veganes Vollkornbrot

Kohlenhydrate – die richtige Auswahl entscheidet

Kohlenhydrate gehören wie auch Lipide und Proteine zu den Makros. Neben den Fetten spielen auch sie als Energielieferanten (der Brennwert liegt hier bei 4,1 kcal/g) für unseren Körper eine zentrale Rolle. Unseren Muskeln, Gehirn und Organen beispielsweise dient die über diverse Stoffwechselprozesse gebildete Glucose als relevanteste Energiequelle. Kohlenhydrate besitzen aufgrund ihres variablen Aufbaus eine unterschiedliche Wirkung auf unseren Blutzuckerspiegel.

Arten von Carbs

Als Kohlenhydrate (Saccharide) werden Ketone oder Aldehyde von polyalkoholischen Verbindungen bezeichnet. Je nach Kettenlänge lassen sich Mono-, Di-, Oligo- und Polysaccharide unterscheiden.

Monosaccharide

Hierbei handelt es sich um Einfachzucker, die aus 3-7 C-Atomen zusammengesetzt sind. In diese Kategorie gehören:

Glucose: auch bekannt unter den Namen Traubenzucker, Dextrose, Maiszucker. Die Resorption unseres wichtigsten Energielieferants erfolgt aktiv in der Leber über den sogernannten Natrium-Glucose-Cotransporter SGLT1. Der Weg aus der Zelle heraus führt über den Glut2-Transporter. Leber und Muskulatur speichern Glucose als Glykogen. Unser Gehirn benötigt ca. 140 g pro Tag.

Fructose: alias Fruchtzucker. Er ist in freier Form vor allem in Früchten beheimatet, aber auch in Gemüse und Honig. Dieser Vertreter dient ebenfalls als Energielieferant. Seine Aufnahme erfolgt natriumunabhängig mit Hilfe des Glut5-Transporters. Die Metabolisierung findet hauptsächlich in der Leber statt. Aus diesem Grund kann ein Übermaß an künstlich zugeführter, isolierter Fructose in Fertigprodukten zu Schädigungen dieses Organs führen.

Galactose: auch als Schleimzucker bezeichnet, bildet sie zusammen mit Glucose die Basis der Muttermilch als essentieller Energielieferant. Sie wird im Dünndarm resorbiert und ebenfalls als Glykogen gespeichert.

Disaccharide

Wie der Name bereits vermuten lässt, bestehen diese Verbindungen aus genau zwei Monosacchariden, die glykosidisch miteinander verknüpft sind. Prominenteste Vertreter:

Lactose (Milchzucker): bestehend aus Glucose und Galactose. Wie bereits aus dem Trivialnamen ersichtlich wird, gehört dieser Zucker zum Hauptbestandteil der Muttermilch und dient dem Säugling als relevanteste Kohlenhydrat- und Energiequelle. Das für die Spaltung benötigte Enzym Lactase weist dementsprechend beim Kind eine hohe Aktivität auf. Erwachsene hingegen verlieren oftmals die Fähigkeit der Lactosespaltung und entwickeln auf diese Weise eine Intoleranz gegen diese Substanz und somit auch gegen Kuhmilch und deren Produkte. In Europa tritt die Form der Unverträglichkeit verhältnismäßig selten auf, allerdings ist der Großteil der Weltbevölkerung lactoseintolerant.

Saccharose (Rohrzucker, Rübenzucker): unser handelsüblicher Haushaltszucker bestehend aus Glucose und Fructose. Er findet sich vor allem in Rüben und Zuckerrohr. Dieser Energielieferant wird in erster Linie im Dünndarm metabolisiert.

Oligosaccharide

Sind zwischen 3-9 gleiche oder unterschiedliche Monosaccharide glykosidisch miteinander verbunden, spricht man von Mehrfachzuckern.

Stachyose: dieses Tetrasaccharid findet sich vor allem in Hülsenfrüchten. Es wirkt als unverdaulicher Ballaststoff, der im Dickdarm metabolisiert wird. Hieraus können die typischen Blähungen bei dem Verzehr von Erbsen, Bohnen, Linsen und Co. auftreten.

