Jochen Hamatschek - Lebensmittelmanagement

Für sein sich selbst erhaltendes System aus Grundumsatz und Leistungszuwachs muss der Mensch über eine Fülle von Makro- und Mikronährstoffen verfügen, die er zuvor durch die Nahrung aufgenommen hat. Das unterscheidet ihn grundsätzlich von Maschinen, die mit Strom oder Benzin allein auskommen. Neben den im hohen Grammbereich erforderlichen Grundbausteinen der Ernährung, Kohlenhydrate(4,3 kcal Energieinhalt/Gramm), Proteine(4,3 kcal/Gramm) und Fette(9,3 kcal/Gramm), müssen zahlreiche, essenziell genannte Mikronährstoffeim niedrigen Gramm- oder Milligrammbereich zugeführt werden. Dazu gehören einige Fettsäuren, Mineralstoffe (z. B. Magnesium, Natrium, Kalzium), einige Vitamine und neun Aminosäuren als Baustein für die vielen Hundert Proteine. Insgesamt ist der menschliche Organismus auf rund 47 Substanzen angewiesen, die er mit der Nahrung zugeführt bekommen muss. Defizite bei einzelnen Verbindungen führen zu körperlichen Beeinträchtigungen und können langfristig zu ernsthaften Problemen bis hin zum Tode führen. Die bekannteste Mangelkrankheit dürfte Skorbut als Folge einer Vitamin C-Unterversorgung sein, häufiger ist jedoch der nächtliche Muskelkrampf bei einem Magnesiumdefizit. Zum Glück verfügt der menschliche Körper über Speichersysteme für praktisch alle lebensnotwendigen Bausteine und kann dadurch Mängel in der Ernährung eine bestimmte Zeit überbrücken. Diese Pufferwirkung ist letztlich der Grund dafür, dass unter normalen Umständen Mischkost ausreicht und Nahrungsergänzungsmittel überflüssig sind. Anders sieht es beispielsweise bei Leistungssportlern oder Schwangeren aus, die einen erhöhten Bedarf an Mikronährstoffen haben. Aber auch Vegetarier müssen auf eine ausreichende Versorgung achten. Bei diesen sollte der Status der essenziellen Nährstoffe durch Blutuntersuchungen regelmäßig überprüft werden. Abbildung 3.1 fasst das bisher Gesagte zum Energieverbrauch und zur Energieumwandlung des menschlichen Körpers zusammen.

Um Leistung erbringen zu können, ist der Körper auf die Energie der Fette, Proteine und Kohlenhydrate angewiesen, die er in Form von Fleisch, Wurst, Käse, Gemüse oder Obst zu sich nimmt. Er muss sie aber in eine für den Körper verwertbare Form umwandeln können. Bereits im Mund beginnt er, die Lebensmittel zu zerkleinern und chemisch abzubauen.

Merksatz

Verdauung ist letztendlich der Aufschluss komplexer Lebensmittel in ihre chemischen Grundbausteine.

Bei Kohlenhydraten sind die Grundbausteine Einfachzucker wie Glukose, Fruktose oder Galaktose. Proteine hingegen bestehen aus 20 verschiedenen Aminosäuren und Fette aus Glyzerin, jeweils mit drei Fettsäuren chemisch verbunden. Nur die Monomere, d. h. vergleichsweise kleine Moleküle, kann der Körper verwerten und aus den Verdauungsorganen ins Blut und über den Blutkreislauf zu den nachfragenden Organen bringen. Ballaststoffe, wie nicht geschroteter Leinsamen oder ganze Sonnenblumenkerne, sind weitgehend unverdaulich und verlassen den Darm nahezu unverändert. Sie können nur zu einem kleinen Teil aufgespalten werden, weil weder der menschliche Körper noch seine Darmbakterien dafür über die notwendigen Enzyme verfügen. Die Fähigkeit, Gras oder Blätter, d. h. Zellulose, wie ein Rind verwerten zu können, ist dem Menschen im Laufe der Evolution abhandengekommen. Lediglich der Blinddarm zeugt von dieser einstigen Fähigkeit. Im Magen-Darm-Trakt spielen sich dramatische Abbauvorgänge ab. Dazu benutzt der Körper Enzyme, die seinen gewaltigen Bioreaktor am Laufen halten. Seit einigen Jahren weiß die Wissenschaft, dass ihn dabei unzählige Darmbakterien quasi als Fremdarbeiter unterstützen. Man geht inzwischen von rund 600 verschiedenen Arten von Mikroorganismen aus, die mit ihrem Enzymsystem die Aufspaltung von Makromolekülen erledigen und nebenbei zahlreiche Nährstoffe synthetisieren. Die Arten und deren prozentuale Verteilung sind von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Die Forschung arbeitet an bakteriologischen Fingerprintsanalog zu Fingerabdrücken, um Medikamente spezifischer einsetzen zu können. Die Konzentration der Bakterien nimmt zum Dickdarm hin zu, bis sie dort eine Konzentration von über 100 Billionen Keime je Gramm Darminhalt erreichen. Das ist die höchste derzeit bekannte Konzentration an Lebewesen. Ohne das Wirken dieser Bakterien wären für den Menschen noch viel mehr als die erwähnten 47 Substanzen essenziell.

