Was sind Kohlenhydrate?

Was sind Kohlehydrate?

Kohlenhydrate sind die am häufigsten vorkommende Stoffklasse organischer Verbindungen.[32] Gemeinsam ist ihnen der chemische Grundaufbau aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, wobei jedes Sauerstoffatom von zwei Wasserstoffatomen begleitet ist, wie im Wasser. Die allgemeine Summenformel für Kohlenhydrate in ihrer einfachsten Form lautet CnH2nOn .[33]
Kohlenhydrate, die in der Nahrung vorkommen, sind entweder Monosaccharide (Einfachzucker) oder Verbindungen aus Monosacchariden.
Nach der Anzahl der verknüpften Monosaccharide werden Kohlenhydrate in vier Gruppen unterteilt:

Monosaccharide - Einfachzucker
Disaccharide - Zweifachzucker
Oligosaccharide - Mehrfachzucker
Polysaccharide - Vielfachzucker (vgl. Biesalski, a.a.O., S.48).

Die wichtigsten Vertreter der Monosaccharide sind Traubenzucker (Glucose) und Fruchtzucker (Fructose). Galactose, ein Bestandteil des Milchzuckers, gehört auch in diese Gruppe.
Disaccharide bestehen aus zwei gleichen oder unterschiedlichen Monosacchariden. Rohr- und Rübenzucker (Saccharose), die im allgemeinen Sprachgebrauch als Zucker bezeichnet werden, sind die bekanntesten Disaccharide. Weiterhin zählen Milchzucker (Lactose) und Maltose (Malzzucker) dazu.
Der größte Teil aller Kohlenhydrate in der Nahrung besteht aus Stärke und gehört zu den Polysacchariden. Ihre Makromoleküle sind ausschließlich aus Glucose zusammengesetzt (vgl. ebenda). Stärke ist das wichtigste Nahrungskohlenhydrat. Für viele Pflanzen, z. B. Getreide und Kartoffeln, ist Stärke das Reservekohlenhydrat. Im Unterschied zu den einfachen Kohlenhydraten hat Stärke keine Süßkraft und ist in Wasser kaum löslich. Das trifft auch auf das Polysaccharid Zellulose zu, ein Hauptvertreter der Ballaststoffe. Zellulose ist die am häufigsten auftretende organische Verbindung in der Biosphäre und stammt aus den Zellwänden und dem interzellulären Material von Pflanzen.[34]

Welche Aufgaben haben Kohlenhydrate in unserem Körper?

Kohlenhydrate erfüllen etliche wichtige Funktionen in unserem Körper.
Für die Deckung des Energiebedarfs spielen sie zusammen mit Fetten eine maßgebende Rolle. 1 g Kohlenhydrate liefert im Mittel 17 kJ bzw. 4,1 kcal (vgl. Wirths, a.a.O., S.29). Rein energetisch betrachtet sind die unterschiedlichen energieliefernden Nährstoffe gleichwertig. [35] Kohlenhydrate sind jedoch für den menschlichen Organismus leicht verwertbare und bevorzugte Energielieferanten. Glucose wird zwar von fast allen Körperzellen als Energiequelle genutzt, ist aber für die Energieversorgung von Gehirnzellen, roten Blutkörperchen und Nierenmark zwingend notwendig (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.119, 131).
Kohlenhydrate sorgen für einen ausgeglichenen Wasser- und Elektrolythaushalt.
In Form des Reserve-Polysaccharids Glykogen können in gewissem Umfang Kohlenhydrate gespeichert werden und stehen somit für Mangelzeiten zur Verfügung. Insgesamt werden in Leber und Muskulatur etwa 350 g Glykogen gespeichert.
Insbesondere in Ländern mit Nahrungsmangel ist die Protein sparende Wirkung der Kohlenhydrate von Bedeutung.
Mucopolysaccharide sind Kohlenhydrate, die als Bestandteile von Schleimstoffen, Blutgruppensubstanzen und gerinnungshemmenden Stoffen wichtige Aufgaben zu erfüllen haben und zusätzlich auch bei den Abwehrreaktionen des Körpers mitwirken. Glucose wird als Baustein vieler wichtiger Verbindungen genutzt.
Auch in den Grundsubstanzen von Knochen und Bindegewebe kommen Polysaccharide als organische Substanz vor und haben eine Schutzfunktion (vgl. ebenda, S.120, 131, 132,).

