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Allgemeine Informationen
Kohlenhydrate, zu denen u. a. Zucker und Stärke gehören, sind nicht essentiell, können also vom Körper selbst (z. B. aus Aminosäuren) hergestellt werden. Sie dienen als am leichtesten verfügbare Energiequelle. Ihr Energiegehalt liegt wie jener der Eiweisse bei 17 kJ/g (= 4 kcal/g). Kohlenhydrate machen den weitaus grössten Anteil der organischen Materie auf der Erdoberfläche aus. Kohlenhydrate bestehen also wie die Fette aus den elementaren Bausteinen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) (Verhältnis 1:2:1). Sie sind aber wasserlöslich. Im Gegensatz zu den Eiweissen haben sie keinen Stickstoffanteil (N).
Je nach Anzahl der Zuckerbausteine unterscheidet man die Einfachzucker (Monosaccharide), die Mehrfachzucker (Oligosaccharide) aus zwei bis neun Einfachzuckereinheiten und die Vielfachzucker (Polysaccharide). Von den Mehrfachzuckern sind die Zweifachzucker (Disaccharide) aus zwei Zuckereinheiten ernährungsphysiologisch besonders wichtig.
Zu den Einfachzuckern gehören Glukose, Fruktose, Galaktose, sie sind z.B. in Obst und in Honig enthalten. Sie stellen die Einzelbausteine für die Zwei- und Mehrfachzucker dar. Zu den Zweifachzuckern gehört z.B. der Milchzucker (Laktose) aus je einem Molekül Glukose und einem Molekül Galaktose, für den bei manchen Menschen besonders im asiatischen Raum eine Unverträglichkeit besteht. Auch der z.B. in Bier enthaltene Malzzucker (Maltose) aus zwei Glukosemolekülen sowie der im handelsüblichen Haushaltszucker enthalte Rohr- oder Rübenzucker (Saccharose) aus Glukose und Fruktose sind Zweifachzucker. Die Vielfachzucker (Polysaccharide) schliesslich stellen die Speicherform von Zucker im Organismus dar. Es handelt sich um hochkomplexe Moleküle aus z.T. über 1000 Einfachzuckerbausteinen. In Pflanzen wie Kartoffeln, Reis und Getreide befindet sich dabei im "Zuckerspeicher" die Stärke, im tierischen und menschlichen Organismus Glykogen, welches deshalb oft auch als "tierische Stärke" bezeichnet wird.
Kohlenhydrate in Nahrungsmitteln
Kohlenhydrate sind fast nur in pflanzlichen Nahrungsmitteln zu finden. Einfachzucker wie Glukose, Fruktose und Galaktose sind v.a. in Obst, Honig und Milchprodukten enthalten. Wichtige in der Nahrung enthaltene Zweifachzucker sind der Milchzucker (Laktose), der z.B. im Bier befindliche Malzzucker (Maltose) und der Rohr- oder Rübenzucker (Saccharose), welcher den handelsüblichen Haushaltszucker darstellt. Komplexe Vielfachzucker finden sich in Form von Stärke vor allem in Kartoffeln, Reis und Getreide. Viele Nahrungsfasern (Ballaststoffe wie z. B. Zellulose, s. u.) gehören ebenfalls zu den Kohlenhydraten.
Verdauung und Aufnahme
Kohlenhydrate nimmt man nur in Form von Monosacchariden (Glucose, Fructose und Galactose) im Dünndarm auf. Deswegen werden vorher alle grösseren Kohlenhydrat-Komplexe in diese drei Monosaccharide aufgespalten. Dies erfolgt im Dünndarm mit Hilfe von Enzymen, die aus der Bauchspeicheldrüse stammen. Das sind körpereigene Katalysatoren, welche jede bio- chemische Reaktion steuern. Einmal aufgenommen, werden Galactose und Fructose zum grössten Teil in der Leber zu Glucose umgebaut, während Glucose direkt dem Stoffwechsel dient. Die Körperzellen nehmen einen Teil der Glucose auf, bauen ihn ab und speichern die verbleibenden Teile in Form von Glycogen in Muskeln und Leber, wo sie erst später zur Energiegewinnung gebraucht werden.
