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Kohlenhydrate
Was sind Kohlenhydrate?
Kohlenhydrate sind chemische Verbindungen mit einer Vielzahl an Hydroxylgruppen und Carbonylfunktion (Aldehyd- oder Ketogruppe) pro Monosaccharideinheit.
Neben Pflanzen und Mikroorganismen während der Photosynthese ist auch der menschliche Organismus zur Kohlenhydratsynthese (Glukoneogenese, Glykogenese) in den Brustdrüsen und dem Intermediärstoffwechsel befähigt. Dabei werden die Kohlenhydrate aus Sauer-, Wasser- und Kohlenstoff nach der allgemeinen Summenformel Cn(H2O)n gebildet. In Mangelsituationen ist der menschliche Körper ausserdem in der Lage, Kohlenhydrate aus bestimmten Aminosäuren oder den Glycerolen der Fette zu bilden.
Einteilung der Kohlenhydrate
Je nach Anzahl der miteinander verbundenen Grundbausteine werden Kohlenhydrate wie folgt eingeteilt:
Monosaccharide (Einfachzucker) sind die kleinsten Formen der Kohlenhydrate. Sie werden nach der Anzahl ihrer Kohlenstoff-Atome in Pentosen (fünf C-Atome) und Hexosen (sechs C-Atome) eingeteilt, wobei nur die Hexosen Glukose (z. B. in Süssigkeiten, Obst, Honig), Fruktose (v. a. in Obst) und Galaktose (v. a. in Milch) vom Menschen absorbiert werden können. Die Absorption im Körper erfolgt dabei sehr schnell, sodass der Blutzuckerspiegel rasch ansteigt. Monosaccharide sind wie Disaccharide stark kariogen (kariesauslösend), wobei Fruktose den wohl süssesten Zucker darstellt.
Disaccharide (Zweifachzucker) bestehen aus zwei Monosacchariden, die glykosidisch miteinander verknüpft sind. Nach der Aufnahme werden die Zweifachzucker rasch in ihre Monosaccharide aufgespalten und in den Blutkreislauf aufgenommen. Die wichtigsten Disaccharide Saccharose, Laktose und Maltose sind nachfolgend erläutert. Andere Zweifachzucker wie Trehalose (z. B. in Pilzen), Gentiobiose (z. B. in bitteren Mandeln) oder Rutinose (z. B. in Zitrusfrüchten) sind in nur wenigen Lebensmitteln und in geringer Konzentration enthalten. Lactulose ist ein chemisch hergestelltes Disaccharid, das als leichtes Abführmittel Verwendung findet und der Zucker Cellobiose ist Bestandteil der Cellulose, ein Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand.
- Saccharose (Glukose + Fruktose) wird umgangssprachlich als Zucker bezeichnet und ist gegenwärtig der wichtigste Süssstoff. Gewonnen wird Saccharose aus Zuckerrohr, Zuckerrübe oder Ahornsaft und findet sich in vielen anderen Lebensmitteln wie Obst, Gemüse und Honig wieder.
- Laktose (Glukose + Galaktose) ist der sogenannte Milchzucker, dessen Anteil in Muttermilch 7,5 Prozent und in Kuhmilch 4,5 Prozent ausmacht. Er wird im Darm durch das Enzym Laktase in seine Monosaccharide gespalten, weshalb ein physiologischer Laktase-Mangel zu einer Laktoseintoleranz führt. Für die Ausbildung der Darmflora im Kleinkindalter spielt Laktose eine wichtige Rolle.
- Maltose (Glukose + Glukose) ist ein Zwischenprodukt beim Abbau von Stärke, das vor allem in fermentierten Malzprodukten wie Bier vorkommt. Im Körper kann Maltose unter anderem durch das Enzym Maltase in Glukose aufgespalten werden.
