Leseprobe - Academy of Sports

LESEPROBE
Ernährung im Breitensport
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Kapitel 1 – Grundlagen der Ernährung
1.1.1 Struktur und Eigenschaften
1.1.2 Vorkommen und Verfügbarkeit
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1.1.3 Verdauung und Resorption der Kohlenhydrate
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1.1 Kohlenhydrate
1.1.4 Zufuhrempfehlungen für Kohlenhydrate
1.1.5 Glykogenstoffwechsel
1.1.6 Süßstoffe und Zuckeraustauschstoffe
1.1.7 Bedeutung der Kohlenhydrate für den Sportler
1.2 Proteine
1.2.1 Einteilung der Aminosäuren
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1.2.2 Verdauung und Resorption der Eiweiße
1.2.3 Der Proteinumsatz
1.2.4 Ernährung und Proteinstoffwechsel
1.2.5 Zufuhrempfehlungen
1.2.6 Bedeutung des Eiweiß für den Sportler
1.3. Fette (Lipide)
1.3.1 Triglyceride
1.3.2 Fettsäuren
1.3.3 Funktion der Lipide
1.3.4 Verdauung und Resorption der Lipide
1.3.5 Fettsäurestoffwechsel
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1.4 Ballaststoffe
1.4.2 Zufuhrempfehlung Ballaststoffe
1.4.3 Arten und Vorkommen
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1.4.1 Wirkungen in Magen und Darm
1.5 Vitamine
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1.4.4 Bedeutung der Ballaststoffe für den Sportler
1.5.1 Einzelübersicht ausgewählter Vitamine
1.5.2 Einsatz von Vitaminpräparaten
1.5.3 Bedeutung der Vitamine für den Sportler
1.6 Mineralstoffe
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1.6.1 Einzelübersicht ausgewählter Mineralstoffe
1.6.2 Mineralstoffwechsel
1.6.3 Bedeutung der Mineralstoffe für den Sportler
1.7 Wasser
1.7.1 Flüssigkeitsmangel
1.7.2 Alkohol
1.8 Grundumsatz
1.8.1 Messmethoden des Grundumsatzes
1.8.2 Abhängigkeiten des individuellen Grundumsatz
1.8.3 Formel zur Berechnung des täglichen persönlichen
Grundumsatzes
1.8.4 Leistungsumsatz
1.9 Ermittlung des Energiebedarfs
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Lernorientierung
Nach Bearbeitung dieses Kapitels werden Sie:
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 die einzelnen Nahrungsbestandteile kennen und diese unterscheiden können,
 die einzelnen Nährstoffe detailliert beschreiben können,
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 die Funktion des Wassers im Körper und die Flüssigkeitszufuhrempfehlung kennen und verstehen,
 die Funktion sowie die Einteilung der Vitamine und Mineralstoffe überblicken,
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 den Grundumsatz und den Energieumsatz eines Menschen
verstehen und berechnen können.
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In der Ernährungslehre wird zwischen Ernährung und Nahrung unterschieden.
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Die Ernährung
 dient der Energieversorgung des Organismus
 ist Bauversorgung zum Aufbau und zur Erhaltung der Körpersubstanz
 stellt die energetische und stoffliche Basis unseres Stoffwechsels dar
 dient der Energieumwandlung: Nahrungsenergie wird in Bewegungsenergie, in osmotische Energie (Aufrechterhaltung der
Kochsalzkonzentration im Körper) und in Wärmeenergie umgewandelt
Ernährung ist somit die Summe aller Vorgänge, die dem lebenden Organismus von außen die zur Aufrechterhaltung der Lebensvorgänge
erforderlichen Substanzen zuführen.
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Die Nahrung (Nahrungsmittel)
 ist Energiequelle
 beinhaltet Baustoffe, die für unseren Körper essenziell (lebensnotwendig) sind
 ersetzt Substanzen, die täglich ausgeschieden werden
 ersetzt Energieverluste, die aus Wärmeentwicklung entstehen
Als Nahrungsmittel werden somit alle zum Aufbau und zum Erhalt von
Körpersubstanz und zur Energiegewinnung nötigen Nahrungsbestandteile bezeichnet. Eine systematische Gliederung der Bestandteile unserer Ernährung zeigt folgende Abbildung.
Abbildung 1 – Unterteilung der Lebensmittel
(vgl. Geiss & Hamm, 1990, bearbeitet durch die Autoren)
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Die Nährstoffe teilen sich in zwei weitere Gruppen:
 in die Betriebsstoffe
 in die Baustoffe
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Betriebsstoffe sind Kohlenhydrate und Fette, die im Betriebsstoffwechsel abgebaut werden und Energie liefern.
