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Kurs

Naturwissenschaften

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Teil:

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E R P R O B U N G S F A S S U N G

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(c,p)1998-2002 lsp: dre; (alle Rechte beim Autor)


Inhaltsverzeichnis:

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Seite

1. Womit beschäftigt sich die Ernährungslehre ...................................................4

2. Nahrung und Ernährung........................................................................................5

2.1. Bestandteile der Nahrung .................................................................................5

2.2. Ernährung, Verdauung und Ausscheidung .......................................................7

2.3. Energiehaushalt des Menschen........................................................................9

2.3.1. Energie und Energie-Gehalt der Nahrung..................................................9

2.4. Ernährung und Sinne......................................................................................12

2.4.1. Versuche zu den Beziehungen von Sinnen und Ernährung.....................13

2.5. Hunger, Durst und Appetit ..............................................................................15

3. Nahrungsmittel und ihre Inhaltsstoffe ...............................................................18

3.1. Fette................................................................................................................19

3.1.1. Fetthaltige Nahrungsmittel .......................................................................20

3.1.2. Aufbau der Fette.......................................................................................21

3.1.3. Eigenschaften...........................................................................................25

Exkurs: Cholesterin ............................................................................................27

3.1.4. Nachweise für Fette .................................................................................31

3.1.5. Ergänzende Experimente zu und mit Fetten ............................................33

3.2. Kohlenhydrate.................................................................................................36

3.2.1. Kohlenhydrathaltige Nahrungsmittel ........................................................36

3.2.2. Aufbau der Kohlenhydrate........................................................................37

Exkurs: optische Eigenschaften von Kohlenhydraten ........................................41

3.2.3. Wichtige Kohlenhydrate - kurz vorgestellt................................................44

Exkurs: Invertzucker ...........................................................................................45

3.2.4. Eigenschaften...........................................................................................49

3.2.5. Nachweise für Kohlenhydrate ..................................................................54

3.2.6. Ergänzende Experimente zu und mit Kohlenhydraten .............................56

3.3. Eiweiße ...........................................................................................................59

3.3.1. Eiweißhaltige Nahrungsmittel...................................................................59

3.3.2. Aufbau der Eiweiße ..................................................................................60

3.3.3. Eigenschaften der Eiweiße.......................................................................63

3.3.4. Nachweise für Eiweiße.............................................................................71

3.3.5. Ergänzende Experimente zu und mit Eiweißen........................................73

3.4. Ballaststoffe ....................................................................................................75

3.5. Vitamine ..........................................................................................................77

3.6. Mineralstoffe ...................................................................................................81

3.6.1. Kochsalz - Natriumchlorid ........................................................................84

3.6.2. Calcium ....................................................................................................86

3.7. Wasser............................................................................................................87

3.7.1. Allgemeine physikalische und chemische Eigenschaften des Wassers ..88

3.7.2. Küchentechnische und technologische Bedeutung des Wassers............90

3.8. Zusatzstoffe ....................................................................................................91

3.9. Weitere Stoffe.................................................................................................91

3.9.1. Schwermetalle..........................................................................................91

3.9.2. Radioaktive Stoffe ....................................................................................91

3.9.3. Insektizide, Herbizide, Futtermittelzusatzstoffe, Medikamente ................91

4. Stoffwechsel ........................................................................................................92

4.1. Stoffwechsel der Zellen...................................................................................92

BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 2 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


4.2. Wirkstoffe........................................................................................................92

4.3. Hormone .........................................................................................................92

5. Ernährungs- und Kostformen.............................................................................93

5.1. Gemischte Kost / Vollwertkost ........................................................................94

5.2. Alternative Kostformen ...................................................................................98

5.2.1. Vegetarische Kost ....................................................................................98

5.2.2. Trennkost ...............................................................................................100

5.2.3. Makrobiotische Kost...............................................................................101

5.2.4. Mazdaznan-Kost ....................................................................................103

5.2.5. Anthroposophische Kost ........................................................................103

5.2.6. Diäten - Kost für Kranke und Genesende ..............................................104

5.2.7. andere Länder - andere Sitten ...............................................................105

6. Ernährungsbedingte Erkrankungen.................................................................106

6.1. Übergewicht und Fettsucht ...........................................................................106

6.2. Magersucht und Eß-Brech-Sucht..................................................................106

6.3. Zuckerkrankheit ............................................................................................106

6.4. Gicht .............................................................................................................106

6.5. Lebensmittelallergien....................................................................................106

6.6. Krebs ............................................................................................................106

7. Energie und gesunde Ernährung .....................................................................107

7.1. Energiehaushalt............................................................................................107

7.2. Arbeiten mit Lebensmitteltabellen.................................................................110

8. Tabellen, Formeln und Übersichten ................................................................111

9. weitere Experimente und Versuche .................................................................113

9.1. weitere Experimente zu und mit Kohlenhydraten .........................................113

8.1.1. Herstellung ausgewählter Nachweisreagenzien ....................................115

9.2. weitere Experimente zu und mit Fetten ........................................................116

9.3. weitere Experimente zu und mit Eiweißen....................................................117

9.4. weitere Experimente zu ... ............................................................................117

10. Literatur und Quellen ......................................................................................118

Vorlagen etc............................................................Fehler! Textmarke nicht definiert.

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Jedes Nahrungsmittel enthält neben dem allgegenwärtigen Wasser viele verschiedene

Stoffe aus den Hauptgruppen Nährstoffe, Ballaststoffe, Wirkstoffe und der Gruppe

der Farb-, Duft- und Geschmacksstoffe.

Das nächste Schema soll diese Zerlegbarkeit eines Nahrungsmittels darstellen. Die

Breite der Spalten verdeutlicht annährungsweise den jeweiligen Anteil einer Gruppe.

Da die Nahrungsmittel sehr unterschiedlich zusammengesetzt sind, kann hier auch nur

eine grobe Anteilsschätzung erfolgen.

Nahrungsmittel / Lebensmittel

Wasser Nährstoffe Ballaststoffe

Wirkstoffe

Farb-, Duft- und

Geschmacksstoffe

Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, daß man heutzutage immer mehr auch

mit Schadstoffen in den Nahrungsmitteln rechnen muß. Somit müßte man das obige

Schema um eine weitere Gruppe ergänzen.

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2.2. Ernährung, Verdauung und Ausscheidung

Nachdem wir die Ernährung schon als

die Form der Nahrungsaufnahme gekennzeichnet

haben, wollen wir uns den

Weg der Nahrung noch etwas genauer

ansehen. Die aufgenommene Nahrung

muß als nächstes in eine Form gebracht

werden, in der sie unser Körper nutzen

kann. Dies ist die Aufgabe der Verdauung.

Unsere Verdauungsorgane in der

richtigen Reihenfolge sind:

• Mundhöhle mit Schleim- und

Speicheldrüsen und Zähnen

• Speiseröhre

• Magen

• Zwölffingerdarm mit Bauchspeicheldrüse

• Dünndarm mit Galle und Leber

• Dickdarm

• Enddarm mit After

Wir unterscheiden bei der Verdauung die mechanische und chemische Zersetzung der

Nahrung und die Aufnahme der Spaltprodukte (Resoption) in das Körperinnere. Die

Zersetzung der Nahrung ist deshalb notwendig, weil die Nahrungsbestandteile nicht in

ihrer großen Form vom Darm aufgenommen (resorbiert) werden können. Unser Darm

kann nur sehr kleine, wasserlösliche Moleküle aufnehmen. Alle größeren und nicht

verdauten Stoffe (Kot, Stuhl) werden über das Darmende vom Körper abgeführt.

Für die aufgenommenen Stoffe gibt es in unserem Körper zwei mögliche Wege. Zum

Einen können sie in andere (energiearme) Stoffe umgewandelt werden und die dabei

freiwerdende Energie vom Körper für die Lebensvorgänge genutzt werden. Dies ist der

sogenannte Betriebsstoff-Wechsel (auch Energie-Wechsel, wiss.: Dissimilation).

Zum Anderen werden die (körperfremden Nahrungs-)Stoffe zu körpereigenen Stoffen

gewandelt. Die körpereigenen Stoffe bilden dann unseren Körper. Wir nennen diesen

Stoffumbau den Baustoff-Wechsel (auch Stoff-Wechsel, wiss.: Assimilation).

Die energiearmen Stoffe der Dissimilation und die Abfall-Stoffe der Assimilation müssen

noch entsorgt werden. Sonst würden wir uns selbst innerlich vergiften. Das Entsorgen

der Gift- und Abfall-Stoffe übernimmt die Ausscheidung. Die wichtigsten Ausscheidungsorgane

sind Lungen, Nieren und die Haut.

Zusammenfassend könnte man sie Vorgänge in einem Schema darstellen:

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 8 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


2.3. Energiehaushalt des Menschen

Der gesamten Natur liegt der Energieerhaltungssatz zugrunde. Dieser Satz besagt,

daß die Energie insgesamt immer gleich groß ist. Es kann sich nur die Form der Energie

(z.B.: kinetisch, potentiell, elektrisch, chemisch, thermisch, ... ) ändern. Die Summe

der Werte aller Energieformen ist damit auch immer gleich groß.

E ges = E kin + E pot + E elek + E chem + E therm + ...

Auch für unseren Körper findet der Energieerhaltungssatz seine Anwendung. Er besitzt

eine bestimmte Energie-Menge. Ständig gibt unser Körper aber auch Energie ab, so

z.B. in Form von Wärme, Bewegung, Schall usw. Dieser Energie-Verlust muß durch

Energie-Aufnahme wieder ausgeglichen werden. Nur wenn Energie-Aufnahme und E-

nergie-Abgabe längerfristig ausgeglichen sind kann der Körper weiter leben. Fehlt eine

ausreichende Energie-Zufuhr, dann greift der Körper die in ihm selbst gespeicherte

Energie-Ressourcen (Körpermasse (vorrangig das Speicherfett usw. )) an. Eine längerfristig

erhöhte Energie-Zufuhr bewirkt eine Verstärkung der Speicherung.

Energie-Aufnahme, Energie-Umwandlung, Energie-Speicherung und Energie-Abgabe

werden insgesamt als Energie-Wechsel bezeichnet. Dieser gehört zum Stoff- und E-

nergie-Wechsel (Abk.: SEW).

2.3.1. Energie und Energie-Gehalt der Nahrung

Energie, Wärme und Arbeit sind prinzipiell vergleichbare physikalische Größen. Sie

sind gleich groß. Das bedeutet, man kann die Energie eines Körper auch als Wämemenge

angeben oder gleichbedeutend davon sprechen, wieviel Arbeit diese Energiemenge

entspricht. Die Energie wird in JOULE (Abk.: J) angegeben.

1 J = 1 Ws = 1 Nm = 1 kg * m 2 *s -2

Eine veraltete Einheit für die Energie ist Kalorie (von lat.: calor (Wärme)). Eine Kalorie

ist die Energie-Menge, die zum Erwärmen eines Gramm Wassers von 14 auf 15 ° C

notwendig ist. Diese Einheit darf heute nicht mehr verwendet werden. Zur Umrechnung

verwendet man die Beziehung:

1 cal = 0,239 J bzw. 1 J = 4,184 cal

Der Energie-Gehalt einer Stoffprobe (z.B. eines Nahrungsmittels) läßt sich mit einem

Kalorie-Meter bestimmen. Kalorie-Meter bestehen aus einem mit Wasser gefüllten Metallgefäß.

Im Inneren des Wasserkörpers befindet sich ein weiteres Metallgefäß, in dem

sich später die Stoffprobe befindet. Die Stoffprobe wird verbrannt und dann die Erwärmung

des umgebenden Wasserbades gemessen. Aus dieser Erwärmung errechnet

man schließlich die freigesetzte Wärme-Menge.

Leider ist unser Körper nicht in der Lage die gesamte Energie aus einem Stoff zu nutzen.

Von manchen Stoffen (z.B. Genußmitteln) kann überhaupt keine Energie genutzt

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 9 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


werden. Deshalb unterscheidet man neben den physikalisch/chemischen Brennwert

noch einen physiologischen bzw. biochemischen Brennwert. Der physikalisch/chemische

Brennwert gibt die Energie an, die bei der vollständigen Verbrennung

freigesetzt werden würde. Der physiologische bzw. biochemische Brennwert gibt an,

wieviel Energie ein Organismus aus den Stoffen nutzen kann. Der pysiologische

Brennwert ist immer kleiner als bzw. maximal gleich wie der physikalisch/chemische.

Stoff

physikalischer / chemischer physiologischer / biochemischer

Brennwert [kJ * mol -1 ] Brennwert [kJ * mol -1 ]

Fett 38,9 38,9

Kohlenhydrat 17,2 17,2

Eiweiß 23,4 17,2

Energieumsatz

Grundumsatz (GU)

Für die Erhaltung der elementaren Lebensfunktionen (wie z.B. Atmung, Kreislauf, Nerventätigkeit,

...) benötigt jeder Organismus eine minimale Menge Energie. Diese Menge

wird als Grundumsatz (engl. basal metabolic rate (MBR)) bezeichnet.

Für eine Erfassung der genauen Menge muß sich der Körper in völliger Ruhe befinden.

Die Muskulatur soll völlig entspannt sein, die Umgebungstemperatur 20 ° C betragen

und alle Verdauungsvorgänge abgeklungen (12 - 24 Stunden nach der letzten Nahrungsaufnahme)

sein.

Der Grundumsatz ist von:

• Gewicht und Größe

• Geschlecht

• Alter

• Erregungszustand

• sportlichen Aktivitäten

• Körperzustand (Krankheiten, Schlaf,

Streß, ...)

• Umgebungstemperatur

abhängig.

Wenn vom Grundumsatz gesprochen wird, dann wird oft auch der Erhaltungsumsatz

(engl. maintenance) mit in die Diskussion gebracht. Beide Umsätze meinen das Gleiche,

sie werden aber unterschiedlich gemessen und damit ergeben sich Unterschiede

in den Mengenangaben. Den Grundumsatz misst man in speziellen Kammern

(WARBURG-Prinzip), wobei der Sauerstoff-Verbrauch und die Bildung von Cohlendioxid

ermittelt wird. Daraus läßt sich dann - unabhängig von den Nährstoffen - die umgesetzte

Energiemenge berechnen.

Beim Erhaltungsumsatz werden die Nährstoffmengen gemessen, die für die Konstanthaltung

der Körperfunktionen notwendig sind. Praktisch wird dieser Wert seltener verwendet,

weil er von der Zusammensetzung der Nährstoffe abhängig ist.

