Nahrungsbestandteile der menschlichen Ernährung

Zu den Nährstoffen gehören: 

Eiweiß 

Fette 

Kohlenhydrate 

Vitamine 

Mineralstoffe (Mengen- und Spurenelemente) 

Ballaststoffe (Cellulose, Hemicellulose, Lignin) 

Weitere Nahrungsbestandteile sind z.B.: Farbstoffe (Blattgrün), Duftstoffe (Röststoffe), Geschmacksstoffe, sekundäre Pflanzenstoffe, Wasser, Cholesterin, Harnsäure.

Eiweiß, Fett und Kohlenhydrate zählen zu den lebensnotwendigen und energieliefernden Nährstoffe, während Mineralstoffe und Vitamine lebensnotwendig sind, aber ohne Energie. 

Ballaststoffe, Farb-, Duft- und Geschmacksstoffe sind funktionell wichtige Nahrungsinhaltsstoffe. Aber nicht nur die eizelnen Nährstoffe, sondern auch der Nährstoffgehalt und der Energiegehalt sind Maßgebend für eine Bewertung eines Nahrungsmittels. 

Nährstoffdichte

An Hand der Nährstoffdichte läßt sich die Qualität eines Lebensmittels und somit der gesundheitliche Wert beurteilen. Je höher die Nährstoffdichte ist, um so günstiger ist das Verhältnis zwischen dem Nährstoff- und dem Energiegehalt. 

Sie kann nach folgender Formel berechnet werden: 

Nährstoffdichte (µg,mg,g)=Nährstoffgehalt (g,mg,µg pro 100g)/Energiegehalt (kcal)

Beispiel:

Eiweißgehalt von unterschiedlichen Fleischstücken (Schweinefilet und Schweinebauch)  

Die Nährstoffdichte in Bezug auf Eiweiß liegt bei Schweinefilet mit 0,21 g/kcal höher als bei Schweinebauch mit 0,04 g/kcal.   

Energiegehalt der Nährstoffe:   

Der Energiegehalt der Lebensmittel wird in Kilojoule bzw. Kilokalorien angegeben. Werden Nährstoffe im Körper „verbrannt“, so wird Energie frei. 

Die Nährstoffe Eiweiß, Fett, Kohlenhydrate und Alkohol enthalten unterschiedlich hohe Energiewerte

Energiegehalt der Hauptnährstoffe

1 Gramm Fett liefert mehr als doppelt so viel Energie wie die gleiche Menge Eiweiß oder Kohlenhydrate!

  Nährstoffe 

Eiweiß   

Eiweiß (chemisch: Protein) wird aus verschiedenen Aminosäuren aufgebaut. Acht dieser Aminosäuren kann der menschliche Organismus nicht selber synthetisieren (herstellen) und ist somit auf die Zufuhr über die Nahrung angewiesen. Diese Aminosäuren (Lysin, Methionin, Threonin, Isoleucin, Valin, Leucin, Phenylalanin und Tryptophan) nennt man essentiell. Die einzelnen Zellen des Organismus bestehen zum Großteil aus Proteinen, die einem kontinuierlichen Auf- und Abbau unterliegen. Somit müssen ständig dem Körper und damit den einzelnen Zellen neue Aminosäuren zugeführt werden. 

Eiweiß kommt in tierischen und pflanzlichen Lebensmitteln vor. Das tierische Protein ist für den Menschen wertvoller (besitzt eine höhere „biologische Wertigkeit“), da es dem menschlichen Aminosäurenmuster ähnlicher ist und daher aus tierischem Protein leichter körpereigene Substanz aufgebaut werden kann. 

Die tägliche Nahrung sollte jedoch aus einer Mischung an tierischem und pflanzlichem Protein zusammengesetzt sein. 

Die wichtigsten Eiweißlieferanten unserer Ernährung sind: Fleisch, Fisch, Eier, Milch und Milchprodukte (Joghurt, Quark, Frischkäse etc.), Sojaprodukte (Tofu, Sojamilch etc.), Hülsenfrüchte, Getreide, Getreideprodukte und Kartoffeln.   

