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Die menschliche Ernährung befasst sich mit der Versorgung mit essenziellen Nährstoffen in Lebensmitteln, die für eine gute Gesundheit notwendig sind. Eine ausgewogenen und bewusste Ernährung ist für das körperliche und geistige Wachstum von Kindern und für die normale biologische Entwicklung des Menschen notwendig.

Nährstoffe

Die 7 Hauptklassen von Nährstoffen sind Kohlenhydrate, Fette, Ballaststoffe, Mineralien, Proteine, Vitamine und Wasser. Nährstoffe können als Makronährstoffe oder Mikronährstoffe (die in kleinen Mengen benötigt werden) eingeteilt werden. Kohlenhydrate, Fette und Proteine sind Makronährstoffe und liefern Energie. Wasser und Ballaststoffe sind Makronährstoffe, liefern aber keine Energie. Die Mikronährstoffe sind Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine.

Kohlenhydrate und Proteine liefern ungefähr 17 kJ (4 kcal) Energie pro Gramm, während Fette 37 kJ (9 kcal) pro Gramm liefern.

Einige Nährstoffe können gespeichert werden - wie fettlöslichen Vitamine -, während andere mehr oder weniger kontinuierlich benötigt werden.

Kohlenhydrate

Kohlenhydrate können je nach der Anzahl der in ihnen enthaltenen Monomereinheiten (Zucker) als Monosaccharide, Disaccharide oder Polysaccharide klassifiziert werden. Sie machen einen großen Teil der Lebensmittel wie Reis, Nudeln, Brot und andere Getreideprodukte aus, sind aber keine essenziellen Nährstoffe, d. h. der Mensch muss keine Kohlenhydrate essen.

Das Gehirn ist der größte Zuckerverbraucher im menschlichen Körper und verbraucht besonders große Mengen an Glukose, die 20 % des gesamten Glukoseverbrauchs des Körpers ausmachen. Das Gehirn verwendet hauptsächlich Glukose zur Energiegewinnung; wenn die Glukose jedoch nicht ausreicht, geht es zur Verwendung von Fetten über.

Zu den Monosacchariden gehören Glukose, Fruktose und Galaktose. Zu den Disacchariden gehören Saccharose, Laktose und Maltose; gereinigte Saccharose wird beispielsweise als Haushaltszucker verwendet. Polysaccharide, zu denen Stärke und Glykogen gehören, werden oft als komplexe" Kohlenhydrate bezeichnet, da sie in der Regel aus langen, mehrfach verzweigten Ketten von Zuckereinheiten bestehen.

Ballaststoffe

Ballaststoffe sind Kohlenhydrate, insbesondere Polysaccharide, die vom Menschen und einigen Tieren nur unvollständig absorbiert (verdaut) werden.

Der am häufigsten vorkommende pflanzliche Kohlenhydratnährstoff - Stärke (ein Polysaccharid) - wird unterschiedlich gut aufgenommen. Stärke wird in schnell verdauliche Stärke, langsam verdauliche Stärke und resistente Stärke eingeteilt. Pflanzliche Stärke ist verdauungsresistent (resistente Stärke), aber durch Kochen der Stärke in Gegenwart von Wasser kann das Stärkekorn aufgespalten und die Glukoseketten freigesetzt werden, wodurch sie für die menschlichen Verdauungsenzyme leichter verdaulich wird.

  1. Unlösliche Ballaststoffe
    Umfasst Zellulose die für den Menschen unverdaulich ist (nicht aber für z.B. Kühe), da er nicht über die erforderlichen Enzyme verfügt, um es abzubauen, und das menschliche Verdauungssystem nicht genügend Mikroben beherbergt, die dazu in der Lage sind.
    Dazu gehört auch resistente Stärke, eine unlösliche Stärke, die der Verdauung widersteht, weil sie entweder durch eine Schale oder eine Lebensmittelmatrix geschützt ist.
  2. Lösliche Ballaststoffe
    Bestehen aus einer Vielzahl von Oligosacchariden, Wachsen, Estern und anderen Kohlenhydraten, die sich in Wasser auflösen oder gelatinieren. Viele dieser löslichen Ballaststoffe können von Mikroben im menschlichen Verdauungssystem fermentiert oder teilweise fermentiert werden, um kurzkettige Fettsäuren zu erzeugen, die absorbiert werden und somit einen gewissen Kaloriengehalt liefern.

