Kohlenhydrate, Proteine und Fette sind die Hauptarten von Makronährstoffen in der Nahrung (Nährstoffe, die täglich in großen Mengen benötigt werden). Sie liefern 90 % des Trockengewichts der Ernährung und 100 % durch die Nahrung aufgenommene Energie. Alle drei Nährstoffe liefern Energie, die in Kalorien gemessen wird, doch ist die pro Gramm bereit gestellte Energiemenge unterschiedlich:
4 Kalorien pro Gramm Kohlenhydrate oder Eiweiß
9 Kalorien pro Gramm Fett
Auch wird die Energie in unterschiedlicher Geschwindigkeit zur Verfügung gestellt. Kohlenhydrate stellen Energie am schnellsten, Fette am langsamsten bereit.
Kohlenhydrate, Proteine und Fette werden im Darm aufgenommen und in ihre einzelnen Bausteine zerlegt:
Kohlenhydrate in Zucker
Proteine in Aminosäuren
Fette in Fettsäuren und Glyzerin
Der Körper verwendet diese Grundbausteine, um Stoffe herzustellen, die er zusammen mit weiteren Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten für Wachstum, den Erhalt der Körpersubstanz und Bewegung braucht.
Kohlenhydrate
Abhängig von ihrer Molekülgröße können Kohlenhydrate einfach oder komplex strukturiert sein.
Einfache Kohlenhydrate: Zu den einfachen Kohlenhydraten zählen verschiedene Formen von Zucker wie Glukose und Saccharose oder Sucrose (der Haushaltszucker). Ihre kleinen Moleküle kann der Körper rasch zerlegen und aufnehmen, sodass sie die schnellsten Energielieferanten darstellen. Sie erhöhen schnell die Konzentration von Glukose im Blut (Blutzucker), bei der es sich ebenfalls um ein einfaches Kohlenhydrat handelt. Früchte, Milchprodukte, Honig und Ahornsirup enthalten reichlich einfache Kohlenhydrate; darauf beruht der süße Geschmack der meisten Süßwaren und Kuchen.
Komplexe Kohlenhydrate: Komplexe Kohlenhydrate sind aus langen Ketten einfacher Kohlenhydrate zusammengesetzt. Da komplexe Kohlenhydrate aus größeren Molekülen bestehen als einfache Kohlenhydrate, müssen sie zur Resorption zu einfachen Kohlenhydraten abgebaut werden. Daher stellen sie dem Körper meist langsamer Energie zur Verfügung als einfache Kohlenhydrate, jedoch immer noch schneller als Proteine oder Fette. Da komplexe Kohlenhydrate langsamer verdaut werden als einfache, ist ihre Umwandlung in Fett weniger wahrscheinlich. Komplexe Kohlenhydrate lassen im Vergleich zu einfachen Kohlenhydraten auch den Blutzuckerspiegel langsamer und auf niedrigere Werte ansteigen, doch bleiben diese Werte über einen längeren Zeitraum erhalten. Zu den komplexen Kohlenhydraten zählen Stärken und Ballaststoffe, die in Weizenprodukten (wie Brot und Nudeln), anderem Getreidesorten (wie Roggen und Mais), Bohnen und Wurzelgemüsen (wie Kartoffeln und Süßkartoffeln) vorkommen.
Kohlenhydrate sind entweder:
Veredelt oder
Unverarbeitet
Veredelt heißt, dass die Lebensmittel sehr stark verarbeitet wurden. Ballaststoffe und Kleie sowie zahlreiche im Ausgangsprodukt enthaltene Vitamine und Mineralstoffe wurden ausgesondert. Daher verarbeitet der Körper diese Kohlenhydrate rasch. Sie stellen einen geringen Nährstoffgehalt zur Verfügung, obwohl sie dieselbe Kalorienzahl enthalten. Verarbeitete Produkte werden oft angereichert, d. h. Vitamine und Mineralstoffe werden nachträglich wieder zugesetzt, um den Nährwert des Produkts zu steigern. Eine Ernährung mit reichlich einfachen oder verarbeiteten Kohlenhydraten erhöht eher das Risiko für Adipositas und Diabetes.
