Fette

1.3 Fett
Die meisten Nahrungsfette (Lipide) bestehen aus so genannten Triglyceriden. Darin ist ein
Molekül Glycerin mit drei weiteren Bausteinen- den Fettsäuren- verbunden. Nach der
chemischen Struktur unterscheidet man zwischen gesättigten, einfach ungesättigten und
mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Lebenswichtig für unseren Organismus sind vor allem die
mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Die, die der Körper nicht bilden kann, nennt man auch
essentielle Fettsäuren. Wichtigster Vertreter ist die Linolsäure. Essentielle Fettsäuren müssen
wir mit der Nahrung zu uns nehmen. Gesättigte Fettsäuren dagegen kann der Körper selbst
aufbauen.
Im weiteren Sinn versteht man unter Fett einen primär aus Fettsäuretriglyceriden bestehenden
Stoff, der entweder aus Tier- oder Pflanzenzellen gewonnen oder synthetisch hergestellt wird.
Je nachdem, ob er bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, spricht man von Fetten oder fetten
Ölen, dazwischen liegen noch die halbfesten (streichfesten) Fette.
Umgangssprachlich wird mit Fett auch das Fettgewebe im menschlichen oder tierischen
Organismus bezeichnet.
Fette und fette Öle finden Verwendung als Nahrungsmittel und werden auch technisch als
Schmierstoff eingesetzt.
1.3.1 Chemie und Eigenschaften
Beispiel für ein Triglycerid in Fetten und Ölen
Die Eigenschaften eines Fettes werden von der Kettenlänge der Fettsäuremoleküle beeinflusst
und davon, wie viele C=C-Doppelbindungen in den Fettsäureresten vorkommen. Eine
Doppelbindung bedeutet, dass die Fettsäure einfach ungesättigt ist, mehr als eine
Doppelbindung charakterisiert eine mehrfach ungesättigte Fettsäure.
Natürliche Fette enthalten stets unterschiedliche Fettsäuren, stellen immer ein Gemisch dar
und weisen deshalb keinen Schmelzpunkt sondern einen Schmelzbereich auf. Mit steigender
Kettenlänge und abnehmender Anzahl an Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen
der Kette steigt die Schmelztemperatur. Die festen Produkte enthalten hohe Anteile langer
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und gesättigter Fettsäuren, wohingegen die Fettsäuren in den flüssigen Ölen überwiegend
einfach oder mehrfach ungesättigt sind.
Beim Erhitzen zersetzen sich Fette zum Teil bereits unterhalb ihres Siedepunktes.
Fette sind hydrophob (wasserabweisend) und damit kaum in Wasser löslich. Dadurch haben
sie keinen Einfluss auf den osmotischen Zustand einer wässrigen Phase (z. B. Zellsaft,
Zwischenzellflüssigkeit, Blut, Lymphe bei Tieren, Vakuole und Transportgefäße bei
Pflanzen). Sie bilden somit als Depotfett eine geeignete Speicherform für Energie (beim
Menschen 10 kg und mehr).
Fette sind meist geruch- und geschmacklos, aber Geschmacksträger; der bei ranzigem Fett
auftretende intensive Geruch stammt von kurzkettigen, freien Fettsäuren wie z.B. Buttersäure.
Für Lebensmittel verwendete Fette werden aus Ölpflanzen oder Ölsaaten durch Pressung oder
Extraktion mit Lösungsmitteln gewonnen. Raffination und damit Entfernung unerwünschter
Inhaltsstoffe macht die Fette für den Menschen nutzbar.
Die Eigenschaften der Fette werden bestimmt durch die enthaltenen Fettsäuren. Die
Einteilung erfolgt in gesättigte, einfach ungesättigte und mehrfach ungesättigte Fettsäuren.
•
Gesättigte Fettsäuren
Gesättigte Fettsäuren können vom Körper synthetisiert werden. Hauptsächliche Orte der
Fettsäuresynthese sind Leber und Fettgewebe. An gesättigten Fettsäuren werden in der
Hauptsache Palmitin- und Stearinsäure synthetisiert und mit Glycerin zu Triglyceriden
verestert.
Die Fettsäuresynthese im Körper ist ein energieverbrauchender Prozess und findet dann in
größerem Umfang statt, wenn die Ernährung kohlenhydratreich und fettarm ist. Bei einer
fettreichen Ernährung findet lediglich eine Einspeicherung von Fett statt, aber keine
Fettsäuresynthese.