Die exakten Angaben für jeden Energieumsatz müssen sich immer auf eine definierte

Zeiteinheit oder auf eine bestimmte Tätigkeit beziehen. Die zeitbezogene Angabe ist

aber üblicher. Die Einheit muß also mindestens die Energie und die basierte Zeit beinhalten.

Typische Einheiten sind:

kJ / d = kJ * d -1 KiloJoule pro Tag

kJ / h = kJ * h -1 KiloJoule pro Stunde

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kJ / min = kJ * min -1 KiloJoule pro Minute

Bei den Umrechnungen dieser Einheiten ineinander muß man unbedingt die ungünstigen

Stunden / Minuten-Umrechnungen beachten! Es ergeben sich z.B. die folgenden

Beziehungen:

1 kJ / min = 60 kJ / h

1 kJ / h = 24 kJ / d

1 kJ / min = 60 kJ / h = 1440 kJ / d

1 kJ / d = 0,0417 kJ / h

1 kJ / h = 0,017 kJ / min

1 kJ / d = 0,0417 kJ / h = 0,000695 kJ / min

Leistungsumsatz (LU)

In die Definition und die Bestimmung des Grundumsatz sind nur wenige – elementar

notwendige Tätigkeiten – eingeschlossen. Jede weitere Tätigkeit verursacht laut Definition

mehr und anderen Umsatz an Energie. Sie werden beim Leistungsumsatz betrachtet.

Am Einfachsten lässt sich der aktuelle Leistungsumsatz ermitteln, wenn man den Gesamtumsatz

(GesU) misst und dann den Grundumsatz davon abzieht.

LU = GesU - GU

Anderes herum kann man bei bekanntem Grund- und Leistungsumsatz auch den aktuellen

Gesamtumsatz berechnen.

GesU = GU + LU

Beachten muß man nur, dass die Zeiteinheiten – für die einzelnen Umsätze gelten –

gleich sind.

Praktisch wird der Umsatz indirekt über den Sauerstoff-Verbrauch bzw. die Cohlendioxid-Bildung

gemessen. In der medizinischen und sportmedizinischen Forschung benutzt

man zumeist das sogenannte Fahrrad-Ergometer, um bestimmte Energieumsätze

zu messen. Die Fahrrad-Ergometer sind wie Hobbytrainer aufgebaut. Über die

Schwungrad-Bremse lässt sich die verrichtete Leistung des Probanden bestimmen. Der

Probant atmet über Schläuche ein und aus. Die Luft wird analysiert und der Sauerstoff-

Verbrauch und die Cohlendioxid-Bildung gemessen.

Bei der Betrachtung längerer Zeiteinheiten (z.B. Energieumsatz für einen Tag) unterscheidet

man auch zwischen Arbeits- und Freizeitumsatz. Der Arbeitsumsatz AU wird

während der regulären täglichen Arbeit (Beruf, ...) ermittelt. Der Freizeitumsatz FU bezieht

sich auf die restliche Zeit und Tätigkeiten. Besonders der Arbeits- und der Freizeitumsatz

sind stark von der verrichteten Tätigkeit abhängig.

Somit ergibt sich auch folgende Berechnungsgrundlage für den Gesamtenergieumsatz

z.B. für einen Tag:

GesU = GU + AU + FU [kJ / d]

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2.4. Ernährung und Sinne

Beim Essen werden alle Sinne angesprochen. Hier sind besonders der Tastsinn, der

Sehsinn, der Wärmesinn und natürlich Geschmack und Geruchssinn zu nennen. Wir

betasten unsere Nahrung mit den Händen, den Lippen, der Zunge und dem Gaumen in

der Mundhöhle. Die Wärme oder die Kälte betonen den Geschmack vieler Speisen. Ein

lauwarmes Essen wird oft als unangenehm empfunden.

Mit den Augen nehmen wir nicht nur die Nahrung an sich wahr, sondern unser Appetit

wird durch eine ansprechendes Angebot und eine passende Garnierung noch zusätzlich

angesprochen.

Von herausragender Bedeutung für unsere Ernährung sind aber sicher unbestritten der

Geruchs- und Geschmackssinn.

Bekanntlich sind Geschmäcker sehr verschieden. Diese Volksweisheit hat in der Ernährungslehre

viele Bedeutungen.

Z.B. wird der Stoff Methylmannopyranosid von manchen Menschen als süß und sauer

zugleich geschmeckt. Andere Menschen schmecken ihn nur süß und wieder andere

nur sauer. Es gibt z.B. einen Stoff (Phenyl-Thioharnstoff ... PTH), der von einigen Menschen

als bitter geschmeckt wird, während andere ihn überhaupt nicht wahrnehmen

können.

Den Geschmack einer Speise nehmen wir mit

der Zunge wahr. Dazu ist es Bedingung, dass

bestimmte Teile der Nahrung flüchtig (abspaltbar)

sind und sie müssen sich in Wasser

lösen können. Auf der Zunge befinden sich

kleine warzenähnliche Gebilde – die Geschmackspapillen.

Mit ihrer Hilfe können wir

verschiedene die Geschmacksrichtungen der

gelösten Moleküle feststellen. Geschmackspapillen

mit ähnlichen Geschmacksrichtungen

liegen in Gruppen auf der Zungenoberfläche

(siehe Abb.).

Die rund 9000 Geschmackspapillen bestehen

wiederum aus mehreren Hunderten von Geschmacks-Sinneszellen.

Die Geschmacks-

Sinneszellen funktionieren nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip.

Eine Geschmacks-Sinneszelle reagiert immer nur auf einen bestimmten passenden

Stoff. Die Erkennungsteile der Sinneszellen sind dabei so geformt, dass das Geschmacks-Molekül

genau hinein passt. Sie verhalten sich wie Schlüssel und Schloß.

Lagert sich ein passendes Molekül an einer Sinneszelle an, dann wird eine Erregung

ausgelöst und zum Gehirn transportiert. Dort nehmen wir diese Erregung dann als einen

bestimmten Geschmack wahr.

Früher gingen die Forscher davon aus, daß jeder Mensch eigentlich nur die vier Geschmacksrichtungen:

sauer, süß, bitter und salzig wahrnehmen kann. Heute weiss

man, dass es weitere Geschmacksrichtungen gibt. Vermutet werden insgesamt bis zu

10 verschiedene Richtungen. Bislang konnte man neben den vier klassischen Geschmäckern

auch noch Geschmäcker für Umani (schmeckt wie Glutamat) und Glycyrrhizin

(schmeckt wie Lakritze) eindeutig nachweisen.

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Alle anderen "Geschmäcker" sind eigentlich Gerüche, die durch die Nase wahrgenommen

werden. Der Geruch einer Nahrung entsteht durch die flüchtigen (abgespalteten)

Stoffe. In der Nasenschleimhaut befinden sich die Riech-Sinneszellen, die ebenfalls

nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip die einzelnen Stoffe erkennen.

Besonders bei einem festen Schnupfen schmeckt uns das Essen weniger. Gerade weil

wir keine Aromen, Düfte usw. aufnehmen können, wird unser Appetit auch nicht sehr

angeregt. Es werden dann nur die echten Geschmacksrichtungen süß, sauer, salzig,

bitter usw. wahrgenommen.

Weiterhin spielt das persönliche Geschmacksempfinden eine wichtige Rolle. Es ist sowieso

von Mensch zu Mensch sehr verschieden und wird in der Familie oder in der

Gesellschaft vorgeprägt. Z.B. schmecken Menschen aus Regionen in denen traditionell

mit verschiedenen scharfen Gewürzen gekocht wird, diese Speisen als nicht so scharf,

wie ein "normaler" Mitteleuropäer dies empfinden würde. Man denke in diesem Zusammenhang

auch an andere Eßgewohnheiten in afrikanischen und asiatischen Ländern

oder Naturvölkern.

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2.4.1. Versuche zu den Beziehungen von Sinnen und Ernährung

Kann man Früchte am Geschmack erkennen

Materialien / Geräte:

verschiedene Früchte; 2 Teller; Löffel; Trinkgefäß; Wasser

Durchführung / Ablauf:

- immer 2 Schüler bilden eine Experimentiergruppe

- die verschiedenen Früchte werden in kleine Stücke geschnitten und je 2 Stücke zufällig

auf dem Tellerrand verteilt (der Probierende Schüler darf die Reihenfolge und die

Stücke nicht sehen!)

- dem Probierenden Schüler werden die Augen verbunden und eine Nasenklammer

aufgesetzt

- die Fruchtstücke werden einzeln geschmeckt und der Geschmack und die erratene

Fruchtart notiert

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- nach jeder Probe sollte der Mund ausgespült werden

- der Versuch wird dann noch einmal ohne Nasenklammer wiederholt (Augen bleiben

verbunden)

Auswertung / Ergebnisse:

- Welche Geschmäcker wurden jeweils beobachtet

- Wieviele Früchte wurden mit aufgesetzter Nasenklammer richtig erkannt (Angabe in

Prozent!)

- Wieviele Früchte wurden ohne aufgesetzte Nasenklammer richtig erkannt (Angabe

in Prozent!)

- Vergleichen Sie die Ergebnisse!

Untersuchung zur Geschmacksbeurteilung einer Süßstoff-Lösung

Materialien / Geräte:

verschieden starke (konzentrierte) Lösungen eines Süßstoffes (Saccharin); Probiergefäß

oder Teelöffel; Wasser

Durchführung / Ablauf:

- die Lösung sind vom Kursleiter in groben Stufen erstellt und in zufälliger Reihenfolge

angeordnet

- immer 2 Schüler bilden eine Experimentiergruppe

- von jeder Lösung werden einige Tropfen (immer gleiche Anzahl) auf den Löffel oder in

das Probiergefäß gegeben

- nach jeder Probe den Löffel (Probegefäß) gründlich mit Wasser abspülen

- in einer Beobachtungstabelle werden die Nummer der Lösung und der Geschmack

(z.B.: geschmacklos, wenig süß, süß, sehr süß, bitter, ...) notiert

Probe Geschmack

1

2

...

x

- anschließend Sie eine gemeinsame Auswertungstabelle für alle Arbeitsgruppen erstellt

Stärke der

Lösung

entspricht Geschmack

Probe Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 ... Gruppe n

Auswertung / Ergebnisse:

- Welche Geschmäcker sind bei diesem Süßstoff zu beobachten

- Ab welcher Lösungsstärke kann man den Süßstoff schmecken

- Warum sind die Ergebnisse unter Umständen von Gruppe zu Gruppe verschieden

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 14 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


2.5. Hunger, Durst und Appetit

"... Essen ist ein Trieb. Die Nahrungsaufnahme, die Auswahl der Speisen, der Appetit sind entwicklungsgeschichtlich

älter als die Sexualität. Sie sind im Instinkt verankert und dem Verstand,

der Ratio, auf Dauer nicht zugänglich und von ihm langfristig auch nicht steuerbar. Das Sexualverhalten

des Menschen erscheint dagegen noch vergleichsweise rational und beeinflussbar.

Essen und Trinken sind überlebenswichtige Grundbedürfnisse. ..." /14/

Hier wagen wir uns in Bereiche, die trotz intensiver Forschung noch lange nicht befriedigend

geklärt sind. Vieles ist in diesem Bereich noch Theorie oder vorläufiges Wissen.

Hunger und Durst bezieht man im Allgemeinen auf den mengenmäßigen (quantitativen)

Bedarfs-Bereich der Nahrungsaufnahme. Unserem Körper wir angezeigt, wie dringend

eine Nahrungsmenge ist. Beim Hunger geht es um die Aufnahme fester Nahrung, während

beim Durst die Aufnahme von flüssigen Stoffen im Vordergrund steht.

Der Appetit wiederum beschreibt mehr den qualitativen Bereich. Wir haben eben Appetit

auf eine bestimmte Nahrung. Er leitet sich aus vielen Körperinformationen ab. Da

spielen die letzte Nahrungszusammensetzung, die innere Stimmung, der Bedarf des

Körpers an bestimmten Stoffen usw. eine Rolle.

Für die Entstehung des Hunger gibt es verschiedene Theorien. So könnte Hunger entstehen,

wenn der Magen leer ist. Wird der Magen beim Essen gefüllt, entsteht das entgegengesetzte

Sättigungsgefühl. In einer anderen Theorie geht man davon aus, das

der Blutzuckerspiegel bestimmter Stoffe das auslösende Element ist. Sinkt dieser ab,

dann haben wir Hunger, steigt er wieder, fühlen wir uns satt. Eine andere Theorie geht

davon aus, das die Menge - genauer ein Defizit an Aminosäuren Hunger erzeugt. Die

genannten Theorien können einige Aspekte der kurzfristigen Regulierung der Nahrungsaufnahme

erklären. Für längerfristige Effekte muß man eine vierte Theorie mit

heranziehen. In dieser geht es darum, das der Hunger durch die Erschöpfung der Fettspeicher

entsteht (Set-Point-Theorie).

Heute geht man davon aus, daß mehrere Effekte bei der Entstehung des Hunger einen

Beitrag spielen. Keine der Theorien kann die Entstehung des Hunger vollständig erklären.

Seit einigen Jahren sind auch völlig unbekannte Regulationsmechanismen bei der

Nahrungsaufnahme bekannt geworden. Unser Körper kann sich auf die jeweilige Ernährungssituation

einstellen. In Zeiten mit reichlichem Nahrungsangebot wird die Nahrung

nur verschwenderisch genutzt. Nur wenige Nährstoffe werden dem Darminhalt

entnommen. Findet der Körper aber eher sparsame Zustände, dann nutzt er die Nahrung

viel intensiver aus. Problematisch sind wechselnde Perioden reichlicher und sparsamer

Nahrungsangebote (Jahreszeiten, sporadische Diäten). Wenn der Körper merkt,

daß nach einer Mangelphase reichlich Nahrung angeboten wird, dann versucht er für

die nächste Mangelphase einen Speicher (Fettpolster) anzulegen. Dies hilft die Hungerzeit

besser zu überstehen

Im Säuglings- und Kleinkindalter wird die Verdauung eines Menschen voreingestellt

(geprägt). Je nach der Nahrungssituation zu diesem Zeitpunkt ist der Mensch dann

eher ein guter oder schlechter Nahrungsverwerter. Zwar gibt es in der nachfolgenden

Zeit noch einen gewissen Spielraum, aber die Grundtendenz ist festgelegt. Besonders

interessant ist in diesem Zusammenhang, daß Babys in der Lage sind, die notwendige

Nahrungsmenge richtig abzuschätzen und die richtige Menge zu sich nehmen.

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Auch das Aufdrücken eines bestimmten Nahrungsaufnahmerhythmus ist für die natürliche

Entwicklung einer selbstkontrollierten Hunger- und Sättigungsgefühls tödlich.