Wenn Personen mehr Kohlenhydrate konsumieren als sie gerade brauchen, speichert der Körper einen Teil davon als Glykogen in den Zellen, den Rest wandelt er in Fett um. Glykogen ist ein komplexes Kohlenhydrat, das der Körper einfach und schnell zur Energiegewinnung einsetzen kann. Glykogen wird in Leber und Muskeln gespeichert. Die Muskeln verwenden Glykogen in Zeiten intensiver körperlicher Betätigung zur Energiegewinnung. Die als Glykogen gespeicherte Kohlenhydratmenge kann beinahe die für einen Tag benötigte Kalorienzahl liefern. Einige weitere Körpergewebe speichern ebenfalls komplexe Kohlenhydrate, die aber nicht der Energieversorgung dienen.
Die meisten Behörden empfehlen, etwa 50 bis 55 Prozent der täglichen Kalorienzufuhr aus Kohlenhydraten zu beziehen, die meist aus Obst, Gemüse, Bohnen und Hülsenfrüchten und unverarbeitetem Getreide stammen. Höchstens 10 % der gesamten Kalorien pro Tag sollten von Zuckerzusätzen kommen. Zu den Zuckerzusätzen zählen Zuckersäfte und andere kalorienhaltige Süßstoffe, die in anderen Nahrungsmitteln verwendet werden. Zuckerzusätze sind auf den Etiketten der Nahrungsmittel angegeben. Zu ihnen zählen brauner Zucker, Maisstärke, Maissirup, Dextrose, Fructose, Glukose, Maissirup mit hohem Fruchtzuckergehalt, Honig, Invertzucker, Laktose, Malzsirup, Molasse, Rohzucker, Sucrose, Trehalose und Rohrzucker. Natürlich vorkommende Zucker, wie in Früchten und Milch, zählen nicht zu den Zuckerzusätzen.
Glykämischer Index
Der glykämische Index ist eine Methode, Nahrungsmittel danach einzustufen, wie schnell ihre jeweiligen Kohlenhydrate den Blutzucker ansteigen lassen. Die Werte des glykämischen Index reichen von 1, dem langsamsten Anstieg, bis zum Index von 100, dem schnellsten Anstieg bei Aufnahme reiner Glukose. Jedoch hängt die Geschwindigkeit des Zuckerspiegelanstiegs unter anderen Faktoren auch davon ab, welche weiteren Nahrungsmittel gleichzeitig aufgenommen werden.
Der glykämische Index ist generell für komplexe Kohlenhydrate niedriger als für einfache, doch gibt es dabei Ausnahmen. Zum Beispiel hat Fructose (der einfache Kohlenhydratzucker in Früchten) einen niedrigen glykämischen Index.
Weiterhin beeinflussen folgende Faktoren den glykämischen Index von Nahrungsmitteln:
Verarbeitung: Verarbeitete oder fein gemahlene Lebensmittel haben meist einen höheren glykämischen Index.
Stärketypen: Unterschiedliche Stärketypen werden auf unterschiedliche Art und Weise resorbiert. So wird zum Beispiel Kartoffelstärke relativ rasch verdaut und in das Blut aufgenommen. Die Verdauung und Resorption von Stärke in Gerste dauert dagegen viel länger.
Ballaststoffgehalt: Je mehr Ballaststoffe ein Nahrungsmittel enthält, desto schwerer ist es verdaulich. Folglich wird Zucker langsamer ins Blut aufgenommen.
Reife von Früchten: Je reifer Früchte sind, desto mehr Zucker enthalten sie, und desto höher ist somit auch ihr glykämischer Index.
Fett- oder Säuregehalt: Je mehr Fett oder Säure ein Nahrungsmittel enthält, desto langsamer wird es verdaut und der enthaltene Zucker ins Blut aufgenommen.
Zubereitung: Die Art der Zubereitung eines Nahrungsmittels kann die Geschwindigkeit der Aufnahme ins Blut beeinflussen. Im Allgemeinen erhöht das Kochen oder Mahlen eines Nahrungsmittels dessen glykämischen Index, da diese Formen der Zubereitung es leichter verdaulich und resorbierbar machen.
