Fruktose (Fruchtzucker) – Ernährungstherapeutische Aspekte

Darm und Mikrobiom

Fruktose gehört zu den fermentierbaren Kohlenhydraten und kann von Mikroorganismen verstoffwechselt werden.

Bei der alkoholischen Gärung durch Hefen entstehen dabei Ethanol und Kohlendioxid. Beim bakteriellen Abbau im Dickdarm hingegen werden meist Gase und organische Säuren gebildet. Der Abbau von Fruktose im Dickdarm ist bei Gesunden sehr gering. Die Zusammensetzung der Darmflora wirkt sich auf die gesamten metabolischen Funktionen des Magen-Darm-Traktes aus. Aus Tierversuchen ergaben sich erste Hinweise, dass eine fruktosereiche Ernährung in Kombination mit einem metabolischen Syndrom auch mit einer veränderten Mikroflora der Betroffenen einhergeht [Jen 2014].

Energielieferant

Der Zucker kann auf drei Wegen genutzt werden. Der Großteil dient der Energiegewinnung in den Zellen, insofern die Zellen einen Energiebedarf haben. Fruktose liefert 4 kcal pro Gramm.

Andererseits kann Fruktose in Glukose umgewandelt werden, um die Glykogenspeicher aufzufüllen.

Bei einem Überschuss und fehlendem Energiebedarf indes wird die verbliebene Fruktose in Fett umgewandelt und größtenteils in der Leber gespeichert. Ein geringer Teil wird in Lipoproteine (VLDL) verpackt und über das Blut zu anderen Geweben transportiert. Laut Max-Rubner-Institut liegt die dafür kritische Aufnahme bei mehr als 100 g täglich [MRI 2018].

Aus dem Darm aufgenommener Fruchtzucker eignet sich somit nur als Energielieferant. Die Spermien des Mannes sind auf den Zucker als Nährstoff angewiesen, weshalb die Samenflüssigkeit höhere Mengen enthält.

Süßungsmittel

Im Vergleich zu Saccharose schmeckt Fruchtzucker etwa 20 % süßer. Für den gleichen Süßgeschmack benötigt man demnach eine kleinere Menge. In kalten Speisen ist die Süßkraft höher, da Fruktose bei höheren Temperaturen in einer anderen Form vorliegt. Die Süßkraft entspricht dann der des Haushaltszuckers.

Fruktose erzielt aber im Vergleich zu Glukose eine geringere Sättigungswirkung. Grund dafür ist das fehlende Insulinsignal bei der Aufnahme und Verwertung von Fruchtzucker. Auch scheint dieser im Vergleich zu Glukose das appetithemmende Hormon Ghrelin nicht so stark zu unterdrücken, das sättigende Hormon Leptin jedoch stärker zu hemmen [Tef 2004]. Kritiker führen an, dass das daraus resultierende geringere Sättigungssignal insbesondere bei Kindern zur Mehraufnahme an Kalorien und Zucker führt. Das ist dann der Fall, wenn sie häufig mit Fruktose angereicherte Süßwaren und Getränke sowie Milchprodukte konsumieren. Inwieweit diese Erkenntnisse für die Ernährung insgesamt und für den Erwachsenen relevant sind, lässt sich noch nicht abschließend bewerten.

Die EU-Politik setzte dem Ganzen die Krone auf, indem sie einen Health Claim für Fruktose nach „wissenschaftlicher“ Prüfung zuließ: „Der Verzehr von Lebensmitteln, die Fruktose enthalten, führt zu einem geringeren Anstieg von Glukose im Blut im Vergleich zu Lebensmitteln, die Sucrose oder Glukose enthalten.“ Dieser ist dann zulässig, wenn im Endprodukt mindestens 30 % der enthaltenen Glukose oder Sucrose durch Fruktose ersetzt wurde. Einigen Quellen zufolge befindet sich der Health Claim jedoch in einer Nachprüfung.

Technologische Eigenschaften

Fruchtzucker hat ausgezeichnete technologische Eigenschaften als Süßungsmittel, weshalb der Zucker umfangreich in Lebensmitteln eingesetzt wird. Der Zucker ist farb- sowie geruchlos, leicht wasserlöslich, sehr süß schmeckend und bildet nadelförmige, stark hygroskopische Kristalle aus.