Der natürliche Regelkreis (Nahrungsbedarf-Nahrungsaufnahme) wird durch äußere

Einflüsse gestört. Zu den Störfaktoren zählen - außer der jeweiligen Aktivität usw. -

auch die Mütter mit ihren Vorstellungen von der notwendigen Nahrungsaufnahme ("...

Noch ein Happs für Papi! ..."). Irgendwann wird der natürliche Regulationsmechanismus

durch den künstlichen Mechanismus (Mutter) ersetzt. Dieser kann die Aufgaben

aber niemals voll befriedigend erfüllen.

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Vereinfachtes Schema der Regulation des Stoff- und Energiehaushaltes

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3. Nahrungsmittel und ihre Inhaltsstoffe

Die Einteilung der Inhaltsstoffe eines Nahrungsmittel in die fünf Gruppen Wasser,

Nährstoffe, Ballaststoffe, Wirkstoffe sowie Farb-, Duft- und Geschmacksstoffe

reicht nur für sehr oberflächige Betrachtungen. Schauen wir uns an, wo wir für unsere

Zwecke weiter sinnvoll unterteilen können. Das Wasser ist schon ein einzelner Stoff,

so daß eine weitere Teilung entfällt.

Bei den Ballaststoffen gibt es sicher viele verschiedene Stoffe, aber sie alle sind für

unsere Ernährung nur insofern wichtig, daß sie Volumen schaffen. Sie machen die

Nahrungsmenge groß und regen die Verdauungsorgane zur Arbeit an. Diese Funktionen

erfüllen alle Ballaststoffe, so daß eine weitere Unterteilung nicht notwendig ist. Das

Gleiche gilt für die Farb-, Duft- und Geschmacksstoffe. Sie sind zwar sehr verschieden

gebaut, kommen aber immer nur in ganz kleinen Mengen vor.

Etwas anders verhält es sich mit den Wirkstoffen. Der Anteil der Wirkstoffe in den Nahrungsmitteln

ist etwas höher als bei den Farb-, Duft- und Geschmacksstoffen. Bei den

Wirkstoffen unterscheiden wir zwei große Gruppen - die Vitamine und die Mineralstoffe.

Die weitaus größte Bedeutung für die Ernährung haben die Nährstoffe. Sie liefern die

Energie und die Baustoffe für unser Überleben. Nährstoffe sind also die Stoffe, die ein

Lebewesen für die Deckung seines Energie- und Baustoff-Bedarfs unbedingt benötigt.

Die Nährstoffe werden auf Grund ihres Baus in drei Gruppen geteilt. Wir unterscheiden

Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße. Sie sind chemisch sehr unterschiedliche Stoffe.

Weiterhin sind ihre Eigenschaften und ihre Funktionen in unserem Körper sehr unterschiedlich.

Hier ist eine Unterteilung sinnvoll.

Somit ergibt sich für die Zwecke der Ernährungslehre die folgende mögliche Einteilung

der Inhaltstoffe in Nahrungsmitteln:

Nahrungsmittel / Lebensmittel

Wasser Nährstoffe Ballaststoffe

Eiweiße

Kohlenhydrate

Wirkstoffe

Farb-, Duft- und

Geschmacksstoffe

Fette

Vitamine

Mineralstoffe

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3.1. Fette

Den Fetten - wissenschaftlich Lipide - wird eine mehr negative Rolle in der Ernährung

zugeordnet. Dem ist natürlich nicht so. Genauer müßte man wohl eher sagen, daß unsere

zu fettreiche Ernährung das Problem ist.

Fette werden in Organismen für unterschiedliche Aufgaben genutzt. So sind alle Zellen

und viele Zellbestandteile von fettähnlichen Molekülen umgeben. Sie bilden eine abgrenzende

Schicht um diese Teile. Man nennt diese dünnen Schichten auch Membranen

(z.B.: Zellmembran, Hülle der Vakuole). Zum Anderen stellen Fette eine wichtige

Energiereserve dar. In keinem anderen Stoff ist die Energie so konzentriert angehäuft.

Fett wird deshalb von vielen Pflanzen und Tieren als Speicher angelegt. Die ölhaltigen

Samen von Sonnenblume und Raps sind genau so anzusehen, wie die Speckschwarten

eines Schweins. Bei der Ausbildung von Unterhaut-Fettgewebe spielt natürlich

auch die Wärmeisolation eine wichtige Rolle. Die herausragende Bedeutung der Fette

wird im Volksmund auch durch solche Aussagen, wie "den Rahm abschöpfen" oder

"das Fett abschöpfen" unterstrichen.

In der Natur ist die Anlage von Fettschichten ein deutliches Zeichen für einen guten

gesundheitlichen Zustand. Man spricht auch von biologischer Fitniß. Dies hat nichts mit

der sportlichen Fitniß zu tun. Außerdem darf man bei diesen Betrachtungen den Menschen

nicht in den Vordergrund stellen, da er mit seiner Überfluß-Ernährung eher unbiologisch

ist. In der "normalen" Natur ist der Mangel die Regel. Organismen, die hierbei

Reserven anlegen können, sind meist erfolgreicher, kräftiger oder schneller. Somit

sind sie den anderen überlegen - sie sind eben fitter.

Auch das erste Erscheinen der Menstruationsblutung wird im wesentlichen vom Körperfettanteil

bestimmt. Bei stark abgemagerten Mädchen (z.B. bei Magersucht) setzt

deshalb die Regelblutung auch zeitweise oder dauernd aus. Ein geschwächter Organismus

ist streng biologisch gesehen nicht fortpflanzungstauglich.

Neben der Wärmeisolation haben Fette auch als elektrische Isolatoren um die Nerven

herum eine große Bedeutung.

Viele bedeutsame Stoffe sind von Fetten abgeleitet. Solche Abkömmlinge nennt man

auch Lipoide (Fettähliche). Die bekanntesten Lipoide sind z.B. Lecithin, Phospholipoide

und diverse Wachse.

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3.1.1. Fetthaltige Nahrungsmittel

Wenn man fetthaltige Nahrungsmittel nennen soll, dann

fallen einem sicher zuerst Fleisch, Schmalz und Speck ein.

Neben diesen tierischen Fettquellen spielen die pflanzlichen

eigentlich eine weit wichtigere Rolle. Ohne pflanzliche

Fette ist auf längere Sicht keine gesunde Ernährung

möglich. Auf tierische Fette können wir vollständig verzichten.

Bei den Pflanzen fallen uns besonders

Raps, Sonnenblumen und Oliven ein, die

reichlich Fett für unsere Ernährung liefern

können. Bei uns wird zumeist das

ausgepresste Öl genutzt. In den Erzeugerländern

von Sonnenblumen und Oliven

werden diese aber auch direkt gegessen

oder verschiedenartig zubereitet.

80

70

60

50

40

30

20

Fettgehalt i.T.

10

0

Koch-Wurst

Butter

Ei

Mischbrot

Fisch

Fleisch

Kuhmilch

Brathähnchen

Käse

Die Angaben des Fettgehaltes in Prozent beziehen sich auf das wasserfreie Nahrungsmittel

– deshalb i.T. (in Trockensubstanz). In der Trockensubstanz ist der Fettgehalt

konstant. Würde man den Fettgehalt bezogen auf die wasserhaltige Masse messen,

erhielte man sehr schwankende Werte. Dies kommt dadurch, dass Wasser einen

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sehr großen Anteil in den Nahrungsmitteln darstellt. Schon ein leichtes eintrocknen

verändert dann den Fettgehalt zu einem höheren Wert. Den höchsten Wert erhält man

bei völliger Austrocknung. Für die Kaufpsychologie nicht gerade die beste Lösung

(moderne Menschen tendieren zu fettarmen Lebensmitteln), aber dafür ein exaktes Ergebnis.

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Die anderen Fettsäuren unterscheiden sich eigentlich nur in der Länge des Alkyl-

Restes von der Buttersäure. Die Kettenverlängerung wird durch vermehrtes Auftreten

der CH 2 -Gruppe erreicht.

CH 3 (- CH 2 ) n - CH 2 - COOH n = 1,3,5,7,9,...

Als Modell verwenden wir zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Kettenlängen:

Neben den Alkansäuren sind auch Alkensäuren in den Fetten vorhanden. Diese sogenannten

ungesättigten Fettsäuren besitzen eine oder mehrere Doppelbindungen zwischen

den C-Atomen eines Moleküls. Fettsäuren mit mehreren Doppelbindungen im

Alkyl-Rest heißen mehrfach ungesättigte Fettsäuren.

CH 3 (- CH 2 ) n - CH = CH (- CH 2 ) 8 - COOH n = 1,3,5,7,9,...

Alkylen-Rest - Carboxyl-Gruppe

Die auffälligste Veränderung im Molekülbau ist dabei ein entstehender Knick genau an

der Doppelbindung. In den unten abgebildeten Modellen wird dies deutlich. Je mehr

Doppelbindungen im Molekül sind, umso mehr Knicke hat das Molekül.

Die wichtigsten fettbildenden, ungesättigten Fettsäuren sind in der nächsten Tabelle

zusammengestellt:

Name Chemische Formel Anzahl der

Doppelbindungen

Ölsäure C 17 H 33 COOH 1

Linolsäure C 17 H 31 COOH 2

Linolensäure C 17 H 29 COOH 3

Arachidonsäure C 19 H 31 COOH 4

Eicosapentaensäure C 19 H 29 COOH 5

Erucasäure C 21 H 41 COOH 1

Das zentrale Glycerol-Molekül ist ein dreiwertiger Alkohol.

Früher wurde Glycerol auch als Glyzerin (Glycerin)

bezeichnet. Um aber mehr Betonung auf den alkoholischen

Charakter zu legen, nennt man es heute mehr

und mehr Glycerol. Der exakte chemische Name lautet

1,2,3-Propantriol.

Glycerol ist ein dreiwertiger Alkohol, d.h. es besitzt in

seinem Molekül drei Hydroxyl-Gruppen. Diese nennen

viele umgangssprachlich Alkohol-Gruppe.

H

|

H - C – OH .

|

HO - C - H

|

H - C – OH .

|

H

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Das neben stehen Modell verdeutlicht die wesentlichen

Details des Molekül-Baus für unsere Zwecke.

An den Alkohol-Enden des Glycerol-Moleküls können die

Fettsäuren ankoppeln. Bei dieser Reaktion wird jeweils ein

Molekül Wasser abgespalten. Chemisch ist dies eine Veresterung.

Betrachten wir die eintretenden Reaktionen schrittweise

am Modell:

+

⎯→ +

Glycerol + Fettsäure ¼ →½ ⎯ Monoglycerid + Wasser

Bei der ersten Reaktion entsteht ein sogenanntes Monoglycerid. Also ein Glycerol-

Molekül mit einem Anhang. Bei der weiteren Reaktion mit anderen oder den gleichen

Fettsäuren entstehen schrittweise Di- und Triglyceride.

+

⎯→ +

Monoglycerid + Fettsäure ¼ →½ ⎯ ............................ + ..............

+

⎯→ +

................... + ............................. ¼ →½ ⎯ ............................ + ..............

Das Triglycerid ist das fertige Fett.

In der Natur spielen auch andere Triglyceride eine wichtige Rolle. Neben zwei Fettsäuren

ist dann noch ein anderes Molekül an das Glycerol gebunden. Man spricht dann

aber von Lipoiden - fettähnlichen Stoffen. Ein Beispiel ist das Lecithin.

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______________________________________________________________________________________________________

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3.1.2.1. Vielfalt der Fette

Einteilungsmöglichkeiten für Fette sind die Herkunft, Farbe, Geschmack oder der Aggregatzustand.

Viele Fette sind Gemische aus verschiedenen Fett-Molekülen. Die unterschiedlichen

Moleküle ergeben sich durch die verschiedenen Fettsäuren, die jeweils

an den Hydroxyl-Gruppen angebunden werden können. Betrachten wir einige Fälle um

den Sachverhalt deutlicher darzustellen.

Sind die Bindungsstellen am Glycerol alle mit der gleichen Fettsäure A beladen, dann

kann nur ein Fett entstehen. Das Fett könnte den Code AAA bekommen. Dieser Code

soll bedeuten, dass an allen drei Bindungsstellen jeweils die Fettsäure A angelagert ist.

In unserem nächsten Fall sollen die Fettsäuren A, A und B angebunden sein. Hierfür

ergeben sich folgende Codes:

AAB ABA BAA

Es sind also drei Möglichkeiten des Molekülbaus denkbar. Betrachtet man den ersten

und den dritten Fall aber genauer, dann stellt man fest, dass sie nur spiegelbildlich

sind. Da sich die Moleküle in ihrer Originalumgebung aber frei bewegen. Praktisch besteht

also kein Unterschied. Somit ergeben sich auch nur zwei verschiedene Molekülarten

bei zwei verschieden Fettsäuren.

Schauen wir uns noch den letzten Fall an. Hier sollen drei verschiedene Fettsäuren

(A,B und C) angelagert werden. Es ergeben sich die folgenden Varianten:

ABC ACB BAC BCA CBA CAB

von denen nur:

ABC ACB BAC

wirklich unterschiedliche Moleküle darstellen.

In natürlichen Fetten sind meist verschiedene Fette mit unterschiedlichen Anordnung

der Fettsäuren enthalten. Mit weiteren Farb- und Geschmacksstoffen ergeben sich

dann der typische Eigenschaften für eine Sorte.

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3.1.3. Eigenschaften

3.1.3.1. Allgemeine (physikalische und chemische) Eigenschaften von

Fetten

Bei den Fetten unterscheidet man je nach Aggregatzustand die Festen Fette und die

Fetten Öle. Maßstab hierbei ist, wie üblich der Charakter des Stoffes bei Zimmertemperatur

(25 ° C).

Der feste Zustand ergibt sich durch die geordnete

Lage der einzelnen Fett-Moleküle zueinander.

Es entsteht ein kristallartiges Gebilde.

Zwischen den Molekül-Resten herrschen relativ

große Anziehungskräfte. Die Moleküle können

sich kaum bewegen - sie liegen fest. Um

den Stoff beweglicher - also flüssig - zu machen

muß z.B. Energie, in Form von Wärme

zugeführt werden.

Für die Flüssigkeit von Ölen gibt es zwei mögliche

Ursachen. Zum Ersten kann dies durch

kurzkettige Fettsäuren bedingt sein, die nicht

genügend Haftflächen untereinander besitzen

und sich dadurch nicht so stark anziehen können.

