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Makronährstoffe (Fach) / 9. Kohlenhydrate (Lektion)

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• Monosaccharide Hexosen: Glucose, Fructose, Galactose, Mannose Pentosen: Xylose, Arabinose
• Disaccharide Saccharose: Glucose & Fructose Maltose: Glucose & Glucose Lactose: Galactose & Glucose
• Polysaccharide - Einteilung nach Art der Monosaccharide: Glucane, Fructane,... Position der Glycosidbindung (1,2;1,2;1,6) Bindungskonfiguration (α oder β) linear oder verzweigt Acetylierung oder Methylierung der Monosaccharide kristallin oder amorph
• Glucose frei im Blut oder phosphorgebunden in den Körperzellen Energiesubstrat alleinige Energiequelle für Gehirn, Nebennierenmark & Erythrozyten Baustein von Stärke, Glykogen, Cellulose & Disacchariden
• Fructose Substrat & Produkt im Zuckerstoffwechsel gelangt unabhängig von Insulin in die Zellen wird von der Plazenta gebildet & kommt deshalb im fetalen Blut vor der süßeste Zucker Baustein der Saccharose & Inulin
• Saccharose aus Glucose & Fructose der am häufigsten verzehrte Zucker (± 90g/d) Invertzucker: Zuckerlösung mit gespaltenen Saccharosebausteinen (Fru + Glu); die Spaltung erfolgt durch Säuren oder enzymatisch (zB im Honig)
• Abbau von Stärke Stärke - Dextrine - Oligosaccharide - Maltose - Glucose
• Glykogen Kohlenhydratspeicher im menschlichen & tierischen Körper (Leber & Muskeln) aufgebaut wie Amylopektin (α 1-4, α 1-6) wesentlich stärker verzweigt als Amylopektin
• Stärke die in der Stärke vorkommende Amylose besteht aus Ketten von α-1-4 verknüpften Glucosen (15-25% Anteil in Stärke) Amylopektin ist poly-α-1-4; α-1-6 Glucose. Durch die Verbidnung zwischen den C1 und C6-Atomen entstehen Verzweigungen. Im Mittel verzweigt sich die Kette jeweils nach 25 Glucosemolekülen. (75-85% Anteil in Stärke)
• Unterschied Stärke - Cellulose Amylose: α-1-4 glykosidisch gebunden verdaulich für den Menschen Helix-Struktur Cellulose: β-1-4 glykosidisch gebunden unverdaulich für den Menschen Platten-Struktur
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• Relative Süßkraft Fructose 1,2 Saccharose 1,0 Glucose 0,7 Maltose 0,4 Lactose 0,3 Süßstoff: Thaumatin 2500 Saccharin 300 Acesulfam K 200 Aspartam 200 Cyclamat 30 Zuckeralkohol Xylit 1,0 Mannit 0,7 Maltit 0,7 Sorbit 0,5 Lactit 0,4
• Stoffwechsel von Glucose Glucosequellen: KH (Glu, Fru, Gal); Protein (glucogene AS); Fett (Glycerin) Glucoseverwertung: Umwandlung in andere KH, AS, Triglyceride
• Muskulatur Die wichtigsten Brennstoffe für den Muskel sind Glucose, Fettsäuren und Ketonkörper. Muskeln besitzen im Gegensatz zum Gehirn einen beträchtlichen Glycogenvorrat. Der Muskel besitzt wie das Gehirn keine Glucose-6-Phosphatase und gibt daher keine Glucose an das Blut ab. Vielmehr hält der Muskel die Glucose, seinen bevorzugten Brennstoff für plötzliche Aktivitäten zurück. Im aktiv kontrahierenden Skelettmuskel ist die Geschwindigkeit der Glykolyse weit höher als die des Citratzyklus. Ein Großteil des unter diesen Bedingungen produzierten Pyruvats wird zu Lactat reduziert, als solches zur Leber transportiert und dort wieder in Glucose umgewandelt („Cori-Cyclus“). Zusätzlich entsteht im aktiven Muskel durch die Transaminierung von Pyruvat viel Alanin. Auch dieses wird in der Leber in Glucose verwandelt. Im ruhenden Muskel dagegen sind Fettsäuren der Hauptbrennstoff. Der Herzmuskel kann auch Ketonkörper verwerten
• Verfügbare Energie in kJ Blut: 250 Glucose/Glykogen ; 190 TG Leber: 1650 Glucose/Glykogen ; 1900 TG ; 1650 mobilisierbare Proteine Gehirn: 33 Glucose/Glykogen Muskel: 5000 Glucose/Glykogen ; 1900 TG ; 100500 mobilisierbare Proteine Fettgewebe: 330 Glucose/Glykogen ; 565000 TG ; 156 mobilisierbare Proteine
• Glykogenspeicherung Muskel ca. 250g - durch Training & Fasten auf das 5-fache steigerbar Lebeer ca. 150g - mit 5-10% des Lebergewichts konstanter Speicher Glykogensynthese: Insulin Glykogenolyse: Glucagon, Cortisol, Adrenalin
• Proteinsparende Wirkung der Kohlenhydrate ein ausreichend hoher KH-Anteil in der Nahrung verhindert, dass Proteine als Energiesusbtrat (Gluconeogenese) herangezogen werden Aufnahme von mind. 10% des Tagesenergiebedarfs in Form von KH
• Antiketogene Wirkung der Kohlenhydrate KH-Aufnahme vermindert die Ketonkörperbildung, weil glucoseabhängige Stoffwechselwege ablaufen können.