Ballaststoffe haben etliche wichtige und differenzierte Aufgaben im Verdauungstrakt zu erfüllen und wirken sich auf den Stoffwechsel aus. Sie sorgen für eine regere Darmbewegung (Peristaltik),eine weichere Stuhlkonsistenz und verhindern weitgehend Verstopfungen. Divertikulosen, Dickdarmkrebs, Gallensteinen, Übergewicht, Hypercholesterinämie, Diabetes mellitus und Arteriosklerosen wirken sie entgegen (vgl. DGE, a.a.O., S.62).
Die Faserstruktur von Ballaststoffen erfordert ein längeres und intensiveres Kauen bei zusätzlich vermehrtem Speichelfluss. Somit sorgen diese Polysaccharide auch für die Gesunderhaltung der Zähne und für eine bessere Vorverdauung der Speisen (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.136).

Was passiert, wenn wir nicht genug oder zuviel Kohlenhydrate zu uns nehmen?

Auf einen Mangel an Kohlenhydraten und somit an Glucose reagiert der Körper zunächst mit dem Verbrauch der eigenen Vorräte. Da diese jedoch schnell verbraucht sind, kommt es zu einer sogenannten Lipolyse im Fettgewebe, bei der die Muskulatur und das Herz ausschließlich Fettsäuren und auch Ketonkörper verstoffwechseln. Für das Gehirn wird dann die benötigte Glucose aus Aminosäuren gebildet, eine Gluconeogenese findet statt. Hält der Hunger länger an, verwertet das Gehirn auch Ketonkörper zur Deckung des Glucosebedarfs (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.121). Die Folgen solcher Mangelreaktionen sind Verluste von Muskel- und Fettgewebe (vgl. Biesalski, a.a.O., S.54).
Kohlenhydrate können nur in begrenzten Mengen in umgewandelter Form als Glycogen gespeichert werden. Ist die Kohlenhydratversorgung größer als der Verbrauch, wird daher der Überschuss an Glucose in der Leber zu Fett umgewandelt und als Depotfett gespeichert. Bei gleichem Kalorienwert werden überschüssige Kohlenhydrate aus Zucker schneller in Depotfett umgewandelt als solche aus überschüssiger Stärke. Allerdings zählen dennoch nicht unbedingt die überreichlichen Kohlenhydrate zu den größten Dickmachern, sondern die übermäßig aufgenommenen Fette (vgl. Biesalski, a.a.O., S.52). Erst ein sehr hoher Verzehr von mehr als 400 bis 500 g / Tag Kohlenhydraten führt z.B. bei jungen Erwachsenen zur Umwandlung in gesättigte Fettsäuren und schließlich zur Ablagerung als Körperfett (vgl. DGE, a.a.O., S.60).
Ein zu hoher Kohlenhydratanteil in der Nahrung, insbesondere Zucker, erschwert die Deckung des Bedarfs einiger essentieller Nährstoffe, da Zucker und Stärke nahezu frei von diesen Stoffen sind. Zucker liefert nur sogenannte leere Kalorien. Dieses kann Proteinmangel mit sich bringen. Die entsprechenden Folgekrankheiten, z.B. Kwashiorkor, sind in Deutschland jedoch nahezu unbekannt (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.132).
Folgen hat ein überhöhter Zuckerverbrauch jedoch für die Zahngesundheit. Zucker ist kariogen. Der hohe Zuckerkonsum in Industrieländern steht in engem Zusammenhang mit Zahnkaries (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.132, 121).
Ein früher angenommener Zusammenhang zwischen Zuckerkonsum und Diabetes mellitus kann nicht nachgewiesen werden (vgl. Biesalski, a.a.O., S.74).
„Bei freier Kostwahl und ausgeglichener Energiezufuhr besteht weder Gefahr eines zu hohen noch eines zu niedrigen Kohlenhydratverbrauchs" (Elmadfa, a.a.O., S.132).