Funktionen im Körper
Kohlenhydrate können in geringer Menge im Körper gespeichert werden. Die Kohlenhydrate stellen die am leichtesten zugängliche Energiequelle für den Körper dar. Dabei werden Einfachzucker mit Hilfe des Sauerstoffs der Luft oxidiert ("verbrannt"), wobei Energie in Form von Wärme und Kraft freigesetzt wird. Der Körper speichert Kohlenhydrate bei einem Überangebot in der Nahrung in Form des wasserlöslichen Vielfachzuckers Glykogen, dem Gegenstück zum pflanzlichen Speicherstoff Stärke. Die Hauptspeicherorte sind dabei die Leber und der Muskel. Das Glykogen der Leber (ca. 150 g) dient dabei in erster Linie der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels, das Muskelglykogen (200-300 g) als Energiereserve. Ist man während einer kurzen bis mittleren Dauer, also etwa einem Bereich von bis zu zwei Stunden, intensiv körperlich aktiv, sind gefüllte Glycogenspeicher von tragender Bedeutung. Diese sind jedoch bei grosser Aktivität nach kurzer Zeit aufgebraucht und deshalb müssen die Glycogenspeicher täglich wieder aufgefüllt werden. Nur so können regelmässige und intensive Aktivitäten erbracht werden. Die empfohlene Zufuhr an Kohlenhydraten aufzunehmen ist im Sport also äusserst wichtig.
Der Körper versucht den Blutzucker (Menge von Einfachzucker im Blut) in engen Grenzen konstant zu halten, um die Energieversorgung der Zellen sicherzustellen. Ein Beispiel für eine Störung dieses Regulationsmechanismus ist die Zuckerkrankheit Diabetes mellitus. Betroffene müssen deshalb die Kohlenhydratmengen, die sie zu sich nehmen, kontrollieren.
Bedarf
Kohlenhydrate sind ein wichtiger Grundnahrungsstoff, wobei sie rein mengenmässig gesehen den Hauptteil unserer Ernährung darstellen: 50 bis 60 % des täglichen Energiebedarfs sollten den Fachgesellschaften nach durch Kohlenhydrate gedeckt werden. Besser als eine solche prozentuale Angabe ist jedoch die Empfehlung in Absolutzahlen wie beim Protein in Gramm pro kg Körpergewicht täglich. Wie viele Kohlenhydrate täglich zugeführt werden müssen, hängt stark von der körperlichen Aktivität ab. Ist diese gering, wird für einen gesunden Erwachsenen eine Tagesmenge von 3-4 g pro kg Körpergewicht empfohlen. Mit jeder Stunde an intensiver körperlicher Aktivität nimmt die empfohlene Menge um etwa 1g pro kg KM bis zu einem Maximum von 10 g pro kg Körpergewicht, z. B. bei Triathleten auf Spitzenniveau zu.
Fehlversorgung
Eine zu geringe Kohlenhydratzufuhr kann in gewisser Weise durch Nahrungsfette ausgeglichen werden. Fehlen sowohl Kohlenhydrate als auch Fette als Energielieferanten, so wird Eiweiss anstelle der normalen Energieträger abgebaut. Länger andauernde Mangelzustände können so z.B. zum Abbau von Muskulatur führen. Eine ausreichende Kohlenhydratzufuhr hat hingegen eine eiweisssparende Wirkung.
Übermässige Kohlenhydratzufuhr hingegen wird auf Dauer, wenn die normale Speicherform ausgeschöpft ist, also die Glykogenvorräte aufgefüllt sind, in Körperfett umgewandelt und im Fettgewebe gespeichert. Gewichtszunahme ist die Folge.