Kohlenhydrate – ein Überblick

Zur Klasse der Kohlenhydrate zählen alle Einfach-, Zweifach-, Mehrfach- und Vielfachzucker. Die auch als Saccharide bezeichneten Zucker sind an der Endung -ose zu erkennen – beispielsweise Fruktose für Fruchtzucker. Kohlenhydrate können qualitativ unterschieden werden. Der Konsum vieler Lebensmittel mit einer niedrigen Kohlenhydratqualität wird mit zahlreichen Krankheitsrisiken in Verbindung gebracht.

1. Überblick

Einteilung und Klassifizierung

Einfachzucker (Monosaccharide)

Einfachzucker bestehen aus einem einzigen Zuckermolekül. Diese werden im Dünndarm sehr schnell aufgenommen und gelangen über die Blutbahn (schneller Blutzuckeranstieg) zur Leber und zu den Zellen bzw. Geweben.

Vertreter:

  • Glukose (Traubenzucker)
  • Fruktose (Fruchtzucker)
  • Galaktose (Schleimzucker)
Zweifachzucker (Disaccharide)

Zweifachzucker sind aus zwei gleichen oder unterschiedlichen Einfachzuckern aufgebaut. Vor der Aufnahme im Dünndarm zerlegen Enzyme diese in ihre jeweiligen kleinsten Bestandteile. Auch hier sind die Aufnahmegeschwindigkeit und damit der Anstieg des Blutzuckers relativ hoch.

Vertreter:

  • Laktose (Milchzucker)
  • Saccharose (Haushaltszucker)
  • Maltose (Malzzucker)
  • Laktulose
  • Trehalose
Mehrfachzucker (Oligosaccharide)

Mehrfachzucker setzen sich aus 3 bis 10 Einfachzuckern zusammen und kommen in freier Form nur in pflanzlichen Nahrungsmitteln vor.

Vertreter:

  • Raffinose
  • Maltotriose
  • Verbascose
  • Stachyose
Vielfachzucker (Polysaccharide)

Vielfachzucker bestehen aus mindestens 10 miteinander verknüpften Einfachzuckern. Unterschieden werden dabei Glukane (aus Glukose aufgebaut) und Fruktosane (aus Fruktose aufgebaut). Prinzipiell kann zwischen verdaulichen und unverdaulichen Polysacchariden (siehe Ballaststoffe) differenziert werden.

Vertreter:

  • Stärke
  • Glykogen
  • Dextrane
  • Dextrine
Glykosaminoglykane

Glykosaminoglykane setzen sich aus repetitiven, das heißt aus sich wiederholenden Disaccharideinheiten zusammen und stellen die Kohlenhydratseitenketten der hochmolekularen Proteoglykane dar. Proteoglykane sind durch einen großen Polysaccharid- beziehungsweise Kohlenhydratanteil (80-94 %) und einen kleinen Proteinanteil (6-20 %) gekennzeichnet und machen zusammen mit den Kollagenen den Hauptbestandteil der extrazellulären Grundsubstanz des Gelenkknorpels sowie der Gelenkflüssigkeit aus.

Vertreter:

  • Hyaluronsäure
  • Heparin
  • Heparansulfat
  • Chondroitinsulfat oder Dermatansulfat
  • Keratansulfat

Funktionen und Wirkungsweisen

Energielieferant

Werden ausreichend Kohlenhydrate über die Nahrung aufgenommen, werden diese hauptsächlich zur Energiegewinnung herangezogen. Die Eiweiße werden in diesem Fall gespart und können anderweitig genutzt werden. Andersherum wird bei unzureichender Kohlenhydrataufnahme, fehlender Verwertungsmöglichkeit von Fett oder bei Nahrungsmangel das Körpereiweiß durch die Glukoneogenese zu Glukose abgebaut. Kohlenhydrate liefern rund 4 kcal pro Gramm.

