Kohlenhydrate

• Aufnahme nicht essentiell, da Kohlenhydrate endogen aus Aminosäuren und Fetten synthetisiert werden können

• zur Vermeidung des Proteinabbaus & zur Gewährleistung eines normalen Fettstoffwechsels —> 25% des Energiebedarfs aus KH

• Aktuelle Empfehlung: 50-60% KH (220-300g pro Tag)

Hydrate des Kohlenstoffs

• Saccharide (Zucker)

• Unterscheidung nach

  • Molekülgröße (Mono-, Di-, Oligo-, Poly-Saccharide)

  • biologische Funktion (Nähr- & Reservestoffe, Bau- & Gerüststoffe, Signal- & Informationsträger)

• Stoffgruppen: Zucker (-ose), Enzyme (-ase)

• KH sind mengenmäßig der wichtigste Bestandteil der Nahrung

• Monosaccharide (Grundbausteine der Kohlenhydrate)

  • Glukose (Traubenzucker)

  • Fruktose (Fruchtzucker)

  • Galaktose (Schleimzucker)

• kleinste bausteine der KH

• nach Anzahl der C-Atome unterscheidet man

  • Pentosen (5-C-Atome)

  • Hexosen (6-C-Atome)

• Einteilung nach Position ihrer obligatorischen Carbonylgruppe

  • Aldosen am C-1 Atom

  • Ketosen am C-2 Atom

• bestehen aus zwei Molekühlen gleicher oder unterschiedlicher Monosaccharide

  • Saccharose = Glukose + Fruktose (Haushaltszucker)

  • Laktose = Glukose + Galaktose (Milchzucker)

  • Maltose = Glukose + Glukose (Malzzucker)

• Disaccharide sind über O-glykosidische Bindungen verknüpft

Oligosaccharide

• drei bis neun kovalent-gebundene Zuckereinheiten

• kommen bestimmt zahlreich in fermentierten sowie im Zuge des Malzprozesses gekeimten LM vor

  • süß, aufgrund ihrer Größe leicht löslich

Polysaccharide

• Vielfachzucker mit vielen Monosaccharideinheiten

• Homoglykane (gleiche Zuckerbausteine)

  • Stärke, Glykogen, Dextrine, Cellulose

• Heteroglykane (mind. 2 verschiedene Bausteine)

  • Hemicellulose, Pektine, Glykoproteine

• weitere Unterscheidung nach Struktur und Bindungstyp der Polysaccharidketten

  • linear oder verzweigt

Hydrate des Kohlenstoffs

• Saccharide (Sacchar = Zucker)

• Elemente: C, H und O

• Arten von Kohlenhydraten, unterteilt nach

  • Molekülgröße (Mono-, Di-, Oligo-, Poly-Saccharide)

  • biologische Funktion (Nähr- & Reservestoffe, Bau- & Gerüststoffe, Signal- & Informationsträger, Bestandteil der Erbsubstanz)

  • weitere Gruppen

    • Zucker (-ose)

    • Enzyme (-ase)

• Bindung zwischen einzelnen Monosaccharideinheiten: O-glykosidische Bindung

• Unterscheidung von glykosidischen Bindungen

  • Alpha-glykosidische Bindung

    • z.B. Maltose (Malzzucker)

  • Beta-glykosidische Bindung

    • z.B. Lactose

• Speicherform von Glukose in Form von Glykogen in Leber und Muskeln (2/3 in Muskeln, 1/3 in Leber)

Stärke

• Energiespeicher von Pflanzen

  (Prokaryoten), kommt nur hier vor

• Kohlenhydrate in Pflanzen in Form von Stärke gespeichert -> Reservepolysaccharide

Glykogen

• Energiespeicher ausschließlich bei Menschen und Tieren

  (Eukaryoten)

• wasserunlösliche Speicherform von Glucose in Muskeln und Leber

• erst wenn Glykogenvorrat (300-400g) aufgebraucht ist, werden die Fettdepots aufgebraucht