Wirkstoffe:
 Vitamine
 Mineralien
 Spurenelemente
1.1 Kohlenhydrate (KH)
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Die Baustoffe (Proteine = Eiweiß, Wasser, Mineralstoffe) werden im
Baustoffwechsel abgebaut und fördern den Aufbau von z. B. Haaren,
Haut, Knochen und Muskeln.
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Kohlenhydrate sind ein zentraler Bestandteil der menschlichen Nahrung. Sie sorgen für schnelle Energie. Der Energiegehalt von 1
Gramm Kohlenhydrat beträgt rund 17,2 Kilojoule (KJ) oder 4,1 kcal
und ist somit unsere wichtigste Energiequelle.
Bei einem Engpass können Kohlenhydrate zur Versorgung des Muskelgewebes durch Eiweiße oder Fette ersetzt werden, allerdings sind
Gehirn und Nervensystem auf eine geringe Kohlenhydratzufuhr angewiesen. Eine Mindestaufnahme von 100-120 g Kohlenhydraten ist daher erforderlich.
1.1.1 Struktur und Eigenschaften
Kohlenhydrate sind der quantitativ bedeutendste Bestandteil in der
menschlichen Nahrung. Im Zuge der Photosynthese gebildet, dienen
sie im Pflanzenreich als Reserve-, Bau- und Stützsubstanzen. Der Begriff Kohlenhydrate resultiert aus der ursprünglichen Annahme, dass
alle Verbindungen dieser Substanzklasse Hydrate des Kohlenstoffs
sind, die der allgemeinen Summenformel C6(H20)6 entsprechen. Aus
heutiger Sicht ist diese eng gefasste Definition jedoch unzureichend,
da zahlreiche Verbindungen existieren, die diese Summenformel nicht
aufweisen, ihrem chemischen Charakter nach aber unzweifelhaft zu
den Kohlenhydraten gehören.
Nach ihrer Molekülgröße (Polymerisationsgrad) werden die Kohlenhydrate in Mono-, Di-, Oligo-, Poly- und technische Saccharide unterteilt (siehe folgende Tabelle).
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Vorkommen
Monosaccharide (Einfachzucker)
D-Glucose (Traubenzucker)
z. B. Früchte, Honig
D-Fructose (Fruchtzucker)
z. B. Früchte, Honig
D-Galactose (Schleimzucker)
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Disaccharide (Zweifachzucker)
Saccharose (Rohrzucker)
Laktose (Milchzucker)
Maltose (Malzzucker)
Oligosaccharide (Mehrfachzucker)
Raffinose
z. B. Komponente von Laktose, wird bei
der Verdauung freigesetzt
z. B. Zuckerrüben, Zuckerrohr, Früchte,
Ahornzucker
z. B. Milch und Milchprodukte
z. B. Keime, entsteht bei der Stärkeverdauung (Malzbier)
z. B. Melasse (honigartiger dunkelbrauner
Zuckersirup)
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3 – 30
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Kohlenhydrate
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KohlenHydratKettenglieder
1
> 30
Stachyose
Polysaccharide (komplexe
Kohlenhydrate)
Amylose
z. B. Leguminosen (Hülsenfrüchtler)
Amylopektin
z. B. Stärke, Getreide, Kartoffeln, Dickungsmittel
Glykogen (tierische Stärke)
z. B. Leber, Muskel
Inulin
z. B. Artischocken, Topinambur, Schwarzwurzeln
z. B. Stärke, Getreide, Kartoffeln
Technische Saccharide
Dextrin
Lebensmittelzusatzstoff
Invertzucker
Lebensmittelzusatzstoff
Glucosesirup
Lebensmittelzusatzstoff
Isomerisierter Glucosesirup
Lebensmittelzusatzstoff
Tabelle 1 – Einteilung der Kohlenhydrate
(vgl. Quelle: Schlieper 2000)
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Monosaccharide
Unter Monosacchariden versteht man die kleinsten Bausteine
der Kohlenhydrate. Hinsichtlich der menschlichen Ernährung
spielen insbesondere die Monosaccharide Glucose (Traubenzucker), Fruktose (Fruchtzucker) und Galaktose (Schleimzucker) eine Rolle. Als Monosaccharide kommen Glucose und
Fruktose in Honig und süßen Früchten vor. Allerdings findet
sich die Galaktose kaum isoliert; sie ist insbesondere als Bestandteil der Laktose (Milchzucker) vorzufinden.