Vollkorngetreide, Bohnen und andere Hülsenfrüchte, Obst (insbesondere Pflaumen und Feigen) und Gemüse sind gute Quellen für Ballaststoffe. Ballaststoffe haben drei Hauptmechanismen, die im Allgemeinen ihre gesundheitliche Wirkung bestimmen: Füllung, Viskosität und Fermentation.
Ballaststoffe füllen den Darminhalt auf, und unlösliche Ballaststoffe erleichtern die Peristaltik - die rhythmischen Muskelkontraktionen des Darms, die den Inhalt durch den Verdauungstrakt bewegen. Einige lösliche und unlösliche Ballaststoffe bilden eine Lösung mit hoher Viskosität, die im Wesentlichen ein Gel ist und die Bewegung der Nahrung durch den Darm verlangsamt.
Fermentierbare Ballaststoffe werden vom Mikrobiom als Nahrung genutzt, wodurch das Volumen leicht erhöht wird und kurzkettige Fettsäuren und andere Stoffwechselprodukte, darunter Vitamine, Hormone und Glukose, entstehen. Einer dieser Stoffwechselprodukte, Butyrat, ist als Energiequelle für die Dickdarmzellen wichtig und kann metabolische Syndrome verbessern.

Fett

Ein Molekül Fett besteht in der Regel aus mehreren Fettsäuren (lange Ketten von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen), die an Glycerin gebunden sind. Sie liegen in der Regel als Triglyceride vor (3 Fettsäuren an einem Glycerin-Grundgerüst).

Bei gesättigten Fetten (in der Regel aus tierischen Quellen) sind alle Kohlenstoffatome in den Fettsäureketten an Wasserstoffatome gebunden, während bei ungesättigten Fetten einige dieser Kohlenstoffatome eine Doppelbindung aufweisen. Ungesättigte Fette können weiter als einfach ungesättigt (eine Doppelbindung) oder mehrfach ungesättigt (viele Doppelbindungen) klassifiziert werden. Je nach der Position der Doppelbindung in der Fettsäurekette werden ungesättigte Fettsäuren außerdem als Omega-3- oder Omega-6-Fettsäuren klassifiziert.

Transfette sind eine Art von ungesättigten Fetten mit trans-isomeren Bindungen; sie kommen in der Natur und in Lebensmitteln aus natürlichen Quellen nur selten vor; besitzen aber für die Lebensmittelindustrie nützliche Eigenschaften, wie z. B. Ranzbeständigkeit. Sie haben sich aber als schädlich für die menschliche Gesundheit erwiesen.

In jedem Gramm Fett stecken 9 Kilokalorien. Fettsäuren wie konjugierte Linolsäure, Katalpsäure, Eleostearinsäure und Punicinsäure sind nicht nur Energielieferanten, sondern auch potente Moleküle zur Regulierung des Immunsystems.

Ungesättigte Fette (z. B. Pflanzenöl) gelten als gesünder, während Transfette vermieden werden sollten. Gesättigte Fette und einige Transfette sind bei Raumtemperatur in der Regel fest (z. B. Butter oder Schmalz), während ungesättigte Fette in der Regel flüssig sind (z. B. Olivenöl oder Leinsamenöl).

Die meisten Fettsäuren sind nicht essenziell, d. h. der Körper kann sie bei Bedarf selbst herstellen, in der Regel aus anderen Fettsäuren und immer unter Einsatz von Energie.
Zu den essenziellen Fettsäuren zählen: Linolsäure (LA) und α-Linolensäure (ALA) bzw. Arachidonsäure (AA), Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA).

Aminosäuren

Proteine (auch veraltet: Eiweiß(molekül)) bestehen aus Ketten von Aminosäuren (3 bis einige Hundert). Für den Menschen sind 20 Aminosäuren relevant, und 11 davon essentiell.

Neben Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff bestehen diese insbesondere aus Stickstoff (und Schwefel). Sie sind in den Verdauungssäften des Dünndarms löslich, von wo aus sie in das Blut aufgenommen werden. Nach der Aufnahme können sie im Körper nicht gespeichert werden, so dass sie entweder nach Bedarf verstoffwechselt oder mit dem Urin ausgeschieden werden.

Eine Ernährung, die ausreichende Mengen an Aminosäuren (nicht nur die essenziellen!) enthält, ist in bestimmten Situationen besonders wichtig: während der frühen Entwicklung und Reifung, während der Schwangerschaft, in der Stillzeit oder bei Verletzungen (z. B. Verbrennungen). Eine vollständige Proteinquelle enthält alle essenziellen Aminosäuren, Überschüssige Aminosäuren können in Glukose umgewandelt (Glukoneogenese) werden. Verschiedene Aminosäuren werden leider auch als Nahrungsergänzungsmittel verkauft.

Es gibt eine anhaltende Debatte über die Unterschiede in der Nährstoffqualität und Angemessenheit von Aminosäuren aus veganen, vegetarischen und tierischen Quellen.

Wasser

Wasser wird in verschiedenen Formen aus dem Körper ausgeschieden, unter anderem mit dem Urin und den Fäkalien, durch Schwitzen und durch Wasserdampf in der Ausatmung. Daher ist eine angemessene Rehydratation erforderlich, um die verlorene Flüssigkeit zu ersetzen.

Für eine gesunde Flüssigkeitszufuhr empfehlen die aktuellen EFSA-Leitlinien eine Gesamtwasserzufuhr von 2,0 l/Tag für Erwachsene. Diese Referenzwerte umfassen Wasser aus Trinkwasser, anderen Getränken und aus der Nahrung. Etwa 80 % unseres täglichen Wasserbedarfs stammt aus den Getränken, die wir trinken, die restlichen 20 % aus Lebensmitteln. Der Wassergehalt variiert je nach Art der verzehrten Lebensmittel, wobei Obst und Gemüse beispielsweise deutlich mehr Wasser enthält als Getreide.

Mineralien

Mineralstoffe sind anorganische chemische Elemente, die von lebenden Organismen benötigt werden, mit Ausnahme der vier Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff, die in fast allen organischen Molekülen vorhanden sind. Teilweise werden Mineralien künstlich als Nahrungsergänzungsmittel zugesetzt; am bekanntesten ist wohl das Jod in Jodsalz, das Kropf vorbeugt.

Mengenelemente

Einige der Salze werden in allen Körperflüssigkeiten und allen Stoffwechselvorgängen benötigt. Eine besondere Rolle spielen sie beim Transport von Nährstoffen und Stoffwechselprodukten im Blut sowie den Nervenfunktionen.

Spurenelemente

Für den Menschen gibt es essentielle Spurenelemente, die nur in geringen Mengen zugeführt werden sollen. Sowohl ein Mangel als auch ein Überangebot kann gesundheitliche Folgen haben.

Ultraspurenmineralien

Ultraspurenmineralien sind ein noch unbewiesener Aspekt der menschlichen Ernährung und können in sehr geringen Mengen von μg/Tag erforderlich sein. Viele Ultraspurenelemente wurden als essenziell bezeichnet, aber solche Behauptungen wurden in der Regel nicht bestätigt. Ein endgültiger Beweis für die Wirksamkeit ergibt sich aus der Charakterisierung eines Biomoleküls, das das Element mit einer identifizierbaren und überprüfbaren Funktion enthält. Dazu gehören:

Vitamine

Mit Ausnahme von Vitamin D handelt es sich bei Vitaminen um essenzielle Nährstoffe, die in der Ernährung notwendig sind. Vitamin D kann in der Haut in Gegenwart von UVB-Strahlung synthetisiert werden. Einige Tierarten können Vitamin C synthetisieren, der Mensch jedoch nicht. Bestimmte Vitamin-ähnliche Verbindungen, die in der Ernährung empfohlen werden, wie Carnitin, gelten als nützlich für die Gesundheit, sind jedoch keine "essenziellen" Nährstoffe. Darüber hinaus wurden in jüngster Zeit Tausende verschiedener sekundärer Pflanzenstoffe in Lebensmitteln (insbesondere in frischem Gemüse) entdeckt, die möglicherweise wünschenswerte Eigenschaften haben, darunter auch eine antioxidative Wirkung; die experimentellen Nachweise sind suggestiv, aber nicht schlüssig.

Ein Überschuss an einigen Vitaminen ist ebenfalls gesundheitsschädlich und im Falle von fettlöslichen Vitaminen auch tödlich. Es gibt immer noch Todesfälle nach dem Verzehr von Eisbärenleber, die sehr viel Vitamin D enthält. Die fettlöslichen Vitamine merken sich Medizinstudenten über das Akronym "EDEKA".

Vitamine werden entweder als wasserlöslich oder fettlöslich eingestuft. Beim Menschen gibt es 13 Vitamine: 4 fettlösliche (A (Retinol), D (Cholecalciferol), E (Tocopherol) und K (Koagulationsvitamine)) und 9 wasserlösliche (8 B-Vitamine und Vitamin C (Ascorbinsäure)). Wenn man die B-Vitamine als Gruppe auffasst, kommt man auf 6 Vitamine.