Grundlagen der Nährstoffe

Transkript

1 w w w. a c a d e m y o f s p o r t s. d e w w w. c a m p u s. a c a d e m y o f s p o r t s. d e Grundlagen der Nährstoffe L E SEPROBE

2 online-campus Auf dem Online Campus der Academy of Sports erleben Sie eine neue Dimension des Lernens: Ein innovatives, integratives Konzept, das Lernen, Informieren und Kommunizieren sinnvoll verbindet. Unser Online Campus stellt eine optimale Erweiterung der Lernmedien dar und bietet Ihnen viele Vorteile. Als Teilnehmer einer Ausbildung oder eines Fernstudiums haben Sie einen Zugang zum Online Campus und können die vielfältigen Funktionen uneingeschränkt nutzen. jetzt einloggen und durchstarten unter: Als Teilnehmer eines Fernstudiums können Sie dessen Verlauf über den Online Campus optimal abrufen. Aber auch Lehrskripte herunterladen, Lernerfolgskontrollen ablegen, Präsenzphasen buchen und Noten einsehen. In unseren innovativen Lerngruppen, die beim Fernstudiumspreis 2013 als Innovation des Jahres nominiert waren, stehen Ihnen lehrgangspezifische Dokumente, Videos, Apps und vieles mehr zur Verfügung. Teilen Sie Ihre Übungsergebnisse mit Ihren Lehrgangskollegen und besprechen Sie gemeinsam mit Ihrem Tutor die Ergebnisse! Mit unserem Online Campus wird Ihre Ausbildung oder Ihr Fernstudium interaktiv! Alleine Lernen? Nicht an der Academy of Sports! Campus-Startseite Campus-Studienverlauf Campus-Lerngruppen Campus-Apps

3 Kapitel 4 Fette (Lipide) 4.1 Triglyceride 4.2 Fettsäuren Gesättigte Fettsäuren Einfach ungesättigte Fettsäuren Mehrfach ungesättigte Fettsäuren (Essentielle Fettsäuren) Omega-3-Fettsäuren Omega-6-Fettsäuren Vorkommen Transfettsäuren 4.3 Verdauung und Resorption von Fetten Lehrskript 4.4 Fettstoffwechsel 4.5 Cholesterin und Cholesterinstoffwechsel 4.6 Funktion der Lipide 4.7 Fettersatzstoffe und Fettaustauschstoffe 4.8 Zusammenfassung Lipide (Fette) Seite 73 von 196

4 Lehrskript Lernorientierung Sie werden nach Bearbeitung dieses Kapitels: Seite 74 von 196 die Fette in Gruppen einteilen können, ein Verständnis für gutes und schlechtes Fett entwickeln und Zufuhrempfehlungen geben können.

5 Lehrskript Lipide sind im Gegensatz zu Kohlenhydraten und Proteinen eine äußerst heterogen aufgebaute Stoffklasse, die kein einheitliches Bauprinzip aufweist. Scannen Sie diesen QR-Code ab und sehen Sie sich das Lehrvideo zu dem Thema Aufbau der Fette/Lipide an. Alternativ finden Sie das Lehrvideo im Online Campus in der Lerngruppe dieser Ausbildung. 4.1 Triglyceride Triglyceride gehören zur Klasse der Lipide und sind organisch-chemische Verbindungen aus einem Molekül des dreiwertigen Alkohols Glycerin und drei organischen Säuremolekülen. Chemisch handelt es sich um drei Estergruppen. Die Fettsäuren können auch teilweise durch andere Säuren ersetzt werden. Hinweis - Chemischer Aufbau Gesättigte, einfach, zweifach, mehrfach ungesättigte Fettsäuren, essentielle Fettsäuren Ein Molekül ist vereinfacht ein kleiner Bestandteil einer chemischen Verbindung, die wiederum aus noch kleineren Teilchen, den Atomen besteht. Dargestellt wird dies u.a. mit chemischen Formeln, von denen Ihnen sicherlich Wasser = H2O bekannt ist. Die Formel sagt nichts weiter aus, als dass Wasser aus zwei Wasserstoffatomen (H) und einem Sauerstoffatom (O) besteht. Bei Fettsäuren: An eine mehr oder weniger lange Reihe von Kohlenstoffteilchen (C) lagern sich zu beiden Seiten Wasserstoffteilchen (H) an. Hat jedes Kohlenstoffteilchen zwei Wasserstoffteilchen an sich gebunden, ist es sozusagen satt. Eine derart aufgebaute Fettsäure heißt dann gesättigt. Fehlt an einer Stelle das Wasserstoffteilchen, ist die Fettsäure ungesättigt. Je nachdem, an wie vielen Stellen Wasserstoffteilchen fehlen, nennt man die Fettsäure dann einfach, zweifach oder mehrfach ungesättigt. Seite 75 von 196