Abb. 3.2 Der Weg eines komplexen Lebensmittels durch den Verdauungstrakt des Menschen

Abbildung 3.2 stellt den mechanisch-chemisch-biochemischen Prozessder Nahrungsmittelzerkleinerung und Aufspaltung in „blutbahngerechte“ Monomere im Zusammenhang dar. Nach dem enzymatischen Abbau der verzehrten Eiweißewerden deren Aminosäure-Bausteine über die Blutbahnen in die Körperzellen transportiert, wo sie zur Synthese von Gerüst- bzw. Muskeleiweißen oder Enzymen dienen. Überschüssige Aminosäuren scheidet der Körper über die Niere aus, einen Teil kann er auch in Zucker umwandeln. Über einen nennenswerten Speicher für Eiweißbausteine verfügt der Organismus in der Muskulatur, auf den er in Mangelsituationen zurückgreift. Nach starken Belastungen, die mit einem großen Muskelabbau einhergehen können, ist zum Ausgleich eine Aufnahme von Proteinen angeraten.

Fettsäurenkönnen dagegen in großem Umfang gespeichert werden. Für den Aufbau von Zellwänden werden nur vergleichsweise geringe Mengen benötigt. Der Rest verbleibt als Leistungsreserve im Körper, isoliert ihn als Unterhautfettgewebe oder puffert Organe gegen Stöße ab. Schlanke Menschen können einen Fettgehalt von unter zehn Prozent erreichen, stark übergewichtige einen von weit über 50 Prozent. Seine Fettreserven haben dem Menschen in der Steinzeit geholfen, Hungerperioden zu überbrücken. Heutzutage sind sie zur gesundheitlichen Belastung geworden.

Die monomeren Zuckerbausteinesind die unmittelbarsten Energielieferanten des Körpers. Mithilfe des Hormons Insulin werden sie aus dem Blutkreislauf in die Mitochondrien der Zellen transportiert, wo sie mittels des eingeatmeten Sauerstoffs in einem geregelten, vielstufigen Verbrennungsprozess in die Energieeinheit des Körpers, das Molekül Adenosin-tri-Phosphat ATP, umgewandelt werden. Als Nebenprodukte entstehen Kohlenstoffdioxid, das ausgeatmet wird, und Wasser. Dieses Reaktionswasser entlastet dabei die menschliche Flüssigkeitsbilanz. Überschüssige Kohlenhydrate werden zunächst in Form von Glykogen (ein Polysaccharid, das der Stärke von Pflanzen ähnlich ist) in Leber und Muskeln eingelagert und stehen als leicht gewinnbare Energiereserve kurzfristig zur Verfügung. Darüber hinaus aufgenommene Kohlenhydrate werden durch den Stoffwechsel in Fett umgewandelt und schaffen es in das entsprechende Speichergewebe.

Zur Energieversorgungfür die Muskelarbeit holt sich der Körper zunächst die frei verfügbaren Kohlenhydrat-Monomere aus dem Blut, danach greift er seinen Glykogen-Vorrat an. Er spaltet dessen Makromoleküle wieder in Glukosebausteine und transportiert diese mit dem Blut in die arbeitenden Gewebestellen. Die Menge von 300 bis 600 Gramm eingelagertem Glykogen reicht rein rechnerisch für einen Leistungszuwachs von 1 300 bis 2 600 kcal aus und deckt den Bedarf eines Menschen mit normaler Arbeitsbelastung, sogar den von Athleten ab. Ausdauersportler oder Schwerarbeiter müssen zusätzlich ihre vergleichsweise unbegrenzt verfügbaren Fettdepots anzapfen. Ein Kilogramm Fettgewebe versorgt sie mit rund 7 000 kcal. Durch Training lässt sich der Fettstoffwechsel so aktivieren, dass er gleich nach Beginn einer Einheit als Energielieferant zur Verfügung steht und dadurch der Glykogen-Abbau zeitlich gestreckt wird (Berg und König 2008). Aufgrund dieser Mechanismen ist der menschliche Körper grundsätzlich nicht auf die Zufuhr von Kohlenhydraten angewiesen.