Süßungsmittel

Die einzelnen Zucker- bzw. Kohlenhydratbausteine besitzen eine unterschiedliche Süßkraft und technologische Eigenschaften, die sich die Lebensmittelindustrie zunutze macht.

Blutzuckerspiegel

Kohlenhydrate lassen den Blutzuckerspiegel ansteigen. In Abhängigkeit der aufgenommenen Menge, der Kohlenhydratarten und der „Verpackung“ der Kohlenhydrate steigt dieser unterschiedlich schnell und stark an.

Präventives und therapeutisches Potenzial

Eine Überblicksarbeit zum präventiven Potenzial von Kohlenhydraten bietet die Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Ernährung aus dem Jahr 2011. Es gibt eine ganze Reihe von ernährungstherapeutisch relevanten Krankheitsbildern, bei denen eine kohlenhydratmodifizierte Kost angezeigt ist oder sein könnte. In Abhängigkeit des Krankheitsbildes gibt es unter Experten mitunter keinen wissenschaftlichen Konsens.

Eine über dem Energiebedarf liegende Kohlenhydratzufuhr bei gleichzeitig unzureichender Bewegung führt zu einer Vermehrung des Fettgewebes und verursacht eine Zunahme des Körpergewichts.

Der Grundgedanke aller kohlenhydratreduzierten Konzepte bei Adipositas liegt in einer gezielten Beeinflussung des Insulinstoffwechsels, der sowohl in den Zucker- als auch in den Fettstoffwechsel involviert ist. Je nach Definition und Diätform wird der Kohlenhydratanteil moderat (auf etwa 30-40 Energie-% der Gesamtenergiezufuhr) oder drastisch (auf unter 20 Energie-% der Gesamtenergiezufuhr) gesenkt.

Effekte:

Die reduzierte Kohlenhydratzufuhr vermindert die Insulinfreisetzung, fördert den Fettabbau im Fettgewebe und hemmt zunehmend den Fetteinbau. Die Blutzucker- bzw. Insulinspitzen nehmen ab, reduzieren Appetit- sowie Hungerattacken und drosseln so die Nahrungszufuhr. Eine mögliche kohlenhydratgetriggerte Insulinresistenz sowie daraus resultierende Stoffwechselentgleisungen werden abgemildert/gestoppt.

Die Kombination aus mehr Fett und Eiweiß ruft ein längeres Sättigungsgefühl hervor und führt über den Tag betrachtet zu einer geringeren Nahrungsmittel- bzw. Energieaufnahme.

Grenzen:

Eine allgemeingültige Beurteilung kohlenhydratreduzierter Ernährungsformen wird durch den Mangel einer einheitlichen Definition erschwert. So werden unter diesem Begriff zahlreiche Diätformen zusammengefasst, die sich in der Strenge der Kohlenhydratrestriktion und in der Qualität der Nahrungsmittelauswahl stark unterscheiden.

Kohlenhydrate sind mit einem proteinsparenden Effekt verbunden und tragen zum Erhalt der Muskelmasse bei. Ebenso sind kohlenhydratarme Diäten dann kritisch zu betrachten, wenn der Verzehr von tierischen Produkten im Vordergrund steht und die Fettqualität unberücksichtigt bleibt.

Angeborene Störungen des Kohlenhydrat- stoffwechsels

Kohlenhydratstoffwechselstörungen sind Erkrankungen, die den Auf- und Abbau von Kohlenhydraten beeinflussen und in der Folge zu verschiedenen Symptomen führen. Die Ernährungstherapie ist spezifisch für jede Störung.

Zucker und hohe Mengen an raffinierten Kohlenhydraten gelten als entzündungsfördernd. Entgegen vieler Mutmaßungen aber spielt Zucker im chronischen Entzündungsgeschehen nur dann eine Rolle, wenn es nach dem Verzehr zu andauernden hohen Blutzuckerspiegeln sowie Blutzuckerspitzen kommt. Der Einfluss ist dabei umso stärker, je länger und öfter diese Zustände anhalten. Dann gelten größere Mengen an Zucker und rasch resorbierbaren Kohlenhydraten als Risikofaktor für Insulinresistenz und damit verbundene Stoffwechselerkrankungen.