6 Lehrskript Abbildung 12 Aufbau eines Fettmoleküls (Quelle: eigene Darstellung) Natürliche Fette bestehen zum überwiegenden Teil aus Triglyceriden mit drei langkettigen Fettsäuren (4 bis 26, typischerweise 12 bis 22 Kohlenstoffatome). Sind sie bei Raumtemperatur flüssig, werden sie auch als Öle oder, um sie von den Mineralölen zu unterscheiden, fette Öle bezeichnet. Reine Triglyceride von Fettsäuren werden auch als Neutralfette bezeichnet. Es gibt pflanzliche, tierische und synthetische Triglyceride. Triglyceride unterscheiden sich durch die beteiligten Fettsäuren: gesättigte Fettsäuren o kurz-, mittel- und langkettige Fettsäuren je nach Molekülgröße o maximal mögliche Anzahl von Wasserstoffatomen (keine Doppelbindungen) ungesättigte Fettsäuren o einfach ungesättigte Fettsäuren o zwei Wasserstoffatome weniger als gesättigte Fettsäuren (eine Doppelbindung) mehrfach ungesättigte Fettsäuren o 4, 6 oder 8 Wasserstoffatome weniger als gesättigte Fettsäuren (2-4 Doppelbindungen) Seite 76 von 196

7 Fettzusammensetzung von Speisefetten in % Lebensmittel Gesättigte Fettsäuren einfach ungesättigte Fettsäuren Butter Distelöl Erdnussöl Kokosfett 92 6 Kürbiskernöl Leinöl Maiskeimöl Olivenöl Palmkernöl Palmöl Rapsöl Rindertalg Schweineschmalz Sesamöl Sojaöl Sonnenblumenöl Walnussöl Weizenkeimöl Tabelle 13 Anteil der Fettsäuren in Speisefetten (vgl. Schlieper, S. 93) 4.2 Fettsäuren Gesättigte Fettsäuren Lehrskript mehrfach ungesättigte Fettsäuren Gesättigte Fettsäuren sind die einfachste Form der Fettsäuren. Sie reagieren nur langsam mit anderen chemischen Stoffen und liefern unserem Körper vor allem Energie. Sie sind ein Bestandteil der Zell- Membranen und können in den Mitochondrien (Kraftwerke der Zellen) zur Bildung von Energie genutzt werden. Gesättigte Fettsäuren werden vorwiegend mit der Nahrung aufgenommen, sie sind in allen Nahrungsfetten enthalten. Die täglich zugeführte Menge sollte bei 10 % der gesamten Energieaufnahme (Kalorien) liegen. Tierische Fette, z. B. Butter, fette Fleisch- und Wurstwaren oder Schmalz, enthalten mehr gesättigte Fette als pflanzliche Öle. Von den letzteren enthält das Kokosfett größere Mengen an gesättigten Fetten. Im Körper können gesättigte Fettsäuren u.a. aus Glucose oder Aminosäuren selbst gebildet werden. Zu beachten ist, dass einige langkettige gesättigte Fettsäuren zur Erhöhung des Cholesterinspiegels im Körper beitragen können. Seite 77 von 196

