Kohlenhydrate sind im Körper Brennstoff, Energiespender sowie Teil der DNA, RNA und der Zellwände. Sie werden auch für die Bildung zahlreicher Stoffe genutzt, darunter Glykoproteine und -lipide, Fettsäuren, nicht-essentielle Aminosäuren und Aminozucker (z.B. Glukosamine). Sehr wichtig sind auch im Körper selbst hergestellte Polysaccharide wie Chondroitinsulfat und Hyaluronsäure, die für Bindegewebe, Knorpel und Knochen gebraucht werden.
Kohlenhydrate werden im Körper regelmäßig benötigt und verbraucht, wenigstens 25 Prozent der Nahrung sollte täglich in Form von Kohlenhydraten aufgenommen werden. Meist ist der Anteil mit 40 bis 50 Prozent deutlich höher. Dabei wird eindeutig zu viel Zucker aufgenommen, und es werden zu wenig komplexe bzw. pflanzliche Kohlenhydrate verzehrt. Lebensmittel, die pflanzliche Kohlenhydrate enthalten, liefern außerdem Vitamine, Mineralstoffe, Ballaststoffe und sind relativ kalorienarm. Daher wird oft empfohlen, den Anteil der Kohlenhydrate auf 55 bis 60 Prozent zu erhöhen.
Das gilt für pflanzliche Kohlenhydrate, z.B. aus Getreidewaren, Gemüse, Kartoffeln und Hülsenfrüchten. Kohlenhydrate machen per se nicht dick, erst ihre übermäßige Aufnahme führt zur Fettansammlung. Die Speicher für Kohlenhydrate im Körper sind begrenzt. Überschüssige Mengen werden in Fett umgewandelt, da dessen Speicherkapazität nahezu unbegrenzt ist.
Kohlenhydrate und ihre Formen
Einfache Kohlenhydrate sind die Monosaccharide Glukose, Fruktose und Galaktose. Dazu gehören auch Disaccharide, bei denen zwei oder mehr Monosaccharide verknüpft sind, z.B. Haushaltszucker (in Europa vorwiegend aus Zuckerrüben), Laktose (Milchzucker) und Maltose (Malzzucker). Sie werden häufig als leere Kohlenhydrate bezeichnet, da sie nur Energie, jedoch keine Vitamine und Mineralstoffe liefern. Ihr Verzehr sollte begrenzt sein. Dabei ist auf den hohen, meist unsichtbaren Zuckeranteil in vielen Fertigwaren zu achten, z.B. im Ketchup, in Limonaden, in Fruchtjoghurts etc.
Komplexe Kohlenhydrate sind die Polysaccharide Amylose, Amylopektin, Inulin etc. Als pflanzliche Stärke sind sie vor allem in Kartoffeln und Vollkornprodukten enthalten. Hinzu kommen Zusätze, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, z.B. Dextrin, Invertzucker und Glukosesirup. Tierische Stärke (Glykogen) spielt für den Menschen keine Rolle, da sie bis zum Verzehr abgebaut ist.
Ballaststoffe zählen zu den komplexen Kohlenhydraten, speziell zu den einfachen Monosacchariden, Glukose, Fruktose etc. Sie werden im Körper weitgehend nicht resorbiert und ausgeschieden. Es gibt lösliche Ballaststoffe, z.B. Pektin, und unlösliche Ballaststoffe, z.B. Cellulose. Ballaststoffe erhöhen das Sättigungsgefühl und verlängern die Verweildauer der Nahrung im Magen. Die Zeit im Darm wird dagegen verkürzt, wobei sich die Darmflora verbessert. Weiter erhöht sich die Stuhlmenge, der Stuhl ist zudem weicher. Ballaststoffe sind zur Vorbeugung und Therapie vieler Krankheiten empfehlenswert, z.B. bei Obstipation, Divertikulose, Darmkrebs, Diabetes und einem gestörten Fettstoffwechsel.
Cellulose besteht nur aus Glukose, die einen besonderen Aufbau hat und faserartig ist. Cellulose kann vom Menschen nicht verdaut werden.
Hemicellulosen sind vor allem in Weizen und Roggen enthalten. Sie gelten allgemein als unlöslich, sind jedoch in saurem oder alkalischen Milieu löslich.
Pektine sind lösliche Ballaststoffe im Obst. Pektin bildet mit Wasser Gelee, diese Fähigkeit wird in der Lebensmittelindustrie genutzt.