Andere Faktoren: Verschiedene Personen verarbeiten Nahrungsmittel unterschiedlich, was sich darauf auswirkt, wie schnell der Körper von Fall zu Fall Kohlenhydrate in Zucker umwandelt und resorbiert. Auch die Intensität und Dauer des Kauens bis zum Schlucken der Nahrung wirkt sich auf die Resorption aus.
Der glykämische Index wird als bedeutsam erachtet, da Kohlenhydrate mit einem hohen glykämischen Index, die den Blutzuckerspiegel rasch ansteigen lassen, auch zu einem raschen Anstieg des Insulinspiegels führen. Der Anstieg des Insulingehalts im Blut kann schließlich zu einem sehr niedrigen Blutzuckerspiegel (Hypoglykämie) und Hungergefühl führen. In der Folge werden leicht zu viele Kalorien aufgenommen, es kommt zur Gewichtszunahme. Ernährungsexperten gehen jedoch nicht mehr davon aus, dass Menschen durch den Verzehr von Nahrungsmitteln mit einem niedrigen glykämischen Index an Gewicht verlieren würden.
Kohlenhydrate mit niedrigem glykämischen Index erhöhen den Insulinspiegel nicht so sehr. Folglich hält damit das Sättigungsgefühl nach dem Essen länger an. Beim Verzehr von Kohlenhydraten mit niedrigem glykämischen Index bleibt zudem der Cholesterinspiegel häufiger im Normalbereich. Außerdem reduziert sich das Risiko für Adipositas und Diabetes mellitus. Bei Diabetikern sinkt das Risiko diabetischer Komplikationen.
Trotz der Verbindung zwischen Nahrungsmitteln mit niedrigem glykämischen Index und verbesserter Gesundheit führt eine Auswahl von Lebensmitteln anhand dieses Index nicht automatisch zu einer gesunden Ernährung. So liegt beispielsweise der glykämische Index von Kartoffelchips und manchen Schokoriegeln, die nicht gerade gesunde Lebensmittel sind, niedriger als derjenige von gesunden Produkten wie z. B. brauner Reis. Einige Nahrungsmittel mit hohem glykämischem Index enthalten wertvolle Vitamine und Mineralstoffe. Daher sollte dieser Index lediglich als allgemeine Leitlinie bei der Auswahl von Lebensmitteln dienen.
Glykämische Last
Der glykämische Index gibt nur an, wie schnell Kohlenhydrate aus einem Lebensmittel ins Blut aufgenommen werden. Er berücksichtigt dabei nicht, wie viele Kohlenhydrate ein Lebensmittel enthält, was jedoch ebenfalls von Bedeutung ist. Die glykämische Last umfasst den glykämischen Index sowie die in einem Nahrungsmittel enthaltene Kohlenhydratmenge. Nahrungsmittel wie Karotten, Bananen, Wassermelonen oder Vollkornbrot können einen hohen glykämischen Index haben, gleichzeitig jedoch relativ wenig Kohlenhydrate und daher eine geringe glykämische Last aufweisen. Solche Nahrungsmittel wirken sich wenig auf den Blutzuckerspiegel aus.
Zur glykämischen Last zählt aber auch, wie sich die Kombination der verzehrten Lebensmittel auf Veränderungen im Blutzucker auswirkt. Beim glykämischen Index wird dies nicht beachtet.
Proteine
Proteine (Eiweiße) bestehen aus Aminosäuren, die komplex verkettet sind. Da Proteine komplexe Moleküle sind, braucht der Körper einige Zeit, um sie abzubauen. Darum sind Proteine eine langsamer verfügbare, aber länger vorhaltende Energiequelle als Kohlenhydrate.
Es gibt 20 Aminosäuren. Der Körper synthetisiert einige davon aus Bestandteilen im Körper selbst, kann jedoch 9 der Aminosäuren, die sogenannten essenziellen Aminosäuren, nicht synthetisieren. Sie müssen mit der Nahrung zugeführt werden. Jeder Mensch braucht 8 dieser Aminosäuren: Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin. Säuglinge benötigen auch eine weitere, neunte Aminosäure, das Histidin.