Eine über dem Energiebedarf liegende Kohlenhydratzufuhr bei gleichzeitig unzureichender Bewegung führt zu einer Störung des Zuckerstoffwechsels mit unzureichender Insulinwirkung bzw. -empfindlichkeit.

Insbesondere stärke- und zuckerreiche Nahrungsmittel führen zu einem schnellen Anstieg des Blutzuckerspiegels. Derartige Blutzuckerspitzen lösen eine rasche Freisetzung großer Insulinmengen aus und sollten möglichst vermieden werden. Bei übergewichtigen PatientInnen ist zusätzlich eine Gewichtsreduktion anzustreben, da sich diese nachweislich positiv auf den Krankheitsverlauf auswirkt. Der Anteil an freiem Zucker ist auf maximal 50 g pro Tag zu beschränken, kann bei gut eingestellten Diabetes-PatientInnen jedoch akzeptiert werden. Die Hauptquelle für Kohlenhydrate sollten Nahrungsmittel mit einem niedrigem glykämischen Index bzw. glykämischer Last sein. Der Anteil der Kohlenhydrate an der Gesamtenergie richtet sich nach Kostform und Vorlieben.

Epilepsie

Untersuchungen zum möglichen Wirkmechanismus des Fastens führten WissenschaftlerInnen zu dem Schluss, dass die beim Fasten durch Abbau von Körperfettreserven entstehenden Ketonkörper sich positiv auf die Krankheit auswirken können.

Eine ketogene Diät ist vor allem bei EpilepsiepatientInnen sinnvoll, die kaum auf Medikamente ansprechen und für einen operativen Eingriff nicht infrage kommen.

Eine über dem Energiebedarf liegende Kohlenhydratzufuhr bei gleichzeitig unzureichender Bewegung führt zu einer Vermehrung des Fettgewebes und einer Verfettung der Leber [Kan 2014]. Die Insulinresistenz steht in direktem Zusammenhang mit der Entstehung der nicht alkoholischen Fettleber. Eine Reduktion der Energie- und Kohlenhydratzufuhr ist bezüglich der Abnahme des Leberfettgehaltes effektiver als eine reduzierte Energie- und Fettreduktion [Kir 2009]. Eine Reduktion der Kohlenhydratzufuhr ist auch ohne verminderte Energiezufuhr wirksam [Jef 2011]. Aktuelle Studien deuten zudem darauf hin, dass die Entfettung der Leber umso effektiver ist, je geringer die Zufuhr an Kohlenhydraten ausfällt [Luu 2020].

Empfehlung bei Mastfettleber/ metabolischer Fettleber (insbesondere bei Insulinresistenz): Kohlenhydratzufuhr <40 % der täglichen Energiezufuhr, reduziert in Zucker (täglich <100 kcal für Frauen und 150 kcal für Männer)

Indikation: Hypertriglyzeridämien und kombinierte Hyperlipidämien

Eine kohlenhydratreiche und fettarme Ernährung führt zur Abnahme der HDL-Cholesterinkonzentration und Zunahme des Triglyzeridgehaltes im Blut [Bab 2009]; [Nor 2006]. Dies geht mit einer Verschiebung zugunsten der small dense LDL-Partikel einher. Eine kohlenhydratreduzierte Ernährungsweise kann diese Werte verbessern [Vol 2008].

Bei den Empfehlungen zum Kohlenhydratverzehr muss jedoch stark zwischen Einfach- und Mehrfachzuckern, Stärke und Ballaststoffen unterschieden werden.