Die zweite Ursache ist der Anteil an ungesättigten

Fettsäuren. Durch den geknickten Molekülbau

können auch hier nicht die notwendigen

dichten Packungen von Molekülen entstehen.

Die relativ schwachen Anziehungskräfte

bewirken den flüssigen Zustand.

Die wohl einprägsamste Eigenschaft der Fette ist ihre Unlöslichkeit in Wasser. Diese

beruht auf die wasserabweisenden Ketten der Fettsäuren. Das reine Glycerol ist noch

in Wasser lösbar. Hierfür sorgen die alkoholischen Reste im Molekül. Durch die Veresterung

von Glycerol und Fettsäuren werden diese wasserliebenden Molekül-Teile

immer mehr von den wasserabweisenden Teilen abgeschirmt. Die Fette sind letztendlich

nicht mehr wasserlöslich. Dafür lösen sie sich in anderen - ebenfalls wasserfeindlichen

Lösungsmitteln - wie Benzin und Tetra(-chlorcohlenstoff). Einige wenige Lösungsmittel

sind durch ihren speziellen Bau sogar in der Lage, sowohl Fette als auch

Wasser zu lösen. Man denke nur an Alkohol und das Aceton (Hauptbestandteil in Nagellack-Entfernern).

Versucht man Öl und Wasser durch intensives Schütteln doch zu mischen, dann

ensteht eine trübe Flüssigkeit. Nach kurzer Zeit trennen sich Öl und Wasser wieder

und das Öl setzt sich aufgrund seiner geringeren Dichte auf dem Wasser ab. Es bilden

sich wieder die ursprünglichen Schichten aus. Diese nennt man auch Phasen. Die

wässrige Phase ist in diesem Falle schwerer und deshalb unten, die nichtwässrige entsprechend

oben auf.

Die trübe Mischflüssigkeit nennt man Emulsion. Sie besteht aus kleinen Tröpfchen des

einen Stoffes in dem anderen. Die Tröpfchen können sich durch die ihnen eigene O-

berflächenspannung stabilisieren. Dies ist dadurch möglich, daß die Fett-Moleküle sich

intern verdrehen.

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Alle wasserfeindlichen (fettfreundlichen)

Molekül-Teile lagern sich auf

einer Seite an. Dadurch wird auf der

anderen Seite der wasserfreundliche

(fettfeindliche) Teil (Glycerol) frei. Die

Moleküle ähneln jetzt dem Buchstaben

E, wobei der senkrechte Strich den

Glycerol-Teil darstellt. Die drei waagerechten

Striche entsprechen den Fettsäuren.

Die so verdrehten Fett-

Moleküle lieben auf der einen Seite

Wasser, auf der anderen Seite Fett.

Durch das Schütteln ordnen sich die

Moleküle nun so an, das sich "Gleich

und Gleich" zueinander gesellen.

(Sprichwort: "Gleich und Gleich gesellt sich gern"; Chemische Lösungsregel: "Gleiches

löst sich immer in Gleichem").

Je nach Wasser- und Fett-Anteil unterscheidet man Fett-in-Wasser-Emulsionen bzw.

Wasser-in-Fett-Emulsionen. Obige Abbildung steht für eine Fett-in-Wasser-Emulsion.

Kleine Tröpfchen sind bei Emulsionen ideale Gebilde. Im Inneren z.B. fettliebend, nach

außen wasserfreundlich und damit in Wasser "löslich". Treffen sich mehrere Tröpfchen,

fließen sie zusammen. Die Tröpfchen wachsen dabei zu Tropfen, nehmen immer neue

Tröpfchen in sich auf, bis schließlich alle Tröpfchen wieder vereint sind.

Für alle Fette sind relativ hohe (im Vergleich zu Wasser) Siedetemperaturen charakteristisch.

Diese liegen im Allgemeinen zwischen 180 und 350 ° C. Viele Fette beginnen

bei so hohen Temperaturen an zu "Rauchen". Sie befinden sich an der Grenze zum

Verbrennen. Angebrannte und verrauchte Fette sind verdorben. Sie geben einen beißenden

Geruch ab. Der Geruch stammt vom Acrolein (exakter: Propenal). Es entsteht,

wenn Glycerol-Moleküle zu hoch oder zu lange erhitzt werden. Acrolein ist gift und

schleimhautreizend. Es steht unter Verdacht, Krebs verursachen zu können. Acrolein

kann auch keine Fettsäuren binden. Es kommt wegen der freien Fettsäuren zu einer

Versäuerung des Fettes.

Die Fettsäure-Moleküle können durch Hitze oder Bakterien zu kleineren Molekülen

umgewandelt werden. Dabei entsteht Buttersäure. Ihr Geruch ist sehr stark. Der

Mensch kann schon wenige Moleküle wahrnehmen. Fette mit Anteilen an freier Buttersäure

werden als ranzig empfunden.

Sehr heiße Fette können sich entzünden und mit leuchtender und mehr oder weniger

rußender Flamme abbrennen. Während der vollständigen Verbrennung bei ausreichend

vorhandenem Sauerstoff entstehen nur Cohlendioxid und Wasser. Erst bei Sauerstoffmangel

erhöht sich der Ruß-Anteil (Ruß ist reiner Cohlenstoff).

Fette können selbst auch als Lösungsmittel dienen. Interessant ist vor allem die Fähigkeit

ätherische Öle (Duft- und Aromastoffe) und einige Vitamine zu lösen.

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3.1.3.2. Biologische Eigenschaftung der Fette und ihre Bedeutung

Fette sind die Stoffe mit der höchsten Energiedichte. In einem Gramm speichern Fette

rund 39 kJ. Dies ist der doppelte Betrag im Vergleich zu Kohlenhydraten und Proteinen.

Deshalb werden Fette in Lebewesen oder Überdauungsorganen (Samen) so häufig

als Speichermaterial verwendet. Weitere Vorteile hierfür sind die Wasserunlöslichkeit

und die Unabhängigkeit vom Gefrierpunkt. Es ist egal ob Fette im flüssigen oder

festen Zustand vorliegen. Dadurch sind Fette sehr beständige und praktische Speicherstoffe.

Nun in wenigen Fällen wird Fett direkt zur Energiefreisetzung genutzt. In unserem Körper

ist hierzu nur das Herz in der Lage. Ansonsten sind es vor allem die Buttersäure-

Bakterien, die Fette direkt zur Energiegewinnung nutzen. Das Abfallprodukt dieser

Prozesse ist die Buttersäure mit ihrem sprichwörtlichen unangenehmen, ranzigen Geruch.

Diese Bakterien kommen beim Menschen auch in den Talkdrüsen vor, wo sie mit

anderen Bakterien-Abgasen den Körpergeruch verursachen.

In den meisten Zellen können Fette nicht direkt als Energielieferant dienen. Sie müssen

entweder in einfache Kohlenhydrate oder in eine spezielle Form der Essigsäure

(Acetyl-CoA) umgewandelt werden.

Im festen und flüssigen Zustand bieten sie einen guten mechanischen Schutz und die

Wärmeisolation von Fettschichten ist sprichwörtlich.

In allen Zellen sind Fette bzw. ihre Abkömmlinge wichtige Baustoffe. Sie sind unverzichtbarer

Bestandteil aller Membranen (Hüllen) um die Zellen und vieler ihrer Organellen.

Hierfür sind auch die ungesättigten Fettsäuren von größter Bedeutung. Sie sind

unbedingt notwendig. Leider können sie von unseren Zellen und unserem körper nicht

hergestellt werden. Wir sind auf die Zufuhr durch eine passende Ernährung angewiesen.

Die ungesättigten Fettsäuren werden auch als essentielle Fettsäuren bezeichnet.

Essentiell bedeutet in diesem Zusammenhang, sie sind für die gesunde Lebensführung

unbedingt notwendig und müssen unbedingt über die Nahrung aufgenommen werden.

Die wichtigste Quelle für essentielle Fettsäuren sind Pflanzen. Ihre Fette - oder besser

Öle - sind meist stark mit ungesättigten Fettsäuren angereichert.

Exkurs: Cholesterin

Neben den Fettsäuren ist das Cholesterin der wichtigste Baustoff der Zellmembranen.

Im Körper gibt einen relativ stabilen Cholesterin-Spiegel. Er setzt sich aus dem

selbstproduzierten (1000 bis 1500 mg/d) und dem mit der Nahrung aufgenommenen

(300 bis 800 mg/d) Cholesterin zusammen. Selbst bei übermäßigen Angebot von

Cholesterin in der Nahrung kann der Körper die aufgenommene Menge auf 300

mg/d einschränken. Die Eigenproduktion ist vom Bedarf im Körper abhängig.

Das Märchen vom gefährlichen Cholesterin in Eiern und fetthaltigen Nahrungsmitteln

stammt aus wissenschaftlich unhaltbaren Versuchen (Fütterung von Kaninchen

mit Eiern und Hirn) und fehlerhaften bzw. gefälschten Studien (Korrektur und Verschleierung

der Originaldaten mit statistischen Methoden). Durch unüberprüfte Ü-

bernahme der "Ergebnisse" solcher Studien und nach der Methode "Oft gehört -

gern geglaubt" ((popularistischer Effekt) Befürworter wurden (hier konkret) mehr als

sechsmal so häufig zitiert als Gegner) kamen die Falschaussagen in die Öffentlichkeit.

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Heute gibt es keine gesicherte wissenschaftliche Beweise für eine gesündere Ernährung

durch cholesterinarme Nahrung.

Wissenschaftlich belegt ist dagegen, dass ein niedriger Cholesterin-Spiegel auch

einen niedrigeren Serotonin-Spiegel bewirkt. Serotonin ist ein Botenstoff, der vorrangig

im Gehirn wirkt. Viel Serotonin wirkt ausgleichend, zu wenig wirkt depressiv

und verhindert die Unterdrückung von aggressiven Verhalten. Besonders bei

Selbstmördern wurde häufig ein geringerer Cholesterin- bzw. Serotonin-Pegel festgestellt.

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Todesfälle durch koronare Herzerkrankungen (auf 100000 Einwohner)

700

600

500

400

300

200

100

0

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985

Neuseeland

USA

Australien

Japan

Anteil von Fett an der Nahrungsenergie (in Prozent)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985

Neuseeland

USA

Australien

Japan

Q: /14/ (leicht verändert)

______________________________________________________________________________________________________

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3.1.3.3. Technologische Eigenschaften der Fette und ihre Nutzung

Unter den technologischen Eigenschaften wollen wir die nutzbaren und die genutzten

Eigenschaften der Stoffe betrachten. Als Nutzungsbereich soll vor allem die Ernährung,

die Zubereitung und Verarbeitung von Nahrungsmitteln betrachtet werden. Oft ist es

schwer, eine einzelne Eigenschaft für eine bestimmte Nutzung verantwortlich zu machen.

Hier wird dann meist von der Haupteigenschaft ausgegangen.

Siedetemperatur: Die hohen Siedetemperaturen machen fette zu idealen Wärmeüberträgern

bei der Zubereitung. Beim Braten, Frittieren usw. werden die Nahrungsmittel

sehr hohen Temperaturen ausgesetzt. Die Poren - z.B. bei Fleisch - schließen sich sofort

und es bildet sich eine mehr oder weniger undurchlässige Kruste. Dadurch werden

die wertvollen Inhaltsstoffe vor dem Austreten bewahrt. Zum Anderen werden durch die

hohen Temperaturen auch viele Stoffe zerstört. Ein Kompromiß zwischen beiden Effekten

wird meist durch eine optimale Zubereitungszeit erzielt.

Fette, die z.B. relativ viel Eiweiß enthalten (Butter, verschiedene Margarinen und Halbfettmargarinen)

dürfen sowieso nicht so hoch erhitzt werden. Bei ihnen verbrennen

dann die Inhaltsstoffe. Meist sind solche Fette nicht zum Braten, Frittieren usw. geeignet.

Im Fall der Butter ergibt sich durch gezieltes Erhitzen die sogenannte braune Butter,

die wegen der Würze und des Geschmackes bei viele Speisen beliebt ist.

Neigung zum Rauchen: Wie schon erwähnt, neigen die Fette bei höheren Temperaturen

zum Rauchen. Durch die Hitze zerfallen die Fette in ihre Bestandteile. Die freigesetzten

Fettsäuren bewirken das Sauerwerden des Fettes. Das Glycerol wird chemisch

zum Acrolein umgewandet. Dieses machen den beißenden, ranzigen Geruch

und Geschmack aus. Acrolein ist giftig, schleimhautreizend und krebsverursachend.

Alte und zu lange bzw. zu hoch erhitzte Fette enthalten durch Fettsäurespaltung freie

Buttersäure. Solche Fette werden als ranzig (Buttersäure-Geruch) wahrgenommen. Sie

sind für die menschliche Ernährung unbrauchbar (Ranzigwerden).

Brennbarkeit: Bei höheren Temperaturen oder direkten Flammenkontakt entzünden

sich Fette. Können Fette mit ausreichend Sauerstoff abbrennen, besteht keine direkte

Gefahr. Fette wurden früher vielfach als Brennmaterial verwendet (Öllampen, Talklichter).

Viele Stoffe, die bei unvollständiger Fettverbrennung entstehen können, stehen im

Verdacht Krebsauslöser zu sein. Von vielen ist es mittlerweile auch schon nachgewiesen

worden. Besonders groß ist die Gefahr, wenn die Flammen auch noch direkten

Kontakt zum Nahrungsmittel haben. Die gesundheitsgefährlichen Stoffe können dann

vom Lebensmittel aufgenommen werden.

Fettbrände stellen eine große Gefahr dar. Sie sind von sehr hohen Temperaturen begleitet.

Da Fette auch auf menschlichen Haut haften, können sie sehr schwere Hautverbrennungen

bewirken. Ein einfaches Löschen mit Wasser ist nicht möglich! Bei den

hohen Verbrennungstemperaturen würde das Wasser sofort an der Oberfläche verdampfen

und dabei verspritzen. Mitgerissenes heißes Fett erzeugt eine neue Gefahrenquelle.

Fettbrände lassen sich am effektivsten durch Ersticken (Sand, Löschdecke,

Handtücher) löschen. Brände ohne Personenbeteiligung lassen sich auch mit Cohlensäure-Schnee-

und Trockenpulver-Feuerlöschen bekämpfen.

Dichte: Durch ihre geringere Dichte schwimmen Fette im festen und im flüssigen Zustand

auf dem Wasser. Von Brühen oder Soßen kann man sie dadurch leicht entfernen

(abschöpfen). Auf einigen Nahrungsmitteln (Sülze, Pastete) bilden sie so aber auch

eine schützende Deckschicht, die den Verderb des empfindlicheren Inhaltes hinauszögert.