Mit der in Deutschland üblichen Ernährung wird ein Drittel und mehr des Energiebedarfs in
Fetten zugeführt, davon sind mehr als 60% gesättigte Fettsäuren vorwiegend tierischer
Herkunft, haben eine feste Konsistenz und einen hohen Schmelzpunkt wie z.B. Kokosfett,
pflanzliche Frittierfette, Milchfett, Streichfette wie Margarine und Butter.
•
Einfach ungesättigte Fettsäuren
Einfach ungesättigte Fettsäuren sind hauptsächlich zur Aufrechterhaltung der Funktion und
Fluidität von Zellmembranen erforderlich. Einfach ungesättigte Fettsäuren können zum Teil
vom Körper selbst aus gesättigten Fettsäuren gebildet werden.
Gesättigte und einfach ungesättigte Fettsäuren können auch aus Glucose und Aminosäuren
hergestellt werden und sind somit nicht essentiell.
Nicht synthetisiert werden können Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren. Sie gehören damit zu
den essentiellen Fettsäuren, die mit der Nahrung zugeführt werden müssen.
•
Mehrfach ungesättigte Fettäuren
Die wichtigsten essentiellen Fettsäuren sind Linolsäure ( C 18:2 Omega-6 ) und AlphaLinolensäure ( C 18:2 Omega-3 ). Sie sind immer pflanzlichen Ursprungs.
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Es handelt sich hier um zwei Familien von essentiellen Fettsäuren, die nicht ineinander
umwandelbar sind. Früher wurden sie auch als Vitamin F bezeichnet.
Linolsäure: Hauptsächlich in Getreidekeimölen, Sonnenblumenöl, Distelöl, Sojabohnenöl
und Rapsöl, haben i.d.R. eine flüssige Konsistenz und sind extrem licht- und
wärmeempfindlich.
Besonderheiten sind Walnuss- und Leinöl. Beide sind besonders wertvoll, dürfen aber nicht
erhitzt werden, da sie sonst gesundheitsschädliche Fettsäuren bilden.
Linolsäure ist eine Vorstufe der Gamma-Linolsäure (Omega-6) und damit der
Arachidonsäure.
Alpha-Linolensäure: Kommt in den Chloroplasten grüner Blattgemüse, z.B. Spinat, aber
auch in anderen Pflanzen, wie z.B. Linsen und Walnüssen vor. Die reichste Quelle für
Linolensäuren ist Portulak, dessen Blätter als Salat gegessen werden.
Alpha-Linolensäure (Omega-3) ist die Vorstufe von Eicosapentaensäure (EPA) und
Docosahexaensäure (DHA). Diese beiden Fettsäuren kommen hauptsächlich in Fisch vor. Sie
werden im Organismus verstärkt aus der Alpha-Linolensäure synthetisiert, wenn AlphaLinolensäure aus Pflanzennahrung reichlich vorhanden ist. Sie werden vermindert
synthetisiert, wenn ihre Zufuhr mit der Nahrung, z.B. Fisch, hoch ist.
Docosahexaensäure ist wichtiger Bestandteil von Gehirnstrukturlipiden, deshalb ist die
Zufuhr von Alpha-Linolensäure besonders für den wachsenden Organismus von größter
Bedeutung.
•
Trans- Fettsäuren
Vorkommen: Beim Erhitzen der Fette und beim Härten (Margarine) entstehen TransFettsäuren. Nahrungsfette wie native Pflanzenöle, Fette von Schwein und Geflügel liegen
üblicherweise in der Cis-Konfiguration vor, d.h. sie sind frei von Trans- Fettsäuren..
Entstehung: In Rindfleisch und Milchprodukten kommen Trans-Fettsäuren auf natürliche Art
und Weise und ohne negative Folgen vor. Lediglich die bei der Härtung von pflanzlichen
Fetten entstehenden Trans-Fettsäuren gelten als gesundheitsschädigend. Fette können mit
zwei verschiedenen Methoden gehärtet werden. Erstens durch (katalytische) Hydrierung, d.h.
die Doppelbindungen werden aufgebrochen, indem die fehlenden Wasserstoffatome mit Hilfe
eines Katalysators angelagert werden. Es entstehen gesättigte Fettsäuren. Läuft die Härtung
nur unvollständig ab (partiell) bzw. wird sie vorzeitig abgebrochen entstehen die negativen
Trans-Fettsäuren. Die andere Methode, die heute schon bevorzugt eingesetzt wird, ist die
Umesterung. Hierbei werden Katalysatoren eingesetzt, die bewirken, dass die Fettsäuren des
Fettmoleküles (Triglycerids) ihre Plätze tauschen. Dadurch verändern sich die physikalischen
Eigenschaften (Schmelztemperatur oder Streichfähigkeit) des Fettes. Bei dieser
Härtungemethode entstehen in der Regel keine Trans-Fettsäuren.