Ein hoher Konsum von raffinierten Zuckern wie Saccharose und Fruktose scheint zu einer verstärkten Cholesterinausscheidung über die Galle zu führen. In einer kleinen Cross-Over-Studie verschob sich das Gallegleichgewicht bei den Teilnehmern zu Gunsten des Cholesterins, wenn sich diese vorher sechs Wochen lang zuckerreich und ballaststoffarm ernährten [Tho 1983]. In einem Analyseabschnitt der Nurses‘ Health Study war die Notwendigkeit einer Cholezystektomie bei Frauen, die sich kohlenhydratreich ernährten bzw. die häufig Lebensmittel mit hohem glykämischen Index konsumierten, um das 1,3-fache erhöht. Bezogen auf die glykämische Last war das Risiko um das 1,5-fache erhöht [Tsa 2005a].

Denkbare Mechanismen, wie sich Kohlenhydrate auf die Cholesterinkonzentration in der Galle auswirken, sind:

  • Die Aufnahme von schnell resorbierbaren Kohlenhydraten führt zur Ausschüttung von Insulin. Dieses stimuliert die Cholesterinsynthese und kann folglich zu einer erhöhten hepatischen Cholesterinausscheidung führen.
  • Hypertriglyzeridämie ist ein Risikofaktor für Gallensteine, wobei der Zusammenhang noch relativ undurchsichtig ist. Da bei hohem Fruktosekonsum ebenfalls ein Anstieg des Blutfettspiegels beobachtet wird, sind ähnliche Mechanismen denkbar.
  • Zudem wird dem übermäßigen Verzehr von Fruchtzucker aber auch von Saccharose ein hoher Schuldfaktor am Übergewichtsproblem der westlich orientierten Länder zugeschrieben.

Personen mit erhöhtem Risiko sollten sparsam mit Zucker und Weißmehlprodukten sein. Auch wenn ein direkter Zusammenhang mit der Gallensteinbildung nur wenig belegt ist, trägt ein hoher Konsum raffinierter Kohlenhydrate nachweislich zu wichtigen Risikofaktoren wie etwa Übergewicht oder auch Diabetes mellitus bei.

Mit dem medikamentös bedingten Blutzuckeranstieg ist häufig eine Gewichtszunahme verbunden. Durch Beschränkung der Kohlenhydrat- und insbesondere der Zuckerzufuhr steigt der Blutzuckerspiegel nicht zu stark und nicht zu schnell an. Süßes sollte weitgehend gemieden oder zumindest mit Eiweiß kombiniert werden, sodass der Anstieg des Blutzuckerspiegels nicht zu hoch ausfällt und eine schnellere Sättigung bzw. Befriedigung eintritt. Auch auf zuckerhaltige Getränke ist möglichst zu verzichten und mit kalziumreichen Mineralwasser oder ungesüßten Tees zu ersetzen.

Eine hochglykämische Ernährungsweise kann das Gichtrisiko erhöhen. Insulin hemmt die renale Harnsäureausscheidung [Qui 1995].

Lebensmittel, die zu einer hohen Insulinausschüttung führen, sollten daher nur in geringem Umfang verzehrt werden. Besonders Speisen mit reichlich Zucker oder wenig vermahlenem Mehl sollten nicht täglich auf dem Speiseplan stehen.

Kohlenhydrate aus der Nahrung werden im Zuge der Verdauung in Einfachzucker gespalten und in Form von Glukose (in geringeren Mengen auch Fruktose und Galaktose) ins Blut aufgenommen. Der Blutzuckerspiegel steigt daraufhin in Abhängigkeit der aufgenommenen Menge an Glukose unterschiedlich stark an. Aus der Bauchspeicheldrüse freigesetztes Insulin sorgt dafür, dass der Blutzuckerspiegel wieder sinkt. Auf diese Weise werden Körperorgane und -gewebe mit dem Energieträger Glukose versorgt.

Steigt der Blutzuckerspiegel längere Zeit immer wieder unverhältnismäßig stark an, kann sich bei Überlastung eine Insulinresistenz mit schwerwiegenden Folgen entwickeln.

