Die Ernährung ist ein Grundbedürfnis des Menschen. Sie versorgt uns mit Energie, die für alle Aktivitäten unseres Körpers benötigt wird, Flüssigkeit und Nährstoffen, die dem Erhalt beziehungsweise dem Aufbau von Körpersubstanzen wie auch der Regulation von Stoffwechselprozessen dienen. Unsere tägliche Versorgung mit Lebensmitteln ist das Fundament für geistige und körperliche Entwicklung sowie für Reproduktion, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden. Eine Fehlernährung kann daher schwerwiegende gesundheitliche Folgen nach sich ziehen. Ernährungsbedingten Krankheiten treten überwiegend in den industrialisierten Ländern auf und sind Folgen von veränderten Lebens-, Arbeits- und Essgewohnheiten. Besonders häufig sind Erkrankungen wie Übergewicht, Verdauungsprobleme, Durchblutungsstörungen und Bluthochdruck, aber auch Karies, Leberzirrhose, Diabetes mellitus und Gallensteine können eine Konsequenz von ungesunder Ernährung sein. In Ländern mit einem guten Lebensmittelangebot selten vorkommend sind dagegen Vitaminmangelkrankheiten. (Wissens-Center: http://www.wissens-center.de/print/SL2933054.html; Der Brockhaus multimedial 2008)
Energiebedarf des Menschen
Um täglich die Körperfunktionen aufrecht zu erhalten und physiologische Vorgänge zu verrichten, benötigen wir Energie, die wir unserem Körper in Form von Nahrung zuführen. Dabei basiert der Energiebedarf auf drei Komponenten: der nahrungsinduzierten Wärmeentwicklung, dem Grundumsatz und dem Leistungsumsatz.
Als Grundumsatz wird die Energiemenge bezeichnet, die ein Mensch bei absoluter Ruhe und Entspannung, im Liegen, zwölf Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme, leicht bekleidet bei einer Umgebungstemperatur zwischen 20 und 28°C benötigt, um seinen Grundstoffwechsel und die Körpertemperatur aufrecht zu erhalten. Der Grundumsatz wird durch Geschlecht, Alter und Körpergewicht bzw. -größe bestimmt. Schon bei leichten Änderungen der Bedingungen, z.B. bei Stress, Krankheiten, Atemunregelmäßigkeiten, Medikamenten oder verändertem Klima, kommt es zu Abweichungen. Bei Männern liegt der Grundumsatz höher als bei Frauen, bei älteren Menschen niedriger als bei jüngeren (vgl. Anhang).
Die nahrungsinduzierte Wärmeentwicklung wird auch Thermogenese genannt und bezeichnet den Energiebedarf über den Grundumsatz hinaus. Dieser tritt etwa sechs Stunden nach der Nahrungsaufnahme auf. Energieumsetzende Vorgänge der Verdauung wie Transport und Ab- und Umbau der Nährstoffe bewirken den Anstieg des Energieverbrauchs. Die nahrungsinduzierte Wärmeentwicklung und der Grundumsatz werden auch als Erhaltungsumsatz bezeichnet. Für jede weitere Leistung, die der Mensch vollbringt, beansprucht er zusätzlich Energie.
Der Energiebedarf bei körperlicher Aktivität wird als Leistungsumsatz bezeichnet. Gelegentlich wird auch die Bezeichnung Arbeitsumsatz verwendet oder es wird eine weitere Unterteilung in Arbeitsumsatz (berufliche Tätigkeit) und Freizeitumsatz vorgenommen.
Ausmaß und Umfang der körperlichen Aktivität spielt bei der Ermittlung des gesamten Energiebedarfs eine entscheidende Rolle. Der Mittelwert des Energiebedarfs verschiedener Aktivitäten wird als PAL-Wert (zu engl. Physical Activity Level) angegeben. Der Grundumsatz dient hierbei als Bezugsgröße und die höheren Werte stellen das jeweilige Vielfache des Grundumsatzes dar. Während ruhiges Sitzen mit dem Faktor 1,2 veranschlagt wird, kann Schwerstarbeit einen Wert bis zu 2,4 aufweisen. Durch Multiplikation des Kilojoule- bzw. Kalorienwerts des Grundumsatzes mit dem persönlichen PAL-Wert, ergibt sich der individuelle Energiebedarf. (Schlieper, Cornelia A.: Grundfragen der Ernährung, Der Brockhaus: Ernährung)
Kohlenhydrate
Die menschliche Nahrung setzt sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen, die von unterschiedlicher Bedeutung für den Körper sind. Dabei bilden die Kohlenhydrate die quantitativ bedeutendste Komponente, da sie als Energiespeicher, Brennstoffe, als Grundgerüst von DNA und RNA und als Strukturelemente in den Zellwänden von Pflanzen und Bakterien dienen. Sie werden im Zuge der Photosynthese gebildet und fungieren im Pflanzenreich als Bau-, Reserve- und Stützsubstanzen. Daher ist unser Hauptlieferant für Kohlenhydrate in erster Linie pflanzliche Nahrung. Chemisch gesehen sind sie Polyhydroxyverbindungen bzw. Abkömmlinge dieser Substanz. „Der Begriff Kohlenhydrate resultiert aus der ursprünglichen Annahme, dass alle Verbindungen dieser Substanzklasse Hydrate des Kohlenstoffs sind, die der allgemeinen Summenformel C6(H2O)6 entsprechen. Aus heutiger Sicht ist diese eng gefasste Definition jedoch unzureichend, da zahlreiche Verbindungen existieren, die nicht diese Summenformel aufweisen, ihrem chemischen Charakter nach aber unzweifelhaft zu den Kohlenhydraten zu zählen sind“ (Hahn, Andreas; Ströhle, Alexander; Wolters, Maike (Hrsg.): Ernährung. Physiologische Grundlagen. 2006: S.7). Zu den Kohlenhydraten zählen unter anderem fast alle Ballaststoffe sowie alle Stärke- und Zuckerarten.
