Basics der Ernährungslehre: Nährstoffe: Energiereiche Substanzen

Basics der Ernährungslehre:
Nährstoffe: Energiereiche Substanzen, bzw. Substanzgruppen, die im Organismus zu energieärmeren
chemischen Verbindungen abgebaut werden und vorwiegend der Energiegewinnung, daneben z.T.
auch dem Baustoffwechsel dienen. Kohlenhydrate, Proteine, Fette.
Physiologische Brennwerte: Energiemengen, die beim Abbau im Organismus freigesetzt werden.
Physikalische Brennwerte: Im Vebrennungskalorimeter bestimmte Energiewerte. Für die meisten
Kohlenhydrate und Fette stimmen die physikalischen mit den physiologischen Brennwerten überein.
Bei Proteinen ist der physikalische Brennwert grösser als der physiologische, da diese im
Stoffwechsel nur bis zum Harnstoff, bzw. Ammoniak (NH3) abgebaut werden. Daneben werden noch
Oligopeptide, Aminosäuren und andere energiehaltige Substanz mit dem Harn ausgeschieden.
Physiologischer Brennwert
kJ/g
kcal/g
Kohlenhydrate
17
4.1
Eiweisse
17
4.1
Fette
39
9.3
30
7.1
Äthylalkohol
Stärke
Dextrin
Muskeleiweiss
Kasein
Pflanzenfett
Butterfett
Physikalischer Brennwert
kJ/g
kcal/g
18
4.2
17
4.1
24
5.7
24
5.8
40
9.5
39
9.2
Bei Proteinen ist der physikalische Brennwert grösser als der physiologische, da diese im
Stoffwechsel nur bis zum Harnstoff, bzw. Ammoniak (NH3) abgebaut werden. Daneben werden noch
Oligopeptide, Aminosäuren und andere energiehaltige Substanz mit dem Harn ausgeschieden.
Ausnutzungsgrad: Gibt an, welcher Energieanteil eines Nahrungsstoffes nach Massgabe der
Resorption im Organismus verwendet werden kann.
In der Regel sind tierische Nahrungsmittel und reine Nährstoffe fast vollständig (>95%) nutzbar,
während pflanzliche Nahrungsmittel normalerweise nur zu etwa 80% verwertet werden können, da
einzelne ihrer Bausteine (z.B. Zellulosemembranen) auch nach Aufbereitung der Speisen der
Verdauung und Resorption nicht zugänglich sind. Bei gemischter europäischer Kost beträgt der
Ausnutzungsgrad ca. 90-95% !
Isodynamie: Wechselseitige Vertretbarkeit der Nährstoffe Kohlenhydrate, Fette und Eiweisse
bezüglich ihres Energiegehaltes (geht auf gemeinsamen Endabbaus des jeweiligen
Kohlenstoffgerüstes im Zitratzyklus zurück). Bezüglich Energiegehalt gilt:
1g Kohlenhydrat = 1g Eiweiss = 0.44g Fett (isodyname Nährstoffmengen)
Einschränkungen:
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Die einzelnen Nährstoffe sind bei der ATP-Synthese in wechselndem Masse wirksam (bis zu
20% unterschiedliche ATP-Mengen, eine exakte Beurteilung wäre nur auf der Grundlage der
jeweiligen ATP-Ausbeute möglich)
Bestimmte Nährstoffbestandteile sind für den Aufbau körpereigener Substanzen erforderlich.
Kostinduzierte Thermogenese / postprandiale Energieumsatzsteigerung: Nach jeder
Nahrungsaufnahme tritt eine Steigerung des Energieumsatzes auf.
Sie ist bei Eiweisszufuhr besonders ausgeprägt, geringer bei Kohlenhydraten, vernachlässigbar bei
Fetten.
KOHLENHYDRATE :
Chemischer Aufbau und physiologischer Bedarf
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Polyhydroxycarbonylverbindungen mit der Summenformel Cx(H2O)n.
Neben Mono-, Di, Oligo- und Polysacchariden rechnet man auch alle Substanzen dazu, die zu
den Zuckern in naher Verbindung stehen (Aminozucker, Zuckeralkohole etc.)
Der tägliche Minimalbedarf leicht bei 2-3g/kg Körpergewicht, für eine ausgewogene
Ernährung werden ca. 5-6g/kg Körpergewicht empfohlen. Durch Kohlenhydrate sollten ca.