Obwohl Trans-Fettsäuren auch über eine Doppelbindung verfügen, zeigen sie nicht die
positiven Effekte der Cis-Fettsäuren, z.B. die Cholesterinsenkung, da die Wasserstoffatome
wechselseitig angelagert werden. Sie erhöhen LDL- und erniedrigen HDL-Cholesterol. Die
Zufuhr von Trans-Fettsäuren trägt zum atherogenen Risiko bei. Um die Blutfette günstig zu
beeinflussen, genügt es nicht, den Gehalt der gesättigten Fettsäuren zu senken, es muss auch
der Gehalt der Nahrung an Trans-Fettsäuren berücksichtigt werden.
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1.3.2 Verdauung und Absorption der Fette
Die Fettverdauung findet hauptsächlich im Duodenum und Jejunum (Dickdarm) statt. In
Mund und Magen gibt es Lipasen, die aber beim Erwachsenen keine Rolle spielen sondern
nur bei Kindern aktiv sind. Damit die Fette durch die Lipasen angegriffen werden können,
wird zunächst ihre Oberfläche stark vergrößert. Das geschieht durch Emulgierung mit
Gallensalzen und durch peristaltische Bewegungen.
1.3.3 Funktion und Speicherung von Fetten
Fette und Öle gehören zu den Grundnährstoffen des Menschen. Sie werden im menschlichen
Körper unter anderem benötigt als
•
•
•
•
Energielieferant
Lösungsmittel für fettlösliche Vitamine
Schutzpolster für innere Organe wie Niere, Herz und Nervensystem
Bestandteil der Zellmembranen
Fette sind neben den Kohlenhydraten (Zucker, Glykogen) die wichtigsten Energiespeicher der
Zellen. Man unterscheidet zwischen braunem Fett (vor allem bei Neugeborenen vorhanden,
dient vor allem der Isolation und Wärmeerzeugung) und weißem Fett (dient als
Energiespeicher).
Das Depotfett als Energiespeicher im menschlichen Körper stammt überwiegend aus dem mit
der Nahrung aufgenommenen Fett, da die in anderer Form dem Körper zugeführte Energie
(Zucker und Eiweiß) aufgrund der enzymatischen Ausstattung des menschlichen Körpers (der
menschlichen Physiologie) nur äußerst eingeschränkt in Fett umgewandelt werden kann.
Andere Säugetiere können sehr gut aus einem allgemeinen Energieüberschuss in der Nahrung
Depotfette bilden.
Der physikalische Brennwert liegt bei ca. 39 kJ/g bzw. 9 kcal/g Fett und ist somit mehr als
doppelt so hoch wie bei Kohlenhydraten und Eiweiß (17,2 kJ/g bzw. 4 kcal/g).
Die Fette dienen der Energiegewinnung der Zellen. Wenn mehr Fett zugeführt wird, wird es
als Fettgewebe gespeichert.
Das Fettgewebe unterliegt einem ständigen Umbau durch Lipolyse und Reverestung. Wenn
sich beide Vorgänge die Waage halten, bleibt der Fettgehalt in der Zelle konstant. Die
Fettgewebslipasen werden z.Bsp. von Glucagon aktiviert. Wenn diese überwiegen kommt es
zu einem verstärkten Abbau von Fettgewebe.
Gehemmt werden die Fettgewebslipasen durch Insulin. Wenn ausreichend Insulin vorhanden
ist, wird die Speicherung von Fett gefördert. Bei Insulinmangel fällt die Hemmung der
Fettgewebslipasen fort. Die Lipolyse überwiegt.
Die Anzahl der Fettzellen kann durch Überernährung gesteigert werden. Zunächst kommt es
bei hoher Fettzufuhr zu einer Überfütterung der Fettzellen. Die Anzahl der Fettzellen steigt
erst später. Bei Gewichtsabnahme bleiben leere Fettzellen noch jahrelang erhalten und füllen
sich bei gesteigerter Nahrungszufuhr rasch wieder auf.
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1.3.4 Sterine/Steriode
Das im tierischen Fett vorkommende Sterin ist Cholesterin. In Pflanzen findet man
Phytosterine.
•
Cholestrol/Cholesterin
Kommt nur in Fetten tierischen Ursprungs vor.