Die Unterteilung der Kohlenhydrate wird nach ihrer Molekülgröße in Mono-, Di-, Oligo- und Polysaccharide vorgenommen. Die Monosaccharide werden auch als Einfachzucker bezeichnet und bestehen aus mindestens drei Kohlenstoffatomen. Es wird dementsprechend zwischen Triosen (3C), Tetrosen (4C), Pentosen (5C), Hexosen (6C) etc. unterschieden. Eine weitere Unterteilung der Monosaccharide wird nach der Art der funktionellen Gruppe vorgenommen. Einfachzucker, die eine Ketogruppe aufweisen, werden als Ketosen bezeichnet, solche mit einer Aldehydgruppe als Aldosen. Für die Energiegewinnung von besonderer Bedeutung sind die Hexosen, z.B. Fruktose, Glukose und Galaktose. Wichtigster Energieträger ist die Glukose, die jedoch nur in Traubenzucker als Monosaccharid vorliegt und daher nur in wenigen Lebensmitteln, wie in Weintrauben oder in Honig vorzufinden ist (vgl. Anhang). Des Weiteren ist sie aber auch ein Baustein der Polysaccharide Stärke, Glycogen und Cellulose.
Zweifachzucker setzen sich jeweils aus zwei Molekülen Einfachzucker zusammen. Unter den Disacchariden ist die Saccharose das bedeutendste und vorherrschende Süßungsmittel in der menschlichen Ernährung. Sie setzt sich aus ?-D-Glukose und ?-D-Fruktose zusammen, die über eine ?-1,2-glykosidische Bindung verknüpft sind. Vor allem in Zuckerrohr und Zuckerrübe finden sich hohe Mengen des Zweifachzuckers. Diese dienen als Rohstoffe für die industrielle Rohrzuckererzeugung. Derzeit stammen etwa 11-12% der Nahrungsenergie aus Saccharose. Vor allem der Verzehr von Gebäck, Süßwaren und Softdrinks wie Colagetränke und Limonaden, sind für diese hohe Zufuhr verantwortlich. Auch die in der Milch enthaltene Laktose und die Maltose gehören zu den wichtigen Vertretern der Disaccharide.
Oligosaccharide sind aus drei bis neun miteinander verbundenen Einfachzuckern zusammengesetzt. In freier Form kommen sie nur in pflanzlichen Lebensmitteln vor. Vertreter der Oligosaccharide sind z.B. Raffinose, die vor allem in Zuckerrübenmelasse und Honig vorzufinden ist, und die Kohlenhydrate Stachyose und Verbascose, die typische Bestandteile von Hülsenfrüchten darstellen. Ein großes Interesse erfahren in letzter Zeit aber auch die Fructooligosaccharide, welche natürlicherweise in Zwiebeln, Topinambur, Chicorée, Bananen und Spargel enthalten sind und zunehmend als präbiotische Lebensmittelsubstanzen Verwendung finden.
Die Polysaccharide bestehen aus mindestens zehn Molekülen Einfachzucker und werden daher auch als Mehrfachzucker bezeichnet. In Abhängigkeit von ihren monomeren Bausteinen lässt sich diese hochmolekulare Verbindungsklasse in Homo- und Heteroglycane einteilen. Erstere sind ausschließlich aus einem Baustein zusammengesetzt, während Letztere aus unterschiedlichen Monosaccharideinheiten bestehen. Den Hauptteil der Kohlenhydrate in der menschlichen Ernährung liefern Polysaccharige. Besonders das ausschließlich aus Glukoseeinheiten aufgebaute Homoglycan Stärke ist für die Energiegewinnung des menschlichen Körpers von großer Bedeutung. Sie besteht zu 80% aus Amylopektin mit zusätzlichen ?-1,6-Verknüpfungen und zu etwa 20% aus unverzweigter, ?-1,4-glykosidisch verknüpfter Amylose. Hauptlieferanten von Stärke sind Kartoffeln, Getreide und Leguminosen (Hülsenfrüchte). Weitere wichtige Mehrfachzucker sind die Dextrine und das Glykogen, die Speicherform der Glukose im Körper von Mensch und Tier. Mehrfachzucker die nicht vom Dünndarm aufgenommen werden können, sind Ballaststoffe. Zu ihnen zählen Cellulose, Hemicellulose und die Pektine. Sie kommen ausschließlich in pflanzlichen Lebensmitteln vor.
(Der Brockhaus: Ernährung; Biesalski, Hans Konrad; Grimm, Peter (Hrsg.): Taschenatlas Ernährung; Hahn, Andreas; Ströhle, Alexander; Wolters, Maike (Hrsg.): Ernährung. Physiologische Grundlagen; Schlieper, Cornelia A.: Grundfragen der Ernährung; Der Brockhaus multimedial 2008)
Proteine
Die Nährstoffgruppe der Proteine (Eiweiße) ist abgeleitet vom griechischen Wort „proteno“ (dt. das Erste, Wichtigste) und bildet sowohl in funktioneller als auch in struktureller Hinsicht die vielfältigste Gruppe der Nährstoffe. Sie bilden die Hauptkomponente der organischen Makromoleküle im menschlichen Organismus. Es wird angenommen, dass über 50 000 verschiedene Eiweiße die Struktur- und Funktionsträger aller Lebensvorgänge im menschlichen Körper darstellen. Ihre Bausteine bestehen ausschließlich oder überwiegend aus Aminosäuren. Das strukturelle Charakteristikum dieser Verbindungsklasse ist ihre am ?-C-Atom lokalisierte freie Carboxyl- und...