Verbascose: ein Pentasacchrid, welches ebenfalls in den Hülsenfrüchten beheimatet ist. Es wirkt genauso wie die Stachyose und kann die gleichen Beschwerden hervorrufen.

Polysaccharide

Sie bestehen aus mehr als 10 Monosacchariden und fungieren einerseits als Energiequelle, während andere als Ballaststoffe wirken.

Agar Agar: einer der bekanntesten Vertreter seiner Gruppe. Bestehend aus Galactose-Einheiten wird die aus Algen gewonnene Substanz in der Lebensmittelindustrie als Gelier- und Verdickungsmittel eingesetzt.

Carragen: dieser ebenfalls aus Galactose-Einheiten aufgebaute Ballaststoff entstammt der Rotalge und findet auch als Gelier- und Verdickungsmittel Anwendung.

Cellulose: der Hauptbestandteil aller pflanzlichen Zellwände ist aus speziell verknüpften Glucose-Einheiten aufgebaut, deren Bindung vom Menschen nicht gespalten wird. Dementsprechend wirkt er in unserem Organismus als Ballaststoff.

Inulin: der aus Fructoseeinheiten aufgebaute Ballaststoff wirkt als Präbiotikum, welches die Aktivität und Zusammensetzung der Darmbaktieren beeinflusst. Dabei wird die Ansiedlung positiver Lactobazillen und Bifidobakterien erhöht, während die Anzahl der negativen Bakterien reduziert wird. Inulin finden wir in zahlreichen pflanzlichen Lebensmitteln wie z.B. Spargel, Zwiebeln, Artischocken oder Chicorée.

Pektin: ein weiterer sehr populärer Vertreter aus der Gruppe der Ballaststoffe. Der Abbau erfolgt stufenweise durch die Mikroorganismen der Darmflora. In der Lebensmittelindustrie wird die aus Äpfeln gewonnene Substanz als Gelier- und Verdickungsmittel verwendet.

Stärke: das Reservekohlenhydrat liegt in Körnerform unterschiedlichen Ausmaßes in den pflanzlichen Speicherorganen (Wurzeln, Früchten, Knollen, Samen) vor. Diese können eiförmige, kugelige oder linsenähnliche Formen annehmen. Sie besteht zu 70-80% aus Amylopektin – einer stark verzweigten Struktur. Diese wandelt unser Organismus relativ schnell in Glucose um. Die restlichen 20-30% bildet die Amylose, die aus linearen Ketten aufgebaut ist. Diese ist schlechter verdaulich und tritt langsamer ins Blut über. Stärke wird vor allem aus Kartoffeln, Hülsenfrüchten und Getreiden gewonnen und dient als Verdickungsmittel, indem sie beim Erhitzen verkleistert und auf diese Weise flüssige Zubereitungen verfestigt.

Ballaststoffe

Diese unverdaulichen Nahrungsbestandteile sind uns bereits über den Weg gelaufen, da viele Polysaccharide gleichzeitig diese Wirkung entfalten. Im Dünndarm können sie nicht enzymatisch gespalten werden, so dass sie unverändert in den Dickdarm gelangen. Mit anderen Worten: je höher deren Anteil, umso positiver für die Darmfunktion und unseren Stuhlgang. Ballaststoffe sind v.a. in pflanzlichen Laxantien (Abführmitteln) wie Flohsamen und Leinsamen enthalten und finden auf diese Weise pharmazeutische Anwendung. Weitere positive Effekte: Senkung des Cholesterinspiegels, Hämorrhoiden-Prophylaxe, Reduktion von Blutglucosespitzen sowie verstärkte Fettexkretion durch Verminderung der Resorption. Deshalb gilt: immer schön viel Gemüse und Obst verzehren.

Zuckeralkohole

Hierbei handelt es sich um Zuckeraustauschstoffe. Mittlerweile erfreuen sie sich großer Beliebtheit und sind aus den Regalen der gut sortierten Supermärkte nicht mehr wegzudenken.

Xylit: auch unter dem Namen Birkenzucker bekannt, gehört zu den prominentesten Vertretern dieser Substanzklasse. Der Grund: seine Vielseitigkeit. So findet er aufgrund der karieshemmenden Eigenschaften nicht nur in Zahnpasten und Mundspüllpsungen Verwendung, sondern punktet vor allem durch seinen niedrigen glykämischen Index.
Ein weiteres Plus: die unkomplizierte Verarbeitung in Gebäcken. Zucker lässt sich hierdurch nicht nur 1:1 ersetzen, sondern er eignet sich außerdem zum Karamellisieren. Eine wichtige Information für alle Haustierbesitzer möchte ich euch nicht vorenthalten: solltet ihr zu den glücklichen Besitzern von Hunden oder Kaninchen gehören, dann haltet diese Substanz von ihnen fern, denn ihr Körper kann Xylit nicht metabolisieren. Bereits geringe Dosen können eine tödliche Wirkung entfalten.

Erythrit: ein weiterer Vertreter aus der Substanzklasse der Zuckeralkohole. Er wird mithilfe von Hefepilzen gewonnen. Auch Erythrit bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich: sehr gute Verträglichkeit, glykämischer Index = 0 (Blutglucose bleibt unbeeinflusst), auch geeignet bei Fructoseinterolanz und keine tödliche Wirkung auf Haustiere. Gravierender Nachteil: die Verarbeitung gestaltet sich z.T. relativ problematisch, so dass er den  Zucker z.B. nicht 1:1 substituieren kann.

Kohlenhydratquellen

Einfachzucker sparsam konsumieren

Während die Monosaccharide unseren Blutglucosespiegel sehr schnell ansteigen lassen, halten die Polysaccharide diesen über einen längeren Zeitraum auf konstantem Niveau. Durch einen schnellen Anstieg des Zuckerspiegels wird in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse das glucoseregulierende Hormon Insulin in hohen Mengen ausgeschüttet, welches den Zuckerspiegel nach kürzester Zeit rapide absenkt. Resultat: ein Heißhungergefühl wird erzeugt, da wir ansonsten einen hypoglykämischen Zustand (Unterzuckerung) erleiden würden.

Mehrfachzucker sind die besseren Quellen

Bei Polysacchariden hingegen werden die langkettigen Kohlenhydrate sehr langsam in Monosaccharide aufgespalten, so dass der Glucosespiegel über einen langen Zeitraum konstant gehalten wird. Dadurch wird unsere Bauchspeicheldrüse geschont. Gleiches gilt im Übrigen auch für Milchzucker und Fruchtzucker im Obst.
Ergo fungieren als gute Quellen ballaststoffreiche langkettige Kohlenhydrate (Hülsenfrüchte, Kartoffeln, Vollkornnudeln-, brot-, reis), während ihr kurzkettige Einfachzucker – wie sie vor allem in fertigen, hochverarbeiteten Convenienceprodukten vorliegen – vermeiden solltet.

Stoffwechsel der Kohlenhydrate

Vorverdauung im Mund

Die Verdauung beginnt bereits im Mund durch die im Speichel enthaltenen Enzyme Ptyalin und α-Amylase, die Polysaccharide in Oligo- und Disaccharide spaltet. Aus diesem Grund ist ausreichendes Kauen und Einspeicheln der Nahrung umso essentieller.

Resorption im Dünndarm

Das Verdauungszentrum der Carbs stellt der Dünndarm dar, denn hier wirkt die Pankreasamylase aus der Bauchspeicheldrüse. Diese spaltet die Polysaccharide in Oligo- und Disacharide. Eine weitere Aufspaltung in Glucose, Fructose oder Galactose bewerkstelligen dann die Enzyme des Bürstensaums.