• Nährstoffe

  • Glukose

  • Glykogen

  • Stärke

• Baustoffe

  • Zellulose

  • Chitin

  • Proteoglykane: am Aufbau der extrazellulären Bindegewebsmatrix beteiligt und verfügen ein hohes Wasserbindungsvermögen

• Signalstoffe

  • Glykoproteine: Proteine mit einem Kohlenhydrat-Anteil in Form von Oligosacchariden

• Bestandteile der Erbsubstanz

  • Desoxyribose in der DNA

  • Ribose in der RNS

• Verdauung beginnt im Mund durch die Zerkleinerung und Vermengung mit dem Speichel

  Speichel enthält alpha-Amalyse -> spaltet Mehrfachzucker

• im Magen wirkt die aplha-Amalyse nicht mehr

• im Dünndarm (Duodenum) wirkt die alpha-Amalyse aus dem Pankreas, spaltet die Kohlenhydratketten zu Oligo- und Disacchariden auf

• im restlichen Dünndarm (Ileum, Jejunum) werden die Oligo- und Disaccharide durch Oligo- und Disaccharidasen zu Monosacchariden aufgespalten

• Endprodukte: Monosaccharide (Galaktose, Fructose, Glukose)

• aplha-Amalyse im Mundspeichel

• alpha-Amalyse aus dem Pankreas

• Disaccharidasen

  • Maltase -> spaltet Maltose zu 2x Glukose

  • Saccharase -> spaltet Saccharose zu Glukose und Fructose

  • Laktase -> spaltet Laktose zu Galaktose und Glukose

• unverdauliche Kohlenhydrate werden zu Ballaststoffen

• Resorption von Monosacchariden

Glykolyse

• Energiestoffwechsel, der im Cytosol der Zellen stattfindet

• Abbau von Glukose zum Endprodukt Pyruvat

• Energiegewinn (+2 ATP wird gespeichert)

• Ablauf

  • aerob mit O2

  • anaerob ohne O2

Pentosephosphatweg

• findet im Cytosol statt

• alternativer Abbauweg von Glucose

• liefert Ribose-5-Phosphat für die DNA-Synthese

• regenerativer Teil: Wiederherstellung von Glukose-6-Phosphat oder Energiespeicherung

• Ablauf

  • oxidativer Teil

  • regenerativer Teil

Glykämischer Index

• Maß der Qualität von Kohlenhydraten, beschreibt den Blutzuckeranstieg nach Verzehr eines Testlebensmittels im Vergleich zu einem Standard (Glukose, Weißbrot), klassifiziert kohlenhydrathaltige Lebensmittel nach ihrer blutzuckersteigernden Wirkung

• Hoher GI = schneller und hoher Blutzuckeranstieg, viel Insulin

• Niedriger GI = langsamer und geringer Blutzuckeranstieg, wenig Insulin

• GI = Fläche unter der postprandialen Plasma-Glukose-Kurve (area under curve)

Berechnung nach WHO

• GI = iAUC Glukose Testmahlzeit (50g KH) / MW der iAUC Glukose OGTT (50g KH) x 100

• GI ist nicht immer konstant, Einflüsse auf den GI:

  • botanische Herkunft von LM

  • Sorten

  • Reifegrad

  • Wärmebehandlung

  • Hydrierung

  • Stärkeformen

  • Fett-, Zucker-, Ballaststoffanteil

  • Kochmethoden

• Wichtig!