8 Lehrskript Übermäßiger Konsum von gesättigten Fettsäuren Der häufige Verzehr gesättigter Fettsäuren kann das Risiko für Herz- Kreislauf-Krankheiten erhöhen. Rote Blutzellen können sich stärker zusammenballen und somit die Übertragung von Sauerstoff zu den Zellen verringern. Ein Übermaß an gesättigten Fettsäuren führt in den Zellmembranen dazu, dass sie zu unflexibel werden, um die normalen Funktionen der Zell-Membranen aufrecht zu erhalten. Hohe Mengen an gesättigten Fettsäuren können zu verschiedenen Krankheiten beitragen. Sie erhöhen das Risiko von Gallensteinen, einigen Krebskrankheiten (Eierstock- und Prostata-Krebs) und Diabetes mellitus (Typ II). Im Mineralstoffhaushalt können außerdem die Speicher von Calcium entleert und die Absorption von Magnesium aus der Nahrung gestört werden. Verschiedene Arten gesättigter Fettsäuren flüchtige gesättigte Fettsäuren kurzkettige gesättigte Fettsäuren mittelkettige gesättigte Fettsäuren langkettige gesättigte Fettsäuren Flüchtige gesättigte Fettsäuren Diese Fettsäuren sind mit 2-4 Kohlenstoffatomen äußerst kurzkettig, sie verfliegen schnell an der Luft. Im menschlichen Körper dienen sie dazu, Energie zu bilden. Sie entstehen u.a. im Dickdarm bei der Verwertung von Kohlenhydraten, speziell von Polysacchariden. Zu den flüchtigen gesättigten Fettsäuren gehört u. a. die Essigsäure, vor allem aber viele ölige Substanzen in Pflanzen, die z. B. für ihren Duft verantwortlich sind. Aromatische Öle aus Pflanzen enthalten die verschiedensten Öl-Kombinationen. In der Lebensmittelindustrie werden Pflanzenaromen häufig genutzt, um den Geschmack von Speisen zu beeinflussen und zu verbessern. In der Aromatherapie werden sie zu therapeutischen Zwecken verwendet Kurzkettige gesättigte Fettsäuren Diese Gruppe von Fettsäuren enthält 4-6 Kohlenstoffatome. Sie werden bei Raumtemperatur flüssig. Kurzkettige gesättigte Fettsäuren sind leicht verdaulich und werden vor allem für die Energiebildung genutzt. Seite 78 von 196

9 Mittelkettige gesättigte Fettsäuren Lehrskript Diese Gruppe von Fettsäuren enthält 8-12 Kohlenstoffatome, die leicht verdaulich sind. Sie werden im Körper hauptsächlich genutzt, um Energie zu bilden. Sie können bei Übergewicht als Ersatz für andere Arten von Nahrungsfetten eingesetzt werden. Mittelkettige gesättigte Fettsäuren werden kaum im Körper gespeichert, da sie schnell in Energie umgesetzt werden und die Thermogenese anregen. Sportler nehmen gern mittelkettige gesättigte Fettsäuren auf, um ihre Leistungsfähigkeit zu stärken Langkettige gesättigte Fettsäuren Diese Gruppe enthält Kohlenstoffatome. Sie neigen dazu, aneinander zu kleben. Diese Fettsäuren haben bei Körpertemperatur eine feste Form und sind unlöslich in Wasser. Bei häufigem Verzehr haben langkettige gesättigte Fettsäuren eine ganze Reihe schädlicher Wirkungen. Sie erhöhen das Risiko für Herz-Kreislauf-Krankheiten und fördern das Zusammenballen von Blutzellen. Damit steigt das Risiko für Thrombosen und Arteriosklerose sowie für Herz- und Schlaganfälle. Langkettige gesättigte Fettsäuren erhöhen auch das Risiko für die Zuckerkrankheit (Diabetes mellitus), weil der Körper durch diese Fette weniger auf die Blutzucker senkenden Effekte des Insulins reagiert. Der häufige Verzehr langkettiger gesättigter Fettsäuren fördert Übergewicht, weil sie im Fettgewebe eher eingelagert anstatt zur Energiebildung genutzt werden. Hinzu kommt, dass der häufige Verzehr von Zucker (Glucose) die körpereigene Bildung von langkettigen gesättigten Fettsäuren steigern kann Einfach ungesättigte Fettsäuren Einfach ungesättigte Fettsäuren können dazu beitragen, das gute HDL-Cholesterin zu erhöhen und das schlechte LDL-Cholesterin zu senken. Auch einige der Symptome von Diabetes (Typ II) können durch sie verbessert werden. Einfach ungesättigte Fettsäuren können außerdem dazu beitragen, die Risiken für Gallensteine zu verringern und Brustkrebs vorzubeugen. Außerdem trägt ein hoher Konsum dieser Fettsäuren möglicherweise dazu bei, die mentalen Funktionen, vor allem im Alter, zu verbessern. Seite 79 von 196

10 Lehrskript Mehrfach ungesättigte Fettsäuren (Essentielle Fettsäuren) Manche mehrfach ungesättigten Fette können vom Körper nicht hergestellt werden und müssen deshalb über die Nahrung aufgenommen werden (siehe Abbildung 13). Das Verhältnis der Omega-3-Festtäsuren zu den Omega-6-Festtsäuren sollte 1:5 betragen. In der Realität ist es 1:10. Abbildung 13 Synthese der Fettsäuren (eigene Darstellung) Seite 80 von 196