• Welche Verbindungen zählen zu Ketonkörper & Woraus entstehen sie? Acetacetat, β-Hydroxybutyrat, Aceton Fettsäuren, ketoplastische Aminosäuren
• Was bewirken Ketonkörper? Wann werden sie gebildet? ersetzen Glucose als Energiesubstrat Ketoacidose, Diabetisches Koma Diabetes mellitus, Fasten, Protein-Fett-Diäten
• Richtwerte für die Kohlenhydratzufuhr Richtwert von mind. 50% der Nahrungsenergie ist dadurch begründet, dass bei geringerer Zufuhr mit einer kompensatorisch höheren Aufnahme von Fetten zu rechnen ist. hoher Kohlenhydratverzehr empfehlenswert, wenn es sich um stärkehaltige & ballaststoffreiche LM handelt, die auch essentielle NS und sekundäre Pflanzenstoffe enthalten Den Lebensmitteln zugesetzte isolierte Kohlenhydrate, insbesondere Monound Disaccharide sowie raffinierte und modifizierte Stärken (z.B. Maltodextrine) enthalten keine essentiellen Nährstoffe → sollte deshalb vermieden werden (2005 US-Dietary Guidelines: Acceptable Macronutrient Distribution Range for carbohydrate: 45-65 % of total calories; 14 g fiber/1000 kcal)
• Empfehlungen für die Kohlenhydratzufuhr Empfehlenswert ist ein hoher Kohlenhydratverzehr von >50 % in Form komplexer Kohlenhydrate, z.B. Vollkornbrot, -nudeln, … Gemüse, Obst und Kartoffeln. Diese Lebensmittel liefern neben Vitaminen sekundäre Pflanzenstoffe und Ballaststoffe und tragen zur Magenfüllung und Sättigung bei. Bei geringer Kohlenhydratzufuhr ist mit einer kompensatorisch höheren Aufnahme von Fetten zu rechnen. Durch den verlangsamten Einstrom von Kohlenhydrate aus den o.g. Lebensmitteln ins Blut werden hohe Blutglukosespiegel vermieden und der Insulinstoffwechsel weniger belastet. >> Demnach entsprechen die Empfehlungen der DGE einer Kost mit niedrigem Glykämischen Index.
• Nahrungsmittel mit hohem Glyx vs. mit niedrigem Glyx hoher Glyx: rasche Energiebereitstellung (Sport) ; Überschüsse: Umwandlung in Fett! niedriger Glyx: langsame Energiebereitstellung ; fördern die Fettverbrennung!