  • GI keine genaue Angabe, wie hoch der Blutzucker tatsächlich ist

  • Entscheidend ist die Menge des verzehrten LM

Glykämische Last (GL)

• Maß der Qualität und Quantität von Kohlenhydraten

• Blutzuckerwirkung von realistischen Portionsgrößen

• Berechnung:

  • GL = GI x Kohlenhydrate pro Portion / 100

• hohe GL erhöhtes Risiko für

  • Typ 2 Diabetes

  • kardiovaskuläre Erkrankungen

• niedrige GL protektiv für

  • Adipositas

  • Darmkrebs

• niedriger GI assoziiert mit

  • hohe HDL-Werte

• Malabsorption: Transportdefekte bei der Verstoffwechselung

  z.B. Fruktosemalabsorption —> Störung am GLUT-5-Transporterprotein

• eine Fruktosemalabsorption ist nicht gleich eine hereditäre Fruktoseintoleranz

• hereditäre Fruktoseintoleranz

  • angeborene Stoffwechselerkrankung

  • lebenslang bestehende Störung

  • strikte fruktosefreie Kost

  • 1 : 20.000 Menschen in DE

• Fruktosemalabsorption

  • eingeschränkte Transportkapazität

  • temporär befristete moderate Fruktosereduktion

  • Austesten des individuellen Fruktose-Schwellenwertes

  • 1 von 3 Erwachsenen, 2 von 3 Kinder

• Fruktoseüberhang

  • Resorptionskapazität von Fruktose wird durch die Nahrungszusammenstellung überschritten

  • Ernährungsumstellung durch Beseitigung isolierter Verzehr von Zuckeralkoholen

• Kongenitaler Laktasemangel

  • eigenständige angeborene Funktionsstörung, völliges Fehlen der Laktase

  • bei Säuglingen sehr selten

• Primärer Laktasemangel

  • genetisch bedingte Veranlagung zur Verminderung der Enzymaktivität während der Kindheit oder im frühen Erwachsenenalter

  • bei Erwachsenen sehr häufig

• Sekundärer Laktasemangel

  • kein genetischer Defekt

  • Verminderung der Enzymaktivität aufgrund einer geschädigten Darmmukosa oder einer reduzierten funktionellen Oberfläche der Mukosa

Problematik:

1. Enzymmangel -> Laktose gelangt vom Ileum ins Kolon (Dickdarm)

2. Bakterien aus dem kolon zersetzen die Laktose -> CO2 und H2 entstehen, H2 wird in der Atemluft messbar

3. Wasser strömt ins Kolon ein

• Folgen: Bähungen, Diarrhö, Darmkrämpfe

• Bestandteile pflanzlicher LM, die vom menschlichen Enzymsystem nicht abgebaut werden können

• pflanzliche Nichtstärke-Polysaccharide (NSP)

• wasserlöslich: Inulin, Pektine, Agar-Agar, Carageen, Guarkernmehl

  • in Gemüse, Obst, Samen (Getreide)

• wasserunlöslich: Zellulose, Lignin, Hemicellulose

  • in Getreideprodukten

Eigenschaften

• Wasserbindungskapazität

• Verlangsamung der Magenpassage

• Bildung von Cholesterol und Gallensäuren

• durch fermentation entstehen Produkte wie kurzkettige Fettsäuren

• Bindung von Ammoniak (bei Eiweiß-, Fleischreicher Kost), Entlastung der Leber und Niere

• entscheidende Auswirkung auf versch. ernährungsbedingte Krankheiten

Wirkungen

• Erhöhung des Sättigungsgefühls

• Substrate für Dickdarmbakterien

• Präbiotika erhöhen im Dickdarm die Zahl der als günstig eingestuften Bifidobakterien

• Erhöhung des Stuhlgewichts (Verhinderung von Verstopfung)

• Senkung von Plasmacholesterin durch Ausscheidung von Gallensäuren

• Verminderung des Risikos an Stoffwechselerkrankung

• Senkung von Dickdarmkrebsrisiko

• Kreislauf zwischen Leber, Gallenblase und Darm

• Transportweg für Gallensalze

• Rückresorption von Gallensalzen im terminalen Ileum

• Rücktransport der Gallensalze, über die Pfortader, zur Leber

• positiver Einfluss auf den Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel

• weiterer positiver Effekt auf

  • chronische Obstipationen (Verstopfung)

  • Reizdarm

  • Divertikulose (Ausstülpung in Darmwand)