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Nährstoffübersicht

Von

Adrienne Youdim

, MD, David Geffen School of Medicine at UCLA

Inhalt zuletzt geändert Okt 2016
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Quellen zum Thema

Die Ernährungswissenschaften beschäftigen sich mit der Nahrung und ihrem Zusammenhang mit der Gesundheit. Nährstoffe sind chemische Bestandteile von Lebensmitteln, die der Körper für das Wachstum, den Erhalt der Lebensfunktionen und die Energiegewinnung nutzt.

Nährstoffe, die der Organismus nicht synthetisieren kann und deshalb aus der Nahrung gewinnen muss, werden als essenziell bezeichnet. Diese umfassen:

Nährstoffe, die der Körper aus Nahrungsbestandteilen aufbauen kann, sind nichtessenziell, obwohl ihre Herstellung durch die Nahrung erst möglich wird.

Makronährstoffe benötigt der Körper in relativ großen Mengen, Mikronährstoffe in minimalem Umfang.

Das Fehlen von Nährstoffen kann zu Unterernährung, die Mangelsyndrome (wie z. B. Kwashiorkor, Pellagra) verursachen kann. Eine übermäßige Zufuhr von Makronährstoffen führt zu Adipositas und ähnlichen Erkrankungen; die übermäßige Aufnahme von Mikronährstoffen kann toxisch wirken. Auch das Gleichgewicht der verschiedenen Arten von Nährstoffen, wie das Mengenverhältnis von ungesättigten vs. gesättigten Fettsäuren, kann Einfluss auf die Entwicklung von Erkrankungen haben.

Makronährstoffe

Makronährstoffe bilden den größten Teil der Nahrungsbausteine und liefern sowohl Energie als auch zahlreiche essenzielle Nährstoffe. Kohlenhydrate, Proteine, einschließlich essenzielle Aminosäuren, Fette, einschließlich essenzielle Fettsäuren, Makromineralstoffe und Wasser zählen zu den Makronährstoffen. Kohlenhydrate, Fette und Proteine sind austauschbare Energiequellen; dabei liefern Fette 9 kcal/g (37,8 kJ/g), Proteine und Kohlenhydrate jeweils 4 kcal/g (16,8 kJ/g).

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate aus der Nahrung werden in Glucose und weitere Monosaccharide aufgespalten. Kohlenhydrate erhöhen den Blutzuckerspiegel und liefern Energie.

Einfache Kohlenhydrate setzen sich aus kleinen Molekülen wie Monosacchariden oder Disacchariden zusammen, die den Blutzuckerspiegel schnell ansteigen lassen.

Komplexe Kohlenhydrate sind aus mehreren Molekülen aufgebaut. Sie werden in Monosaccharide aufgespalten. Sie erhöhen den Blutzuckerspiegel langsamer, dafür jedoch über einen längeren Zeitraum.

Glucose und Saccharose sind einfache, Stärken und Ballaststoffe komplexe Kohlenhydrate.

Der glykämische Index gibt Auskunft darüber, wie schnell die Aufnahme von Kohlenhydraten den Plasmaglukosespiegel erhöht. Die Werte reichen von 1, dem langsamsten Anstieg, bis 100, der schnellsten Steigerung, die der Zufuhr reiner Glucose entspricht (siehe Tabelle: Glykämischer Index einiger Lebensmittel). Die Erhöhung der Blutzuckerwerte hängt jedoch auch davon ab, welche Nahrungsmittel mit den Kohlenhydraten aufgenommen werden.

Tabelle
icon

Glykämischer Index einiger Lebensmittel

Kategorie

Nahrung

Index*

Bohnen

Kidneybohnen

33

Rote Linsen

27

Soja

14

Brot

Pumpernickel

49

Weißbrot

69

Vollkornbrot

72

Getreide

Verschiedene Kleiesorten

54

Cornflakes

83

Haferflocken

53

Puffreis

90

Weizenschrot

70

Milchprodukte

Milch, Eiscreme, Joghurt

34–38

Früchte

Apfel

38

Banane

61

Orange

43

Orangensaft

49

Erdbeeren

32

Getreide

Gerste

22

Brauner Reis

66

Weißer Reis

72

Nudeln

38

Kartoffeln

Instantkartoffelpüree (weiß)

86

Kartoffelpüree (weiß)

72

Süßkartoffeln

50

Snacks

Maisflocken

72

Haferkekse

57

Kartoffelchips

56

Zucker

Fruktose

22

Glukose

100

Honig

91

Raffinierter Zucker

64

* Die Werte können variieren.