Fette   

Fette (chemisch: Lipide) bestehen aus dem dreiwertigen Alkohol Glycerin und maximal drei Fettsäuren. Fette enthalten eine Reihe von Bestandteilen, wie die fettlöslichen Vitamine (A, D, E, K) und das Cholesterin, welches nur in tierischen Fetten vorkommt. 

Die Anzahl und die Art der Fettsäuren bestimmt die Eigenschaften eines Fettes und die Bedeutung für den menschlichen Körper Hauptcharakteristika der Fettsäuren sind Kettenlänge (Anzahl der Kohlenstoffatome): 

bis zu 4 Kohlenstoffatomen (C-Atome) werden als kurzkettige Fettsäuren (z. B.in der Milch), 

6 bis 12 C-Atomen als mittelkettige Fettsäuren (z. B. in der Milch) und 

mehr als 12 C-Atomen als langkettige Fettsäuren (z. B. in Ölen) bezeichnet 

und Sättigungsgrad (Anzahl der nicht mit Wasserstoff gesättigten Bindungen): 

ohne Doppelbindungen werden sie gesättigte Fettsäuren (z. B. in Fleisch- und Wurstwaren) bezeichnet, 

mit nur einer Doppelbindung werden sie einfach ungesättigt oder Monoenfettsäuren (z.B. in Olivenöl) genannt und 

mit zwei oder mehr Doppelbindungen mehrfach ungesättigt oder Polyenfettsäuren (z.B. in Sonnenblumenöl) bezeichnet. 

Mit der Nahrung aufgenommene Fette dienen der Energieversorgung und als Speicherfett. Einige mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind für den menschlichen Organismus essentiell und müssen über die Nahrung zugeführt werden. Diese dienen unter anderem dem Aufbau der Zellmembranen und als Ausgangssubstanz für die Prostaglandinsynthese. 

Der Organismus vermag überschüssige Energie, z. B. aus Kohlenhydraten und Alkohol, in der Leber zu Fetten umzubauen und dieses dann als Depotfett zu speichern. Depotfett ist in geringen Mengen für den Körper lebensnotwendig z. B. als Schutz für innere Organe. In größeren Mengen führt es zu Übergewicht und bedeutet eine Belastung für Herz und Kreislauf. 

Kohlenhydrate   

Die Kohlenhydrate spielen in der menschlichen Ernährung von allen Nährstoffen die wichtigste Rolle. Sie sind für den Organismus leicht verwertbar und der bevorzugte Energielieferant. 

Sie werden unterschieden nach der Anzahl der Moleküle: 

Monosaccharide besitzen nur ein Molekül, 

Disaccharide bestehen aus zwei gleichen oder zwei unterschiedlichen Monosacchariden oder 

Polysaccharide mit vielen verknüpften Monosacchariden. 

Die wichtigsten Nahrungsquellen für Kohlenhydrate sind: Kartoffeln, Reis, Nudeln, Obst, Gemüse, Milch und Süßigkeiten. Besonders Süßigkeiten bestehen vorwiegend aus Monosacchariden, die aufgrund ihrer geringen Nährstoffdichte als „leere Kalorien“ bezeichnet werden. 

Vitamine 

Nach offizieller Definition sind Vitamine organische Verbindungen, die der Organismus nicht oder nur in unzureichender Menge synthetisieren (herstellen) kann. Sie müssen im Vergleich zu den anderen Nährstoffen nur in geringen Mengen zugeführt werden und werden nur zu einem geringen Teil im Energiestoffwechsel abgebaut. 

Die Vitamine werden im Organismus für die Ausübung und die Aufrechterhaltung physiologischer (lebensnotwendiger) Funktionen benötigt. Die einzelnen Vitamine sind weder chemisch noch funktionell miteinander vergleichbar. Sie können sich deshalb in ihrer Funktion auch nicht gegenseitig ersetzen. 

Unterschieden werden die Vitamine wie folgt: 

  die fettlöslichen Vitamine A, D, E und K und 

  die wasserlöslichen Vitamine B1, B2, B6, B12, Biotin, Folsäure, Niacin und Panthotensäure. 

Wichtige Nahrungsquellen für die verschiedenen Vitamine sind: frisches Obst, frisches Gemüse und Vollkornprodukte.   