Es ist nachgewiesen, dass eine Kohlenhydratzufuhr über dem Bedarf sowie eine schlechte Kohlenhydratqualität in Kombination mit Bewegungsmangel maßgeblich zur Insulinresistenz beitragen [Bar 2017]. Wichtig zu wissen ist in diesem Zusammenhang, dass die Aufnahme von Kohlenhydraten (bzw. Glukose) über die Nahrung im Gegensatz zu Eiweißen (bzw. bestimmten Aminosäuren) und Fetten (bzw. bestimmten Fettsäuren) nicht (wie fälschlicherweise oft behauptet) lebensnotwendig ist.

Dabei ist die „verträgliche“ und unproblematische Menge an Kohlenhydraten individuell sehr unterschiedlich und kann sich im Laufe des Lebens selbst bei ein und derselben Person ändern. Das Maß hierfür ist die Insulinsensitivität, welche durch die körperliche Aktivität, Begleiterkrankungen, Alter sowie die genetische Veranlagung und den Lebensstil bestimmt wird.

Pauschale Empfehlungen zur Kohlenhydrataufnahme sind daher weder möglich noch sinnvoll. Vielmehr ist die Kohlenhydratqualität von entscheidender Bedeutung, denn diese beeinflusst die Hunger- und Sättigungsregulation, den Leberstoffwechsel, das zentrale Belohnungssystem sowie die Darmflora und den Energiestoffwechsel [Moz 2016].

Die Kohlenhydratqualität berücksichtigt dabei mehrere Kriterien:

  • den Kohlenhydratgehalt eines Lebensmittels
  • den Ballaststoffgehalt eines Lebensmittels
  • und damit verbunden den glykämischen Index sowie die glykämische Last eines Lebensmittels bzw. einer Mahlzeit.

Lebensmittel mit einer niedrigen glykämischen Last und einem hohen Ballaststoffanteil belasten den Insulin- und Zuckerstoffwechsel deutlich weniger als Kohlenhydrate aus verarbeiteter Nahrung mit einem hohen Anteil an Zucker und/oder raffinierter Stärke. Liegt eine Insulinresistenz vor, ist aus ernährungsphysiologischer Sicht eine Senkung der glykämischen Last die zielführendste Maßnahme [Noa 2017] [Fei 2015].

In der Folge kann sich daraus das metabolische Syndrom mit den Kennzeichen Vermehrung des Fettgewebes, Zunahme von Körpergewicht, Verfettung der Leber und/oder Hyperurikämie (hohe Harnsäurewerte) entwickeln.

Kohlenhydrat-malabsorptionen

Bei Störungen der Kohlenhydrataufnahme im Darm kann es zu Kohlenhydratverwertungsstörungen (Laktoseintoleranz, Fruktosemalabsorption) kommen.

Eine erhöhte Protein- und/oder Fettzufuhr zur Vorbeugung einer Mangelernährung bei Krebserkrankungen resultiert in einer reduzierten Kohlenhydratzufuhr. Dies kann sich positiv auf den Stoffwechsel, Nebenwirkungen von Strahlen- und Chemotherapie sowie den Allgemeinzustand auswirken. Neben der Kohlenhydratmenge ist auch die Qualität entscheidend: Lebensmittel mit einem niedrigen glykämischen Index und einer hohen Nährstoffdichte können von Vorteil sein.

Komplexe Kohlenhydrate scheinen keine Auswirkungen auf die Refluxbeschwerden zu haben. Zucker sollte in Maßen genossen werden.

Zuckerreiche Speisen wie Süßwaren und insbesondere zuckerreiche, hyperosmolare Getränke wie Limonaden und Säfte verstärken bei einigen Patienten den Reflux. Allerdings existieren hierzu unterschiedliche Ergebnisse [Kal 2006].

Sepsis/ schwere Infektionen

Bei schweren Infektionen kann es zu einem erhöhten Energie- und Kohlenhydratbedarf kommen.