Adipositas und Übergewicht

Ein hoher Fruktosekonsum kann zu einer (weiteren) Gewichtszunahme führen, vor allem bei einem Energieüberschuss [Sie 2012]. Bei einer ausgeglichenen Energiebilanz ließen sich die Beobachtungen hingegen nicht bestätigen [Sch 2020].

Demenz/ Morbus Alzheimer

Wissenschaftler zeigten in Tiermodellen, dass die regelmäßige Aufnahme hoher Saccharose- und Fruktose-Mengen zu einer geringeren Neubildung von Nerven führt. Gleichzeitig beobachteten sie unter diesen Bedingungen ein erhöhtes Zellsterben. Interessanterweise war dieser Effekt bei der alleinigen Gabe von Glukose nicht nachweisbar [van 2011]. Ein hoher Zucker- und Fruchtzuckerkonsum, wie er für die moderne Ernährung typisch ist, scheint sich nicht nur negativ auf die Alzheimer-Risikofaktoren Übergewicht und Metabolisches Syndrom, sondern auch direkt auf das Gehirn auszuwirken.

Diabetes mellitus

Im Tierversuch führten hohe Fruktosemengen zu Insulinresistenz. Bisher am Menschen durchgeführte Studien kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Zwei Untersuchungen an Personen, deren tägliche Kalorienzufuhr zu 30 % aus Saccharose (Zweifachzucker aus Fruktose und Glukose), also etwa 150 bis 180 g bestand, zeigten verminderte Insulinsensitivität. Andere Studien konnten dies nicht bestätigen [Lav 2009].

Laut Johnson und seinen Koautoren verursacht eine sehr hohe Fruktoseaufnahme von etwa 250 g/ Tag (etwa 5,2 Liter Limonade) innerhalb einer Woche eine Insulinresistenz. Mengen von 210 g/ Tag (rund 4,5 Liter Limonade) lösen diese nur in Geweben aus, die über das Enzym Fruktokinase verfügen (Leber, Fettzellen). Bei Dosen von etwa 100 g/ Tag (etwa 2 Liter Limonade) trat keine Insulinresistenz auf [Joh 2009]. Es ist anzunehmen, dass die Dosissschwelle bei zunehmender Beobachtungsdauer noch deutlich abnehmen würde.

Hohe Fruchtzuckermengen begünstigen zudem die Ausbildung einer Fettleber, was wiederum zu einer hepatischen Insulinresistenz führen kann. Auch erhöhen sich die Triglyzeridspiegel im Blut, wodurch die bei Diabetikern häufig vorkommende Fettstoffwechselstörung weiter verstärkt wird.

Ein schädlicher Einfluss ist bei einem dauerhaft hohen Fruktosekonsum also nicht auszuschließen.

Fettleber

Ein hoher Fruktosekonsum fördert die Ausbildung einer Insulinresistenz, viszeralen Adipositas sowie NASH [Sta 2009]. Der regelmäßige Verzehr von Limonade führte in Studien bereits nach kurzer Zeit zu erhöhten Lipidspiegeln in den Leberzellen verbunden mit einer verminderten hepatischen Insulinsensitivität, zu erhöhten VLDL-Triglyzeridwerten im Blut und einer verminderten Bildung des Glukosetransporters GLUT4 (frühes Anzeichen für eine beginnende Insulinresistenz) [Lê 2008]. Zucker- und fruktosereiche Snacks sowie Getränke verschlechtern bestehende Erkrankungen (Insulinresistenz, Fettleber, metabolisches Syndrom) [Te M 2012]. Mit den genannten Effekten ist vor allem dann zu rechnen, wenn die Gesamtenergiezufuhr insgesamt über dem eigentlichen Bedarf liegt, nicht aber zwangsläufig bei einer ausgeglichenen Energiebilanz [Chu 2014].

Fettstoffwechselstörungen

Hohe Triglyzeridspiegel können auf einen zu hohen Fruktoseverzehr deuten [Wan 2014] [Chi 2015].