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Die Glucose ist das in der Natur am häufigsten vorkommende
Kohlenhydrat. Es stellt mengenmäßig den wichtigsten Energielieferanten für den Menschen dar. Allerdings ist die Aufnahme
an freier Glucose gering. Sie entsteht erst durch Spaltung anderer komplexer Kohlenhydrate im Verdauungstrakt, insbesondere aus dem Polysaccharid Stärke. Im menschlichen Organismus findet sich Glucose in allen Zellen und im Blut. Der Gehalt
an Glucose im Blut – der Blutzuckerspiegel – liegt bei einer gesunden Person normalerweise zwischen 80 und 120 Milligramm/dl Blut. Um die Glucose aus dem Blut in die Zellen aufzunehmen und für ihren Abbau zur Energiegewinnung ist das
Hormon Insulin aus der Bauchspeicheldrüse notwendig.
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Disaccharide
Saccharose (Haushalts- oder Industriezucker), Laktose und
Maltose (Malzzucker) zählen zu den wichtigsten Disacchariden.
Diese bestehen aus je zwei Monosacchariden. So besteht Laktose aus Glucose und Galaktose, Saccharose aus Glucose und
Fruktose sowie Maltose aus zwei Glucosemolekülen.
Laktose kommt ausschließlich in Milch und Milchprodukten vor.
Für ein Neugeborenes ist sie in den ersten Monaten das wichtigste Kohlenhydrat. Des Weiteren kann Laktose dazu beitragen, eine optimale Darmflora aufrechtzuerhalten, weil sie von
sogenannten Bifidus-Bakterien im Dickdarm in organische Säuren umgewandelt wird und durch diesen Prozess ein günstiges
Darmmilieu erzeugt. Es kommt dadurch entweder zur Eliminierung von Krankheits- und Fäulnisbakterien oder zur Hemmung
ihres Wachstums. Es gibt allerdings Menschen, welche auf Laktose mit Durchfällen reagieren. Man spricht in diesem Fall auch
von Laktose-Intoleranz. Bei einer solchen fehlt im Verdauungstrakt das Enzym Laktase, welches für die Spaltung von Laktose
in die Monosaccharide Glucose und Galactose verantwortlich
ist, die daraufhin ins Blut aufgenommen werden können. Durch
diesen Vorgang gelangen größere Mengen der Monosaccharide in den Dickdarm und können dort zu Darmstörungen führen, die durch den Verzicht auf Lebensmittel, die Laktose enthalten, völlig verschwinden.
Man bezeichnet alle Mono- und Disaccharide auch als isolierte
Zucker. Charakteristisch ist der süße Geschmack, wobei die
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Süßkraft der einzelnen Zucker variiert. Glucose, Maltose und
Laktose haben verglichen mit Saccharose eine niedrigere,
Fruktose hingegen eine höhere Süßkraft.
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Oligosaccharide
Oligosaccharide entstehen durch Verknüpfung von 3 bis 30 Monosaccharideinheiten, allerdings besteht die Mehrzahl der bekannten Oligosaccharide aus weniger als 10 Monomeren
In der Praxis wird die Unterscheidung zwischen Oligo- und Polysacchariden aber willkürlich getroffen.
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Polysaccharide
Polysaccharide werden auch als komplexe Kohlenhydrate bezeichnet. Die Polysaccharide sind Verbindungen, die sich aus
zahlreichen Monosacchariden zusammensetzen. Je nach Art
und Zusammensetzung dieser Monosaccharide sind sie für den
Menschen verdaulich oder unverdaulich. Stärke, das Speicherkohlenhydrat der Pflanzen, sowie Glykogen, das tierische Speicherkohlenhydrat, sind die bedeutsamsten verdaulichen Polysaccharide. Beide bestehen aus zahlreichen Molekülen des
Monosaccharids Glucose. Stärke und Glykogen unterscheiden
sich darin, dass die Glucoseketten des Glykogens stärker verzweigt sind als die der Stärke.
Stärke ist das bedeutsamste Nahrungskohlenhydrat des Menschen.
Entsprechend sollte sie mengenmäßig den größten Anteil der täglichen Kohlenhydrat- und Energiezufuhr ausmachen. Die Hauptvorkommen der Stärke sind Kartoffeln und Getreide. In rohem Zustand
kann Kartoffelstärke nicht bzw. sehr schlecht vom menschlichen Körper verwertet werden. Die Stärke aus Getreide, Haferflocken und Bananen wird hingegen vollständig ausgenutzt. Entscheidend für den
Grad der Ausnutzung ist die Größe der Stärkekörner (= Speicherform
von Stärke in den Pflanzen), die wir mit der Nahrung aufnehmen.