Mineralstoffe 

Mineralstoffe sind anorganische Bestandteile unserer Nahrung. Auch sie sind lebensnotwendig, mit vielfältigen Aufgaben für Wachstum und Stoffwechsel. 

Aufgrund des mengenmäßigen Anteils im Körper unterscheidet man zwischen: 

Mengenelementen (> 50 mg/kg Körpergewicht) und

Spurenelementen (< 50 mg/kg Körpergewicht). 

Zu den Mengenelementen werden die Metalle Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium, sowie die drei Nichtmetalle Chlor, Phosphor und Schwefel gezählt. 

Die Spurenelemente umfassen Arsen, Cobalt, Chrom, Kupfer, Fluor, Eisen, Jod, Mangan, Molybdän, Nickel, Selen, Silicium, Zinn, Vanadium und Zink. 

Eisen nimmt in dieser Auflistung eine Ausnahmestellung ein, da es streng genommen nicht zu den Spurenelementen gehört. Es ist mit ca. 60 mg/kg Körpergewicht im Organismus anzutreffen und gehört demnach zu den Mengenelementen. 

Die Mineralstoffe haben eine Vielzahl an biologischen Funktionen. So spielen die Elektrolyte (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, HPO₄^2-, SO₄^2-) als Ladungsträger eine wichtige Rolle im Wasserhaushalt des Organismus. 

Ballaststoffe     

Ballaststoffe umfassen diejenigen Bestandteile pflanzlicher Lebensmittel, die von den Dünndarmenzymen des Menschen nicht abgebaut werden können und somit den Dickdarm erreichen und dort unter anderem für eine ausreichende Füllung sorgen. 

Die Komponenten der Ballaststoffgruppe sind: 

Stütz- und Strukturelemente der Pflanzenzellen (Cellulose, Hemicellulose und Lignin) und 

natürliche Quellstoffe (z. B. Pektin). 

Ballaststoffe kommen nur in pflanzlichen Lebensmitteln vor, hauptsächlich in Getreide und Vollkorn-Getreideprodukten, Gemüse, Obst und Hülsenfrüchten.

Tab.1: Nährstoffe und deren Aufgaben und Mangelzustände im Organismus

Die Nährstoffrelationen

Liegt z.B. der Fettanteil der Ernährung weit über 30% (in der Bundesrepublik Deutschland laut Studie im Durchschnitt bei 40%), kann dies zu Übergewicht und Fettstoffwechselstörungen führen. 

Wenn die Kohlenhydratzufuhr weit unter 55% liegt und die verzehrten kohlenhydrathaltigen Nahrungsmittel zusätzlich arm an Ballaststoffen sind, so kann auch dies Probleme mit der Sättigung, Verdauensstörungen und Übergewicht verursachen. 

Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt folgende Nährstoffverteilung für Erwachsene: 

Fett max. 30% 

Eiweiß 10 - 15% 

Kohlenhydrate 55 - 60%

Beispiel

Energiebedarf 2000kcal - Nährstoffverteilung 30% F, 10 - 15% Ew, 55 - 60% Kh

Bei einem Energiebedarf von 2000kcal pro Tag sollten also Lebensmittel mit insgesamt 262g Kohlenhydraten, 65g Fett und 71g Eiweiß verzehrt werden. Diese Zahlen sind Durchschnittswerte und müssen nicht Tag für Tag 100%ig eingehalten werden, sondern sollten sich im Wochenmittel ergeben.

Vitamine, Mineralstoffe und Ballaststoffe in der Ernährung

Die Empfehlungen für die Flüssigkeitszufuhr sowie der Zufuhr an Ballaststoffen sollten möglichst täglich eingehalten werden, während die Bilanz für die Zufuhr von Mineralstoffen und Vitaminen im Rahmen einer Woche ausgeglichen sein sollten. 

Ausreichend Nährstoffe müssen es sein!

Tab. 2: Zufuhr ausgewählter Nährstoffe:

G = Gramm g/kg KG = Gramm pro Kilogramm Körpergewicht 

IE = Internationale Einheiten mg 

NÄ = Milligramm Niacin Äquivalente => 1mg NÄ = 60 mg Tryptophan 

FÄ = Folat Äquivalente = Berechnet nach der Summe folatwirksamer Verbindungen in der üblichen Nahrung 

Quelle: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, D.A.CH, 1. Auflage S. 230ff.  