Der Zucker wird in der Leber verstoffwechselt und bei übersteigenden Leberkapazitäten in Fett umgewandelt. Ein Teil des gebildeten Fettes gelangt ins Blut, was sich bei Blutuntersuchungen in erhöhten Blutfettwerten, insbesondere erhöhten Triglyzeriden, widerspiegeln kann. Langfristig soll Fruktose auf diese Weise zu einer erhöhten viszeralen Fettmenge führen. Dies konnte bei einer insgesamt über dem Bedarf liegenden Energiezufuhr beobachtet werden [Sta 2009].

Fruktosemalabsorption

Der Zucker Fruktose löst die bei Fruktosemalabsorption typischen Symptome aus. Der Konsum ist daher einzuschränken.

Bei einer Fruktosemalabsorption ist die Aufnahme von Fruktose im Darm gestört. Diese kann auch (vorübergehend) infolge einer Erkrankung des Darms (z. B. Reizdarmsyndrom, Morbus Crohn, Colitis ulzerosa) oder einer anderen Unverträglichkeit (z. B. Laktoseintoleranz, Zöliakie) auftreten.

Hyperurikämie und Gicht

Fruktose ist der einzige Zucker, der den Harnsäurespiegel im Plasma erhöhen kann.

In Tierstudien an Ratten erhöhte Fruktose deutlich den Harnsäurespiegel, was im Weiteren zu typischen Erscheinungen des metabolischen Syndroms wie Gewichtszunahme, Bluthochdruck, erhöhte Insulin- und Triglyzeridspiegel sowie Insulinresistenz führte. Gruppen, die mit vergleichbaren Mengen Glukose gefüttert wurden, entwickelten diese typischen Merkmale nicht [Joh 2009].

Fruktose wird zu ADP umgebaut, das dann in Purin und Harnsäure zerfällt. Die Studiengruppe Choi et al. bewies, dass ein fruktosehaltiges Süßgetränk das Risiko, Gicht zu bekommen, um bis zu 45 % steigern kann [Cho 2007].

Einige Untersuchungen am Menschen zeigten einen dosisabhängigen Anstieg des Harnsäurespiegels nach fruktosereichen Softdrinks verbunden mit einem erhöhten Gichtrisiko. Andere fanden diesen Zusammenhang lediglich bei Männern [Joh 2009]. Dabei stieg der Harnsäurespiegel nach Fruktoseaufnahme um etwa 2 mg/ dl innerhalb einer Stunde. Zwar war dieser Anstieg anfangs nur vorübergehend, nach einigen Wochen erhöhte sich jedoch der Nüchternspiegel [Joh 2009].

Die erhöhten intrazellulären AMP-Spiegel aktivieren den Abbau zu Harnsäure. Je höher die aufgenommene Fruktosemenge, umso mehr Harnsäure entsteht. Bereits Dosen unterhalb von 0,5 g Fruktose/ kg Körpergewicht können diesen Stoffwechselweg auslösen, insbesondere bei Kindern [Seg 2007].

Nierenerkrankungen

Neben einem erhöhten Risiko für hohe Blutfettwerte und der Entwicklung einer Fettleber mehren sich auch Hinweise, nach denen ein hoher Fruchtzuckerkonsum die Nieren schädigen kann.

Das größte Risikopotenzial geht dabei von süßen Erfrischungsgetränken aus. Wer täglich zwei oder mehr Gläser Limonade trinkt, kann bereits nach wenigen Jahren erste Nierenschäden davontragen, so das Urteil japanischer Wissenschaftler. Unabhängig von anderen Risikofaktoren waren vor allem diejenigen betroffen, die mindestens zwei Gläser Softdrinks täglich genossen [EUR 2013]. In Tierexperimenten zeigte sich, dass bereits mäßige Mengen an Fruchtzucker die Empfindlichkeit der Nierenzellen gegenüber Angiotensin II erhöhen. Dabei handelt es sich um ein Hormon, das an der Regulation des Salz-Wasser-Haushalts und damit der Blutdruckregulation beteiligt ist (Literatur in [EUR 2013]).

Allgemeines

Fruchtzucker ist besonders in Früchten enthalten. Obst, aber auch einige Gemüsesorten sind fruktosereich und sollten nur soweit konsumiert werden, wie es die individuelle Verträglichkeit zulässt. Zahlreichen Produkten ist Fruktose zugesetzt.