Die Aufnahme von Kohlenhydraten mit hohem glykämischem Index steigert die Plasmaglukosewerte rasch auf ein beträchtliches Niveau. Es wird angenommen, dass als Ergebnis der Insulinspiegel ansteigt, was Hypoglykämie und Hunger verursacht. In der Folge werden häufig übermäßig viele Kalorien aufgenommen, was wiederum zur Gewichtszunahme führen kann. Kohlenhydrate mit niedrigem glykämischem Index erhöhen die Plasmaglukosewerte langsam, der postprandiale Insulinspiegel bleibt niedriger, und das Hungergefühl ist schwächer ausgeprägt. Damit wird der Konsum überflüssiger Kalorien weniger wahrscheinlich, die Lipidwerte entwickeln sich letztlich vorteilhafter, und das Risiko für Adipositas, Diabetes mellitus und Komplikationen bei bereits existierendem Diabetes verringert sich.

Proteine

Proteine werden aus der Nahrung in Peptide und Aminosäuren aufgespalten. Sie sind für den Erhalt, den Ersatz, die Funktion und das Wachstum von Körpergewebe notwendig. Erhält der Körper jedoch nicht genügend Kalorien aus Lebensmittelquellen oder Gewebedepots, die hauptsächlich aus Fett bestehen, so wird Protein für die Energiegewinnung verwendet.

Da der Körper Nahrungsprotein für die Herstellung von Körpergewebe nutzt, existiert ein Nettogewinn von Protein, somit eine positive Stickstoffbilanz. Katabolische Körperzustände, wie sie z. B. bei Hunger, Infektionen oder Verbrennungen vorliegen, fordern häufig mehr Protein als resorbiert wird, da der Körper Gewebe abbaut. Daher entsteht in diesen Fällen ein Nettoverlust, die Stickstoffbilanz fällt negativ aus. Die Stickstoffbilanz lässt sich am besten bestimmen, wenn der mit dem Urin oder Stuhl ausgeschiedene Stickstoff von der konsumierten Stickstoffmenge abgezogen wird.

Neun der 20 Aminosäuren sind essenziell, d. h., eine Person kann sie nicht synthetisieren, sondern muss sie mit der Nahrung aufnehmen. Alle Menschen benötigen 8 essenzielle Aminosäuren, Säuglinge und Kleinkinder benötigen zusätzlich Histidin.

Der auf das Körpergewicht bezogene Proteinbedarf entspricht der Wachstumsrate, die vom Kleinkind- bis ins Erwachsenenalter stetig abnimmt. Der tägliche Proteinbedarf verringert sich von 2,2 g/kg bei Säuglingen im Alter von 3 Monaten auf 1,2 g/kg bei 5-jährigen Kindern und 0,8 g/kg bei Erwachsenen. Der Proteinbedarf entspricht dem Bedarf essenzieller Aminosäuren (siehe Tabelle: Bedarf an essenziellen Aminosäuren in mg/kg Körpergewicht). Erwachsene, die ihre Muskelmasse vergrößern möchten, benötigen sehr wenig zusätzliches Protein über die Anforderungen in der Tabelle hinaus.

Die Zusammensetzung der Proteine aus den einzelnen Aminosäuren ist sehr unterschiedlich. Die biologische Wertigkeit (biological value, BV) spiegelt die Ähnlichkeit in der Zusammensetzung der Aminosäuren des Proteins zu der von tierischen Geweben wider; so zeigt die biologische Wertigkeit, zu welchem Prozentsatz ein diätetisches Protein essenzielle Aminosäuren für den Körper liefert.

  • Mit einem Wert von 100 stimmt das Protein von Hühnereiern perfekt mit dem menschlichen Protein überein.

  • Tierische Proteine in Milch und Fleisch haben eine hohe BV (~ 90).