50-60% des gesamten Energiebedarfes gedeckt werden. Der tägliche Bedarf ist von den
jeweiligen Lebensumständen abhängig.
Der grösste Anteil der KH in der menschlichen Nahrung entfällt auf Stärke, deren
Hauptquellen Getreide, Kartoffeln und Reis sind. Auch Glykogen, die Speicherform der
Glykose im tierischen Organismus, zählt zu den in der Nahrung enthaltenen polymeren KH.
Zu den für den Menschen unverwertbaren (= Ballast) pflanzlichen Polysachharide gehören
Zellulose und die Hemizellulose (Bestandteile der Wände pflanzlicher Zellen). Sie sind jedoch
als Ballast- oder Faserstoffe von Bedeutung, da sie eine ausreichende Darmfüllung
hervorrufen und dadurch die Darmperistaltik anregen (Ballaststoffe  Füllung des Darmes
 Anregung der Darmperistaltik). Zu den unverwertbaren Polysacchariden gehört zudem
Pektin, das in vielen Früchten vorkommt.
Glucose (Traubenzucker)
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Das am weitesten verbreitete und wichtigste KH
Ausgangsstoff, bzw. Baustein, zahlreicher wichtiger körpereigener Substanzen sowie
wichtiger Energielieferant
Gehirn, Nierenmark und Erythrozyten decken ihren Energiebedarf beinahe
ausschliesslich mit Glucose
Saccharose (Rohr-/Rübenzucker)
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Disaccharid: D-Glucose und D-Fructose
Sein Verbrauch ist in den westlichen Industriestaaten in den letzten Jahrzehnten auf > 100g/d
angestiegen  entspricht ca. 15-20% des Nährstoffbedarfes
Laktose (Milchzucker)
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Disaccharid: D-Glucose und D-Galactose
Mengenmässig weitaus bedeutsamstes KH der Kuh- und Muttermilch
Für den Säugling praktisch das einzige KH, das er mit der Nahrung erhält
Zuckeraustauschstoffe
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Fructose, Zuckeralkohole Sorbit und Xylit, deren Stoffwechsel unabhängig vom Insulin
verläuft
Wegen der langsamen und unvollständigen Resorption besteht bei der Einnahme grösserer
Mengen der Zuckeralkohole die Gefahr osmotisch bedingter Durchfälle.
Klinik:
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Ungenügende KH-ZufuhrFettababbau↑(Glykogenspeicher in der Muskulatur und in
der Leber total ca. 300-400g sind bei Hunger rasch erschöpft) Lipolyse ↑  Ketone im
Blut ↑  metabolische Azidose
Ungenügende KH-ZufuhrGluconeogenese↑ (aus glucoplastischen Aminosäuren in der
Leber) Eiweissabbau ↑
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Fazit: KH ↓ Fett und Eiweissabbau ↑
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Übermässige KH-Zufuhrübermässiges Angebot an KH Umwandlung von KH in Fett
Übermässige KH-Zufur Gärungsvorgänge im Darm ↑
Fazit: KH Fettaufbau ↑ (+ Gärungsvorgänge im Darm ↑)
Hoher Konsum von Saccharose und Glucose  ↑ Zahnkaries, Diabetes mellitus,
Übergewicht und Arteriosklerose. Vernünftiger wäre es den KH-Bedarf durch
hochpolymere KH – wie Stärke – zu decken, da der Körper hierdurch nicht mit plötzlich
mit Glucose überschwemmt wird und Glucosespiegel verhältnismässig langsam ansteigt
FETTE :
Chemischer Aufbau und physiologischer Bedarf
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Natürlich vorkommende Fette sind v.a. Gemische von Triacylglycerinen, d.h. Ester von
Glycerol mit Fettsäuren (Neutralfette)
Dienen wie KH sowohl als Energielieferanten sowie als Ausgangsstoffe für Biosynthesen
Fettsäuren besitzen stets eine gerade Kohlenstoffzahl (da sie von Acetat-Einheiten)
aufgebaut werden und sind entweder gesättigt (keine Doppelbindung) oder ungesättigt
(eine oder mehrere Doppelbindungen).
Bedeutsam für die Zufuhr essentieller Fettsäuren und für die Resorption fettlöslicher
Wirkstoffe (z.B. fettlöslicher Vitamine)
Wegen der langen Verweildauer im Magen besitzen Fette eine hohen Sättigungswert
Der Organismus ist in der Lage Fett – im Gegensatz zu KH und Eiweissen – in fast
unbegrenzter Menge zu speichern
Bei einer ausgewogenen Ernährung soll die Fettaufnahme ca. 25-30% der gesamten
Energiezufuhr entsprechen. Der Tagesbedarf bei leichter körperlicher Tätigkeit beträgt 1g/kg
Körpergewicht
Neben dem sichtbaren Fett (Öle, Speisefett u.a.) wird viel „unsichtbares „ , resp. verborgenes
Fett aufgenommen.
In den westlichen Industriestaaten macht der Fettkonsum bereits 35-40% der gesamten
Energiezufuhr aus.
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Ein unzureichendes Fettangebot wirkt sich erst nach längerer Dauer nachteilig aus, da es
durch den Abbau von Reservefett und verstärkte Synthese ausgeglichen werden kann. Ein
langandauernder Fettmangel führt einerseits zu Untergewicht und verminderter
Leistungsfähigkeit, anderseits zu gestörten Resorption fettlöslicher Vitamine.
Gesättigte Fettsäuren: Butter, Schmalz, Kokosfett
1-fach ungesättigte Fettsäuren: Olivenöl, Erdnussöl
2-fach ungesättigte, essentielle Linolsäure: Sonnenblumenöl, Maisöl
Mehrfach ungesättigte Polyensäuren, z.B. Linolensäure: Leinöl, Fischöle
Essentielle Fettsäuren: Fettsäuren, die zwar für bestimmte biochemische Prozesse benötigt,
jedoch nicht im Organismus synthetisiert werden können. Beispiele: 2-fach ungesättigte
Linolsäure und die 3-fach ungesättigteLinolensäure(wichtig für Biosynthese der
Arachidonsäure, die u.a. als Vorstufe der Prostaglandine von Bedeutung ist).
Cholesterol (Cholesterin)
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Wichtiges Sterin, das nur in tierischen Nahrungsmitteln vorkommt
Der Organismus ist zur Eigensynthese von Cholesterol (0.4-1.0g/d) aus Acetateinheiten
befähigt. Hauptorte der Cholesterolsynthese sind die Enterozyten des Darms und die
Leber.
Aufgrund des erhöhten kardiovaskulären Risikos sollte die Cholesterolzufuhr auf 0.30.5g/d eingeschränkt werden.
Aufnahme von Fetten bestehend aus überwiegendgesättigten
FettsäurenPlasmacholesterolspiegel↑
Aufnahme von Fetten mit einem hohen Gehalt an mehrfach ungesättigten
FettsäurenPlasmacholesterolspiegel↓
Klinik:
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Übermässiger Fettkonsum führt zur Adipositas
Der Mindestbedarf an essentiellen Fettsäuren wird im allgemeinen mit 10g/d angegeben,
empfehlenswert ist jedoch eine Zufuhr von 10-30g/d
Der Mangel an essentiellen Fettsäuren führt zu Hautveränderungen, Störungen des
Wasserhaushaltes und der Fortpflanzung sowie zu Organveränderungen, insb. der Nieren.
Da jedoch Linolsäure ubiquitär vorkommt und daher stets mit der Nahrung zugeführt wird,
sind solche Mangelerscheinungen sehr selten.
PROTEINE :
SPURENELEMENTE :
Spurenelemente: Elemente, die nur in äusserst geringen Mengen („Spuren“) in der Nahrung und im
Organismus vorkommen.
A) Spurenelemente mit physiologischer Funktion: essentielle Spurenelemente, z.B. Eisen (Baustein
Hämoglobin und der Zytochrome, Kobalt als Baustein des Vitamin B12, Chrom, Kupfer, Mangan,
Molybdän, Selen und Zink, die in Enzymen enthalten sind, Jod wird für die Biosynthese von SDHormonen benötig, Fluor: biologische Bedeutung beim Zahnschmelzaufbau.
Element
Eisen
Zink
Kupfer
Mangan
Molybdän
Jod
Kobalt
Chrom
Körperbestand (g)
4-5
2-3
0.10 bis 0.15
Tagesbedarf (mg)
Mangelerscheinungen
B) Spurenelemente ohne Funktion, z. B. Aluminium, Gold, Silber.
C) Toxische Spurenelemente, z.B. Antimon, Arsen, Blei, Quecksilber, Thallium.