Zugesetzter Fruchtzucker in Lebensmitteln ist im Zutatenverzeichnis beispielsweise unter den Begriffen Fruchtzucker/Fruktose, Zucker, Invertzuckersirup, Fruktosesirup, Isoglukose, Maissirup, Fruktose-Glukosesirup, Glukose-Fruktosesirup oder auch Saftkonzentrat zu finden. Der Fruktosegehalt muss auf dem Produkt nicht ausgewiesen werden und ist in der Angabe „davon Zucker“ (enthält alle Einfach- und Zweifachzucker) enthalten.

Bestandteil von anderen Zuckern

Fruktose, im deutschen Sprachgebrauch Fruchtzucker genannt, ist ein Einfachzucker (Monosaccharid). Der Name leitet sich vom lateinischen Wort „fructus“ für Früchte und der Endung „-ose“ für Zucker ab. Das Monosaccharid ist Bestandteil einer Reihe von Zweifach- und Mehrfachzuckern.

Der wichtigste fruktosehaltige Zweifachzucker ist Saccharose (Rohrzucker). Hier ist Fruktose mit Glukose (Traubenzucker) verbunden. Auch der „gewöhnliche“ Haushaltszucker besteht folglich zu 50 % aus Fruktose.

Neben Saccharose existieren noch eine Reihe weiterer Zweifachzucker, bei denen Glukose mit Fruktose verbunden ist. Diese spielen bei der natürlichen Ernährung jedoch eine untergeordnete Rolle. Beispiele sind Turanose, Maltulose, Leukrose und Isomaltulose (Palatinose™). Als Fruktane werden eine Reihe von Mehr- und Vielfachzuckern bezeichnet, die größtenteils aus Fruktose-Einheiten bestehen. Diese dienen in einigen Pflanzen als Speicherersatz oder -ergänzung zur Stärke. Das bekannteste nur aus Fruktose bestehende Fruktan ist Inulin sowie die daraus gewonnene Oligofruktose.

Obst

Fruchtzucker kommt von Natur aus in vielen Früchten vor. Dennoch wird insbesondere bei tiefgefrorenem Obst, Konserven sowie Obstkompott gern Fruktose zugesetzt, um einen süßeren Geschmack zu erzielen. Gleichzeitig verstärkt der Zucker das Fruchtaroma.

In Marmelade bzw. Konfitüre wird dieser ebenfalls verwendet. In kalorienreduzierten Varianten wird der synergistische Effekt mit Süßstoffen ausgenutzt. Für die private Marmeladenherstellung ist abgepackter Fruchtzucker im Supermarkt erhältlich.

Trockenfrüchte enthalten aufgrund des entzogenen Wassers besonders hohe Mengen.

Backwaren

Fruktose karamellisiert kräftig wie auch rasch und erzeugt in Backwaren so eine intensive Bräunung. Es beschleunigt die Stärkeverkleisterung und führt zu einer höheren Viskosität, wodurch insbesondere in Desserts Verdickungsmittel eingespart werden können.

Bei höheren Temperaturen wird die Struktur von Fruktose verändert und liegt in ähnlicher Form wie Glukose vor. So kann bei erhitzten bzw. gebackenen Speisen kein Zucker bei gleichbleibendem Süßgeschmack eingespart werden

Milch/-erzeugnisse

In vielen Milchprodukten wie Joghurt, Quark und Pudding wird Fruktose zugesetzt. Besonders in Kinderprodukten wird die Fruchtsüße gern beworben.

Da der Zucker auch bei niedrigen Temperaturen noch eine hohe Süßkraft aufweist, ist dieser häufig in Eiscreme zu finden. Zumeist wird neben dem reinen Fruchtzucker auch Fruktose-Glukosesirup (Isoglukose) eingesetzt.

Fertigen Kakaogetränken verleiht der Zusatz ein intensiveres Aroma und ermöglicht die Reduktion des Fettgehaltes bei gleichbleibendem Geschmack.

Süßwaren und Genussmittel

Fruktose und Fruktosesirup eignen sich besonders für Pralinen-, Schokoladen- und Bonbonfüllungen. Auch in der Gummi- und Geleezuckerwarenherstellung finden diese Verwendung.