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Wasserunlöslichkeit: Neben der Dichte bewirkt die Wasserunlöslichkeit das Absetzen

des Fettes auf dem Wasser. Setzt man Fett als Wärmeüberträger z.B. beim Braten ein,

dann kann der wenige austretende Bratensaft (Krustenbildung) nicht im Fett gelöst

werden. Es kommt nicht zum Auslaugen des Lebensmittel.

Nachteilig wirkt sich die Wasserunlöslichkeit von Fetten aber bei Reinigungsprozessen

aus. Man ist hierbei auf warmes Wasser und Reinigungsmittel oder gar spezielle Lösungsmittel

angewiesen.

Emulgierbarkeit: Die Fähigkeit Emulsionen zu bilden, wurde schon oben aufgezeigt.

Der Nachteil einer einfachen Emulsion aus Fetten und Wasser ist ihre Unbeständigkeit.

Um eine Emulsion zu stabilisieren, benötigt man einen Emulgator. Er wirkt wie Klebstoff.

Lecithin (Lezithin) ist ein häufig verwendeter Emulgator. Lecithin ist ein Lipoid,

d.h. es ist fettähnlich aufgebaut. Die beiden äußeren Kontaktstellen des Glycerols sind

mit Fettsäuren besetzt. In der Mitte ist eine andere Gruppe verestert worden. Diese ist

sehr wasserfreundlich. Sie verstärkt den wasserfreundlichen Effekt des Glycerols. Die

Haftung zwischen Wasser und Fett wird durch das Lecithin verstärkt (stabilisiert). Neben

Lecithin lassen sich aber auch viele Eiweiße (Eigelb) als Emulgatoren einsetzen.

Im Nahrungsmittelbereich ist Majonäse (Mayonnaise) eine typische Emulsion. Der Zusatz

von Säuren bei der Majonäse-Herstellung stabilisiert den hydrophilen Teil des

Emulgators und verstärkt die Anziehungskräfte zwischen Emulgator und der wässrigen

Phase. Als Nebeneffekt verflüssigen sich die Emulsionen aber auch.

Es gibt sie je nach Fettgehalt als Fett-in-Wasser-Emulsionen (fettarm) bzw. Wasser-in-

Fett-Emulsionen (fettreich). Butter und Margarine sind typische Wasser-in-Fett-

Emulsionen.

Milch ist eine natürlich vorkommende Emulsion (Fett-in-Wasser). Als Emulgator fungiert

das Kasein (ein Eiweiß). Beim Erhitzen der Milch über 80° C gerinnt das Kasein

und verliert dadurch seine emulgierenden Fähigkeiten. Das Fett setzt sich auf der O-

berfläche als Milchhaut ab. Der bei höheren Temperaturen gebildete Wasserdampf in

der Milch kann nun nicht mehr so einfach entweichen, staut sich auf und lässt die Milch

überkochen.

Lösungsmittel: In Fetten lösen sich vorrangig fettähnliche Stoffe. Dies sind z.B. Lecithin

und andere Lipoide, Fettsäuren, ätherische Öle, viele Geschmacks- und Gewürzstoffe

und Vitamine.

Um solche Inhaltsstoffe aus Lebensmitteln für die menschliche Ernährung verfügbar zu

machen, müssen sie durch Fette herausgelöst werden. Sind in den Lebensmitteln zu

wenige eigene Fette vorhanden (z.B. bei Obst und Gemüse), dann sollte bei Zubereitung

Öl odr Fett als Lösungsmittel zugesetzt werden (pflanzliche Öle mit ungesättigten

Fettsäuren bevorzugen!). Das Öl macht z.B. einen Salat zusätzlich leichter bekömmlich.

Auch bei der Herstellung von Gewürz- oder Kräuterölen macht man sich das Lösungsvermögen

der Fette für bestimmte Stoffe zu nutze.

Nicht zu unterschätzen ist auch der Eigengeschmack von Fetten. So schmeckt z.B. in

Lammfett gebratenes Scheinefleisch nach Lamm.

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3.1.4. Nachweise für Fette

Der Nachweis von Fetten ist mit der Fettfleckprobe recht einfach durchzuführen. Dieser

Test beruht auf die Schwerflüchtigkeit von Fetten. Dies bedeutet, sie verdunsten nur

sehr schlecht. Sie hinterlassen auf Papier oder Textilien dauerhafte und durchscheinende

Flecken.

Für den Test überführt man einen Tropfen der zu testenden Flüssigkeit auf das Filterpapier.

Feste Proben werden direkt auf dem Papier ausgepreßt. Nun wartet man etwas.

Trocknet die Probe weg, kann man nicht von einem Fettanteil ausgehen. Bleibt aber

ein Fleck, der sogar das Papier durchscheinend macht, dann enthielt die Probe Fett.

Als Zeitgeber - um zu wissen, wann man ablesen darf - hat sich ein Wassertropfen bewährt.

Wenn dieser weggetrocknet ist, hat die Probe auch ausreichend Zeit gehabt.

Man kann aber auch willkürlich eine Zeitspanne z.B. 5 oder 10 min festlegen. Wasser

bietet sich aber auch als Blindprobe an.

Als Arbeitsschritte für diesen Nachweis ergeben sich:

1. Kennzeichnen der späteren Auftragungspunkte auf dem Filterpapier mit Bleistift

2. Beschriftung der Punkte bzw. Filterpapiere mit "Wasser" und "Probe" (bzw.:

Wasser, Probe1, Probe2, ...)

3. Aufbringen von 1 – 2 Tropfen der Proben (und des Wassers oder anderer

Blindproben)

4. Abwarten, bis Wasser verdunstet ist

5. Beobachtungen notieren, eventuell Flecken auf Filterpapier mit Bleistift umranden

Die gesamte Fettfleckprobe noch einmal als Übersicht:

Nachweis von Fett mit der Fettfleck-Probe:

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

Filterpapier

Abtrocknen eines

Wasserfleckes

abwarten

bleibender,

durchscheinender

Fleck

Fett

vorhanden

(weiß, undurchsichtig)

anderer Fleck

wahrscheinlich

kein Fett

vorhanden

Etwas Unsicherheit bleibt natürlich bei einer solchen Probe. Auch andere Stoffe verdunsten

sehr schwer und würden einen bleibenden Fleck hinterlassen. Etwas genauer

kann man Fett mit dem Farbstoff Sudan-III nachweisen:

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Nachweis von Fett mit Sudan-III-Lösung:

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

Sudan-III-

Lösung

Orange- bis Rotfärbung

Fett

(gelb)

anders

kein Fett

Diese Probe ist ebenfalls leicht durchzuführen und gibt uns aber eine deutlich höhere

Garantie für das Ergebnis. Die Probe kann auch mit dünnen, festen oder flüssigen Proben

auf einem Objektträger durchgeführt werden. Die Beobachtungen können dann

unter dem Mikroskop gemacht werden. Für Vorproben bieten sich Milch und / oder

Mandelsplitter an.

Für einen Schnelltest mit Küchenmaterialien nutzt man die Eigenschaft der Fette aus,

daß sie bestimmte Farbstoffe gut lösen können. Ein solcher Farbstoff ist das Carotin

aus Mohrrübe oder Paprika.

Nachweis von Fett mit Carotin (Paprika-Pulver):

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

Spatelspitze

Paprika-Pulver

Orange- bis Rotfärbung

Fett

()

anders

kein Fett

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3.1.5. Ergänzende Experimente zu und mit Fetten

Bestimmung der Schmelz- und Siedetemperatur eines Fettes

Materialien / Geräte:

Becherglas (250 - 400 ml); Wasser; Glasstab; Brenner; Dreibein mit Drahtnetz; Stativ

mit Reagenzglashalter; Probe; Thermometer

Becherglas (200 - 250 ml)

Durchführung / Ablauf:

Schmelzpunkt-Bestimmung

Siedepunkt-Bestimmung

- Aufbau laut Skizzen

- langsam erwärmen unter ständigem Rühren

Löslichkeit von Fetten in verschiedenen Lösungsmitteln

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser; Reagenzglasständer; verschiedene Lösungsmittel (Wasser, Alkohol,

Benzin, Tetrachlorcohlenstoff (Tetra) (Vorsicht! Gift!), Wasser mit Spülmittel, ...); Fett

oder Öl

Durchführung / Ablauf:

- jeweils ein Lösungsmittel 3cm hoch (entspricht rund 3 ml) in Reagenzglas füllen

- jeweils 3 Tropfen Öl oder Spatelspitze Fett zugeben und umschütteln

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Nachweiß ungesättigter Fettsäuren mit BAEYERs Reagenz (I)

Grundlagen / Prinzipien:

/ - CH = CH - + MnO 4

-

+ H 2 O ⎯

violett

(Achtung! Reaktion ist wenig spezifisch!)

farblos

→ Mn(OH) 2 + - HCOH - HCOH - /

Materialien / Geräte:

Reagenzglas, Brenner, BAEYERs Reagenz (Natriumcarbonat-Lösung mit 2% Kaliumpermanganat)

Durchführung / Ablauf:

- Probe (50 mg /Spatelspitze oder 2 Tropfen)

- leicht erwärmen

- Tropfenweise bis zur Entfärbung (Braun-Färbung) BAEYERs Reagenz zusetzen

Herstellung einer Emulsion

Grundlagen / Prinzipien:

siehe auch Abschnitt 3.1.3.1.

Öl oder erwärmtes Fett dient als nichtwässrige Phase, Milch oder Wasser dienen als

wässrige Phase, das Eigelb und Senf (für Majonäse-Herstellung) bzw. Gallensaft oder

Seifenlösung sind mögliche Emulgatoren

Materialien / Geräte:

Öl, Milch (Wasser), Eigelb und Senf (Lecithin, Gallensaft, Seifenlösung), Reagenzglas

Durchführung / Ablauf:

Majonäse:

- 2 ml Öl, 1 ml Milch, 1 ml Eigelb und Senf in ein Reagenzglas füllen

- kräftig schütteln

- eventuell Tropfen unter Mikroskop betrachten

ungenießbare Emulsion

- 2 ml Öl, 2 ml Wasser, wenige Tropfen Gallensaft oder Seifenlösung bzw. Spatelspitze

Lecithin in ein Reagenzglas füllen

- kräftig schütteln

- eventuell Tropfen unter Mikroskop betrachten (Fett eventuell noch mit Sudan-III anfärben)

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Herstellung einer Margarine

Grundlagen / Prinzipien:

Margarinen sind Emulsionen aus meist pflanzlichen Fetten und Milchprodukten (Milch,

Buttermilch, Joghurt). Feste und flüssige Fette werden je nach gewünschter Endkonsistenz

gemischt. Zum Teil werden die flüssigen Fette auch gehärtet (die Doppelbindungen

aufgespalten und mit Wasserstoff belegt). Dabei geht aber der essentielle Charakter

der Fettsäuren verloren.

Materialien / Geräte:

Palmin, Speiseöl, Milch (oder andere flüssige Milchprodukte), Eigelb, Salz

Porzelangefäß (100 - 200 ml) (Tasse; kleine, hohe Schale), Plastikwanne mit Eiswasser,

Rührstab

Durchführung / Ablauf:

- 25g Palmin in der leichten Wärme schmelzen

- 1 Eßl. Öl, 1 Teel. Milch (oder anderes flüssiges Milchprodukt), 1 Teel. Eigelb und eine

Prise Salz zugeben

- Gefäß in Plastikwanne mit Eiswasser stellen

- kräftig rühren bis streichfähige Masse entsteht

(Es darf verkostet werden!)

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3.2. Kohlenhydrate

Kohlenhydrate werden umgangssprachlich einfach Zucker - wissenschaftliche exakt

als Saccharide bezeichnet. In der Namensgebung kann man die Kohlenhydrate meist

an ihrer charakteristischen Endung -ose erkennen. Typische Beispiele hierfür sind

Glucose (Traubenzucker), Fructose (Fruchtzucker), Lactose (Milchzucker), Saccharose

(Rüben- oder Rohrzucker) oder Cellulose (Zellstoff).

Die herausragende Funktion der Kohlenhydrate liegt im Bereich Betriebsstoffe. Sie

sind die Treibstoffe - das Benzin - für die Lebewesen und ihre Zellen. Insgesamt darf

man aber die Rolle der Kohlenhydrate nicht auf die Betriebsstoffe reduzieren. Auch als

Baustoffe - besonders in Pflanzen - erfüllen sie wichtige Aufgaben.

Bestimmte Kohlenhydrate kommen in allen Organismen vor. Einer der wichtigsten Vertreter

- der Traubenzucker - könnte sogar als allgemeingültiges Zahlungsmittel zwischen

den einzelnen Zellen, Organen und Organismen betrachtet werden. Anders als

bei Fetten und Eiweißen kann man bei Kohlenhydraten die Quelle (Pflanze, Tier oder

Mensch) nur selten exakt bestimmen. Die Grenzen zwischen körpereigenen und körperfremden

Kohlenhydraten verschwimmen sehr stark. Alle benötigten Kohlenhydrate

können im Körper bzw. in den Zellen selbst gebildet werden.

3.2.1. Kohlenhydrathaltige Nahrungsmittel

In der Natur können die Kohlenhydrate in

den verschiedensten Teile der Lebewesen

stecken. Kohlenhydrate kommen vor

allem in Früchten, Kartoffeln, Hülsenfrüchten

und Getreide vor. Honig stammt

aus den Nektarsäften der Blüten. Sago

wird aus dem Mark von Palmen gewonnen.

Die wichtigsten Quellen für die Herstellung

von Kristallzucker - dem beliebtesten

Süßmittel in den Industriestaaten -

sind Zuckerrüben und Zuckerrohr. Die

Namen der Pflanzen deuten direkt auf die

eigentlichen Zuckerspeicherorgane. Die

Rübe der Zuckerrübe kann einen Zuckeranteil

um die 18 % beinhalten. In den

Stengeln des mais- und schilfähnlichen

Zuckerrohres findet man ungefähr 9 - 16

% Zucker. Honig ist mit seinen rund 80 %

Zuckergehalt aber unangefochtener Anführer

unter den natürlichen Kohlenhydratquellen.

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70

60

50

40

30

20

Kohlenhydratgehalt

10

0

Orange

Kartoffeln

Keks

Mischbrot

Fisch

Fleisch

Kuhmilch

Apfel

Käse

In unserer Ernährung spielen aber immer mehr künstliche Kohlenhydratquellen eine

Rolle. Das riesige Süßwaren- und Getränkeangebot wird zu einem immer größeren

Ernährungsproblem. Das Problem liegt in der psychischen Wirkung von Kohlenhydraten.

Sie wirken euphorisierend. Man ist zufriedener, glücklicher - Kohlenhydrate sind

leicht verdaulich und schmecken eben gut. Nicht umsonst spricht man davon, das süße

Leben zu genießen.

3.2.2. Aufbau der Kohlenhydrate

Der Name Kohlenhydrate wurde früher von der scheinbaren allgemeingültigen Formel

C n (H 2 O) n für zuckerähnliche Stoffe abgeleitet. Nach dieser Formel kommen Wasser

und Cohlenstoff im gleichem Verhältnis vor. Für Wasser existiert in der Chemie die Bezeichnung

Hydro. Aus der Wasser-Cohlenstoff-Verbindung (Cohlenstoff-Hydrat) wurde

dann schnell Cohlenhydrat. Die Benennung der zuckerähnlichen Stoffe als Hydrat

täuscht aber über die chemische Natur hinweg. Wasser kommt so in den Molekülen gar

nicht vor. Außerdem stimmt die allgemeine Formel nicht immer. Für größere Moleküle

gilt C n (H 2 O) m .

Mit den immer größer werdenden Kenntnissen über die Kohlenhydrate haben sich immer

mehr Möglichkeiten ergeben, sie zu unterteilen. In der einen Möglichkeit unterteilt

man nach der Anzahl nachgewiesener Cohlenstoff-Atome je Molekül. Besonders wichtig

sind aus dieser Einteilung die Pentosen - mit 5 C-Atomen - und die Hexosen (mit 6

C-Aomen). Typische Vertreter der Pentosen mit biologischer Bedeutung sind die Ribose

(C 5 H 10 O 5 ) und die Desoxyribose (C 5 H 10 O 4 ). Beide Zucker kommen in den Erbsubstanzen

(DNS / RNS) vor.

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Bei den Hexosen sind Fructose (Fruchtzucker) und die Glucose (Rüben- oder Rohrzucker)

die Wichtigsten. Ihre Formel lautet: C 6 H 12 O 6 . Sie unterscheiden sich in ihrem internen

Bau.

H O H

\ Aldehyd- |

C Gruppe H - C - OH

| | .

H - C - OH Keto- C = O .

| Gruppe | .

H - C - OH

H - C - OH

| |

H - C - OH

H - C - OH

| |

H - C - OH

H - C - OH

| |

H - C - OH

H - C - OH

| |

H

H

Glucose (Aldose) (Ketose) Fructose

Alle Kohlenhydrate mit einer Aldehyd-Gruppe (-CHO) nennt man auch Aldosen. Diesen

gegenüber stehen die Ketosen mit der Keton-Gruppe (-CO-). In allen Kohlenhydrat-

Gruppen (Hexosen, Pentosen, ...) kommen Aldosen und Ketosen vor. Es gibt also z.B.

bei den Pentosen sowohl Aldosen (z.B. Ribose), als auch Ketosen (z.B. Xylulose).

Durch chemische Reaktionen müßte sich die Aldehyd-Gruppe im Traubenzucker leicht

nachweisen lassen. Bei einigen Tests (z.B. FEHLINGsche Probe (siehe auch: 3.2.5.

Nachweise für Kohlenhydrate)) klappt dies auch. Andere Tests, wie z.B. der Nachweis

mit ammoniakalischer Silbernitrat-Lösung versagen aber. Aufgrund dieses seltsamen

Verhaltens untersuchte man den Bau des Moleküls genauer.

Dabei fand man erstaunliche Eigenschaften des Traubenzucker heraus.

Wenn sich Traubenzucker-Moleküle bewegen können, dann bilden sie Ringe. Irgendwann

reagiert die Aldehyd-Gruppe mit einer Hydroxyl-Gruppe. Das Ergebnis ist ein relativ

fester Ring, der nur durch starke Nachweismittel aufgebrochen werden kann. Der

Ring besteht aus fünf Cohlenstoff- und einem Sauerstoff-Atom.

Genauer müßte man eigentlich sagen, es

entstehen zwei Ringe. So unwesentlich

der Unterschied an den ersten C-Atomen

auch scheint, die unterschiedliche Position

der OH-Gruppe bestimmt über wichtige

Stoffeigenschaften. Er ist verantwortlich für

so völlig verschiedene Stoffbildungen, wie

Cellulose und Stärke. Die aus der Aldehyd-Gruppe

entstandene Hydroxyl-Gruppe

wird auf Grund ihrer erhöhten Reaktionsbereitschaft

auch als glycosidische Hydroxyl-Gruppe

bezeichnet.

α-Glucose β-Glucose

Im festen Zustand konnte man den ringförmigen Bau der Glucose ebenfalls bestätigen.

Dies deutet darauf hin, daß dieser Zustand besonders stabil ist.

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In diesem Skript werden wir für die Glucose ein sehr einfaches

Modell benutzen. Es soll nur die wesentlichen Abschnitte

des Moleküls andeuten. Die Kreise sollen dabei

für die Hydroxyl-Gruppen stehen. Wegen der nur sehr feinen

Unterschiede zwischen den einzelnen Einfachzuckern

mit Aldehyd-Gruppe, werden wir für alle das gleiche Symbol

verwenden.

Mitunter werden wir in folgenden Modellen noch weiter vereinfachen,

um die Übersichtlichkeit noch weiter zu verbessern.

Überflüssige Anhänge und an Reaktionen nicht beteiligte

Teile werden dann weggelassen.

Zu ähnlichen Ringbildungen kommt es auch im Molekül der

Fructose. Allerdings ergibt sich durch die Stellung der CO-

Gruppe ein Fünfer-Ring. Das nebenstehende Modell macht

dies deutlich.

Kommen wir nun aber zu einigen - für die Ernährungslehre wichtigeren - Baumerkmalen.

Bis jetzt sprachen wir überwiegend von kleinen, einfach gebauten Kohlenhydraten.

Sie bilden die Grundbausteine für ein fast unendliches Bausystem. Ähnlich dem bekannten

LEGO-Bausteinen werden die meisten Kohlenhydrate (LEGO-Bauwerke) aus

vielen Steinen zusammengesetzt. Bei den Kohlenhydraten nennt man die Grundbausteine

Einfachzucker (Monosaccharide). Sind zwei Bausteine vereint, dann spricht

man von Zweifachzuckern (Disaccharide). Dreifachzucker (Trisaccharide) und Vierfachzucker

(Tetrasaccharide) spielen mit ihren 3 oder 4 Bausteinen nur eine unwesentliche

Rolle in der Ernährungslehre. Sie werden deshalb mit anderen Kohlenhydraten,

die ebenfalls nur wenige Bausteine (bis maximal 20) enthalten, zu den Oligosacchariden

gezählt. Alle Kohlenhydrate mit noch mehr Bausteinen, werden den Mehrfachoder

Vielfachzuckern (Polysacchariden) zugeordnet.

Betrachten wir zuerst die wichtigsten Zweifachzucker und ihre Bildung.

Der bekannteste Zweifachzucker ist unser Haushaltszucker. In der Chemie wird er

Saccharose, umgangssprachlich oft auch als Rüben- oder Rohrzucker bezeichnet. Er

wird aus einem Glucose- und einem Fructose-Molekül gebildet. Bei der Vereinigung

wird ein Molekül Wasser freigesetzt.

Die Modelle wurden hier schon auf die unmittelbar wesentlichen Teile beschränkt.

+

⎯→ +

Traubenzucker + Fruchtzucker

Glucose + Fructose ⎯→ Saccharose + Wasser

! →" ⎯ Rübenzucker + Wasser

Ein anderer Zweifachzucker ist der Milchzucker (Lactose). Er entsteht aus je einem

Molekül Schleimzucker (Galactose) und Traubenzucker. Beachten Sie bitte unbedingt,

daß wir hier zwar die gleichen Symbole für den Traubenzucker und den Schleimzucker

verwenden, dies aber verschiedene Zucker sind! (siehe zu den Details im folgenden

Exkurs: optische Eigenschaften von Kohlenhydraten)

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+

⎯→ +

Schleimzucker + Traubenzucker

Galactose + Glucose ⎯→ Lactose + Wasser

# →$ ⎯ Milchzucker + Wasser

Abschließend soll noch der Malzzucker (Maltose) erwähnt werden. Er ist sehr einfach

aus zwei Traubenzucker-Einheiten aufgebaut.

+

⎯→ +

Traubenzucker + Traubenzucker

Glucose + Glucose ⎯→ Maltose + Wasser

# →$ ⎯ Malzzucker + Wasser

Die Reaktion zur Bildung der Maltose läßt sich beliebig fortsetzen. Auf diese Weise

entsteht zuerst ein Dreifachzucker:

+ ⎯→ +

Bei der nachfolgenden Reaktion dann ein Vierfachzucker usw.:

+ ⎯→

+

Am Ende liegen dann riesige Moleküle mit mehreren tausend Bausteinen vor. Wir haben

diese schon als Vielfachzucker benannt.

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Exkurs: optische Eigenschaften von Kohlenhydraten

(Das Geheimnis der D- und L-Zucker)

Viele Hexosen (z.B. Altrose, Glucose, Mannose, Idose, Galactose, Talose) haben die

Summenformel C 6 H 12 O 6 . Sie alle sind auch Aldosen. Wo liegen dann aber die Unterschiede

Die unterschiedlichen Kohlenhydrate ergeben sich aus unterschiedlichen Stellungen

der OH-Gruppen im Molekül.

% % % %

H O H O H O H O

\ \ \ \

C C C C

| | | |

H - C*- OH HO - C*- H H - C*- OH HO - C*- H

| | | |

HO - C*- H HO - C*- H HO - C*- H HO - C*- H

| | | |

H - C*- OH H - C*- OH HO - C*- H HO - C*- H

| | | |

H - C*- OH H - C*- OH H - C*- OH H - C*- OH

| | | |

H - C - OH H - C - OH H - C - OH H - C - OH

| | | |

H H H H

Glucose Mannose Galactose Talose

Aber wieso sind diese Kohlenhydrate verschieden. Lassen sich nicht die einzelnen Anordnungen

durch Drehen an den Einfachbindungen ineinander überführen - Leider

nein!

Die mit dem * gekennzeichneten C-Atome besitzen eine wichtige Eigenschaft. Betrachtet

man jedes dieser C-Atome als Zentrum, dann hängen an jeder Seite unterschiedliche

Reste. Man nennt diese C-Atome deshalb auch asymetrische Atome. Betrachtet

man nun noch die räumliche Anordnung, dann ergeben sich jeweils zwei Anordnungen,

die nicht ineinander drehbar sind. Sie lassen sich nur durch Spiegelungen (einem optischen

Trick) erzielen.

Unsere Hände sind ein immer gegenwärtiges Beispiel für eine solche Spiegelbild-

Eigenschaft.

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 41 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


Die einzelnen Kohlenhydrate sind also vom Bau her sehr unterschiedlich. Nur am letzten

asymetrischen C-Atom (von der Aldehyd-Gruppe aus gezählt) sind alle gleich. In

der Chemie kennen wir auch Kohlenhydrate, die die OH-Gruppe auf der anderen seite

tragen. Aber nicht in der Natur. Alle von irdischen Lebewesen produzierten Kohlenhydrate

besitzen die OH-Gruppe rechts. Man bezeichnet diese Kohlenhydrate deshalb als

D-Zucker. Das D steht für das lateinische dextro, also rechts. Die spiegelbildlichen L-

Zucker besitzen die OH-Gruppe auf der linken (laevo) Seite.

& & & &

H O H O H O H O

\ \ \ \

C C C C

| | | |

H - C*- OH HO - C*- H H - C*- OH HO - C*- H

| | | |

HO - C*- H HO - C*- H HO - C*- H HO - C*- H

| | | |

H - C*- OH H - C*- OH HO - C*- H HO - C*- H

| | | |

H - C*- OH H - C*- OH H - C*- OH H - C*- OH

| | | |

HO - C - H HO - C - H HO - C - H HO - C - H

| | | |

H H H H

L-Glucose L-Mannose L-Galactose L-Talose

Aber mit dieser optischen Eigenschaft noch nicht genug. Kohlenhydrate besitzen auch

noch die Fähigkeit, polarisiertes Licht in verschiedene Richtungen zu drehen. Die

kennzeichnet man durch (+) oder (-) im Namen. Kohlenhydrate mit (+)-Kennzeichnung

drehen das polarisierte Licht nach rechts, die anderen nach links. Die natürliche Glucose

dreht das polarisierte Licht nach rechts - also ist ihr exakter chemischer Name

D(+)-Glucose. Die Drehung des polarisierten Lichtes ergibt sich aus der Anordnung

aller Gruppen im Molekül. Somit haben das rechts aus der L- und D-Kennzeichnung

nichts mit der (+)- und (-)-Kennzeichnung zu tun. Bei Glucose ist dies nur zufällig

gleich.

In anderen Eigenschaften sind D- und L-Zucker aber völlig gleichartig. Sie haben z.B.

die gleiche Löslichkeit in Wasser oder die gleiche Siedetemperatur. Nur bei Eigenschaften,

bei denen der räumliche Bau eine Rolle spielt, da können auch verschiedene

spezielle Merkmale beobachtet werden. So können die Kristalle verschieden aussehen

(spiegelbildlich) oder sie reagieren besser oder schlechter mit anderen optisch aktiven

Substanzen.

')(+*-,/.1024365

798:A@;BC@DEF@GIH£;J4KL=NMOKLG;QPSR+GT48:UPSV¡W£DX;£=¥YZ[;£@\K^]6DX@W£_£`;9MOKLG;QPSR+G;8:aHab

c ;£dLWe:+_ `;£=>A@;f¡@;gMhKLG;QPSR+G;f¡:


3.2.2.1. Die Herkunft der Kohlenhydrate

Bei allen Bildungen von immer längeren Kohlenhydraten bleibt natürlich die Frage, wo

kommen die Bauteile - die Einfachzucker - her. Pflanzen sind die einzigen Lebewesen,

die zur Produktion neuer Einfachzucker in der Lage sind. Der zentrale Prozeß ist die

Photosynthese. Wegen ihrer herausragenden Bedeutung - sie ist auch die primäre

Quelle für Fette, Eiweiße, Vitamine usw. - soll die Photosynthese hier noch einmal kurz

wiederholt werden.

Die Photosynthese gliedert sich in die Licht- und Dunkelreaktionen. Bei den Lichtreaktionen

werden Wasser-Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Dies passiert

am Chlorophyll (grüner Pflanzen-Farbstoff). Damit das Chlorophyll diese chemisch

schwere Arbeit erledigen kann, ist Energie in Form von Licht notwendig. Der Wasserstoff

wird sofort an Transportstoffe gebunden. Er ist in der abgespalteten Form sehr

reaktionsfreudig und würde sofort wieder mit dem Sauerstoff reagieren. Dies entspräche

einer Knallgas-Reaktion mit den bekannten Folgen.

Lichtreaktionen:

12 H 2 O q →r ⎯

24 + 6 O 2 ↑

Wasser

s →t ⎯ an Transport- + freiwerdender

stoffe gebundener

Wasserstoff

Sauerstoff

Der an die Transportstoffe gebundene Wasserstoff wird nun in den komplizierten Dunkelreaktionen

mit Cohlendioxid zusammengebracht. Dabei entsteht Traubenzucker.

Dunkelreaktionen:

24 + 6 q CO 2 ⎯ C →r 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O

an Transport- + Cohlen- ⎯

stoffe gebundener dioxid

Wasserstoff

s →t Traubenzucker + Wasser

Addiert man die Reaktionsgleichungen von Licht- und Dunkelreaktion, dann erhält man

die Summengleichung für die Photosynthese:

6 H 2 O + 6 q CO 2 ⎯ C →r 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Wasser + Cohlen- ⎯

dioxid

s →t Traubenzucker + Wasser

Aus dem Traubenzucker werden später andere Kohlenhydrate gebildet und gespeichert.

Bei Bedarf werden diese für die Energiefreisetzung oder die Bildung anderer

Stoffe (Fette, Eiweiße, Vitamine usw.) verwendet.

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 43 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


3.2.3. Wichtige Kohlenhydrate - kurz vorgestellt

3.2.3.1. Einfachzucker

Traubenzucker (Glucose)

Vorkommen: Traubenzucker kommt in allen Zellen vor. Es ist

der wichtigste und universellste Grundbaustein für die meisten

anderen Kohlenhydrate. In vielen Früchten (Weintrauben, Bananen,

Apfel, Birnen) wird Traubenzucker als Speicherstoff verwendet.

Außerdem wird er bei der Zerlegung von Speicher-

Kohlenhydraten (Vielfachzucker) frei.

Besondere Eigenschaften: Traubenzucker ist gut in Wasser löslich und schmeckt

mittelmäßig süß.

Fruchtzucker (Fructose)

Vorkommen: Der Name Fruchtzucker deutet schon auf das

Hauptvorkommen hin. Wohl jede süßliche Frucht besitzt einen

mehr oder weniger großen Anteil an Fruchtzucker. Typische Vertreter

fruchtzuckerhaltiger Früchte sind Kirschen und Pflaumen.

Besondere Eigenschaften: Bei der Süßkraft ist Fruchtzucker

einsame Spitze. Er schmeckt uns also besonders süß. Seine

Wasserlöslichkeit ist mit der von Traubenzucker vergleichbar gut.

3.2.3.2. Zweifachzucker

Rübenzucker / Rohrzucker (Saccharose)

Vorkommen: Ob es sich beim Haushaltszucker um Rüben-

oder Rohrzucker handelt, ist nur durch die Untersuchung

von begleitenden Stoffen festzustellen. Chemisch

sind beide Zucker exakt gleich. Je nach Zuckerquelle

erhält der Zucker seinen Namen.

Zuckerrüben und Zuckerrohr sind nur zwei Pflanzen mit einem sehr hohen Zuckeranteil.

Auch andere Pflanzen enthalten - z.T. auch noch größere Mengen - Saccharose.

Besondere Eigenschaften: Weißer Zucker (Raffinade) ist ein sehr gründlich gereinigter

Zucker. Brauner Zucker enthält noch Anteile des Zuckersirups. Er ist dadurch aromatischer

und auch gesünder.

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 44 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


Milchzucker (Lactose)

Bau, Vorkommen: Auch bei diesem Zucker läßt sich

das Vorkommen schon aus dem Namen ableiten. Die

Milch aller Säugetiere enthält als Zuckerbestandteil vorrangig

Milchzucker.

Ein Lactose-Molekül besteht aus einen Galaktose- und

einem Glucose-Baustein.

Der jeweilige Lactose-Anteil in der Milch der verschiedenen Säugetiere ist artspezifisch.

Deshalb ist auch jeweils die arteigene Muttermilch für Säuglinge die günstigste

Ernährungsvariante.

Besondere Eigenschaften: Mit dem Milchzucker verbindet man allgemein eine

schwache Süßkraft. In Wasser ist er schlecht löslich.

Malzzucker (Maltose)

Vorkommen: Malzzucker ist zum Einen Zwischenprodukt

bei der Stärkeherstellung in den Zellen. Zum anderen

Abbauprodukt bei der Stärkezerlegung. Besonders

keimende Samen enthalten viel Malzzucker.

Besondere Eigenschaften: Malzzucker ist sehr gut in Wasser löslich und schmeckt

leicht süß. Er ist sehr leicht zu Traubenzucker abbaubar.

Exkurs: Invertzucker

Invertzucker ist ein Gemisch aus gleichen Teilen Glucose und Fructose. Honig ist

der natürlich vorkommende Invertzucker. Kunsthonig stellt die künstliche Version

dar. Ausgangsstoff für die natürliche und künstliche Herstellung ist dabei zumeist

der Zweifachzucker Saccharose. Bei der Honigproduktion stammt er aus dem Blütennektar.

Die Saccharose wird durch Enzyme oder chemische Zusätze (Säuren) in

ihre Bestandteile aufgespalten.

Dazu wird also Wasser benötigt. In Folge wird das Gemisch dickflüssiger.

Invertzucker ist süßer als Saccharose und wird deshalb gerne in der Backwarenindustrie

verwendet.

Den Namen Invertzucker verdankt er der Umkehrung des optischen Drehsinns während

der Produktion. Der reine Ausgangsstoff dreht das polarisierte Licht im Polarimeter

nach rechts ([α] = 66,55). Das fertige Endprodukt dreht nach links ([α] ≈ -20).

[α] ... spezifisches Drehvermögen

l ... Schichtdicke im Polarimeter

c ... Konzentration der Lösung

α ... Drehwinkel

α = [α] l c

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3.2.3.3. Dreifachzucker

Raffinose

Bau, Vorkommen: Raffinose kommt in Dicken

Bohnen, Soja, Baumwollsamen und

Zuckerrüben vor. Es ist jeweils aus den drei

Bausteinen Galaktose, Glucose und Fructose

zusammengesetzt.

Eigenschaften: Der Geschmack von Raffinose selbst ist ganz schwach süß. Nach kurzem

Einfluß von kohlenhydratspaltenden Enzymen (z.B. im Mundraum) werden die

einzelnen sehr süß schmeckenden Bausteine freigesetzt. Raffinose ist schwerer in

Wasser löslich als die etwas kleinere Saccharose.

3.2.3.4. Mehrfachzucker

Dextrine

Der Name Dextrine deutet es schon. Hierunter versteht man keinen einzelnen Stoff,

sondern eine Gruppe von bauähnlichen Molekülen. Dextrine sind Spaltprodukte der

längerkettigen Vielfachzucker (Polysaccharide). Ihre Kettenlänge liegt zwischen 10 und

30 Einfachzucker-Bausteinen. Die Moleküle der Dextrine zeigen erste Ansätze zu einer

spiraligen Gesamtgestalt.

Die Mehrfachzucker stellen bei vielen Eigenschaften einen Übergang zwischen Einfach-

bzw. Zweifachzuckern und den Vielfachzuckern dar. So schmecken sie nur noch

ganz leicht süß, aber auch noch nicht mehlig. Sie lösen sich noch teils (koloidal) in

Wasser und quellen aber auch schon beachtlich und verkleistern leicht.

3.2.3.4. Vielfachzucker

lösliche Stärke (Amylose)

Bau, Vorkommen: Amylose ist ein wesentlicher (rund 15 bis 20%) Bestandteil aller

Stärken (Amyl; native / natürliche Stärke). Es besteht aus spiralig aufgewundenen

Traubenzucker-Molekülketten. In einem Molekül der Amylose sind normalerweise zwischen

250 und 300 Traubenzucker-Bausteine (α-D-Glucose) vereint. Es sind aber auch

Ketten mit bis zu 1000 Resten bekannt geworden.

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Besondere Eigenschaften: In heißem Wasser ist die Amylose kolloidal löslich - d.h.

sie schwimmt im Wasser. Der Name ist also etwas irreführend. In das Innere der Molekül-Spirale

kann reichlich Wasser eingelagert werden - die Stärke quillt. Dieses Wasser

kann dann auch nach dem Abgießen des Restwassers noch gut gehalten werden.

Es entsteht eine gelartiger Zustand von verkleisterten Molekülen.

Mit Iod-Molekülen bildet Amylose eine tiefblau bis schwarz gefärbte Einschlußverbindung.

Diese wird als Nachweis genutzt. In der Wärme verliert sich die Farbe. Die Moleküle

bewegen sich zu stark, als daß dann eine stabile Einschlußverbindung entstehen

könnte. In der Kälte verstärkt sich die Farbe aber wieder. Bei Zimmertemperatur ist der

Nachweis aber sehr empfindlich.

nichtlösliche Stärke (Amylopektin)

Bau, Vorkommen:

Diese

Stärke stellt mit

75 bis 80% den

bedeutenderen

Anteil im Stärkekorn.

Der prinzipielle

Bau ähnelt

dem der Amylose.

Nur sind ab

und zu (etwa

alle 25 Reste)

Verzweigungen

enthalten.

Von außen betrachtet wirkt das Molekül dann auch eher wie ein wirres Knäul. Amylopektin

enthält wesentlich mehr Traubenzucker-Bausteine (normal 1000 bis 5000).

Besondere Eigenschaften: Bedingt durch das große Molekülgewicht ist Amylopektin

nicht mehr in Wasser löslich. Die kurzen Abschnitte zwischen den Verzweigungen

können keine so schönen Schrauben ausbilden, wie die Amylose. Die Konsequenz ist

eine ins violette veränderte Färbung der Iod-Amylopektin-Verbindung.

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Leberstärke / tierische Stärke (Glykogen)

Bau, Vorkommen:

Leberstärke ist die

bei Tieren vorherrschende

Stärkeart.

Sie kommt außer in

der Leber auch in der

Muskelatur in größeren

Mengen vor. Das

Glykogen ist so wie

das Amylopektin gebaut.

Es ist aber noch

stärker verzweigt.

Schon alle 10 bis 14 Glucose-Bausteine tritt eine auf. Insgesamt kann ein Glykogen-

Molekül aus 100000 Resten bestehen. Normal sind allerdings 5000 bis 10000.

Besondere Eigenschaften: Die Leberstärke ist völlig wasserunlöslich. Dieses prädestiniert

sie zu einem hervorragenden Speicherstoff. Traubenzucker würde in vergleichbaren

Mengen das Blut und andere Körperflüssigkeiten so eindicken, das sie sirupartig

wären. Die Einlagerung von Iod ist in die kaum noch vorhandenen Schraubenabschnitte

nicht mehr möglich. Die Blau-Färbung bleibt bei der Leberstärke aus.

Zellstoff (Cellulose)

Bau, Vorkommen: Zellstoff ist mit 40 bis 50% neben dem Holzstoff (Lignin) der wichtigste

Stoff im (trockenem) Holz. Zellstoff ist ein ausgesprochen kettenförmig gebautes

Molekül aus bis zu 14000 Bausteinen. Auch hier ist Glucose der Baustoff. Im Zellstoff-

Molekül sind die Moleküle (β-D-Glucose) aber immer abwechselnd angeordnet. Die

Zellstoff-Moleküle sind im Wesentlichen langgestreckt. Sie bilden Fasern, die zur Zusammenlagerung

neigen und dabei sogenannte Mikrofibrillen (unterer Teil in der folgenden

Abbildung) bilden. Diese sind unter dem Mikroskop sichtbar.

Besondere Eigenschaften: Eigentlich sollten die lösliche Stärke und der Zellstoff

doch gleiche Eigenschaften haben. Aber die unscheinbar andere Anordnung der Glucose-Moleküle

bewirkt völlig andere Stoffeigenschaften. Zellstoff ist völlig wasserunlöslich.

Erst in starker Natronlauge (Natriumhydroxid) läßt sie sich auflösen. Die enge Lage

der Fasern zueinander erlaubt es auch nicht, viel Wasser einzulagern. Zellstoff ist

im Prinzip nicht quellfähig.

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3.2.4. Eigenschaften

3.2.4.1. Allgemeine (physikalische und chemische) Eigenschaften von

Kohlenhydraten

Mit den Kohlenhydraten verbinden wir wohl sprichwörtlich den süßen Geschmack. Dieser

ist allerdings nicht bei allen Vertretern anzutreffen. Viele besitzen überhaupt keinen

eigenen Geschmack. Erst nach längerem Kauen oder Aufbewahren in diversen Lösungen,

bekommen sie einen süßen Geschmack.

Alle Kohlenhydrate sind farblos oder weiß. Die Kleineren von ihnen sind in Wasser löslich.

Erst bei sehr großen Molekülen kann das Wasser sie nicht mehr tragen. Nur wenige

Kohlenhydrate sind völlig in Wasser unlöslich.

Chemisch sind Kohlenhydrate eher träge. Obwohl sie viele freie abstehende Hydroxyl-

Gruppen besitzen reagieren nur wenige von ihnen.

In Wasser - und noch besser in Säuren - vollzieht sich die Hydrolyse der längerkettigen

Kohlenhydrate. Dabei werden die Einfachzucker-Reste abgespalten. Hydrolyse heißt

der Vorgang deshalb, weil unter Anwesenheit von Wasser (lat. hydro) die Stärke

scheinbar aufgelöst (lat. lysis) wird. Man bezeichnet den Vorgang oft einfach als Stärke-Abbau.

Die Vielfachzucker werden schrittweise in kleinere Einheiten zerlegt. Am Ende werden

die Vielfachzucker vollständig in Einfachzucker zerlegt.

Die Einfachzucker sind normalerweise auch besser in Wasser löslich als die Vielfachzucker.

Es scheint dann so als würde sich der Vielfachzucker in der sauren Lösung

auflösen. Richtig wäre es aber, zu sagen, daß sich der Vielfachzucker zersetzt und die

Reaktionsprodukte sich dann auflösen .

+ ⎯→

+

3.2.4.2. Biologische Eigenschaftung der Kohlenhydrate und ihre Bedeutung

In den Lebewesen bzw. in den Zellen dienen Kohlenhydrate vor Allem der Energiebereitstellung

und -speicherung. So ist Glucose der Stoff, der die kurzfristig benutzbare

Energie darstellt. Im Bedarfsfall wird die Glucose in Cohlendioxid und Wasser abgebaut.

