Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind für den Körper wichtige Energielieferanten und Reservestoffe. Ihre Funktionen umfassen die Energie- und Speicherfunktion, Stoffwechsel und Verdauung sowie Aufbau im Körper. Ballaststoffe, eine Art Kohlenhydrate, fördern die Darmgesundheit und haben positive Auswirkungen auf den Blutzucker- und Wasserhaushalt, die Herzgesundheit und Diabetes-Prävention. Kurzkettige Kohlenhydrate in Süßigkeiten und Weißmehlprodukten können jedoch das Diabetesrisiko erhöhen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen begünstigen.
Kohlenhydrate sind organische Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Sie werden in Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide unterteilt und liefern Energie in Form von 4,1 kcal pro Gramm. In der Natur werden sie als Einfachzucker durch Photosynthese in Pflanzen gebildet, wobei Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid benötigt werden und Sauerstoff freigesetzt wird.
Monosaccharide
Monosaccharide sind die einfachsten Kohlenhydrate und können nicht weiter aufgespalten werden. Sie werden schnell in das Blut aufgenommen und dienen als kurzfristige Energielieferanten. Fruktose, Glukose und Galaktose sind Beispiele für Monosaccharide und haben dieselbe Summenformel, aber unterschiedliche Strukturen. Disaccharide und Polysaccharide müssen zuerst in Monosaccharide aufgespalten werden, bevor sie vom Körper aufgenommen werden können.
Glukose ist eine farblose, gut wasserlösliche Kristallform von Zucker. Sie schmeckt süßlich und hat eine niedrigere Süßkraft als Haushaltszucker. Glukose kommt in Lebensmitteln wie Honig, getrockneten Früchten und Süßigkeiten vor. In Pflanzen wird Glukose meistens sofort in Stärke umgewandelt, um Zellen vor Dehydration zu schützen. Kartoffeln, Mais und Weizen sind stärkehaltige Pflanzen, während Zuckerrohr, Zuckerrüben und Obst zuckerhaltige Pflanzen sind.
Das Gehirn benötigt täglich 140 Gramm Glukose, welches durch sportliche Aktivitäten erhöht wird. Überschüssige Glukose wird als Glykogen oder Fettreserve gespeichert.
Fruktose ist ein farbloses, gut wasserlösliches Kristall, das eine höhere Süßkraft als Glukose hat und fast doppelt so stark wie Haushaltszucker sein kann. Es kann zu Alkohol vergären und kommt in Nahrungsmitteln wie Honig, Trockenobst und Süßigkeiten vor.
Galaktose ist Bestandteil des Milchzuckers und hat eine geringe Süßkraft. Milchprodukte wie Joghurt und Sahne, Käse und Sojasoße haben einen hohen Glukosegehalt.
Disaccharide
Disaccharide sind Zweifachzucker, die durch die Verbindung von zwei Einfachzuckermolekülen entstehen und ein Wassermolekül abspalten. Die drei Gruppen der Disaccharide sind Saccharose (Haushaltszucker), Laktose (Milchzucker) und Maltose (Malzzucker).
Haushaltszucker, auch bekannt als Saccharose, besteht aus Glukose- und Fruktose-Teilen, die im Darm durch das Enzym Saccharase aufgespalten werden. Der Glukoseanteil wird direkt ins Blut aufgenommen, während der Fruktoseanteil länger braucht.
Saccharose besteht aus einem Glukose- und einem Fruktoseanteil, die durch das Enzym Saccharase im Dünndarm aufgespalten werden und unterschiedlich schnell ins Blut resorbiert werden. Es ist der Haushaltszucker und in verschiedenen Formen erhältlich. Saccharose dient als Energiereserve in zuckerhaltigen Pflanzen und hat eine Referenzsüßkraft.
Laktose ist aus Glukose und Galaktose zusammengesetzt und fördert die Kalziumaufnahme in die Knochen, besonders bei Säuglingen und Kindern. Im Dünndarm wird Laktose durch das Enzym Laktase in Grundbausteine aufgespalten. Bei Erwachsenen wird meist nicht mehr alle Laktose aufgespalten, was eine abführende Wirkung haben kann. Laktosehaltige Lebensmittel sind Milch und Milchprodukte.