Ein besonders geeignetes Polysaccharid für Diabetiker ist das Inulin,
welches aus mehreren Fruktosebausteinen besteht. Inulin kommt in
Topinambur vor, einer Gemüseknolle, die der Kartoffel ähnlich ist und
auch entsprechend zubereitet wird.
Unverdauliche Polysaccharide wie beispielsweise Zellulose, Hemizellulose und Pektin gehören zu den Ballaststoffen (vgl. http://dgk.de/gesundheit/ernaehrung/kohlenhydrate.html).
1.1.2 Vorkommen und Verfügbarkeit
Kohlenhydrate werden fast ausschließlich mit pflanzlichen Nahrungsmitteln aufgenommen. Zu den wichtigsten Quellen zählen Getreide,
Kartoffeln, Hülsenfrüchte, Obst und Gemüse. Sehr hohe Mengen finden sich in Süßwaren und Honig. Hauptkohlenhydratkomponente der
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Nahrung sind normalerweise Polysaccharide, insbesondere Stärke.
Die Verfügbarkeit der Nahrungskohlenhydrate wird stark von ihrer
Struktur und der enzymatischen Ausstattung des Menschen bestimmt.
Während Glucose und Galactose rasch und nahezu vollständig aus
dem Darmlumen resorbiert werden, erfolgt die Aufnahme von Fructose und Zuckeralkoholen (Zuckerersatzstoff) nur unvollständig. Bereits bei einer Zufuhr von 25-50 g Fructose absorbiert ein Großteil der
gesunden Bevölkerung nur ca. 37 %. Die Verdaulichkeit von Stärkeprodukten ist abhängig von deren physikochemischen Eigenschaften.
In gekochtem Zustand ist Stärke leicht verdaulich, während ihre native
Form nur unzureichend gespalten und aufgenommen wird. Vor allem
im natürlichen Lebensmittelverband ist die Absorption auch im erhitzten Zustand unvollständig (physiologische Stärkemalabsorption).
Grund hierfür sind verschiedene Nahrungsbestandteile wie Ballaststoffe und Proteine, die die Digestion (Aufschluss der Nahrung im Verdauungstrakt) und Absorption beeinträchtigen.
1.1.3 Verdauung und Resorption der Kohlenhydrate
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Kohlenhydrate können nur in Form von Monosacchariden resorbiert
werden. Daher ist es erforderlich, die in der Nahrung dominierenden
komplexen Kohlenhydrate zunächst in Ihre Grundbausteine zu zerkleinern.
Die Kohlenhydratverdauung beginnt bereits im Mund, in welchem die
Nahrung durch den Kauvorgang mechanisch zerkleinert und mit dem
Speichel vermischt wird. Der Speichel enthält als einziges kohlenhydratspaltendes Enzym Ptyalin/α-Amylase. Das Enzym kann allerdings
nur dann wirksam werden, wenn durch intensives Kauen (hoher Kaudruck und lange Kaudauer) ausreichende Mengen alkalischen Speichels gebildet werden, den das Ptyalin zur Aktivierung benötigt.
Im Magensaft sind keine Enzyme des Kohlenhydratabbaus vorhanden. Da aber die Absenkung des pH-Wertes im Magen erst allmählich
erfolgt, kann die Kohlenhydratspaltung durch die Speichelamylase im
Inneren des Chymus (Speisebrei) zunächst fortgesetzt werden.
Der Hauptort der Kohlenhydratverdauung ist der Dünndarm. Die sich
nun im Dünndarm befindenden Disaccharid-Bruchstücke aus dem
Stärkeabbau (Maltose und Isomaltose) sowie die Disaccharide der
Nahrung (Saccharose, Maltose, Laktose) werden an der Darmschleimhaut in die entsprechenden Monosaccharide zerlegt. Diese
Aufgabe erfüllen bestimmte Enzyme, die in der Bürstensaummembran
der Dünndarmmucosa (Dünndarmschleimhaut) lokalisiert sind. Durch
die Verankerung der Enzyme in den Mucosazellen sind die enzymatische Spaltung und die Absorption der Monosaccharide eng nebeneinander verbunden.
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Im Anschluss an die Absorption verlassen die Monosaccharide die
Epithelzelle und erreichen über das Blut die Leber. Die Transportkapazität für Fructose sowie Zuckeraustauschstoffe (siehe Kapitel 1.1.6
Süßstoffe und Zuckeraustauschstoffe) ist relativ gering. Daher kommt
es bei höherer Zufuhr dieser Substanzen häufig zu Durchfällen.