Speicherung als Glykogen

Diese Einfachzucker werden dann durch Darmwand und Pfortader in die Leber transportiert und dienen als Energielieferant der inneren Zellatmung (Citratzyklus und Atmungskette) bzw. werden in Leber und Muskulatur als Glykogen gespeichert, welches bei Bedarf erneut zur Glucosebildung herangezogen wird. Die Reserven sind jedoch extrem limitiert und bereits nach einem Tag ohne Kohlenhydratzufuhr verbraucht.
Wenn die Glykogenspeicher gesättigt sind, bauen überschüssige Kohlenhydrate Fettdepots auf, in dem sie zur Synthese von Triglyerciden herangezogen werden.
Die folgende Übersicht stellt stark vereinfacht noch einmal die Kohlenhydratverdauung dar:

Homöostase der Kohlenhydrate

Unsere Spezialzellen des Pankreas überwachen unser Glucosespiegel, der im Normalzustand im Bereich zwischen 80-110 mg/ 100 ml Blut liegt. Bei Zufuhr von Lebensmitteln treten die Verdauungsprozesse in Kraft, so dass verschiedene Nahrungsbestandteile die Stoffkonzentration des Blutes verändern.

Insulin

Vor allem beim Verzehr von kurzkettigen Kohlenhydraten steigt der Blutzuckerspiegel rasch an, so dass die β-Zellen der Bauchspeicheldrüse vermehrt Insulin produzieren, welches dann ins Blut abgegeben wird. Auf diese Art und Weise nehmen unsere Körperzellen Glucose aus dem Blut auf, wodurch der Blutzuckerspiegel sinkt. Wie bereits erwähnt, wandeln Leber- und Muskelzellen den Einfachzucker in den Vielfachzucker Glykogen um, der dort gespeichert wird.

Glucagon

Sinkt der Blutzuckerspiegel (z.B. durch Muskeltätigkeit, Bewegung, Sport etc.) unterhalb des physiologischen Bereiches ab, so produzieren die α-Zellen des Pankreas den Insulin-Antagonist Glucagon. Die Leber – das Hauptzielorgan – stimuliert dann Glykogenolyse und Gluconeogenese und synthetisiert auf diese Weise Glucose, die dann ins Blut wandert. Weiterhin bauen unsere Muskel- und Leberzellen die Glykogenspeicher ab, wodurch ebenfalls Glucose freigesetzt wird. Nachfolgende Übersicht stellt die geschilderten Vorgänge noch einmal zusammenfassend dar:

Wieviele Kohlenhydrate pro Tag? 

Die DGE (Deutsche Gesellschaft für Ernährung) empfiehlt 4 g/kg Körpergewicht. Ballaststoffe sollten wir mindestens 30 g/Tag verzehren. Allerdings solltet ihr die Menge der Carbs stets an die entsprechende körperliche Aktivität anpassen. Hochleistungssportler benötigen mehr Kohlendydrate als der durchschnittliche Otto Normalverbraucher. In unserer Überflussgesellschaft nehmen wir zu viele falsche Carbs in Form von Einfachzuckern auf, so dass sich die Anzahl der Diabetiker in den letzten Jahren drastisch erhöht hat.

Falls euch noch Fragen zum Thema einfallen, dann stellt sie mir gern in den Kommentaren oder auf meiner Facebook-Seite.


Quellen:

Die dargelegten Informationen und Abbildungen entstammen meinen Mitschriften aus den folgenden Vorlesungen meines Pharmaziestudiums an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena von 2003 – 2007, meinen persönlichen Erfahrungen sowie der nachfolgenden Literatur:

  • Vorlesung „Anatomie“ aus dem 2. Semester – Dozent: Prof. Dr. Christoph Redies
  • Vorlesung: „Pharmazeutische Biologie“ aus dem 1.-3. Semester – Dozent: Dr. Bernd Liebermann
  • Vorlesung: „Physiologie“ aus dem 3. Semester – Dozent: Prof. Dr. Hans-Georg Schaible
  • Vorlesung: „Ökotrophologie“ aus dem 4. Semester – Dozent: PD Dr. Volker Böhm
  • Vorlesung: „Biochemie“ aus dem 5. Semester – Dozent: Prof. Dr. Thomas Winckler
  • Silbernagel, S.; Despopoulus, A.: Taschenatlas der Physiologie, 6. Auflage, Georg Thieme Verlag 2003
  • Biesalski, H.; Grimm, P.; Nowitzki-Grimm, S.: Taschenatlas Ernährung 6. Auflage, Georg Thieme Verlag 2015
  • Fink, E.: Ernährung und Diätetik für die Kitteltasche, 1. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, 2002
  • www.dge.de

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