Ballaststoffe. Definition I: Für den Menschen unverdauliche, pflanzliche Nahrungsbestandteile, die den Dickdarm erreichen

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1 Ballaststoffe Definition I: Für den Menschen unverdauliche, pflanzliche Nahrungsbestandteile, die den Dickdarm erreichen Definiton II (LFGB): Organische Lebensmittelbestandteile, die nach den beschriebenen Verfahren von den eingesetzten Enzymen unter den genannten Bedingungen nicht hydrolysiert werden Definition III: Bestandteile von Pflanzenzellen und/oder isolierte natürliche oder durch technologische Verfahren gewonnene Kohlenhydrate, die durch das menschliche Enzymsystem im Dünndarm nicht zu resorbierbaren Komponenten abgebaut werden. Sie können aber teilweise oder vollständig von der Dickdarmflora fermentiert werden Gesamtballaststoffgehalt = Summe aus löslichen und unlöslichen Ballaststoffen, die nach der 64 Methode bestimmt werden = dietary fiber = Nahrungsfasern (CH) Rohfaser

2 Verbindungsklassen Nicht-Stärke-Polysaccharide (Cellulose, Hemicellulosen, Pektine, β-glucane, etc.), unverdaubare Oligosaccharide, resistente Stärken und Lignin Lösliche Ballaststoffe: z.b. wasserlösliche Schleimstoffe der Algen (Algin, Carrageen, Agar), Pflanzenexudate (Tragant), Pektine, Inulin Unlösliche Ballaststoffe: Cellulose, Hemicellulose und Lignin Zuordnung von Pflanzenwachsen, Cutinen, unverdaulichen Zellwandproteinen und Polyphenolen zu den Ballaststoffen noch nicht geklärt Resistente Stärke = Stärkeanteil, der der enzymatischen Hydrolyse durch Amylasen im Dünndarm widersteht und nicht resorbiert wird. Im Dickdarm wird er dann durch Mikroorganismen abgebaut; durch Erhitzen kann die resistente Stärke in eine verdauliche Form übergeführt werden. Typ I: unverdauliche Stärke aus verschiedenen Gemüsesorten und rohen Getreidekörnern, die den Stärkekörper umgibt Typ II: resistente Stärkekörner in rohen Kartoffeln und unreifen Bananen Typ III: retrogradierte Amylose, z.b. in Kartoffelsalat oder Brot Gehalt resistenter Stärke in Lebensmitteln (g/100g): grüne Bohnen 8, Bratkartoffeln 5, Vollkornweizenbrot 2, Reis 0, Spaghetti 1

3 Ballaststoffanalytik Rohfaserbestimmung nach Scharrer-Kürschner Rohfaser = nach diesem Aufschlussverfahren verbleibender aschefreier Rückstand entfetten, Säureaufschluss (Trichloressigsäure, Essigsäure, Salpetersäure, 30 min unter Rückfluss), Gravimetrische Bestimmung des Rückstandes, Veraschung und Differenzbildung Bestimmung der unlöslichen organischen Ballaststoffe nach van Soest = Neutral Detergent Fiber entfetten, Umsetzung mit Neutral-Detergentienlösung (SDS) und EDTA für 30 min unter Rückfluss, enzymatische Hydrolyse der Stärke, gravimetrische Bestimmung des Rückstandes, Veraschung und Differenzbildung Cellulose, unlösliche Hemicellulosen und Lignine werden erfasst Bestimmung der Acid Detergent Fiber entspricht der Methode nach von Soest unter Verwendung einer sauren Detergentienlösung Cellulose und Lignin werden erfasst

4 Bestimmung der Gesamtballaststoffe = offizielle AOAC Methode (= Association of Official Analytical Chemists) und 64 LFGB Methode entfetten, lösen in Puffer, Umsetzung mit Amylase, Protease und Amyloglucosidase, gravimetrische Bestimmung des Rückstandes (unlösliche Ballaststoffe), Proteinbestimmung und Veraschung; Fällung löslicher Ballaststoffe aus der Lösung durch Ethanol und weiteres Vorgehen wie oben Ballaststoffgehalt verschiedener LM (g/100g) Vollkornroggen 13,2, Vollkornweizen 10,3, Schwarzwurzel 17,0, Mandel 9,8, Kokos 9,0, Karotte 3,4, Grünkohl 4,2, Heidelbeeren 4,9, Kirschen 1,9, Kiwi 3,9 Eigenschaften Quellfähigkeit Wasserbindungskapazität Bildung viskoser Lösungen Fermentierbarkeit im Dickdarm

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6 Abbau verschiedener Ballaststoffe im Dickdarm: Pektine fast vollständig, Cellulose %, Lignin <5% Bindungskapazität für Gallensäuren Kationenaustauschkapazität Bindung von Mineralstoffen Physiologische Wirkungen Primäre Wirkungen auf die Verdauungsfunktion stärkerer Sättigungseffekt bei niedrigem oder fehlendem Kaloriengehalt Erhöhung der Viskosität des Nahrungsbreis verlangsamte Resorption von Nährstoffen Erhöhung des Stuhlgewichts und Reduktion der Transitzeit der Nahrung durch Wasserbindung Inhibition der Fettresorption; vermutlich durch Hemmung der Lipaseaktivität, Erhöhung der Viskosität oder Bindung von Calcium und Gallensäuren Reduktion der Calcium-, Eisen-, Zink- oder Kupferresorption

7 Primäre Wirkungen auf die Darmflora Wachstumsstimulation, besonders von Ammoniak abbauenden Mikroorganismen, prebiotischer Effekt von Oligofructose und Inulin Erhöhtes Stuhlgewicht und verkürzte Transitzeit durch vermehrtes Wachstum der Mikroorganismen Veränderungen der Enzymaktivität von Mikroorganismen, z.b. Hemmung der β-glucuronidase Sekundäre Wirkungen Positiver Einfluss auf Blutglucose- und Insulinspiegel, vermutlich durch Inhibition der Amylase und verzögerte Magenentleerung; eventuell auch erhöhte Expression von Insulinrezeptoren Cholesterinsenkene Wirkung, besonders durch Ballaststoffe der Haferkleie ( g Hafer/d) und Bohnen, Pektin (12-15 g/d) oder Guarmehl (10 40 g/d); vermutlich durch Hemmung der Lipaseaktivität, verminderte Rückresorption von Gallensäuren, Verkürzung der Transitzeit und Hemmung der Cholesterinsynthese protektive Wirkung gegenüber Herz-Kreislauf-Erkrankungen Immunmodulierende Wirkung? anticancerogene Wirkung

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