 2022.
• ¹⁵ J. Greithanner, M. Götz, E. Maslanka, E. Wunderer, TelevIZIon 2019, 32/1, 29
• ¹⁶ Robert-Koch-Institut (2020): EsKiMo II: Die Ernährungsstudie als KiGGS-Modul. t1p.de/p5inn (Stand 2.7.2024)
• ¹⁷ Bundesamt für Risikobewertung (BfR) (2020): BfR-Verbrauchermonitor: Spezial Superfoods. t1p.de/l3c17 (Stand 16.5.2024)
• ¹⁸ Statista (2022): LEH und Drogeriemärkte – Absatz proteinreicher Produkte der Weißen Linie im Lebensmitteleinzelhandel in Deutschland im 1. Halbjahr Jahr 2022. t1p.de/jg2qb (Stand 30.4.2024)
• ¹⁹ C. Bergmann, L. Hoffmann, B. Schautz, A. Valet, Proteinprodukte als Marketingtrend – Marktcheck des Projekts Lebensmittelklarheit. Verbraucherzentrale Bundesverband eV, Berlin 2022. t1p.de/x15ud (Stand 2.7.2024)
• ²⁰ Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) (2021): High-Protein-Produkte sind überflüssig. t1p.de/h6q0u (Stand 18.4.2024)
• ²¹ D. Volkert, M. Visser, C. A. Corish et al., Eur. Geriatr. Med. 2020, 11, 169
• ²² P. Heine, J. Kirchhof, B. Sieve, S. Struckmeier, NiU-Chemie 2023, 193, 31
• ²³ A. Siol, N. Voss, I. Eilks, NiU-Chemie 2023, 193, 26
• ²⁴ S. Struckmeier, P. Wlotzka, B. Sieve, NiU-Chemie 2023, 193, 2

Bildung + Gesellschaft