  • Proteine in Getreide und Gemüse haben eine geringere BV (~ 40)

  • Einige abgeleitete Proteine (beispielsweise Gelatine) eine BV von 0.

Das Ausmaß, in dem Nahrungsproteine die fehlenden Aminosäuren eines anderen Proteins liefern und somit mit diesem komplementär sind, bestimmt insgesamt die biologische Wertigkeit der Nahrung. Werte für die empfohlene Nährstoffzufuhr (Recommended Daily Allowances, RDA) für Protein stützen sich auf die Annahme, dass das durchschnittliche Nahrungsangebot eine biologische Wertigkeit von 70 besitzt.

Tabelle
icon

Bedarf an essenziellen Aminosäuren in mg/kg Körpergewicht

Bedarf

Kleinkind (4–6 Mon.)

Kinder (10–12 Jahre)

Erwachsene

Histidin

29

Isoleucin

88

28

10

Leucin

150

44

14

Lysin

99

49

12

Methionin und Cystin

72

24

13

Phenylalanin und Tyrosin

120

24

14

Threonin

74

30

7

Tryptophan

19

4

3

Valin

93

28

13

Bedarf insgesamt (ohne Histidin)

715

231

86

Fette

Fette werden in Fettsäuren und Glycerin aufgespalten. Sie werden für das Wachstum von Körpergewebe und die Hormonproduktion benötigt. Gesättigte Fettsäuren, die in tierischen Fetten vorkommen, sind bei Zimmertemperatur eher fest. Mit Ausnahme von Palm- und Kokosöl sind pflanzliche Fette bei Zimmertemperatur meist von flüssiger Konsistenz; sie enthalten reichlich einfach ungesättigte oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren.

Die partielle Hydrierung von ungesättigten Fettsäuren (wie bei der Nahrungsmittelherstellung üblich) erzeugt Transfettsäuren, die bei Raumtemperatur fest oder halbfest sind. Die wichtigste Nahrungsquelle für Transfettsäuren in den USA sind partiell hydrierte pflanzliche Öle, wie sie bei der Herstellung von bestimmten Lebensmitteln (z. B. Kekse, Cracker, Chips) verwendet werden, um die Haltbarkeit zu verlängern. Transfettsäuren erhöhen den LDL-Cholesterinspiegel und senken den HDL-Spiegel. Unabhängig davon erhöhen sie auch das Risiko einer koronaren Herzkrankheit.

Essenzielle Fettsäuren (EFAs) sind

  • Linolsäure, eine Omega-6 (n-6) Fettsäure

  • Linolensäure, eine Omega-3 (n-3) Fettsäure

Der Körper benötigt weitere Omega-6-Fettsäuren, wie z. B. Arachidonsäure und Omega-3-Fettsäuren, wie z. B. Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure, die er jedoch aus den essenziellen Fettsäuren synthetisiert.

Essenzielle Fettsäuren ( Mangel essenzieller Fettsäuren) werden zur Herstellung von Eicosanoiden (biologisch aktiven Lipiden), z. B. Prostaglandinen, Thromboxanen, Prostacyclinen und Leukotrienen, benötigt. Die Zufuhr von Omega-3-Fettsäuren verringert nach derzeitigem Stand der Erkenntnisse das Risiko für den Koronararterienverschluss.

Der Bedarf für essenzielle Fettsäuren hängt vom Alter eines Menschen ab. Erwachsene sollten Linolsäure in Mengen von mind. 2% des gesamten Kalorienbedarfs aufnehmen, Linolensäure in Mengen von mindestens 0,5% des Kalorienbedarfs. Pflanzliche Öle enthalten Linol- und Linolensäure. Aus Disteln, Sonnenblumen, Mais, Soja, Schlüsselblumen, Kürbiskernen und Weizenkeimen gewonnene Öle liefern reichlich Linolsäure. Meeresfischöl sowie Leinsamen-, Kürbiskern-, Soja- und Rapsöl enthalten viel Linolensäure. Öl aus Meeresfischen stellt zudem Omega-3-Fettsäuren zur Verfügung.