11 Lehrskript Diese sogenannten essentiellen Fettsäuren oder guten Fette lassen sich in zwei Gruppen unterscheiden: Omega-6-Fettsäuren wie in Mais- oder Sonnenblumenöl Omega-3-Fettsäuren wie in Leinsamen-, Soja-, Walnuss- und Rapsöl, aber auch im Fett von Makrele, Lachs, Hering, Forelle und Thunfisch. Den Omega-3-Fettsäuren werden günstige Wirkungen auf das Herz- Kreislauf-System nachgesagt, beispielsweise die Verhinderung arteriosklerotischer Krankheiten. Essentielle Fettsäuren werden vor allem zum Aufbau von Zellmembranen benötigt, bei einem Mangel an essentiellen Fettsäuren kommt der aktive Stoffwechsel zum Erliegen. Mangelerscheinungen beim Fehlen der essentiellen mehrfach ungesättigten Fettsäuren: Hautveränderungen (z. B. übermäßige Verhornung), Infektionsanfälligkeit Wachstumsstörungen Haarausfall Mangel an Thrombozyten (Blutplättchen) Omega-3-Fettsäuren Alpha-Linolensäure (ALA) Die essenzielle mittelkettige ALA (üblich ist die englische Abkürzung von alpha-linolenic acid) kommt vor allem in grünen Blattgemüsen, Leinsamen, Weizenkeimen, Sojabohnen und Walnüssen vor. Die Hauptquelle für ALA in unserer Ernährung sind Speiseöle, beispielsweise Lein-, Soja-, Sonnenblumenöl und Margarine. Auch Walnüsse und Walnussöl enthalten sehr viel ALA. Die optimale Aufnahme liegt bei 2-9 Gramm ALA täglich, eine Menge, die mit der normalen Ernährung oft nicht erreicht wird. ALA-Ergänzungen können die Zufuhr verbessern und sichern. Der Bedarf kann bei starker körperlicher Belastung, z. B. Leistungssport, deutlich höher sein. ALA ist anfällig für Oxidation (Ranzigwerden), z. B. durch Einwirkung von Licht, Sauerstoff und Hitze. Dabei entstehen Transfettsäuren, die bei übermäßiger Zufuhr im Körper schädlich wirken können. Seite 81 von 196

12 Lehrskript Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA) EPA und DHA (auch hier sind die englischen Abkürzungen üblich) sind vor allem in fettreichen Fischen, z. B. Makrelen, Forellen, Hering, Lachs, Sardinen und Thunfisch, enthalten. Fischöle werden daher oft als Sammelbegriff für die stark langkettigen Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA verwendet. Sie sind aber auch in der Muttermilch, in Algen und einigen Samenölen enthalten. Zur Nahrungsergänzung werden vorwiegend Fischöle verwendet. Sie werden in der Regel destilliert, um evtl. vorhandene Schadstoffe zu filtern. Fischöle guter Qualität verwenden als Quelle immer jüngere und kleinere Fische. Sie sind weniger mit Schadstoffen kontaminiert als die größeren Speisefische (etwa Lachs oder Thunfisch) Omega-6-Fettsäuren Linolsäure Die Linolsäure ist eine essenzielle Omega-6-Fettsäure, die der Mensch nicht selbst herstellen kann. Sie muss täglich mit 5-7 Gramm (bzw. 2-2,5 % der täglichen Gesamtenergie) über die Nahrung aufgenommen werden. Der tägliche Bedarf kann bei Stress oder bedingt durch den Ernährungsstatus steigen. So sollte bei einem hohen Konsum von Olivenöl oder von gesättigten Fetten die tägliche Zufuhr von Linolsäure erhöht werden. Viele orthomolekulare Therapeuten gehen heute von einem optimalen Bedarf von 9-18 Gramm Linolsäure pro Tag aus. Linolsäure ist in vielen Speiseölen enthalten. In größeren Mengen kommt sie in Ölen aus Distel, Sonnenblumen, Soja, Nachtkerzen, Maiskeimen, Kürbiskernen und Weizenkeimen vor. Dabei sollte man immer Öle von guter Qualität, d. h. nativ und kaltge-presst, verwendet Konjugierte Linolsäure (CLS) Die Konjugierte Linolsäure ist eine nicht-essenzielle Form der Linolsäure, mit einer etwas anders gearteten Molekular-Struktur in den Doppelbindungen. CLS ist in tierischen Fetten von Wiederkäuern enthalten und kommt vor allem im Milchfett vor. Sie ist daher vorwiegend in Butter und (nicht fettreduzierten) Milchprodukten (z. B. Milch, Käse und Joghurt) enthalten. CLS trägt dazu bei, Diabetes mellitus (Typ II) vorzubeugen, indem sie die Insulinwerte normalisiert. CLS kann auch allergischen Reaktionen vorbeugen, wirkt antioxidativ (deutlich stärker als z. B. Beta-Carotin) und ist vermutlich antikanzerogen (beugt Krebs vor). Seite 82 von 196