In einigen Produkten wie Nougat, Marzipan oder Mäusespeck wird Fruktose als Feuchthaltemittel eingesetzt.

Fruchtzucker kommt von Natur aus in Honig vor.

Getränke

Süßen, alkoholfreien Erfrischungsgetränken wird häufig Fruchtzucker zugesetzt. Insbesondere in kalorienreduzierten Limonaden oder Säften wird durch Mischung mit Süßstoffen eine höhere Süßkraft erzielt.

Kristalline Fruktose eignet sich zudem zur Herstellung von Getränkepulvern oder löslichem Eistee.

Gesunde Erwachsene

Die Empfehlungen für Fruktose sind in den Empfehlungen zum Zuckerkonsum enthalten. Dieser sollte bei Gesunden bei max. 100 kcal (Frauen) bzw. 150 kcal (Männer) täglich liegen.

Bei bestimmten Erkrankungen (z. B. Fettleber, Fettstoffwechselstörungen, Hyperurikämie, Fruktosemalabsorption) kann eine fruktosearme Ernährung angezeigt sein.

Ist-Zufuhr

Der Mensch hat Fruktose vor der Industrialisierung von Lebensmitteln nur über natürliche Quellen aufgenommen. Forschern zufolge handelte es sich schätzungsweise um 16 bis 20 Gramm pro Tag [UGB]. Heute liegt die Aufnahme vermutlich deutlich höher. Genaue Daten gibt es (bislang) leider nicht. Die tägliche Zufuhr an Einfach- und Zweifachzuckern liegt um die 62 Gramm bei Männern und 57 Gramm bei Frauen [Ernährungsberatung Rheinland-Pfalz].

Aufnahme (Resorption)

Über die Nahrung gelangt Fruktose in freier oder gebundener Form in die oberen Darmabschnitte und wird hier aus Haushaltszucker (Saccharose) enzymatisch freigesetzt. Anschließend wird der Fruchtzucker über die Darmschleimhaut aufgenommen. Dabei passiert der Zucker ein Transporteiweiß (GLUT-5), das eine Art Kanal in der Zellmembran bildet und die Aufnahme erleichtert.

Die Fruktoseaufnahme im Darm ist so lange möglich, wie die Konzentration im Darmlumen niedriger ist als in der Zelle. Die gleichzeitige Anwesenheit von Glukose kann die Aufnahme verbessern. Die Kapazität dieses Transportsystems wird auf etwa 25 Gramm Fruktose je Einzelportion bzw. 60 Gramm je Tagesportion geschätzt [Ernährungsberatung Rheinland-Pfalz]. Größere Mengen gelangen weiter in den Dickdarm. Aufgrund der enormen Wasserbindung können hohe Mengen besonders bei Kleinkindern zu Durchfällen führen.

Exkurs: Inulin besteht aus vielen miteinander verknüpften Fruktosemolekülen. Es kann im Darm aber nicht enzymatisch gespalten werden, da das dafür notwendige Enzym (Inulinase) fehlt. Inulin gelangt in den Dickdarm und wird hier von den Darmbakterien zu kurzkettigen Fettsäuren abgebaut. Dabei entstehen auch Gase, die bei empfindlichen Menschen zu Blähungen führen können.

Weitere Aspekte des Stoffwechsels

Ein kleiner Teil des aufgenommenen Zuckers kann bereits in den Darmzellen als Energielieferant dienen. Der Großteil gelangt jedoch in die Blutbahn, wo der Fruchtzucker über die Pfortader zur Leber transportiert wird. Die Aufnahme in die Leber wird ebenfalls durch ein Transporteiweiß (GLUT-2) gefördert. Hier werden bereits 50 bis 75 % verstoffwechselt [Joh 2009]. Zudem wird der Fruchtzucker in den Leberzellen so umgewandelt, dass dieser die Leber nicht mehr verlassen kann. Daher gelangt nur ein kleiner Rest in den Blutkreislauf. Im Gegensatz zu Glukose erfolgt die Aufnahme in die Zellen insulinunabhängig. Die Blutzuckerwirkung ist verhältnismäßig gering.