  Energie 

Wozu braucht der Organismus Energie?

Energie und Nährstoffe erhält der Organismus mit der Nahrung, die im Verdauungstrakt aufgeschlossen und wo die einzelnen Nährstoffe freigesetzt werden. 

Folgende Aufgaben muß der menschliche Körper erfüllen: 

Erhaltung der Körperwärme 

Aufrechterhaltung körperlicher Funktionen (z.B. Gehen, Muskeltätigkeit, Verdauung, Organfunktionen etc.) 

Aufrechterhaltung geistiger Funktionen

Wachstum 

Regeneration verlorengegangener Körperbestandteile (z.B. Haut, Haare, Fingernägel) 

Stoffwechseltätigkeiten 

Die benötigte Energie erhält der Organismus aus der Verstoffwechslung der Nahrungsbestandteile Kohlenhydrate, Fett und zum Teil auch Eiweiß. Die Stoffwechselendprodukte, die dabei entstehen werden über die Atmung, die Nieren und den Darm ausgeschieden.

Der Energiebedarf des menschlichen Körpers

Der Energiebedarf wird in zwei Gruppen unterteilt:

Grundumsatz (GU)

Der GU wird auch als Ruhe-Nüchtern-Umsatz bezeichnet, er umfaßt die Energieproduktion zur Aufrechterhaltung aller lebensnotwendigen Funktionen im Ruhezustand.

Der durchschnittliche Grundumsatz wird üblicherweise mit 1kcal (4,2kJ) pro Kilogramm Körpergewicht pro Stunde angegeben.

Beispiel

Leistungsumsatz

Jede Steigerung über den Grundumsatz hinaus wird als Leistungsumsatz bezeichnet.

Berechnung des Energiebedarfs

Die gültige Einheit der Energie ist Kilojoule, jedoch wird heute immer noch die Kilokalorie als Einheit verwendet. 

Wenn man kcal in kJ umrechnet, kann der Wert auf „4“ abgerundet werden 

(1 kcal = 4kJ).

Durchschnittliche Höhe des Grundumsatzes je Tag

Quelle: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, D.A.CH, 1. Auflage S.25

Der Leistungsumsatz

Der Leistungsumsatz schwankt je nach körperlicher Belastung erheblich

1 PAL = (physical activity level), durchschnittlicher täglicher Energiebedarf für körperliche Aktivität als Mehrfaches des Grundumsatzes

2 Für sportliche Betätigung oder für anstrengende Freizeitaktivitäten (30-60 Minuten, 4-5mal je Woche) können zusätzlich pro Tag 0,3 PAL-Einheiten zugelegt werden.

Quelle: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, D.A.CH, 1. Auflage, S. 27

  Das Körpergewicht 

Ist die Energiezufuhr nicht dem Bedarf angepaßt, läßt sich das in der Regel am Körpergewicht ablesen. 

Liegt die Energiezufuhr über dem Bedarf, so nimmt man an Gewicht zu. Bei einer unzureichenden Energiezufuhr erfolgt eine Gewichtsabnahme. Der Organismus erhält die Energie in diesem Fall aus derVerbrennung der eigenen Fettreserven.  

Berechnung des Gewichts

Zur Erfassung von Normalgewicht und Übergewicht wurden folgende Größe Gewicht Indizes entwickelt. 

Nach dem derzeitigen Wissensstand hat der Body-Mass-Index (BMI) die größte Bedeutung.

  Body-Mass-Index 

Männer mit Werten über 25 und Frauen mit Werten über 24 tendieren zu Übergewicht. 

Leistungssportler/innen und Bodybuilder/innen stellen hier die Ausnahme dar. Sie haben aufgrund ihrer Muskulatur Anspruch auf einen höheren BMI. Männer mit Werten unter 20 und Frauen mit Werten unter 19 müssen wissen, daß sie es nur wegen der > guten Figur <, aber nicht aus Gesundheitsgründen ihr Gewicht so niedrig halten!  