• Der Glykämische Index (GI) vergleicht die Blutzucker-Wirksamkeit von 50g verwertbaren Kohlenhydraten aus einem Lebensmitteln mit der von 50g Traubenzucker oder 50g Weißbrot
• Wie wird der Glykämische Index ermittelt? Der Blutzuckeranstieg nach 50g Glukose wird gemessen und als Maß 100 festgelegt. Damit lässt sich der Grad des Blutzuckeranstiegs nach Einnahme anderer Nahrungsmittel mit ebenfalls 50g Kohlenhydrat-Gehalt prozentual vergleichen
• Glykämischer Index einiger Nahrungsmittel Glucose 100 Cornflakes 84 Pommes 75 Weißbrot 70 Vollkorn-Weizenbrot 69 Saccharose 54 Pumpernickel 51 Reis 44 Äpfel 40 Linsen 30 Milch 27 Fruchtzucker 23
• Hormone im KH-Stoffwechsel Insulin: β-Zellen des Pankreas, senkt Blutzuckerspiegel durch Einstrom von Glucose in Körperzellen Glucagon: α-Zellen des Pankreas, erhöht Blutglucosespiegel durch Abbau von Leberglykogen und Gluconeogenese Adrenalin: aus Nebennierenmark, bewirkt Glykogenolyse & Lipolyse (BZ steigt) Cortisol: aus Nebennierenrinde, stimuliert die Glukoneogenese in der Leber (BZ steigt)
• Wovon ist das Ausmaß der postprandialen Glykämie und Insulinämie primär abhängig? Insulinsensitivität = Insulinantwort: Als Insulinresistenz wird eine verminderte Insulinwirkung an den Zielgeweben bezeichnet. Hinweis auf Typ 2 Diabetes Insulinproduktion: vermindert bei Typ 2 & Typ 1 Diabetes Kohlenhydratmenge Kohlenhydratqualität: In welcher Form nehme ich KH zu mir? roh, zubereitet, Einfachzucker, komplex, ..
• Glukosetransportproteine GLUT1: ubiquitär (v.a. Gehirn & Erythrozyten): Grundversorgung der Zelle mit Glucose GLUT2: Leber, Niere, β-Zellen: Glucosetransport im physiologischen Bereich GLUT4: Muskulatur, Fettgewebe: Insulinabhängig SGLT: Darm, Niere: Na-Glucose-Co-Transport ; sekundär aktiv
• Glykämische Last Glykämischer Index x KH-Menge (g/Protion)  /  100 im Unterschied zum reinen GI berücksichtigt die GL auch die Kohlenhydratdichte des einzelnen Lebensmittels. So haben beispielsweise gekochte Möhren und Baguettebrot zwar ungefähr den gleichen glykämischen Index (≈70), die Kohlenhydratdichte bei den Möhren liegt allerdings mit 7,1 g pro 100 g Lebensmittel deutlich unter der des Baguettebrotes mit 33,6 g pro 100 g. Die glykämische Last ist im Vergleich bei den Möhren deutlich geringer als beim Brot. Folglich bewirken 100 g verzehrte gekochte Möhren einen weitaus geringeren Anstieg des Blutzuckerspiegels als 100 g Baguettebrot, obwohl der gleiche glykämische Index zugrunde liegt hohe Glykämsiche Last = Gesundheitsrisiko
• Blutglucosespiegel nüchtern: 3,6-5,6mmol/l (65-110mg/dl) Nierenschwelle: 10mmol/l (180mg/dl)
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• Einflussfaktoren auf den GI Häufigkeit der Nahrungsaufnahme Zusammensetzung des Lebensmittels Zusammensetzung der Mahlzeit Grad der Verarbeitung technologische Aufbereitung Anwesenheit von Enzyminhibitoren Gehalt von Fett und Protein in der Nahrung individuelle Schwankungen abhängig von Tageszeit, Essgeschwindigkeit, Zerkleinerungsgrad der Nahrung
• Conclusio GI, GL Es gibt bisher noch keine überzeugenden Belege, dass eine Kost mit niedrigem GI bzw. niedriger GL vor Adipositas, Typ 2 Diabetes mellitus, koronarer Herzkrankheit oder Krebs schützt. Es ist daher nicht ausreichend begründbar, das Konzept des glykämischen Index in die aktuellen Ernährungsempfehlungen aufzunehmen. Es fehlen außerdem plausible und validierte Ansätze, um das Konzept des GI in der Ernährungsberatung verständlich zu vermitteln. Die bisherigen Empfehlungen der DGE entsprechen einer Kost mit niedrigem GI.
• Argumente für eine Begrenzung der Zuckeraufnahme Zugesetzter (extrinsischer) Zucker erhöht die Energiedichte der Nahrung Zugesetzter Zucker fördert eine positive Energiebilanz Zucker in Getränken erhöht die Gesamtenergiezufuhr Häufiger und hoher Zuckerkonsum erhöht das Kariesrisiko Aber: Die verfügbaren Studiendaten haben eine Reihe von Limitationen, so dass eine präzise Empfehlung schwierig ist!
• Süßstoffe mindestens so süß wie Zucker farb- und geruchlos ohne jeglichen Nach- oder Beigeschmack leicht wasserlöslich chemisch stabil und wärmebeständig gleiche funktionelle Eigenschaften wie Zucker frei von chemischen Reaktionen mit anderen Lebensmittelbestandteilen für den menschlichen Verzehr geeignet und unbedenklich, (physiologisch neutral, nicht toxisch, nicht krebserregend) im Vergleich zu anderen akzeptierten Süßstoffen wirtschaftlich wettbewerbsfähig
• ADI acceptable daily intake (mg/kg KG/d) Süßstoffe Saccharin (E 954) 5 Cyclamat (E 952) 11 Aspartam (E 951) 40 Acesulfam-K (E 950) 9 Neohesperidin DC (E 959) 5 Thamatin (E 957) -
• Acesulfam K etwa 150 mal süßer als Zucker. Es wird für Light-Limonaden, kalorienarme Getränke, Halsbonbons, zuckerfreies Kaugummi, kalorienarme Marmelade sowie Konfekt und Eiskrem benutzt.
• Aspartam (auch unter dem Namen Nutra Sweet bekannt) ist etwa 200 mal süßer als normaler Zucker. Es besteht aus zwei Aminosäuren: Phenylalanin und Asparaginsäure. Man verwendet es zum Beispiel in Light-Limonaden, kalorienarmen Getränken, Tafelsüßstoffen, Fruchtjoghurts, Vitamin C Getränken, Konfekt Halsbonbons Kaugummi und kalorienarmen Marmeladen. In Schweden müssen Lebensmittel, die Aspartam enthalten, mit dem Hinweis "Enthält Phenylanalin" versehen sein. Der Grund dafür ist, dass Menschen, die an Phenylketonurie (PKU) leiden, erhebliche neurologische Schäden erleiden können, wenn sie aspartamhaltige Lebensmittel essen.
• Was ist Stevia? Das Diterpenglykosid Steviosid, ist ein natürlicher Süßstoff. Es ist dreihundertmal süßer als Zucker und für Diabetiker geeignet. Steviosid ist für die Süßwirkung der Steviablätter der bedeutendsten Inhaltsstoff. Steviaerzeugnisse sind in der EU und der Schweiz derzeit als Steviaglykoside zugelassen. Stammt aus Südamerika und wird dort schon seit Jahrhunderten als Süßungsmittel eingesetzt. In den USA als diätetische Lebensmittelergänzung zugelassen.
• Was sind Zuckeraustauschstoffe? Bei Zuckeraustauschstoffen handelt es sich im Gegensatz zu Süßstoffen um Kohlenhydrate (Zucker), die im menschlichen Körper insulinunabhängig verwertet werden und die deshalb anstelle von Zucker in der Diabetikerdiät eingesetzt werden können. Es wird nur ein geringer Anstieg des Blutzucker- und Insulinspiegels im Blut verursacht. Die meisten Zuckeraustauschstoffe gehören zur Gruppe der Zuckeralkohole und haben einen Energiegehalt von ca. 4 kcal pro Gramm. Von Diabetikern müssen sie aufgrund dessen im Gegensatz zu den Süßstoffen in die Brennwertberechnung mit einbezogen werden. Aus dem gleichen Grund sind Zuckeraustauschstoffe für eine kalorienreduzierte Ernährung weniger geeignet als Süßstoffe.
• Nachteil von Zuckeraustauschstoffen sie werden vom Dünndarm nicht vollständig aufgenommen, gelangen so teilweise unverändert in den Dickdarm, binden dort Wasser und können bei einer erhöhten Aufnahme zu Blähungen und Durchfall führen.
• Beispiele für Zuckeraustauschstoffe Sorbit, Mannit, Isomalt, Xylit, Maltit und Laktit
• Sorbit Zuckeralkohol der Glucose. tritt bei der Umwandlung von Glucose zu Fructose auf kommt in Früchten vor, z.B. in Vogelbeeren. Erwähnenswert ob ihres hohen Anteils an Sorbit sind Birnen, Pflaumen, Äpfel, Aprikosen, Pfirsiche, Rosinen sowie sämtliches Trockenobst. In der Lebensmitteltechnik wird Sorbit (aus Maisstärke) mithilfe von Enzymen aus Glukose hergestellt und wird für zuckerfreie oder zuckerreduzierte Süßigkeiten, Diabetikerlebensmittel und Backwaren verwendet. Höchstmengen gibt es nicht. Menschen mit Fruktoseintoleranz dürfen Sorbit nicht verwenden, da Sorbit im Körper wie Fruktose (Fruchtzucker) abgebaut wird.

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