Resistente Stärke - Stärke aus pflanzlichen Lebensmitteln wird im Körper nicht vollständig verdaut, wenn sie besondere Strukturen hat, z.B. grob gemahlene Getreidekörner, oder die Amylose verändert ist. So entsteht z.B. beim Kochen und Abkühlen von Kartoffeln eine Form der Amylose, die unverdaulich ist.
Verdauung, Umwandlung und Speicherung von Kohlenhydraten
Im Prozess der Verdauung werden Polysaccharide zu Monosacchariden abgebaut, da nur diese verdaut werden können. Dieser Prozess beginnt bereits im Mund, Enzyme im Speichel bereiten die Nährstoffe auf die Verdauung vor. Im Dünndarm werden Kohlenhydrate durch dort vorhandene Enzyme gespalten. Zunächst entstehen die Disaccharide Glukose, Maltose und Isomaltose. Sie werden ebenso wie der Haushaltszucker und Laktose zu Monosacchariden gespalten.
Anschließend erfolgt die Resorption in die Zellen der Mukosa (Schleimhaut). Das geschieht am schnellsten für Glukose und Galaktose, gefolgt von Fruktose. Eher langsam werden alle anderen Monosaccharide und Zuckeraustauschstoffe (z.B. Xylit , Sorbit) verstoffwechselt. Übersteigt das Angebot an Monosacchariden die Kapazitäten der Verdauung, gelangen sie in den Dickdarm.
Sie binden dort Wasser und können von Darmbakterien abgebaut werden, das kann jedoch zu Blähungen und Durchfällen führen. Große Mengen an Milchzucker belasten beispielsweise den Darm und rufen Durchfällen hervor (Laktose kann als Abführmittel eingesetzt werden).
Nach ihrer Resorption gelangen Kohlenhydrate in die Leber. Dort werden Fruktose und Galaktose zu Glukose umgewandelt. Rund 180 Gramm Glukose setzen Erwachsene täglich um, ein Großteil davon, rund 140 Gramm, verbraucht allein das Gehirn. Die Blutzellen brauchen Energie ausschließlich aus Glukose. Der Gehalt des Blutes an Blutzucker schwankt abhängig von der Ernährung, wird aber u.a. durch das Hormon Insulin, das im Pankreas (Bauchspeicheldrüse) gebildet wird, im Gleichgewicht gehalten. Sinkt die Blutglukose unter gewisse Werte, wird das z.B. mit Müdigkeit und Schwäche spürbar.
Gibt die Leber Glukose an das Blut ab, wird im Pankreas verstärkt Insulin gebildet. Das setzt Signale frei für die erhöhte Aufnahme von Glukose in der Leber, in der Muskulatur und im Fettgewebe. Dabei wird Glukose, abhängig vom Speicherort in geeignete Formen umgewandelt. Glukose in der Leber wird zu Energie, freien Fettsäuren und zu Triglyzeriden verstoffwechselt und zu Glykogen umgewandelt. Die Speicher für Glykogen in der Leber sind begrenzt.
Überschüssige Glukose wird in der Leber zu Triglyzeriden umgebaut und im Fettgewebe gelagert. Gespeichertes Glykogen in der Leber dient vor allem als Reservoir für den Zuckerspiegel im Blut. Sinken er und das Insulin durch Verbrauch oder fehlende Zufuhr im Plasma ab, steigt die Bildung von Glukagon. Es regt nötige Enzyme und den Abbau von Glykogen in der Leber an. Auch in den Muskeln kann Glykogen abgebaut werden, um Energie zur Verfügung zu stellen. Stress und körperliche Aktivität können ebenfalls den Abbau von Glykogen in den Muskeln auslösen.
Werden länger keine Kohlenhydrate aufgenommen, wird ein geringer Verbrauch an Glukose durch die körpereigene Herstellung (z.B. aus Proteinen) gesichert. Sind die Glukose-Vorräte der Leber aufgebraucht und hält der Mangel an Kohlenhydraten weiter an, stellt sich der Körper um und zieht für den Energiebedarf vor allem freie Fettsäuren heran. Auch das Gehirn stellt sich dann teilweise auf andere Energiequellen (Ketonkörper) ein.