1.1.4 Zufuhrempfehlungen für Kohlenhydrate
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Im engeren Sinne stellen Kohlenhydrate keine essenziellen Nahrungsbestandteile dar, da sie vom Organismus aus anderen Verbindungen
gebildet werden können. Dennoch sollte ein bestimmtes Quantum (ca.
25 Energieprozent) nicht unterschritten werden, um einem Abbau von
körpereigenem Protein entgegenzuwirken und eine Stoffwechselentgleisung zu verhindern. Um die Fettzufuhr auf einem niedrigen Niveau
zu halten, ist es allerdings erforderlich, einen wesentlich höheren Anteil des Energiebedarfs in Form von Kohlenhydraten zuzuführen. So
empfiehlt die DGE gegenwärtig eine Kohlenhydratzufuhr von > 50
Energieprozent. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass eine etwas niedrigere Kohlenhydratzufuhr in Verbindung mit einer moderaten
Erhöhung des Fettanteils, insbesondere der einfach ungesättigten
Fettsäuren (z. B. Olivenöl), zu einer Verbesserung verschiedener
Stoffwechselparameter führen kann, was insbesondere für die Ernährungstherapie von Diabetikern genutzt werden sollte. Da eine extrem
hohe Kohlenhydratzufuhr bei sehr geringer Fettaufnahme zu einer
Verminderung des präventiv wirkenden HDL-Cholesterin und einer Erhöhung der Triglyceridwerte im Blut (Blutfettwerte) führt, werden relativ große Spannweiten für eine angemessene Aufnahme an Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen für Erwachsene angegeben.
Sie liegen bei:
 45-65 Energieprozent für Kohlenhydrate
 20-35 Energieprozent für Fette
 10-35 Energieprozent für Protein.
Unter präventiv-medizinischen Gesichtspunkten sollte die Kohlenhydratzufuhr vorwiegend über Vollkornprodukte, Obst, Gemüse und Hülsenfrüchte erfolgen, während eine Reduktion der Aufnahme raffinierter Kohlenhydrate (z. B. Zucker und Weißmehlerzeugnisse) ratsam
ist. Kohlenhydrate aus ballaststoffreichen, gering verarbeiteten Lebensmitteln zeigen im Allgemeinen ein günstigeres Blutzuckerverhalten, resultierend aus ihrem niedrigen glykämischen Index (GI). Bei
diesen Lebensmitteln verläuft die Blutzuckerkurve weniger steil, drastische Blutzuckerschwankungen bleiben aus (siehe
Abbildung 2).
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Blutzuckerspiegel
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Haushaltszucker
Weißmehl
Weißbrot
Weizenvollkorn
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Getreideflocken
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Abbildung 2 – Blutzuckerspiegel
(vgl. www.vis.bayern.de)
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Auch die Insulinsekretion wird bei niedriger Blutzuckerkurve weniger
stark stimuliert. Da nicht nur die Art der Kohlenhydrate, sondern auch
die verzehrte Menge für das Blutzuckerverhalten entscheidend ist,
wurde die Kenngröße der glykämischen Last entwickelt.
Die glykämische Last (GL) ist wie folgt definiert:
=
100
−
100 Ernährungsformen, die sich durch einen hohen GI bzw. glykämische
Last auszeichnen, werden inzwischen als Risikofaktoren für atherosklerotische Erkrankungen sowie für Diabetes mellitus Typ 2 angesehen. Dagegen schützt eine Nahrung mit niedrigem GI bzw. glykämischer Last vermutlich vor diesen Erkrankungen. Neben diesem günstigen Einfluss auf den Glucose- und Lipidstoffwechsel dienen Vollkornprodukte, Gemüse, Obst und Hülsenfrüchte als wertvolle Lieferanten
von Vitaminen, Mineralstoffen und Ballaststoffen. Lebensmittel mit einem hohen Anteil raffinierter Kohlenhydrate, insbesondere Saccharose, enthalten hingegen nur geringe Mengen dieser Substanzen.
Trotz dieser Tatsache fehlen – abgesehen von der Entstehung von
Zahnkaries – bislang wissenschaftliche Belege, die eine gesundheitliche Beeinträchtigung durch erhöhten Zuckerkonsum nachweisen. Aus
diesem Grund hat die amerikanische Gesundheitsbehörde (Food and
Drug Administration = FDA) Zucker den GRAS-Status (generally
recognized as safe = Unbedenklichkeitsstatus) erteilt. Wie verschiedene Untersuchungen zeigen, ist erst dann mit einer Beeinträchtigung
der Mikronährstoffversorgung – insbesondere bei Eisen, Zink und Vitamin D – zu rechnen, wenn mehr als 24 % der Gesamtkalorien aus
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