Vorkommen, Bedarf und Kostformen

Vorkommen

Die Angaben und Grenzwerte in Literatur und Medien schwanken aber stark und sind willkürlich festgelegt. Auch bei den Nährwertbezogenen Angaben gibt es keine geregelte Definition, ab wann ein Lebensmittel als kohlenhydratarm oder -reich anzusehen ist. Unsere Definition orientiert sich dabei an den festgelegten Kriterien für den Energiegehalt von Lebensmitteln. Grenzwerte gibt es hier lediglich für den Zuckergehalt.

Kohlenhydratreiche Lebensmittel:

Besonders kohlenhydratreich sind Getreide- und Getreideerzeugnisse (Brot, Teigwaren etc.), Kartoffeln, Reis und Pseudogetreide (Quinoa, etc.).

Als kohlenhydratreich werden in unseren Tabellen Lebensmittel bezeichnet, die pro 100 g mehr als 40 g Kohlenhydrate enthalten.

Kohlenhydratmoderate Lebensmittel:

Mittlere Mengen kommen in Obst vor. Auch einige Gemüse, Nüsse und Samen enthalten nennenswerte Kohlenhydratmengen (z. B. Topinambur).

Als kohlenhydratmoderat werden in unseren Tabellen Lebensmittel bezeichnet, die pro 100 g zwischen 10 g und 40 g Kohlenhydrate enthalten.

Kohlenhydratarme Lebensmittel:

Kohlenhydratarm sind dagegen Fisch und Meeresfrüchte, Fleisch und Wurst, pflanzliche Öle und Fette sowie Pilze und Kräuter.

Als kohlenhydratarm werden in unseren Tabellen Lebensmittel bezeichnet, die pro 100 g weniger als 10 g Kohlenhydrate enthalten.

Bedarf

Kohlenhydrate sind nicht essenziell, sodass es keinen Mindestbedarf gibt. Die Fachgesellschaften von Österreich, Schweiz und Deutschland geben Zufuhrempfehlungen heraus, die für die Gesamtkohlenhydratmenge bei 55 % der täglichen Energiezufuhr liegt. Diese Empfehlungen sind in Expertenkreisen aber durchaus umstritten.

Akut ist bei Unterzuckerung sowie bei sehr Energie-verbrauchenden Erkrankungen (z. B. Infektionen) eine erhöhte Zufuhr angezeigt.

Bei bestimmten Stoffwechselerkrankungen wie Adipositas, Fettstoffwechselstörungen, Fettleber oder Diabetes mellitus Typ 2 und dem Metabolischen Syndrom kann eine reduzierte Zufuhr angezeigt sein.

Kostformen

Es gibt keine verbindlich festgelegten Grenzwerte für eine kohlenhydratarme (low carb) oder kohlenhydratreiche (high carb) Ernährung. In den meisten low carb-Diäten beträgt die tägliche Kohlenhydratzufuhr weniger als 40 % des Energiebedarfs. Bei den high carb-Diäten liegt die Kohlenhydratzufuhr über 55 % des täglichen Energiebedarfs. Die ketogene Ernährung wiederum ist charakterisiert durch eine Kohlenhydratzufuhr von maximal 5 bis 10 % des täglichen Energiebedarfs. Die Angaben und Grenzwerte in Literatur und Medien schwanken aber stark und sind willkürlich festgelegt.

Kohlenhydratreduzierte Kostformen

  • kohlenhydratarme Ernährung: meist <40 % des täglichen Energiebedarfs (z. B. LOGI, Glyx-Diät, Montignac-Methode, South-Beach-Diät)
  • ketogene Ernährung: 5-10 % des täglichen Energiebedarfs (z. B. Atkins-Diät)

Kohlenhydratmoderate Kostformen

  • 40-55 % des täglichen Energiebedarfs (z. B. mediterrane Ernährung)

Kohlenhydratreiche Kostformen

  • meist >55 % des täglichen Energiebedarfs (z. B. High-Carb-Diät)

Infografiken Kohlenhydrate

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