Makromineralien

Tabelle
icon

Makromineralien

Nährstoff

Hauptquellen

Funktionen

Kalzium

Milch und Milchprodukte, Fleisch, Fisch, Eier, Getreide, Bohnen, Obst, Gemüse

Knochen- und Zahnbildung, Blutgerinnung, Nervenleitung, Muskelkontraktion, Herzleitung

Chlorid

Viele Lebensmittel, vor allem tierische Produkte, aber auch einige Gemüse; ähnlich Natrium

Säure-Basen-Gleichgewicht intrazellulär und des Blutes, osmotischer Druck, Nierenfunktion

Kalium

Viele Lebensmittel, darunter Voll- und Magermilch, Bananen, Pflaumen, Rosinen und Fleisch

Muskelkontraktion, Nervenübertragung, intrazelluläres Säure-Basen-Gleichgewicht, Wassereinlagerungen

Magnesium

Blattgemüse, Nüsse, Getreide, Körner, Meeresfrüchte

Knochen- und Zahnbildung, Nervenleitung, Muskelkontraktion, Enzymaktivierung

Natrium

Viele Lebensmittel, darunter Rindfleisch, Schweinefleisch, Sardinen, Käse, grüne Oliven, Maisbrot, Kartoffelchips und Sauerkraut

Säure-Basen-Gleichgewicht intrazellulär und des Blutes, osmotischer Druck, Muskelkontraktion, Nervenleitung, Aufrechterhaltung der Zellmembrangradienten

Phosphor

Milch, Käse, Fleisch, Geflügel, Fisch, Getreide, Nüsse, Hülsenfrüchte

Knochen- und Zahnbildung, Säure-Basen-Gleichgewicht intrazellulär und des Blutes, Energieerzeugung

Tabelle
icon

Referenzwerte für die Zufuhr* von einigen Makronährstoffen, "Food and Nutrition Board, Institute of Medicine of the National Academies"

Kategorie

Alter oder Zeitraum (Jahr)

Protein (g/kg)

Energie (kcal/kg)

Kalzium (mg/kg)

Phosphor (mg/kg)

Magnesium (mg/kg)

Kleinkinder

0,0–0,5

2,2

108,3

66,7

50,0

6,7

0,5–1,0

1,6

94,4

66,7

55,6

6,7

Kinder

1–3

1,2

100,0

61,5

61,5

6,2

4–6

1,2

90,0

40,0

40,0

6,0

7–10

1,0

71,4

28,6

28,6

6,1

Männer

11–14

1,0

55,6

26,7

26,7

6,0

15–18

0,9

45,5

18,2

18,2

6,1

19–24

0,8

40,3

16,7

16,7

4,9

25–50

0,8

36,7

10,1

10,1

4,4

51+

0,8

29,9

10,4

10,4

4,5

Frauen

11–14

1,0

47,8

26,1

26,1

6,1

15–18

0,8

40,0

21,8

21,8

5,5

19–24

0,8

37,9

20,7

20,7

4,8

25–50

0,8

34,9

12,7

12,7

4,4

51+

0,8

29,2

12,3

12,3

4,3

Schwangere

0,9

4,6

18,5

18,5

4,9

Stillende

1. Jahr

1,0

7,9

19,0

19,0

5,4

* Diese Werte, als durchschnittliche tägliche Zufuhr über die Zeit ausgedrückt, stehen für individuelle Abweichungen bei den meisten gesunden Menschen, die in den USA unter den üblichen Umweltbelastungen leben.

Wasser

Wasser gilt als Makronährstoff, weil es in Mengen von 1 ml/kcal (0,24 ml/kJ) verbrauchter Energie oder etwa 2500 ml/Tag benötigt wird. Bedarf variiert bei Fieber, körperlicher Aktivität und Veränderungen in Bezug auf Klima und Luftfeuchtigkeit.

Mikronährstoffe

Vitamine und Mineralstoffe, die dem Körper in winzigen Mengen zugeführt werden müssen (Spurenelemente), sind Mikronährstoffe.

Wasserlösliche Vitamine sind Vitamin C (Ascorbinsäure) und acht Vertreter des Vitamin-B-Komplexes: Biotin, Folsäure, Niacin, Pantothensäure, Riboflavin (Vitamin B2), Thiamin (Vitamin B1), Vitamin B6 (Pyridoxin) und Vitamin B12 (Cobalamin).