Oligosaccharide bestehen aus drei bis neun Monosacchariden. Sie entstehen vor allem bei Gärungs- oder Malzprozessen. Die wichtigsten Vertreter sind Raffinose(Trisaccharid), das in Zuckerrüben vorkommt, Stachyose (Tetrasaccharid) in Leguminosen und Kürbisgewächsen und das Inulin (Frukto-Oligosaccharid), welches in Spargel, Artischocken und Chicorée zu finden ist. Als Präbiotika stehen diese Zucker, die nicht von den Verdauungsenzymen des Magens oder Dünndarms aufgespalten werden, den Bakterien im Dickdarm als Nahrung zur Verfügung.
Polysaccharide sind Mehrfachzucker, die aus mindestens zehn glykosidisch verbundenen Monosacchariden bestehen. In der Regel besitzen Polysaccharide jedoch weit mehr als 20 Zucker-Bausteine. Zu den wichtigsten Vertretern der Speicher-Polysaccharide zählen Stärke (z. B. in Getreide, Kartoffeln, Gemüse, Hülsenfrüchten) und Glykogen,Cellulose (vor allem in Vollkorn) und Chitin (z. B. in Pilzen, Insektenpanzer).
Wirkung und Funktion von Kohlenhydraten
Kohlenhydrate spielen für den menschlichen Organismus vor allem als Energielieferant eine Rolle. Der tägliche Energiebedarf sollte über 50 Prozent mit Kohlenhydraten abgedeckt werden. Im Gegensatz dazu ist der Anteil für Proteine (neun bis elf Prozent) und Lipide (max. 30 Prozent) an der Energiezufuhr weitaus geringer.
Die Energiebereitstellung erfolgt vor allem durch Monosaccharide und den Abbau vieler Disaccharide, aber auch durch die Absorption von Stärke. In den Muskeln wird Glukose ausserdem als Glykogen gespeichert, das dem Körper als Energiespeicher zur Verfügung steht und bei Bedarf mobilisiert werden kann. Kohlenhydrate sind unter anderem Energielieferanten des Zentralnervensystems, der Erythrozyten und des Nierenmarkes, aber auch als unverdaubare Nahrungsbestandteile erfüllen sie eine Aufgabe. Während viele Oligosaccharide, wie erwähnt, präbiotisch wirken, stellen Polysaccharide einige Ballaststoffe wie Cellulose und Pektin bereit. Bestimmte Ballaststoffe tragen zum Beispiel zu einer normalen Darmfunktion oder einer Erhöhung des Stuhlvolumens bei.
Kohlenhydratbedarf und Zufuhrempfehlungen
Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfiehlt in ihren Leitlinien sowohl für Erwachsene als auch für Kinder eine Kohlenhydratzufuhr von über 50 Prozent des Energiebedarfes. Dabei ist darauf zu achten, vor allem komplexe Kohlenhydrate (aus Vollkorn, Obst und Gemüse) zu sich zu nehmen, da diese auch sekundäre Pflanzenstoffe und Ballaststoffe liefern. Erwachsene sollten ausserdem täglich über 30 Gramm Ballaststoffe aufnehmen, wobei Frauen 16 Gramm Ballaststoffe pro 1.000 Kilokalorien, Männer hingegen nur 12,5 Gramm konsumieren sollten. Kinder benötigen nach D-A-CH-Empfehlungen eine Zufuhr von 10 Gramm Ballaststoffen pro 1.000 Kilokalorien.
Kohlenhydratmangel
Kohlenhydrate dienen vor allem der Energieversorgung unserer Organe und der Aufrechterhaltung von Stoffwechselprozessen. Unser Gehirn benötigt fast ausschliesslich Glukose, um optimal funktionieren zu können. Bei einem Kohlenhydratmangel werden Fettsäuren und Aminosäuren vermehrt zu Ketonkörpern (Acetacetat, ss-Hydroxybutyrat, Aceton) abgebaut und ersetzen somit die Glukose als Energiesubstrat. Die Ketonkörper reichern sich im Organismus an, senken den pH-Wert des Blutes (Ketoazidose) und stören das Säure-Basen-Gleichgewicht. Zur Ketonkörperbildung kommt es vor allem bei Diabetes Mellitus, Fastenkuren und/oder Protein-Fett-Diäten.
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