Ein weiterer häufig benutzter Index ist die Broca Formel:

Broca-Gewicht

Beispiel

Sollgewicht bei einer Körperlänge von 170 cm = (170 - 100) = 70 kg

  Energieumsatz des Organismus im Hunger

Hungerstoffwechsel! Was passiert, wenn ich Diät halte?

Im Nüchternzustand hat der Mensch also 2 wichtige Brennstoffquellen, Proteine aus der Muskulatur und anderen Geweben und Fette aus dem Depotfett. Daraus entstehen 3 Brennstoffe:

Glucose, wird aerob im Gehirn und anaerob in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten) verstoffwechselt.

Fettsäuren und

Ketonkörper werden in den übrigen Geweben genutzt.

Die gespeicherten Triglyceride (Fette) reichen aus, um den Energiebedarf eines normalgewichtigen Menschen 40 - 70 Tage zu decken. Bei massivem Übergewicht ist eine wesentlich längere Überlebenszeit möglich, sie wird aber auch von der körperlichen Aktivität während des Fastens bestimmt. Der Energieverbrauch wird außer vom Körpergewicht und von der Arbeitsleistung auch durch die Energiezufuhr selbst beeinflusst und sinkt im Verlauf des Hungerns deutlich ab.

Die begrenzten Kh-Speicher ist ein Hauptmerkmal des Hungerstoffwechsels. Nach 24-stündigem Fasten sind die Glykogenspeicher entleert. Um die Glucoseversorgung des Gehirns trotzdem zu gewährleisten, verfügt der Organismus über eine endogene (körpereigene) Glucosebildung, die Gluconeogenese.

Obwohl der Organismus sich bei fehlender Nahrungszufuhr durch herabgesetzten Glucoseumsatz und Glucoseoxidation an die allmählich absinkende Kohlenhydratversorgung anpasst, bleibt in der Frühphase des Fastens der Glucosebedarf des Gehirns und der restlichen glucoseobligaten (glucoseabhängigen) Gewebe (Nervengewebe, Erythrozyten und Nierenmark) von etwa 200 g/d bestehen und wird nach wenigen Tagen Nahrungsenthaltung auf etwa 80 - 90 g/d reduziert.

Aus dem Protein der Skelettmuskulatur werden Aminosäuren freigesetzt, die der Gluconeogenese als Substrate dienen. Die Glucoseneusynthese findet vor allem in der Leber statt. In der Frühphase des Hungerstoffwechsels werden ca. 75 g Protein/d zur Bereitstellung von 100 - 150 g Glucose abgebaut. Durch die begrenzte Verfügbarkeit der Proteinspeicher (maximal 1/3 der 6 - 8 kg Gesamtprotein) wäre eine Fastendauer von mehr als vier Wochen nicht möglich.

Beim länger dauernden Hungern müssen somit Veränderungen beim Brennstoffumsatz auftreten:

Die Gewebe verbrauchen weniger Glucose und mehr Fettsäuren,

die Proteolyse (Eiweißabbau) ist verringert und

das Gehirn erlangt die Fähigkeit Ketonkörper zu verstoffwechseln.

Die Gluconeogenese verlagert sich im Laufe des Fastens von der Leber (Harnstoffbildung nimmt ab) in die Nierenzellen (Ammoniakausscheidung steigt an), und die Gewebe nutzen fast ausschließlich Fette bzw. von Fetten abstammende Brennstoffe (Ketonkörper).

Allerdings sinkt im Laufe der längerandauernden Fastenkur der Grundumsatz, das auf die verminderte Schilddrüsenaktivität zurückgeführt werden kann.

In diesem Zusammenhang sei noch auf etwas hingewiesen:

Im Anfangsstadium kommt es zu einem schnelleren Gewichtsverlust, als es durch den Abbau entsprechender Fettgewebsmengen erklärt werden könnte. Dieser frühe Gewichtsverlust ist auf eine vermehrte Natrium- und Wasserausscheidung zurückzuführen. Nach Beendigung der Fastenkur kommt es zu einer entsprechend schnellen Wiedereinlagerung von Natrium und Wasser.

Literaturverzeichnis: