Grundlagen der Ernährungslehre Einführung. Grundlagen der Ernährungslehre SS 2013

Transkript

1 Grundlagen der Ernährungslehre Einführung

2 Terminplan SS 2013 Einführung (1+2) Energiestoffwechsel (3+4) KH-Ballaststoffe-Alkohol (5+6) Keine Vorlesung (n. Christi Himmelfahrt) Fette (7+8) Proteine (9+10) Keine Vorlesung (nach Fronleichnam) Wasser, Elektrolyte (11+12) Vitamine, Mineralstoffe sek. Pflanzenstoffe (13+14) Klausur voraussichtlich

3 Grundlagen der Ernährungslehre Vorlesungsskript: Anmeldung für die Klausur: Angaben in der mail: Name, Vorname, Matrikel-Nummer Studienfach, Fachsemester Film Nahrung und Verdauung

4 Grundlagen der Ernährungslehre Ernährungsempfehlung benötigt: 1. Nährstoffanalyse: Nahrungsinhaltsstoffe Beitrag der Kost an Bedarfsdeckung

5 Grundlagen der Ernährungslehre Ernährungsempfehlung benötigt: 2. Nährstoffumsatz Dynamik turnover gesamte ab- / aufgebaute Nährstoffmenge/ Zeit steady state Fließgleichgewicht ab- / aufgebauter Nährstoffe Homöostase Konstanz vieler Stoffkonzentrationen im Org. Wachstum anabole Prozesse! ( keine Homöostase) katabol: Abnahme des Körperbestands ( Homöostase)

6 Grundlagen der Ernährungslehre Ernährungsempfehlung benötigt: 3. Nährstoffbedarf - Ermittlung Analogie zu Tierversuchen epidemiologisch korrelierbar?? ungenau Bilanzen Mangelexperimente biokinetisch Bedarfsschätzung verlässlichere Ergebnisse

7 Grundlagen der Ernährungslehre Nährstoffzufuhr Empfehlungen Referenzwerte nach D-A-CH Beurteilung der Kost: Nährstoffdicht Essentielle Nährstoffe - reichlich Energieliefernde Nährstoffe - bedarfsdeckend Energiedicht Essentielle Nährstoffe mäßig bis mangelhaft Energieliefernde Nährstoffe mehr als Bedarf

8 Grundlagen der Ernährungslehre Nährstoffe als Bestandteile von Lebensmitteln Makronährstoffe: Eiweiß: tierisches pflanzliches Fett: Gesättigte Fettsäuren Ungesättigte Fettsäuren Kohlenhydrate: einfache komplexe

9 Grundlagen der Ernährungslehre Nährstoffe als Bestandteile von Lebensmitteln Mikronährstoffe: Vitamine: fettlösliche wasserlösliche Mineralstoffe: Mengenelemente Spurenelemente Sekundäre Pflanzenstoffe: Farbstoffe Duftstoffe Geschmacksstoffe Botenstoffe Signalstoffe (Schutz vor: Schädlingen UV-Strahlen Krankheiten)

10 Themen der Vorlesung Energiestoffwechsel ein Überblick Chemie und Stoffwechsel von: Kohlenhydraten/Ballaststoffen/Alkohol Fetten Eiweißen Makronährstoffe energieliefernde Substrate (Wasser) - Elektrolyten Vitaminen - Mineralstoffen Sekundären Pflanzenstoffen Mikronährstoffe Vollwertig Essen

11 Energiestoffwechsel ein Überblick Chemie und Stoffwechsel von: Kohlenhydraten/Ballaststoffen/Alkohol Fetten Eiweißen Makronährstoffe (Wasser) - Elektrolyten Vitaminen - Mineralstoffen Sekundären Pflanzenstoffen Mikronährstoffe Vollwertig Essen

12 Energieformen im menschlichen Organismus 10% mechanische Energie Muskelarbeit Herz-/Lungentätigkeit Verdauungsorgane 90% Osmotische Energie aktive Transportvorgänge aktive Resorption Reizleitung durch Elektrolytverschiebung im Nervensystem Chemische Energie Synthesen von Körpersubstanz: Proteinen, Fetten etc.

13 Energieverbrauch kontinuierlich: zur Aufrechterhaltung grundsätzlicher zellulärer Leistungen Wichtig darum: Speicher für energetisch verwertbare Substrate Nahrungsaufnahme i.d.r. nicht kontinuierlich: Normal: Mahlzeiten unregelmäßig über den Tag verteilt

14 Energiebedarf Grundumsatz + Leistungszuwachs postprandiale Thermogenese + körperliche Aktivität + Wachstum

15 Energiebedarf Grundumsatz + Leistungszuwachs postprandiale + Thermogenese körperliche Aktivität + Wachstum

16 Energiegehalt der Nährstoffe und Energiebedarf

17 Kohlenhydrate Fette Protein 16-18kJ (4,1 kcal)/g 39kJ (9,3 kcal)/g Brennwerte physikalischer = physiologischer 16-19kJ (4,2 kcal)/g Brennwert physikalischer > physiologischer C : O -Verhältnis in den Molekülen (geringste Menge O pro Molekül = stärkste Oxidation hoher O2-Bedarf) Kohlenhydrate C:O = 1:1 Fette C:O = 7:1 bis 9:1 Proteine C:O = 1:1 bis 4:1

18 Energiebedarf Grundumsatz + Leistungszuwachs postprandiale Thermogenese + körperliche Aktivität + Wachstum

19 Grundumsatz Alter [Jahre] Körpergewicht [kg] Grundumsatz [MJ (kcal) /Tag] 15 bis < ,6 (1820) 6,1 (1460) 19 bis < ,6 (1820) 5,8 (1390) 25 bis < ,3 (1740) 5,6 (1340) 51 bis < ,6 (1580) 5,3 (1270) > ,9 (1419) 4,9 (1170)

20 Energiebedarf Grundumsatz + Leistungszuwachs postprandiale Thermogenese + körperliche Aktivität + Wachstum

21 Ausgeglichen: Energiebilanz Energieaufnahme = Energieverbrauch Kontrolle über BMI: Altersgruppe Jahre Körpergewicht [kg] (Körperlänge) 2 [m 2 ] (BMI zeigt?deutliche? Korrelation zu Lebenserwartung) BMI-Bereiche [kg/m 2 ] mit niedrigster Mortalität 17,7 23, Jahre Jahre Jahre Jahre 19,2 24,9 20,9 26,6 22,4 28,2 24,1 29,8

22 Energiebedarf Grundumsatz + Leistungszuwachs postprandiale Thermogenese + körperliche Aktivität + Wachstum

23 Energieverbrauch bei verschiedenen Aktivitäten Leistungszuwachs Tätigkeit 60 kg Mensch/1 Stunde kj Kcal Liegen Sitzen Kochen Putzen Gehen Radfahren 15 km/h Skifahren Tennisspielen Bergsteigen Fußballspielen Skilanglauf Schwimmen Laufen 5 min/km

24 Regulationsmechanismen der Nahrungsaufnahme vermittelt durch neurale hormonelle und metabolische Signale Ziel: Bilanzausgleich der Energie

25 Selfish brain Theorie Prof. Dr. Achim Peters, Uniklinik Lübeck, ErnährungsUmschau 4/2012 Neue Hirnforschung: DAS EGOISTISCHE GEHIRN fordert aktiv Energie aus dem Blut zur Deckung seines Bedarfs legt höchste Priorität für eigenen Energiehaushalt fest Zerebrale Energieanforderung mittels Brain-Pull des Stresssystems = sympathisches Nervensystem und Hypothalamus-Nebennierenrindensystem Konsequenz: Revision des Verständnisses von - Gewichtszunahme - Entstehung von Diabetes Typ 2 Also: Therapeutische Umdenken

26 ATP = Adenosintriphosphat VMH = Ventromedialer Hypothalamus PVN = Paraventrikularer Nukleus SNS = Sympathisches Nervensystem NA = Noradrenalin Pankreas A = Adrenalin ACTH = Adrenocorticotropes Hormon GLUT = Glukosetransporter ErnährungsUmschau 4/2012

27 Niedrig reaktives Stresssystem Sterblichkeit von Menschen in Abhängigkeit von Genotyp, Stressbelastungen und Nahrungsangebot. Typ-A-Menschen zeigen eine geringe phänotypische Plastizität ihres Brain-Pull (Stresssystem) Typ B-Menschen zeigen eine ausgeprägte phänotypische Plastizität grau und rot = Situationen mit niedrig-reaktivem Brain-Pull-System alle anderen Situationen (beige) = Brain-Pull hoch-reaktiv Nur in der rot gekennzeichneten Situation sind die Menschen dick, in allen anderen Situationen sind sie dünn (beige oder grau).

28 Zitat aus: Biochemie der Ernährung (Springer Verlag) 2.1 Hunger und Sättigung sind Empfindungen mit sehr komplexen Auslösungsmechanismen Der Begriff Hunger kann je nach Auffassung unterschiedlich definiert werden. Üblicherweise versteht man darunter eine in der Magengegend lokalisierte, beziehungsweise dorthin projizierte Allgemeinempfindung, die zur Kategorie der viszeralen Sensibilitäten gehört. Die gewöhnlich mit Unlust verknüpfte angeborene Empfindung des Hungers wird durch Nahrungsmangel, genauer gesagt durch Energiemangel hervorgerufen.

29 Verdauung = 1. Zerkleinerung der Lebensmittel in der Mundhöhle mechanisch (Zähne), biochemisch (Speichel) 2. Aufbereitung der Nährstoffe in Magen und Dünndarm mechanische (Peristaltik) und biochemische Zerlegung (Enzyme) 3. Aufnahme der Nährstoffe in Blut und Lymphe Resorption 4. Nährstoffe für Energie bzw. Synthese biochemische Oxidation bzw. Umwandlung zu Bauteilen

30 Nährstoffe als Energielieferanten Resorptionsbereiche

31 Gastrointestinalsystem Energiestoffwechsel des Organismus Einstrom /Tag Verweildauer des Chymus An Verdauung und Resorption beteiligte Organe Ausstrom Gastrointestinale Flüssigkeitsbilanz

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33 Unmittelbarer Energielieferant > niedrige Speicherkapazität! ATP = Energieäquivalent Chemische Strukturformel Stete Regeneration des ATP-Pools durch Energieträger der Nahrung Reaktionsgleichung (-> Energie):

34 Energiebilanzierung