Die Glukosetoleranz
Werden Kohlenhydrate mit der Ernährung aufgenommen, reagiert der Blutzucker-Spiegel darauf. Abhängig von den Inhaltsstoffen der Nahrung einschließlich der Mikro-Nährstoffe und der Zubereitung werden Kohlenhydrate schneller oder langsamer verarbeitet. Das führt dazu, dass die gleiche Menge an Kohlenhydraten - aus unterschiedlichen Lebensmitteln - zu verschiedenen Werten im Blutzucker führt.
Für einzelne Lebensmittel sind die Werte der sogenannten glykämischen Last bestimmt. Da liegen beispielsweise Hülsenfrüchte und Äpfel im niedrigen Bereich, während Weißbrot und Instant-Reis relativ hohe Werte erreichen. Nicht berücksichtigt sind bei diesen Angaben individuelle Schwankungen, die es außerdem gibt.
Fruktose - beeinflusst die Freisetzung von Insulin nicht, kann ohne Insulin mit Hilfe von Glukose zu Fettsäuren umgebaut werden. Ist Glukose nicht oder nur sehr gering vorhanden, wird Fruktose genutzt, um die Blutzucker-Vorräte aufrecht zu erhalten und die Glykogen-Speicher zu füllen. Wird zu viel Fruktose aufgenommen, kann dies u.a. den Energiestoffwechsel ebenso wie die Proteinsynthese hemmen.
Galaktose - gelangt nach der Spaltung von Laktose ins Blut, beeinflusst nicht die Bildung von Insulin. Galaktose kann in der Leber für den Aufbau von Glykolipiden und Polysacchariden genutzt werden. Erhöhte Galaktose-Spiegel im Plasma ist eine angeborene Stoffwechselstörung bei einigen Neugeborenen (Galaktosämie). Galaktose kann nicht vollständig ab- bzw. umgebaut werden, sie wird auf ein Zuckeralkohol reduziert, das neurotoxisch ist. Das kann in den Augen zu Linsentrübungen (Katarakt) führen.
Zuckeralkohole – Zuckeraustauschstoffe
Sie werden im Rahmen von Diät-Lebensmitteln für Diabetiker oder zur Reduktion der Zuckeraufnahme eingesetzt. Sie werden unabhängig von Insulin verwertet. Im Gegensatz zu den Süßstoffen liefern Zuckeraustauschstoffe Kalorien, wenn auch weniger als der normale Zucker. Die Süßkraft beträgt ca. 60 % der Saccharose, daher muss eine größere Menge an Zuckeraustauschstoffen eingesetzt werden, um die gleiche Süßkraft des Zuckers zu erreichen. Sie haben hygroskopische (wasseranziehende) Eigenschaften, daher sind sie ungünstig für die Verdauung. In größerer Menge aufgenommen, können sie zu Diarrhoen führen.
D-Mannitol - stammt aus Bakterien, Algen, Gräser und Pflanzen, wird langsamer als Sorbitol und Xylitol resorbiert, ist eine Vorstufe für Leberglykogen. D-Mannitol wirkt abführend und kann Karies hemmen.
Sorbitol - zu finden in Algen, Pilzen, Pflanzen und tierischen Geweben, wird langsamer als Glukose resorbiert, ist eine Vorstufe für Leberglykogen, Zuckerersatz bei Diabetes.
Xylitol - zu finden in Mikroorganismen, in Pflanzen, tierischen Geweben, wird nur langsam resorbiert, ist eine Vorstufe von Leberglykogen, Zuckerersatz bei Diabetes.
Kohlenhydrate und Karies
Kohlenhydrate können die Karies-Entstehung beeinflussen. Entscheidend ist aber nicht allein die Höhe des Zuckerkonsums, sondern das Zusammenspiel folgender Faktoren
Unverträglichkeit von Disacchariden - Laktoseintoleranz bzw. Laktasemangel
Rund 10 bis 20% der Erwachsenen können in Europa Laktose, den Zucker in der Milch und in Milchprodukten, nicht vertragen. Das beruht vorwiegend auf dem Mangel an Laktase. Hart- und Schnittkäse enthalten nur wenig Laktose und sind deshalb meist gut verträglich. Gleiches gilt für Sauermilchprodukte und Joghurt, die trotz der enthaltenen Laktose meist gut verträglich sind, da Milchsäurebakterien die Laktose abbauen können. Laktose kann in Fertigprodukten, Medikamenten und Diätmitteln enthalten sein.