Chemisch gesehen ist Cholesterin ein Lipid, ein Fett, da es zur Gruppe der Sterine zählt. Für
unseren Körper ist es sehr wichtig, da mit seiner Hilfe das für den Knochaufbau
entscheidende Vitamin D gebildet wird. Es ist Bestandteil der Zellwände und dient als
Vorstufe bei der Bildung von wichtigen Hormonen im Körper. Abgebaut wird Cholesterin in
der Leber zu Gallensäure, die im auskristallisierten Zustand Gallensteine bilden kann. Unser
Körper stellt Cholesterin in der Leber selbst her (endogene Synthese), verwertet jedoch das
aus der Nahrung stammende Cholesterin (exogene Synthese) ebenfalls. Die
Absorptionkapazität des Dünndarms für Cholesterin ist auf 3g/Tag begrenzt. Die Zufuhr mit
der Nahrung beträgt im Schnitt etwa 500mg, die endogene Synthese produziert ca. 600900mg pro Tag. Normalerweise reicht die Eigenproduktion von Cholesterin völlig aus, so
dass bei exogener Zufuhr von Cholesterin ein körpereigenes Regulierungssystem die
Cholesterinmenge steuert. Wenn weniger Cholesterin mit der Nahrung zugeführt wird, steigt
die endogene Synthese an. Deshalb kann der Serumcholesterinspiegel durch Senkung des
Nahrungscholesterins nicht beliebig gesenkt werden, sondern lediglich um 10-15%.
Ausnahmen sind so genannte cholesterinsensitive Personen, bei denen sich der
Cholesterinspiegel durch Drosselung der Cholestrinzufuhr mit der Nahrung befriedigend
senken lässt. Bei bestimmten Fettstoffwechselstörungen oder Krankheiten ist die Regulation
des Cholestrinspiegels gestört, so dass er im Blut, gemessen in Milligramm pro 100 Milliliter
Serum gesundheitsgefährdend ansteigt.
Cholesterin wird in allen Organen und Geweben des Körpers benötigt und gelangt dort vom
Darm aus über das Blut hin. Da Cholesterin als Fett im wässrigen Blut nicht löslich ist,
verbindet es sich mit bestimmten Eiweißstoffen, die als Träger fungieren; deshalb nennt man
die Verbindungen auch Lipoproteine (Lipid=Fett, Protein=Eiweiß). Diese Lipoproteine
unterscheiden sich – je nach Verhältnis von Fett zu Eiweiß- in:
HDL – Lipoproteine mit hoher Dichte (high density lipoprotein)
LDL –
’’
’’ niedriger Dichte (low density lipoprotein)
VLDL ’’
’’ sehr geringer Dichte (very low density lipoprotein)
LDL hat die Aufgabe, das Cholesterin aus dem Entstehungsort Leber überall dorthin zu
transportieren, wo es benötigt wird. Wird zuviel Cholesterin zugeführt oder zuwenig von den
Zellen aufgenommen, bleibt das restliche LDL im Blut und kann sich an den Arterienwänden
ablagern – Folge: Artherosklerose. Das HDL dagegen nimmt überschüssiges Cholesterin und
auch LDL aus dem Blut und transportiert es zurück zur Leber, wo es z.T. wieder zu
Gallensäure abgebaut wird.
Gesättigte Fettsäuren haben zweifellos eine Cholesterin erhöhende Wirkung, weil das LDLCholesterin ansteigt, die Aufnahme des LDL-Cholesterins in die Zellen vermindert wird und
das schützende HDL-Cholesterin nur in geringem Umfang vorhanden ist.
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Phytosterine
In Pflanzen als ß-Sitosterin, Campesterin und Sigmasterin.
Bei hoher Zufuhr hemmen sie die intestinale Cholesterinabsorption und bewirken eine
Senkung der LDL-Fraktion. Der Mechanismus ist noch nicht ganz geklärt.
1.3.4 Zusammensetzung einiger Fette und Öle
CisAnzahl
DoppelC-Atome
bindung
Name
Butter Olivenöl Kokosfett Leinöl
Sonnenblumenöl
4, 6, 8, 10
-
Butan-, Hexan-,
Oktan-, Dekansäure
9%
0%
16 %
0%
0%
12
-
Laurinsäure
4%
0%
48 %
0%
0%
14
-
Myristinsäure
8%
1%
16 %
0%
0%
16
-
Palmitinsäure
22 %
10 %
9%
5%
8%
18
-
Stearinsäure
10 %
2%
3%
4%
8%
18
9
Ölsäure
37 %
78 %
6%
22 %
27 %
18
9 ,12
Linolsäure
10 %
9%
2%
17 %
57 %
18
9, 12, 15
Linolensäure
0%
0%
0%
50 %
0%
20
5, 8, 11,
14
Arachidonsäure
0%
0%
0%
0%
0%
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