Maltose ist eine Verbindung von zwei Glukose-Molekülen, die aus dem Abbau von Stärke, Glykogen und Dextrinen entsteht. Es hat einen leicht süßen Geschmack und ist in Bierhefe zu Alkohol vergärbar. Maltose kann im Dünndarm mit dem Enzym Maltase abgebaut werden. Es kommt in Bier, Gerste, keimendem Getreide, Malzbonbons und Medikamenten als Süßungsmittel vor.
Wird Brot im Mund lange genug gekaut, entsteht Maltose. Dies ist an der Geschmacksveränderung des Speisebreis ins leicht Süßliche zu erkennen.
Oligo- und Polysaccharide
Oligo- und Polysaccharide sind Vielfachzucker, die entstehen, wenn viele Monosaccharid-Moleküle unter Abspaltung von Wasser miteinander verbunden werden. Ein Oligosaccharid besteht aus drei bis maximal zehn Monosaccharid-Molekülen, während ein Polysaccharid aus hundert bis mehreren tausend Molekülen bestehen kann.
Das Oligosaccharid Raffinose ist ein Trisaccharid, das aus den Monosacchariden Glukose, Fruktose und Galaktose besteht. Es kommt in Pflanzen wie Zuckerrohr, Zuckerrüben und Hülsenfrüchten vor, hat aber nur etwa 20% der Süßkraft von Saccharose.
Polysaccharide haben keinen süßen Geschmack und sind nicht wasserlöslich oder direkt vergärbar. Sie können in verwertbare und nicht verwertbare Formen unterteilt werden. Polysaccharide spielen aufgrund ihrer Funktion als Speicherstoff und Nahrungsgrundlage eine wichtige Rolle für Pflanzen, Tiere und Menschen.
Nichtverwertbare Polysaccharide, auch Ballaststoffe genannt, dienen als Füll- und Quellstoffe und liefern keine Energie. Verwertbare Polysaccharide sind Stärke, Dextrin und Glykogen.
Stärke ist ein wichtiger Reservestoff in pflanzlichen Zellen und wird im menschlichen Organismus zu Glukose aufgespalten, um Energie zu liefern. Amylose und Amylopektin sind die beiden Hauptbestandteile von Stärke. Amylose befindet sich im Inneren des Stärkekorns und kann durch das Enzym Alpha-Amylase verdaut werden, während Amylopektin die Hüllschichten des Stärkekorns bildet und aus bis zu 6000 Glukose-Molekülen besteht.
Auch Amylopektin ist verdaulich. Stärke ist besonders in folgenden Lebensmitteln vertreten:
Getreide, Getreideprodukte (wie Brot und Nudeln), Kartoffeln, Mais und Reis, Hülsenfrüchte
und Gemüse
Dextrins werden als lösliche Ballaststoffe in der Lebensmittelindustrie als Stabilisatoren und Füllstoffe eingesetzt. In kalorienreduzierten Produkten dienen sie als Fettaustauschstoffe und in Sportgetränken werden sie als Maltodextrin verwendet.
Glykogen ist ein Speicherkohlenhydrat, das in der Leber und Skelettmuskulatur gespeichert wird. Ein Mangel an Glukose führt zur Umwandlung von Glykogen in Glukose, um Energie bereitzustellen. Wenn die Speicherkapazität voll ist, wird der Überschuss als Fett gespeichert. Eine kohlenhydratreiche Ernährung füllt die Glykogenspeicher, während eine kohlenhydratarme Diät die Speicher leert. Eine Diät mit sportlicher Aktivität ist ideal, um Muskelabbau zu vermeiden. Glykogen wird immer mit Wasser gespeichert, und ein kohlenhydratarmes Regime führt zu einem hohen Gewichtsverlust aufgrund des Verlusts von Glykogen und Wasser.