13 Lehrskript Gamma-Linolensäure 24) (GLS) Diese Omega-6-Fettsäure ist nicht essenziell. Sie wird normalerweise im Körper aus Linolsäure gebildet. Dihomo-Gamma-Linolensäure (GLS) kann auch mit der Nahrung, vor allem aus dem Kernöl von schwarzen und roten Johannisbeeren und aus Nachtkerzenöl, aufgenommen werden Arachidonsäure Die Arachidonsäure ist bedingt essenziell (vermutlich im Säuglingsalter). Sie wird im Körper aus anderen mehrfach ungesättigten Fettsäuren, vor allem aus Linolsäure, gebildet. Arachidonsäure ist auch in einigen Lebensmitteln, z. B. in Rindfleisch, Leber und Nieren sowie in Garnelen und einigen Fischen (z. B. Thunfisch), enthalten. Sie ist im Gehirn enthalten und für gute Hirnfunktionen sehr wichtig. Voraussetzung dafür ist, dass sie dort in einem guten Verhältnis zur Omega-3- Fettsäure DHA (Docosahexaensäure) vorhanden ist Vorkommen Trivialname Anzahl Anzahl der Symbol Vorkommen der C- Doppel-bindungen Atome Buttersäure 4 0 C 4:0 Milchfett Capronsäure 6 0 C 6:0 Milchfett Caprylsäure 8 0 C 8:0 Milchfett Caprinsäure 10 0 C 10:0 Milchfett Laurinsäure 12 0 C 12:0 Kokosfett Myristinsäure 14 0 C 14:0 Tierische Fette Palmitinsäure 16 0 C 16:0 Tierische Fette Stearinsäure 18 0 C 18:0 Tierische Fette Ölsäure 18 1 C 18:1ω9 Oliven- und Rapsöl Linolsäure 18 2 C 18:2ω6 Sonnenblumen- und Maisöl γ-linolensäure 18 3 C: 18:3ω6 Nachtkerzenöl α-linolensäure 18 3 C: 18:3ω3 Lein- und Nussöl Arachidonsäure 20 4 C: 20:4ω6 Schlachttierfette Eicosapentaensäure 20 5 C: 20:5ω3 Fischöle (EPA) Erucasäure 22 1 C: 22:1ω9 Raps- und Senföle Docosahexaensäure 22 6 C: 22:6ω3 Fischöle (DHA) Tabelle 14 Charakteristika und Vorkommen ausgewählter Fettsäuren (Quelle: Hahn/Ströhle/Wolters, S. Seite 83 von 196

14 Leinöl Rapsöl Olivenöl Sojaöl Weizenkeimöl Maiskeimöl Sonnenblumen öl Distelöl Lehrskript Fettsäuren in Speiseölen (in %) Abbildung 14 Fettsäuregehalte verschiedener gebräuchlicher Speiseöle im Hinblick auf gesättigte, einfach ungesättigte und mehrfach ungesättigte Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren (vgl. Schlieper, S. 93) Trans-Fettsäuren Trans-Fettsäuren sind ungesättigte Fettsäuren, die in der Natur nur im Fett und der Milch von Wiederkäuern vorkommen, da in deren Pansen Bakterien leben, die Fettsäuren in Trans-Fettsäuren umwandeln. Trans-Fettsäuren ähneln in ihrem molekularen Aufbau den ungesättigten Fettsäuren, haben jedoch eine andere räumliche Struktur. Durch die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren kann die Fettsäure unterschiedliche räumliche Formen annehmen. Möglich sind die cis-konfiguration und die trans-konfiguration. Bei der in der Natur fast ausschließlich auftretenden cis-konfiguration liegen die Molekülstücke vor und hinter der Doppelbindung auf einer Seite. Bei der Trans-Form weisen die Molekülketten in unterschiedliche Richtungen (siehe Abbildung 15) ,3 0,3 gesättigte Fettsäuren einfach ungesättigte Fettsäuren ω9 ω-6-fettsäuren ω-3-fettsäuren Seite 84 von 196

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