Fettlösliche Vitamine sind Vitamin A (Retinol), Vitamin D (Cholecalciferol und Ergocalciferol), Vitamin E (Alpha-Tocopherol) und Vitamin K (Phyllochinon und Menachinon).

Nur die Vitamine A, E und B12 werden in nennenswertem Umfang im Körper gespeichert, die anderen Vitamine müssen regelmäßig zugeführt werden, um die Gewebegesundheit aufrechtzuerhalten.

Essenzielle Spurenelemente umfassen Chrom, Kupfer, Jod, Eisen, Mangan, Molybdän, Selen und Zink. Mit Ausnahme von Chrom bilden sämtliche dieser Mineralstoffe Bausteine von Enzymen oder Hormonen, die für den Stoffwechsel benötigt werden. Mit Ausnahme von Eisen und Zink tritt ein Mangel an Mikromineralstoffen in entwickelten Ländern nur äußerst selten auf.

Für weitere Mineralstoffe wie Aluminium, Arsen, Bor, Kobalt, Fluorid, Nickel, Silicon und Vanadium existiert bisher kein Nachweis, dass sie für den Menschen als essenziell gelten könnten. Fluorid wirkt, obwohl es nicht essenziell ist, vorbeugend gegen Zahnkaries, indem es sich mit Kalzium zu Kalziumfluorid (CaF2) verbindet und damit die mineralisierte Zahnmatrix stabilisiert.

Sämtliche Spurenmineralstoffe wirken in großen Mengen toxisch, einige wie Arsen, Nickel und Chrom verursachen Krebserkrankungen.

Weitere Nahrungsbestandteile

Die menschliche Nahrung enthält etwa 100.000 chemische Substanzen (z. B. enthält Kaffee davon 1000). Von diesen Stoffen lassen sich nur 300 als Nährstoffe bezeichnen, von denen wiederum nur wenige essenziell sind. Zahlreiche Substanzen in der Nahrung nützen dem Menschen, obwohl sie nicht zu den Nährstoffen zählen. Beispielsweise verbessern Zusätze wie Konservierungsstoffe, Emulgatoren, Antioxidanzien oder Stabilisatoren die Herstellung und Haltbarkeit von Lebensmitteln. In Spuren enthaltene Bestandteile wie Gewürze, Aromen, Geruchsmittel, Farbstoffe, phytochemische Zusätze und weitere natürliche Zutaten machen Lebensmittel ansprechender und schmackhafter.

Ballaststoffe

Ballaststoffe treten in verschiedenen Formen auf (z. B. Zellulose, Hemizellulose, Pektin, Zahnfleisch). Es erhöht die GI-Motilität, verhindert Verstopfung und hilft bei der Kontrolle der Divertikulose. Es wird angenommen, dass Ballaststoffe die Beseitigung karzinogener Substanzen beschleunigen, die von Bakterien im Dickdarm produziert werden. Epidemiologische Studien legen einen Zusammenhang zwischen Kolonkarzinomen und einer geringen Ballaststoffzufuhr sowie die vorteilhafte Wirkung von Ballaststoffen bei Patienten mit funktionalen Darmkrankheiten, Morbus Crohn, Fettleibigkeit oder Hämorrhoiden nahe. Wasserlösliche Ballaststoffe, die in Obst, Gemüse, Hafer, Gerste und Hülsenfrüchten vorkommen, verringern den postprandialen Anstieg des Blutzucker- und Insulinspiegels und reduzieren den Cholesterinspiegel.

Die typische Ernährungsweise der westlichen US-Bevölkerung gilt mit etwa 12 g/Tag als ballaststoffarm, da dort reichlich intensiv aufbereitetes Weizenmehl und wenig Obst und Gemüse verzehrt werden. Dementsprechend lauten Empfehlungen, die Ballaststoffzufuhr auf etwa 30 g/Tag zu erhöhen und mehr Gemüse, Obst und ballaststoffreiche Getreideprodukte und Körner zu verwenden. Eine sehr hohe Zufuhr von Ballaststoffen kann jedoch die Absorption bestimmter Mineralien verringern.

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