Der Prozentanteil von Protein, den der Körper zur Synthese von essenziellen Aminosäuren verwenden kann, ist von Protein zu Protein unterschiedlich. Beispielsweise kann der Körper 100 Prozent des Proteins von Hühnereiern und einen hohen Prozentanteil der Proteine in Milch und Fleisch verwenden. Der Körper kann etwas weniger als die Hälfte des Proteins der meisten Gemüse- und Getreidesorten verwenden.
Er braucht Protein, um Körpergewebe zu erhalten und zu ersetzen sowie um seine Funktionen aufrechtzuerhalten und um zu wachsen. Protein dient in der Regel nicht zur Energiegewinnung. Wenn der Körper jedoch nicht genügend Kalorien aus anderen Nährstoffen oder aus dem im Körper gespeicherten Fett erhält, werden Proteine zur Energiegewinnung in Ketone aufgespalten. Wird mehr Protein aufgenommen als benötigt, spaltet es der Körper auf und speichert dessen Bausteine als Fett.
Der Körper enthält große Mengen Eiweiß. Eiweiß ist ein wichtiger Aufbaustoff im Körper und der Hauptbestandteil der meisten Zellen. Beispielsweise sind Muskeln, Bindegewebe und Haut aus Proteinen aufgebaut.
Erwachsene brauchen etwa 60 Gramm Eiweiß pro Tag (0,8 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht oder zehn bis 15 Prozent der Gesamtkalorienmenge). Ob der Konsum von mehr Eiweiß (Protein) Erwachsenen hilft, ist umstritten. Erwachsene, die ihre Muskeln aufbauen möchten, brauchen mehr. Auch Kinder benötigen etwas mehr Eiweiß (Protein), da sie noch wachsen. Schwangere, stillende oder schwerkranke Menschen benötigen ebenfalls mehr Eiweiß. Menschen, die ihre Kalorienaufnahme beschränken, um Gewicht zu verlieren, nehmen in der Regel mehr Proteine zu sich, um eine Abnahme der Muskelmasse während ihrer Diät zu verhindern. Ältere Menschen benötigen möglicherweise einen höheren Eiweißgehalt von bis zu 1,2 g/kg Körpergewicht. Unter bestimmten Bedingungen wie einer Niereninsuffizienz und Nierenversagen ist diese Menge jedoch übermäßig und potenziell schädlich. Studien zeigen auch, dass Proteine sättigender sind (helfen, sich länger satt zu fühlen) als Kohlenhydrate und Fette.
Fette
Die komplexen Moleküle des Fetts bestehen aus Fettsäuren und Glycerin. Der Körper braucht Fette für Wachstum und Energiegewinnung. Er verwendet sie auch zur Synthese von Hormonen und vielen anderen Substanzen zum Erhalt der Körperfunktionen (z. B. Prostaglandine).
Fette sind die langsamste Energiequelle, bieten aber als Nahrungsmittel die höchste Energieeffizienz. Jedes Gramm Fett liefert dem Körper 9 Kalorien, mehr als doppelt so viel Energie wie Eiweiß und Kohlenhydrate. Jede überschüssige Energie speichert der Körper daher in Form von Fetten. Es wird in der Bauchregion (viszerales Fett) und unter der Haut (subkutanes Fett) gespeichert und bei erhöhtem Energiebedarf genutzt. Der Körper kann überschüssiges Fett auch in Blutgefäßen und Organen ablagern, wo es den Blutfluss behindern und Organe schädigen kann und dabei oft schwere Krankheiten verursacht.