Ein Zuwenig an Ballaststoffen in unserer Nahrung begünstigt etliche sogenannte Zivilisationskrankheiten. Sekretion und Peristaltik sind eingeschränkt, die Durchgangszeit des Nahrungsbreis im Darm verzögert sich, was eine Verhärtung der Fäzes und hohen Druck auf die Darmwand zur Folge hat. Dieses wiederum birgt die Gefahr von Divertikulose und Obstipation (Verstopfung) samt Hämorrhoiden und Krampfadern. Krebserzeugende Stoffe können länger auf die Darmschleimhaut einwirken. Eine mangelhafte Versorgung mit Ballaststoffen begünstigt folglich Dickdarmkrebs (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.137, 138).
Zusätzlich werden Gallensteine, Übergewicht, Hypercholesterinämie, Diabetes mellitus und Arteriosklerose durch Ballaststoffmangel gefördert (vgl. DGE, a.a.O., S.62).
Ein Zuviel an Ballaststoffen, z.B. durch die hohe Aufnahme von Kleie, kann zu einer geringfügig verminderten Absorption von Calcium, Magnesium, Eisen und Zink führen (ebenda).
Diese Nachteile werden jedoch durch die gesundheitsförderlichen Eigenschaften der Ballaststoffe mehr als ausgeglichen (vgl. Biesalski. A.a.O., S.72).

Welche Lebensmittel liefern Kohlenhydrate?

Durch Photosynthese, die Einwirkung von Licht auf Wasser und Kohlendioxid in der Pflanze, werden Kohlenhydrate gebildet. Folglich sind in Pflanzen große Mengen von Kohlenhydraten vorhanden (vgl. Wirths, a.a.O., S.6).
Die Monosaccharide Fruchtzucker und Traubenzucker kommen in Früchten vor, letzterer kommt besonders in allen süßen Früchten frei vor. Außerdem sind sie im Honig vertreten.

Der üblicherweise lediglich als Zucker bezeichnete Rübenzucker ist der bekannteste Vertreter der Disaccharide (ebenda, S.7). Über die Hälfte der Disaccharide in unserer Nahrung stammen aus Zuckerzusätzen. Getränke, Süßwaren, Backwaren, Tomatenketchup und Senf haben beachtliche Zuckeranteile (vgl. Biesalski, a.a.O., S.74).
Milchzucker, Lactose, spielt die wesentlichste Rolle bei der Kohlenhydratversorgung des Säuglings durch Frauenmilch. 45% des Energiegehaltes in Frauenmilch stammen aus Kohlenhydraten (vgl. DGE, a.a.O., S.60, 61). Die übrige Bevölkerung bezieht Milchzucker aus Kuhmilch und den daraus gewonnenen Produkten.

Die größte Quelle für Polysaccharide ist die Stärke aus Getreidekörnern und Kartoffeln. Der Stärkeanteil bei Getreidekörnern beträgt 75%, bei Kartoffeln 65% der Trockenmasse (vgl. Biesalski, a.a.O., S.48, 49).

Ballaststoffe kommen in allen unverarbeiteten pflanzlichen Nahrungsmitteln vor. Getreidevollkornprodukte, Wurzel- und Knollengemüse, reife Hülsenfrüchte, Nüsse und Obst sind ballaststoffreich (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.123, 135).

Wie gut kann der Körper Kohlenhydrate ausnutzen und spielen andere Stoffe dabei eine Rolle?

Kohlenhydrate werden durchschnittlich zu 99% absorbiert, davon niedermolekulare Zucker eher mehr als die verwertbaren Polysaccharide (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.79).
Die Ausnutzung der rohen Stärke ist abhängig von der Größe der Stärkekörner. Kleine Stärkekörner werden am besten ausgenutzt. Während Stärke aus Cerealien und Bananen auch im rohen Zustand gut verwertet werden kann, müssen die Stärkekörner von Kartoffeln erst durch Erhitzen zum Quellen und Platzen gebracht und somit verfügbar werden (vgl. ebenda, S.122). Deshalb sollten Kartoffeln und ihre Erzeugnisse nicht roh gegessen werden (vgl. Wirths, a.a.O., S.7).
Grundsätzlich gilt, dass lediglich Monosaccharide resorbiert werden können. Alle Di-, Oligo- und Polysaccharide müssen durch Enzyme erst zu Einfachzuckern abgebaut werden (vgl. Biesalski, a.a.O., S.50).
Die Geschwindigkeit der Resorption von Monosacchariden ist unterschiedlich. Glucose und Galactose werden schneller resorbiert als Fructose. Bereits nach einer halben Stunde befindet sich Glucose, die auf nüchternen Magen genommen wurde, in maximaler Höhe im Blut (vgl. ebenda, S.50, 60). Für die Geschwindigkeit der Resorption ist auch die Nahrungszusammensetzung entscheidend. In wässriger Lösung sind keinerlei Verdauungsprozesse nötig, der Magen wird zügig passiert. In Gesellschaft mit Fett verlängert sich die Verweildauer von Glucose im Magen. In Gemeinschaft mit vielen Ballaststoffen verzögert sich die Resorption im Darm (vgl. ebenda).
Für die Verwertung der verdauten und absorbierten Kohlenhydrate im Körper gibt es drei Möglichkeiten. Sie können erstens in Form von Glucose direkt abgebaut werden, zweitens zeitweilig zu Glycogen, Stärke in körpereigener Form, aufgebaut und gespeichert werden oder drittens zum Fettaufbau genutzt werden (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.125).
Nach der Resorption gelangen die Kohlenhydrate über die Pfortader zur Leber. Dort werden Fructose und Galactose in Glucose umgewandelt. Diese gelangt zum Teil in den Blutkreislauf und führt zu einer vermehrten Ausschüttung des in den Langerhansschen Inseln der Bauchspeicheldrüse gebildeten Hormons Insulin (vgl. Biesalski, a.a.O., S.52). Es bewirkt eine Verminderung der Glucosekonzentration im Blut. Ein anderer hormoneller Regulator der Blutglucosekonzentration, der Gegenspieler von Insulin, ist das Glucagon. Es sorgt für den Abbau des Leberglycogens und somit für einen Anstieg des Blutzuckers. In die komplexen Mechanismen zur Regulierung des Blutzuckerspiegels greifen außerdem noch die Hormone Adrenalin und Cortison ein (vgl. Elmadfa, a.a.O., S.129).
Die Bauchspeicheldrüse „zuckerkranker“ Menschen, die an Diabetes mellitus erkrankt sind, produziert das Hormon Insulin nicht in ausreichendem Umfang. Die Folge ist ein unausgeglichener Blutzuckerspiegel. Wichtig ist daher für Diabetiker der Fruchtzucker. Er hat keinen Einfluss auf die Freisetzung von Insulin und kann deshalb für sie als Zuckeraustauschstoff genutzt werden (vgl. Wirths, a.a.O., S.7).
Für den Abbau von Ballaststoffen hat unser Körper im Gegensatz zu Wiederkäuern keine passenden Enzyme (vgl. Biesalski, a.a.O., S. 70).
Dennoch werden sie von Bakterien im Dickdarm teilweise zu kurzkettigen Fettsäuren abgebaut. (vgl. DGE, a.a.O., S.61).

Wie viel Kohlenhydrate braucht der Körper?

Täglich setzt der Organismus eines Erwachsenen mindestens 180g Glucose um, wovon allein das Gehirn 140g benötigt. Um diesen Bedarf zu decken und unerwünschte Gluconeogenese durch Proteinabbau und Lipolyse zu verhindern, sollten Menschen aller Altersstufen mindestens ein Viertel der aufgenommenen Energie aus Kohlenhydraten beziehen, was für einen Erwachsenen ein Mindestmaß von täglich 100g erfordert (vgl. Biesalski, a.a.O., S.74).
Wünschenswert ist allerdings, dass mehr als die Hälfte der aufgenommenen Energie durch Kohlenhydrate gestellt wird (vgl. DGE, a.a.O., S.59). Hierbei kommt es jedoch auf die Qualität der aufgenommenen Kohlenhydrate an. Isolierte Kohlenhydrate, die Lebensmitteln zugesetzt werden, z.B. Zucker und modifizierte Stärken, liefern dem Körper so gut wie keine essentiellen Nährstoffe. Eine vollwertige Mischkost hingegen, die reichlich stärkehaltige und ballaststoffreiche Lebensmittel samt essentiellen Nährstoffen und sekundären Pflanzenstoffen enthält, ist anzustreben (vgl. ebenda). Hier klafft eine große Lücke zwischen Wunsch und Wirklichkeit, denn in Deutschland, Österreich und in der Schweiz werden mit etwa 40% der Nahrungsenergie zu wenig Kohlenhydrate aufgenommen, wobei über die Hälfte der Disaccharide aus Zuckerzusätzen stammt (vgl. ebenda, S. 59, 60).

Für die Zufuhr von Ballaststoffen gelten 30g / Tag für Erwachsene als Mindestmenge. Für Säuglinge und Kinder können zur Zeit keine konkreten Richtwerte für die Ballaststoffzufuhr angegeben werden, eine Ballaststoffdichte der Nahrung von ungefähr 2,4g / MJ (10g/1000kcal) erscheint realisierbar (vgl. ebenda, S.62).

Wie kann man durch die tägliche Ernährung die optimale Kohlenhydratversorgung sicherstellen?

Erstrebenswert ist es, Brot und Getreideprodukte vorzugsweise aus Vollkorn zu verzehren, da die Randschichten vitamin-, mineralstoff- und ballaststoffreich sind. Zumindest sollte die Hälfte der täglichen Getreidemenge aus Vollkorn bestehen.[36]
Brot sollte dick geschnitten, aber nur dünn bestrichen oder belegt werden. Den größten Anteil der kalten Mahlzeiten sollten Brot und Getreideflocken, z.B. Müsli, ausmachen.
Bei warmem Essen sollten Kartoffeln, Vollkornnudeln, Naturreis und Getreide stets die Hauptbestandteile der Mahlzeit bilden.
Hülsenfrüchte sollten mindestens einmal pro Woche die Basis für eine warme Mahlzeit stellen (vgl. ebenda, S. 10, 11, 17).

Empfehlungen für eine optimale Kohlenhydratversorgung gehen Hand in Hand mit Empfehlungen für eine bessere Vitamin- und Mineralstoffversorgung. Insofern gilt die Kampagne „5 am Tag“ der deutschen Krebsgesellschaft, in der täglich fünf Portionen Obst und Gemüse empfohlen werden, gleichzeitig für mehrere Nährstoffe.

In puncto Ballaststoffe sollte in der täglichen Ernährungspraxis berücksichtigt werden, dass die Löslichkeit und Abbaubarkeit aus Vollgetreide-Ballaststoffen auf der einen Seite und Obst-, Kartoffeln- und Gemüseballaststoffen auf der anderen Seite unterschiedlich sind.
Ballaststoffe sollten deshalb aus beiden Gruppen aufgenommen werden, um lösliche und unlösliche Ballaststoffe günstig zu verteilen.