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DIE GRUNDLAGEN 07/2012

Kohlenhydrate

1. Einleitung
Kohlenhydrate gehören (neben Fetten und Proteinen) zu den drei Makronährstoffen, die in unserer Nahrung enthalten sind. Sie kommen hauptsächlich in stärkehaltigen Speisen wie Brot, Pasta und Reis vor, aber auch in manchen Getränken, wie z.B. Fruchtsäften und mit Zucker gesüßten Getränken. Kohlenhydrate sind als wichtigste Energiequelle für den Körper von wesentlicher Bedeutung für eine vielfältige und ausgewogene Ernährung.
 
In den vergangenen Jahren gab es größere Fortschritte im Verständnis darüber, wie Kohlenhydrate die menschliche Ernährung und Gesundheit beeinflussen. Der nachfolgende Bericht baut auf diesen Forschungen auf und vermittelt einen Einblick in diesen Makronährstoff, ohne dabei zu vergessen, dass manches davon bereits seit geraumer Zeit Bestandteil unseres Wissens ist.
 
2. Was sind Kohlenhydrate?
Die Bausteine aller Kohlenhydrate sind Zucker, die man nach der Anzahl Zuckereinheiten in einem Molekül klassifiziert. Glucose, Fructose und Galaktose sind bekannte Beispiele für Einfachzucker (Monosaccharide). Unter den Zweifachzuckern (Disaccharide) sind am bekanntesten der Kristallzucker (Saccharose) und der Milchzucker (Lactose). Die folgende Tabelle zeigt die wesentlichen Arten von Nahrungskohlenhydraten.
 
KLASSIFIKATION VON NAHRUNGSKOHLENHYDRATEN mit Beispielen
KLASSE
BEISPIELE
Monosaccharide
Glucose, Fructose, Galactose
Disaccharide
Saccharose, Lactose, Maltose
Polyole
Isomalt, Maltitol, Sorbitol, Xylitol, Erythritol
Oligosaccharide
Fructo-Oligosaccharide, Malto-Oligosaccharide
Stärkehaltige Polysaccharide
Amylose, Amylopectin, Maltodextrine
Nicht stärkehaltige Polysaccharide  
(Ballaststoffe in Nahrungsmitteln)
Cellulose, Pektine, Hemicellulose, Gummi, Inulin
 

2.1. Zucker

Glucose und Fructose sind Einfachzucker oder Monosaccharide und kommen in Früchten, Beeren, Gemüse, Honig und Glucose-Fructose-Sirup vor. Kristallzucker oder Saccharose kommt als Disaccharid aus Glucose und Fructose in Zuckerrüben, Zuckerrohr und Früchten natürlich vor. Lactose ist ein Disaccharid, das aus Glucose und Galaktose besteht und der Hauptzucker in Milch und Molkereiprodukten ist, während Maltose als Glucose-Disaccharid in Malz- und Stärkesirup vorkommt. Sowohl Kristallzucker, als auch Glucose-Fructose-Sirup enthalten Glucose und Fructose, entweder in freier Form (Glucose-Fructose-Sirup) oder miteinander verknüpft (Haushaltszucker).
 
Polyole sind so genannte Zuckeralkohole. Sie kommen in der Natur vor, werden jedoch meist kommerziell durch die Umwandlung von Zuckern hergestellt. Sorbitol ist das am häufigsten verwendete Polyol; Xylitol wird vielfach in Kaugummi und Pfefferminzen verwendet. Isomalt ist ein weiteres Polyol, das in Süßwaren verwendet und aus Saccharose hergestellt wird. Polyole sind süß und können in Speisen ähnlich wie Zucker verwendet werden. Allerdings können sie abführend wirken, wenn sie in zu großen Mengen gegessen werden.
 