Fettsäuren
Der Körper kann bestimmte Fettsäuren bei Bedarf herstellen (synthetisieren). Andere, die sogenannten essenziellen Fettsäuren, können nicht synthetisiert werden und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Sie machen bei normaler Ernährung etwa 7 Prozent des Fettverbrauchs und etwa 3 Prozent der täglichen Gesamtkalorien aus (etwa 8 Gramm). Zu den essenziellen Fettsäuren gehören Linolsäure und Linolensäure, die in bestimmten pflanzlichen Ölen enthalten sind. Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure, zwei für die Gehirnentwicklung essenzielle Fettsäuren, können aus Linolensäure synthetisiert werden. Sie sind jedoch auch in effizienterer Form in bestimmten Fetten von Meeresfischen enthalten.
Linolsäure und Arachidonsäure sind Omega-6-Fettsäuren. Alpha-Linolensäure, Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure sind Omega-3-Fettsäuren. Eine an Omega-3-Fettsäuren reiche Ernährung kann das Risiko einer Atherosklerose (einschließlich koronarer Herzkrankheit) reduzieren. Die Seeforelle und bestimmte Tiefseefische enthalten große Mengen von Omega-3-Fettsäuren. (Frauen, die schwanger sind oder stillen, sollten Fisch mit niedrigem Quecksilbergehalt wählen. Siehe Quecksilber in Fisch und Meeresfrüchten für weitere Informationen.) In den Vereinigten Staaten nehmen die Menschen meist genügend Omega-6-Fettsäuren zu sich, die in den für zahlreiche industriell hergestellte Nahrungsmittel verwendeten Ölen enthalten sind. Sie nehmen jedoch nicht genügend Omega-3-Fettsäuren zu sich. Die empfohlene Aufnahme von essenziellen Fettsäuren kann täglich mit 2 bis 3 Esslöffeln pflanzlichem Fett oder durch zweimal wöchentlichen Verzehr von knapp 100 Gramm Fettfisch wie Lachs gedeckt werden.
Arten von Fett
Es gibt verschiedene Arten von Fett:
Einfach ungesättigt
Mehrfach ungesättigt
Gesättigt
Gesättigte Fettsäuren erhöhen viel eher den Cholesterinspiegel und das Risiko für Atherosklerose. Aus Tierprodukten hergestellte Lebensmittel enthalten gewöhnlich Fette mit gesättigten Fettsäuren, die bei Zimmertemperatur meist fest werden. Aus Pflanzen gewonnene Fette bestehen gewöhnlich aus einfach ungesättigten oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren und sind bei Raumtemperatur meist flüssig. Eine Ausnahme bilden Palmöl und Kokosnussöl. Sie enthalten mehr gesättigte Fettsäuren als andere Pflanzenöle.
Transfette (Transfettsäuren) bilden eine andere Kategorie von Fett. Sie werden vom Menschen produziert, indem Wasserstoffatome an einfach ungesättigte oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren angefügt werden (Hydrierung oder Härtung). Fette können teilweise oder voll gehärtet (oder mit Wasserstoffatomen gesättigt) werden. In den USA besteht die hauptsächliche Quelle von Transfetten aus teilweise gehärteten, pflanzlichen Ölen, die in vielen handelsüblichen Fertignahrungsmitteln vorkommen. Der Verzehr von Transfetten kann sich negativ auf den Cholesterinspiegel auswirken und das Risiko für die Entstehung einer Atherosklerose bergen. Aus diesem Grund hat die US-amerikanische Behörde für Lebensmittel- und Arzneimittelsicherheit (Food and Drug Administration, FDA) die Verwendung von Transfetten in Fertignahrungsmitteln verboten.
Fett in der Nahrung
Gesundheitsbehörden empfehlen im Allgemeinen:
Die Fettaufnahme auf weniger als 28 Prozent der täglichen Kalorienzufuhr (oder weniger als 90 Gramm pro Tag) zu begrenzen
Gesättigte Fette auf weniger als 8 % täglich zu reduzieren
Das Weglassen von Transfetten im Ernährungsplan wird empfohlen. Wann immer möglich, sollten statt gesättigten Fetten und Transfetten einfach und mehrfach ungesättigte Fettsäuren, einschließlich Omega-3-Fettsäuren, verwendet und konsumiert werden.
Bei Personen mit hohem Cholesterinspiegel kann es sinnvoll sein, den Gesamtfettkonsum noch weiter zu reduzieren.