2.2. Oligosaccharide

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) definiert Oligosaccharide als Kohlenhydrate, die aus 3-9 Einfachzuckern (Monosaccharide) bestehen; andere Definitionen erlauben etwas größere Kettenlängen. Fructo-Oligosaccharide enthalten bis zu 9 Fructose-Bausteine und werden industriell durch die Teilhydrolyse (oder enzymatische Aufspaltung) von Inulin gewonnen. Raffinose und Stachyose sind in kleinen Mengen in bestimmten Hülsenfrüchten, Getreide, Gemüse und Honig zu finden.
 

2.3. Polysaccharide

Mehr als zehn, manchmal sogar bis zu einigen tausend Zuckereinheiten werden benötigt, um Polysaccharide zu bilden. Stärke ist die hauptsächliche Energiereserve von Wurzelgemüse und Getreidearten. Sie setzt sich aus langen Ketten von Glucose zusammen, die als Körnchen ausgebildet sind und in Größe und Form variieren, je nach der Pflanze, aus der sie stammen. Das Gegenstück bei Tieren und Menschen heißt Glycogen (siehe Abschnitt 3.1).
 
Nicht-Stärke-Polysaccharide sind die Hauptbestandteile der Ballaststoffe. Das sind Cellulose, Hemicellulose, Inulin, Pektine, und Gummi. Cellulose ist Hauptbestandteil der Zellwände von Pflanzen und besteht aus mehreren tausend Glucoseeinheiten. Die einzelnen Bestandteile von Ballaststoffen haben unterschiedliche physikalische Strukturen und Eigenschaften. Ein besonderes Merkmal der Ballaststoffe in Nahrungsmitteln ist, dass der Mensch sie nicht verdauen kann. Einige Arten von Ballaststoffen können jedoch von Darmbakterien verstoffwechselt werden, was zu Stoffen führt, die von den menschlichen Darmzellen für die Energieproduktion verwendet werden können. Daher rührt ihr niedrigerer Energiegehalt im Vergleich zu den meisten anderen Kohlenhydraten (siehe Abschnitt 3.1).
 
3. Kohlenhydrate im Körper
Die Hauptfunkton der Kohlenhydrate ist die Bereitstellung von Energie, doch sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Struktur und Funktion von Zellen, Geweben und Organen, wie auch bei der Bildung von Kohlenhydratstrukturen auf der Zelloberfläche. Die einzelnen Molekularklassen sind Proteoglycane, Glycoproteine und Glycolipide.
 

3.1. Energiequellen und Speicherung

Stärken und Zucker sind die hauptsächlichen energieliefernden Kohlenhydratquellen und liefern 4 kcal/g (17 kJ/g). Polyole liefern 2,4 Kilokalorien (10 Kilojoule) und Ballaststoffe 2 Kilokalorien (8 Kilojoule) pro Gramm. Anmerkung: Das Polyol Erythritol wird überhaupt nicht verstoffwechselt und hat daher 0 Kalorien.
 
Monosaccharide werden über den Dünndarm in den Blutkreislauf aufgenommen, von wo sie dann dorthin transportiert werden, wo sie benötigt werden. Disaccharide werden durch Verdauungsenzyme in Einfachzucker gespalten. Der Körper benötigt die Hilfe der Verdauungsenzyme auch, um die langen Ketten der Stärkemoleküle in ihre Zuckerbestandteile aufzuspalten und dann in den Blutstrom aufzunehmen.
 
Der menschliche Körper nutzt die Kohlenhydrate in Form der Glucose. Glucose kann auch in Glycogen, ein Polysaccharid, ähnlich der Stärke umgewandelt werden, welches in der Leber und in den Muskeln gespeichert wird und eine schnelle Energiequelle für den Körper darstellt. Das Gehirn und die roten Blutkörperchen benötigen Glucose als Energiequelle, da sie hierzu kein Fett, Protein oder andere Energieformen verwenden können. Dies ist der Grund dafür, dass der Spiegel der Glucose im Blut stets über der Mindesthöhe gehalten werden muss. Um die für das Gehirn benötige Energie abzudecken, werden täglich ca. 130 g Glucose benötigt. Glucose kann direkt aus den Kohlenhydraten der Nahrung, aus Glycogen-Depots oder durch die Umwandlung bestimmter Aminosäuren stammen, die bei der Proteinaufspaltung entstehen. Mehrere Hormone, einschließlich des Insulins, wirken schnell auf die Glucose, um deren Fluss in oder aus dem Blut zu regulieren und auf einem konstanten Niveau zu halten.
 

3.2. Die glykämische Anwort und der glykämische Index

Wenn kohlenhydrathaltige Nahrungsmittel gegessen werden, gibt es eine entsprechende Erhöhung und einen späteren Abfall des Blutglucosespiegels, die als glykämische Antwort bekannt sind. Sie spiegelt die Geschwindigkeit der Verdauung, die Resorption von Glucose und die Auswirkung des Insulinausstoßes wider, mit dem der Blutzuckerspiegel normalisiert wird. Eine Reihe von Faktoren beeinflusst die Geschwindigkeit und die Dauer der glykämischen Antwort:
 
Das jeweilige Nahrungsmittel:
 
  • Die Zuckerarten, aus denen die Kohlenhydrate gebildet werden, z.B. Fructose, Saccharose und Polyole haben gegenüber Glucose und Maltose eine geringere glykämische Antwort
  • Die Art der Stärke, da einige Stärken besser verdaulich sind als andere
  • Die angewendeten Koch- und Verarbeitungsmethoden
  • Andere Nährstoffe in Speisen (oder Mahlzeiten) wie Fette (am wichtigsten), Proteine und Ballaststoffe
 
Individuelle Faktoren:
 
  • Die Häufigkeit des Kauens (mechanische Zerkleinerung)
  • Die Geschwindigkeit der Magenentleerung und der Dünndarmpassage (teilweise durch die Speisen beeinflusst)
  • Der jeweilige Stoffwechsel
  • Die Tageszeit, zu der die Kohlenhydrate verdaut werden
 
Die Auswirkung unterschiedlicher kohlenhydrathaltiger Nahrungsmittel auf die glykämische Antwort des Körpers im Vergleich zu einem Standardnahrungsmittel, gewöhnlich Weißbrot oder Glucose, innerhalb zweier Stunden nach dem Verzehr. Diese Messung wird glykämischer Index (GI) genannt. Ein GI von 70 bedeutet, dass eine kohlenhydrathaltige Speise oder ein kohlenhydrathaltiges Getränk 70% der Blutzuckerreaktion verursacht, die bei derselben Menge von Kohlenhydraten in Form von reiner Glucose oder Weißbrot beobachtet wird.
 
Lebensmittel mit hohem GI verursachen eine stärkere Blutzuckerreaktion als solche mit niedrigem GI. Nahrungsmittel mit niedrigem GI werden langsamer verdaut und resorbiert als solche mit hohem GI. Es gibt Belege dafür, dass eine Ernährungsweise auf der Basis von Nahrungsmitteln mit niedrigem GI mit einem geringeren Risiko der Erkrankung an Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit und Diabetes mellitus Typ 2 in Zusammenhang zu bringen ist.
 
DER GLYKÄMISCHE INDEX EINIGER ALLTÄGLICHER NAHRUNGSMITTEL
(unter Anwendung der Glucose als Standard)
Nahrungsmittel mit sehr niedrigem GI (≤ 40)
Äpfel
Linsen
Sojabohnen
Kidney-Bohnen
Kuhmilch
Karotten (gekocht)
Gerste
Fructose
 
Nahrungsmittel mit einem niedrigen GI-Faktor (41 bis 55)
Nudeln und Teigwaren
Apfelsaft
Frische Orangen / Orangensaft
Datteln
Frische Bananen
Jogurt (mit Frucht)
Vollkornbrot
Erdbeermarmelade
Süßmais
Schokolade
Lactose
 
Nahrungsmittel mit einem niedrigen GI-Faktor (56 bis70)
Brauner Reis
Haferflocken
Softdrinks
Ananas
Saccharose (Kristallzucker)
Honig
 
Nahrungsmittel mit einem hohen GI-Faktor (> 70)
Brot (Weiß- oder Graubrot)
Bratkartoffeln
Cornflakes
Pommes frites
Kartoffelpüree
weißer Reis ("Klebreis", niedriger Stärkegehalt)
Reis-Cracker
Glucose
Maltose
 

3.3. Darmfunktion und Ballaststoffe

Der Körper ist nicht in der Lage, im Dünndarm Ballaststoffe und einige Oligosaccharide zu verdauen. Die Ballaststoffe in der Nahrung helfen deshalb, eine gute Darmfunktion aufrechtzuerhalten, indem sie das Volumen des Darminhalts erhöhen und so die Darmtätigkeit anregen.
 
Sind die unverdaulichen Kohlenhydrate in den Dickdarm gelangt, werden einige Arten von Ballaststoffen wie Gummi arabicum oder Pektine und Oligosaccharide durch die dortige Bakterienflora fermentiert. Auch dies erhöht das gesamte Darmvolumen und hat einen günstigen Effekt auf die Zusammensetzung der Bakterienflora.
 
4. Regulierung des Körpergewichts
Menschen, die sich kohlenhydratreich ernähren, neigen weniger dazu, Körperfett zu bilden, als jene, die sich kohlenhydratarm, aber fettreich ernähren. Es gibt drei Gründe für diese Beobachtung:
 
  • Kohlenhydrate haben weniger Kalorien pro Gewichtseinheit als Fett (und Alkohol). Daher hat eine kohlenhydratreiche Ernährungsweise eine vergleichsweise geringere Energiedichte. Ballaststoffreiche Nahrungsmittel sind zudem tendenziell massiger und entsprechend magenfüllend.
  • Einbeziehung vieler kohlenhydratreicher Speisen scheint die Regulierung des Appetits zu erleichtern. Studien haben ergeben, dass Kohlenhydrate in Form von Stärke oder Zuckern schnell zur Sättigung beitragen. Personen, die eine kohlenhydratreiche Kost zu sich nehmen, neigen daher weniger wahrscheinlich dazu, zu viel zu essen. Zudem können viele Lebensmittel mit einem niedrigeren GI besonders sättigend sein, da sie langsam verdaut werden.
  • Kohlenhydrate in der Nahrung werden vorzugsweise als Brennstoff verwendet oder als Glycogen zur späteren Verwendung gespeichert. Nur sehr wenige Kohlenhydrate werden in Körperfett umgewandelt, weil dieser Prozess ineffizient für den Körper ist.
 
Es gibt jetzt Belege dafür, dass gegenüber einer fettreichen Ernährungsweise die kohlenhydratreiche Ernährung die Wahrscheinlichkeit verringert, übergewichtig zu werden.
 
5. Diabetes
Diabetes ist eine Stoffwechselstörung, bei der der Körper den Blutzuckerspiegel nicht mehr richtig regulieren kann. Je nach Ursache für diese Störung werden zwei Typen von Diabetes unterschieden. Bei Diabetes Typ 1 kann der Körper nicht mehr das Hormon Insulin herstellen, das hauptsächlich für die Regulierung des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist. Hiervon sind 5-15% aller Diabetiker betroffen, gewöhnlich im Alter von unter 40 Jahren. Bei Diabetes Typ 2 produziert der Körper entweder nicht genug Insulin, oder die Zielzellen reagieren nicht mehr auf das Hormon (ein Phänomen, das als Insulinresistenz bezeichnet wird). Diese Form trifft auf die überwiegende Mehrheit der Diabetiker zu, nämlich 85-95%. Zwar tritt sie eher im Alter von über 40 Jahren auf, doch gibt es immer mehr Heranwachsende und jüngere Kinder, bei denen Diabetes Typ 2 diagnostiziert wird. Die Behandlung beider Diabetes-Typen bedingt eine gesunde und ausgewogene Ernährung und körperliche Betätigung. Diabetes Typ 1 erfordert zusätzlich tägliche Insulin-Spritzen.
 
Es gibt keine Belege dafür, dass bei gesunden Menschen der Konsum von Zucker in irgendeiner Weise mit der Entwicklung von Diabetes jeglichen Typs zusammenhängt. Es gibt inzwischen jedoch gute Belege dafür, dass Fettleibigkeit und körperliche Inaktivität die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass sich Diabetes mellitus (Typ 2) entwickelt.
 
Eine Gewichtsreduzierung ist in der Regel erforderlich und primäres Ernährungsziel bei Menschen mit Diabetes mellitus oder hohem Risiko dafür. Der Verzehr eines breiten Angebotes kohlenhydrathaltiger Nahrungsmittel ist für alle Diabetiker zulässig. Die Einbeziehung von Nahrungsmitteln mit einem niedrigen Glykämischen Index ist vorteilhaft, da sie helfen, den Blutglucosespiegel zu kontrollieren. In den Ernährungsempfehlungen bei Diabetes wird die Erhöhung des Ballaststoffanteils betont und die Aufnahme kleinerer Mengen von Kristallzucker gestattet. Die Verwendung kleinerer Zuckermengen in einer Speise hat bei Diabetes-Patienten nur geringe Auswirkung auf den Blutzucker oder den Insulinspiegel.
 
6. Zahngesundheit
Lebensmittel mit vergärbaren Kohlenhydraten (z.B. Zucker oder Stärke) können von den Enzymen und Bakterien im Mund aufgespalten werden, was Säure freisetzt, die den Zahnschmelz angreift. Nach einem Säureangriff wird durch den Speichel ein natürlicher Reparaturprozess in Gang gesetzt, der die Säure verdünnt und neutralisiert und den Schmelz wieder herstellt. Wenn jedoch Lebensmittel mit vergärbaren Kohlenhydraten zu häufig verzehrt oder ständig geknabbert werden, dann wird dieser natürliche Reparaturprozess überfordert und das Risiko von Karies steigt.
 
Neueste Forschungen haben ergeben, dass die Rolle von Zucker und anderen Kohlenhydraten in Hinblick auf Karies sachlicher angegangen werden sollte. Es wird jetzt empfohlen, dass Programme zur Vermeidung von Karies sich auf Fluoridierung, Mundhygiene, die Häufigkeit von Essen und Trinken, sowie eine abwechslungsreiche Ernährung konzentrieren sollten, anstatt sich auf die Zuckeraufnahme zu versteifen.
 
Die Verfügbarkeit von Fluorid und die weit verbreitete Anwendung guter Mundhygienepraxis haben zu einem geringen Vorkommen von Karies bei Kindern und Heranwachsenden heutiger Zeit geführt. Diese Verbesserung hat sich unabhängig von irgendeiner Veränderung bei der Aufnahme von Zucker oder vergärbaren Kohlenhydraten ergeben. Indem man die Plaquebakterien unter Kontrolle hält und die Widerstandskraft der Zähne mit Fluoriden stärkt, reduziert man das Risiko für Karies.
 
7. Aktiv werden
Es gibt stichhaltige Beweise dafür, dass Kohlenhydrate die Leistungsfähigkeit von Athleten verbessern können. Während eines hochintensiven Trainings sind Kohlenhydrate der Hauptbrennstoff für die Muskeln. Durch den Konsum großer Mengen an Kohlenhydraten vor, während und nach dem Sport werden die Glycogen-Depots aufrechterhalten. Glycogen ist ein Glucose-Reservoir, das den Sportler ausdauernder macht und dazu beiträgt, dass der Körper das Leistungsniveau hält.
 
Die lebenswichtige Rolle körperlicher Aktivität zur Erhaltung von Gesundheit und Fitness ist nun allgemein anerkannt. Für jene, die fit und aktiv bleiben wollen, wird eine ausgeglichene Ernährung, reich an Kohlenhydraten, empfohlen.
 
Weitere Informationen über körperliche Tätigkeit sind unter www.eufic.org zu finden.
 
8. Genehmigte gesundheitsbezogene Aussagen (Health Claims)
Nachfolgend geben wir einige Beispiele von gesundheitsbezogenen Aussagen in Bezug auf Kohlenhydrate, die einer Prüfung durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) unterzogen und von der Europäischen Union (EU) zur Verwendung genehmigt wurden:
 
  • Ballaststoffe aus Gerste tragen zur Vergrößerung der Stuhlmenge bei.
  • Beta-Glucane tragen zur Erhaltung eines normalen Cholesterinspiegels bei.
  • Der Konsum von Pektinen bei einer Mahlzeit trägt dazu bei, dass der Blutzuckeranstieg nach der Mahlzeit verringert wird.
  • Lactulose trägt zur Beschleunigung der Darmpassage bei.
  • Kaugummi, der zu 100% mit Xylitol gesüßt ist, verringert nachweislich den Zahnbelag. Starker Zahnbelag ist bei Kindern ein Risikofaktor für die Entstehung von Karies.
 
Eine vollständige Liste aller derzeit von der EU genehmigten gesundheitsbezogenen Aussagen im Zusammenhang mit Kohlenhydraten kann durch Klicken auf „Von der EFSA genehmigte gesundheitsbezogene Aussagen im Zusammenhang mit Kohlenhydraten“ (in Englisch) abgerufen werden.
 
9. Empfehlungen zu Kohlenhydraten
Kohlenhydrate sind wesentlicher Bestandteil einer gesunden und ausgewogenen Ernährung. Sie können helfen, das Körpergewicht zu kontrollieren, besonders wenn dies mit körperlicher Bewegung verbunden ist. Kohlenhydrate sind lebenswichtig für die Darmfunktion und ein wichtiger Energielieferant für Gehirn und Muskeln. Weder bei Stärke noch bei Zucker konnte nachgewiesen werden, dass sie irgendeine besondere Rolle bei der Entstehung ernsthafter Krankheiten wie Diabetes Typ 2 spielen. Die Rolle von Zucker bei der Entstehung von Karies ist heutzutage in einer Bevölkerung, die sich der Bedeutung von Fluoriden und der Mundhygiene bewusst ist, weniger wichtig. Der WHO/FAO-Bericht über Kohlenhydrate in der menschlichen Ernährung und die wissenschaftlichen Stellungnahmen der EFSA über Referenzwerte für Kohlenhydrate und Ballaststoffe in der Ernährung enthalten wichtige Informationen für Experten und Forscher im Gesundheitswesen.
 
Hier sind die wichtigsten Botschaften für die Allgemeinheit:
 
  • Die vielfältigen Gesundheitsvorteile von Nahrungskohlenhydraten sind anerkannt und sollten gefördert werden. Kohlenhydrate bieten mehr als nur Energie.
  • Bei einer optimalen Ernährungsweise werden täglich 45-60% der Energie aus Kohlenhydraten gewonnen. Das gilt für jeden Menschen, der älter als zwei Jahre ist.
  • Ein breites Angebot kohlenhydrathaltiger Nahrungsmittel sollte verzehrt werden, sodass die Ernährung einen ausreichenden Anteil an wesentlichen Nähr- und Ballaststoffen enthält.
  • Erwachsene sollten anstreben, täglich 25 g Ballaststoffe mit ihrer Nahrung aufzunehmen. Für Kinder ab dem zweiten Lebensjahr wird die Aufnahme von 2 g Ballaststoffen pro Megajoule Nahrungsaufnahme als ausreichend angesehen (1 Megajoule entspricht 239 Kilokalorien).
 
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Letzte Aktualisierung der Website: 24/07/2014
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