Die freiwerdende Energie (in Form von ATP) steht dann für andere Prozesse zur

Verfügung. Stärke dient als langfristiger Energiespeicher. Wird der Energiepool knapp,

dann wird die Stärke in Glucose zerlegt.

(Dieser Vorgang wird ausführlich im Abschnitt 4. Stoffwechsel der Zellen erläutert.)

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Stärke

langfristig

verfügbare

Energie

⎯⎯⎯→

←⎯⎯⎯

Traubenzucker

⎯⎯⎯→ ATP

kurzfristig

verfügbare

Energie

benutzbare

Energie

Durch geregelten Aufbau und Abbau der Stärke wird die Konzentration der Glucose in

der Zellflüssigkeit oder im Blut konstant gehalten. (siehe auch 4.3. Hormone (Blutzucker-Regulation))

Neben den energetischen Funktionen werden Kohlenhydrate auch als Baustoff verwendet.

Hier sei vorrangig auf die Cellulose eingegangen. Aber auch sonst sind Kohlenhydrate

in vielen Zellbestandteilen (z.B. Zellmembran, Mittellamelle) eingebaut. Cellulose

wird von den ausgewachsenen pflanzlichen Zellen gebildet und nach außen abgegeben.

Die Cellulose-Fasern lagern sich dann außen auf der Zellmembran ab und

bilden so die Zellwand. Diese stabilisiert die Zelle. Erst durch den Aufbau von Zellwänden

können Pflanzen gegen die Schwerkraft zum Licht wachsen. Viele Pflanzen lagern

in die Zellwände noch zusätzliche Stoffe ein. Damit werden die Zellwände dann noch

weiter verfestigt - die Cellulose-Fasern verkleben. Ein solcher eingelagerter Stoff ist

der Holzstoff Lignin. Wie der Name es schon andeutet, ist er für die Verholzung von

Zellwänden verantwortlich.

In unserem Körper spielen sich die gleichen energetischen Vorgänge ab. Einige Stoffe

sind gegen andere ausgetauscht worden. Andere Stoffe haben nur einen anderen Namen.

Leberstärke

(Glygogen)

⎯⎯⎯→

←⎯⎯⎯

Blutzucker

(Glucose)

⎯⎯⎯→

ATP

langfristig

verfügbare

Energie

kurzfristig

verfügbare

Energie

benutzbare

Energie

Interessant ist die unterschiedliche Nutzung des Blutzuckers bei der Energiebereitstellung

z.B. bei größeren körperlichen Anstrengungen. Solange in den beanspruchten

Muskeln genug Sauerstoff zur Verfügung steht, kann der Blutzucker in viel ATP-

Energie umgewandelt werden. Die Endprodukte Cohlendioxid und Wasser werden ü-

ber die Atmung (Lunge und Haut) ausgeschieden. Dieser Vorgang heißt Zellatmung.

Wird der Sauerstoff aber knapp (z.B. durch unzureichende Atmung oder Überanstrengung),

dann kann der Blutzucker nur zu sehr wenig ATP-Energie abgebaut werden.

Das Endprodukt dieses Vorganges ist die Milchsäure, welche dann die Nervenenden

reizt und den berühmten Muskelkater erzeugt.

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3.2.4.3. Technologische Eigenschaften der Kohlenhydrate und ihre

Nutzung

Süßkraft: Vor allem

120

die Einfach- und

Süßkraft

Zweifachzucker

100

besitzen eine mehr

oder weniger stark

80

ausgeprägte Süßkraft.

Diese ist besonders

von der Art

60

40

der Sinneszellen

auf unserer Zunge

20

abhängig. Für bestimmte

Zucker sind

0

diese Sinneszellen

besonders empfindlich

und vermitteln

uns dann den intensiven,

süßen

Geschmack. Im nebenstehenden

Diagramm ist zu einigen ausgewählten Zuckern die Süßkraft dargestellt.

Für den Vergleich sind die Werte auf den Rübenzucker (entspricht 100%) bezogen.

Karamellisierung, Dextrinbildung (Dextrinierung) und Bräunungsvermögen: Werden

Einfach- bzw. Zweifachzucker erwärmt, verändern sie ihre Farbe. Diese Zuckerfarbe

(Zuckercouleur) kann zum Anfärben von Nahrungsmitteln genutzt werden. Bei Temperaturen

bis 180 ° C wird der Zucker nur leicht gelb-bräunlich. Zwischen 190 und 210

° C wird der Zucker dunkelbraun. Ab 220 ° C verbrennt der Zucker und wird schwarz bis

dunkelbraun. Den leicht gebräunten Zucker - eventuell mit wenig Wasser verkocht -

nennt man Karamell. Um Krokant zu bekommen, mischt man noch gehackte Mandeln

oder Haselnüsse dazu.

Stärke zerfällt beim Erhitzen mit Butter in kleinere Moleküle. Diese entsprechen sehr

kurzkettigen Vielfachzuckern. Sie werden Dextrine genannt und beinhalten 10 bis 20

Traubenzucker-Reste. Sie binden weniger klebrig und stellen die Grundlage für die

Bindung von sämigen Soßen (Mehlschwitze). Dextrine werden auch beim Backen um

die 220 ° C an der Oberfläche der Gebäckstücke gebildet.

Hygroskopizität: Läßt man z.B. Fruchtzucker in offenen Gefäßen stehen, dann verklumpt

er sehr schnell. Dies liegt daran, dass Fruchtzucker die Luftfeuchtigkeit anzieht

und bindet. Man sagt Fruchtzucker ist wasseranziehend – hygroskop. Bei anderen Einfach-

und Zweifachzuckern kommt diese Eigenschaft ebenfalls vor – ist aber nicht so

stark ausgeprägt. Bei der Nahrungszubereitung spielt dies z.B. bei Gebäck mit Fruchtzucker

oder Invertzucker eine Rolle. Bleiben diese an der offenen Luft liegen, dann

verliert sich die Festigkeit und sie werden weich und pappig.

Löslichkeit in Wasser: Wir haben schon festgestellt, daß vor allem kurzkettige Zucker

gut in Wasser löslich sind. So kann z.B. die Süße in Lösung gebracht werden und vielfältig

verwendet werden.

Kristalliener Zucker oder Lösungen mit hohem Zuckeranteil sind sehr wasserliebend.

Sie ziehen überschüssiges Wasser z.B. aus Früchten. Der Geschmack und die Süße

wird dadurch verstärkt. Zum Anderen werden solche Früchte durch den Wasserentzug

Fruchtzucker

Traubenzucker

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Malzzucker

Milchzucker

Rübenzucker

Stärke


länger haltbar gemacht (kandierte Früchte). Bakterien und Pilze können bei so verringerten

Wasseranteilen nicht überleben und damit auch nicht die Lebensmittel verderben.

Auch die Herstellung von haltbaren Obstkonserven, Konfitüren und Marmeladen

beruht auf den verringerten Wassergehalt - bzw. den höheren Zuckergehalt.

Längerkettige Kohlenhydrate sind meist nicht in Wasser löslich. Ihre Moleküle sind zu

schwer. Sie können aber beachtliche Mengen von Wasser in die Moleküle einlagern.

Dies nennt man dann Quellen.

Quellvermögen: Besonders die Mehrfachzucker sind mit einer enormen Quellfähigkeit

ausgestattet. Das Wasser lagert sich in die Moleküle ein und erhöht dabei die Beweglichkeit

der großen Moleküle. Die riesigen Ketten verwirren sich mit der Zeit immer

mehr und bilden schließlich eine Art Kleister.

Marmeladen, Konfitüren und Gelee's sind Produkte, deren Festigkeit entscheidend von

Pektinen und der hohen Konzentration an Zuckern abhängt.

Bindefähigkeit: Die Quellbarkeit und die fortschreitende Verkleisterung bewirken die

Verfestigung des Nahrungsmittels. Durch Erwärmen wird der Effekt sogar noch verstärkt,

da die Moleküle sich noch stärker bewegen und dementsprechend noch heftiger

miteinander verwirren.

Auch beim Auflösen von Stärke z.B. zum Binden einer Soße oder Suppe, kann eine zu

große Flüssigkeitstemperatur zum Verklumpen führen. Deshalb sollte Stärke immer in

kalter Flüssigkeit angelöst werden und vorsichtig der restlichen Flüssigkeit zugesetzt

werden.

Abbaubarkeit: Stärke mit seinen charakteristischen Eigenschaften (nicht süß, wasserunlöslich,

quellbar) kann durch Enzyme oder Säuren in kurzkettige Moleküle abgebaut

werden. Interessant ist dabei, daß die entstehenden Stoffe, wie Dextrine, Zweifachzucker

und Einfachzucker, genau entgegengesetzte Eigenschaften zur Stärke besitzen.

Die Abbauprodukte sind zumeist süß, wasserlöslich und nicht mehr quellbar.

Eine besondere Form des Zuckerabbaus ist die Umwandlung von Zweifachzuckern

unter Enzymzusatz bei der Honigherstellung durch die Bienen. Die Zweifachzucker

werden dabei in Einfachzucker (Frucht- und Traubenzucker) abgebaut. Da dabei Wasser

verbraucht wird, sinkt der Wassergehalt. Durch Fächeln mit den Flügeln sorgen die

Bienen für weiteres Verdunsten des Wassers. Letztendlich entsteht ein zähflüssiger

Sirup - der Bienenhonig. Bei der Kunsthonig-Produktion wird Rübenzucker durch zugesetzt

Enzyme oder Säuren in Traubenzucker und Fruchtzucker abgebaut. (s.a. Exkurs:

Invertzucker)

Verdaubarkeit: In unserem Verdauungskanal passiert Ähnliches. Auch hier werden

größere Moleküle von Vielfachzuckern solange zerlegt, bis Einfachzucker-Bausteine

vorliegen. Nur diese können im Dünndarm ins Blut aufgenommen (resorbiert) werden.

Logischerweise lassen sich die kleinen Zucker (Rübenzucker, Dextrine) besser verdauen

als die großen (Stärke). Einige andere können durch unser Verdauungssystem

überhaupt nicht verarbeitet werden, z.B. Zellstoff. Sie füllen unseren Verdauungskanal

nur aus und regen ihn zur erhöhten Tätigkeit an. Scheinbar können wir auf diese Stoffe

bei der Ernährung verzichten, weshalb sie wohl auch den Namen Ballaststoffe bekommen

haben. In Wirklichkeit sind sie aber für die normale Magen- und Darmtätigkeit und

das Sättigungsgefühl unverzichtbar.

Viele Ballaststoffe haben außerdem die positive Eigenschaft Schadstoffe in sich oder

an sich zu binden. Dies nennt man Adsorption. Der Entzug von Schadstoffen verbessert

die Verdaulichkeit der Nahrung ungemein. (s.a. 3.4. Ballaststoffe)

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20

18

Balaststoffgehalt in %

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Banane

Apfel

Kohl

Linse

Bohne

Brötchen

Mischbrot

Vollkornbrot

Knäckebrot

Vergärbarkeit: Diese Eigenschaft ist wohl für viele die interessanteste. Vergärungsprodukte,

wie Bier, Wein usw. spielen eine wichtige Rolle in unserem Leben. Aber mit

der alkoholischen Gärung:

C 6 H 12 O 6

Traubenzucker

u →v ⎯ 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2

w →x ⎯ Ethanol + Cohlendioxid

ist es nicht getan. Es gibt auch andere Gärungen mit anderen Endprodukten. Einfachzucker

(vorrangig Traubenzucker) lassen sich auch zu Milchsäure vergären:

C 6 H 12 O 6

u →v ⎯ 2 C 3 H 6 O 3

Traubenzucker


Milchsäure

w →x

Die hierbei entstehenden Milchprodukte (Quark, Käse, Joghurt, ...), oder auch Sauerkraut,

saure Gurken usw. sind ebenfalls nicht mehr aus unserer Ernährung wegzudenken.

Außerdem ist diese Gärungsart in unseren Muskeln für die Bereitstellung von Reserve-Energie

verantwortlich.

Reaktionsvermögen mit anderen Nahrungsbestandteilen: Durch die Vielzahl an funktionellen

Gruppen erwartet man eigentlich sehr viele Reaktionen. Praktisch sind Kohlenhydrate

recht reaktionsträge. Bei höheren Temperaturen reagieren verschiedene Kohlenhydrate

mit Aminosäuren (s.a. 3.3. Eiweiße). Die eintretenden MAILLARD-Reaktion

lässt die verschiedensten geschmacksbildenden Stoffe (Glykoside) entstehen. Die

Kruste an Fleisch und Brot durch Braten, Grillen usw. sind Produkte vielfacher

MAILLARD-Reaktionen.

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3.2.5. Nachweise für Kohlenhydrate

Bedingt durch die große Anzahl sehr verschiedener Kohlenhydrate gibt es auch entsprechend

viele Nachweise. Aus praktischen Gründen und wegen der herausragenden

Bedeutung beschränken wir uns hier auf den Nachweis von Traubenzucker und Stärke.

Der bekannteste Nachweis für Traubenzucker ist die FEHLINGsche Probe. Für diesem

Nachweis werden zwei Lösungen (FEHLINGsche Lösungen I und II (hellblau und farblos))

im Verhältnis 1:1 gemischt. Das fertige (dunkelblaue) Nachweismittel wird dann

zur flüssigen oder festen Probe zugesetzt und vorsichtig erwärmt. Eine Farbveränderung

nach Ziegelrot (eventuell über Grün,Gelb und Orange) zeigt das Vorhandensein

von Traubenzucker an.

(Eigentlich werden nur die freien Aldehyd-Gruppen nachgewiesen! Der Test ist also

nicht sehr spezifisch und deshalb mit der gebotenen Vorsicht zu genießen!)

Das Versuchsschema für die FEHLINGsche Probe könnte so aussehen:

Nachweis von Kohlenhydraten (Glucose) durch die FEHLINGsche Probe:

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

FEHLINGsche

Lösungen I und

II im Verhältnis

1:1 mischen

und zusetzen

(blau)

leicht erwärmen

Ziegelrotfärbung

(Orange-, Gelbbis

Grünfärbung)

Farbe unverändert

wahrscheinlich

Glucose

keine Glucose

vorhanden

Aus der Diabetes-Erkennung stammt der GOD-Test. Mit ihm wird eigentlich in Urinproben

nach Traubenzucker gesucht. Dies ist ein Hinweis auf eine Diabetes.

Die Teststreifen funktionieren auch in normalem Wasser. Somit sind sie sicher die einfachsten

Nachweismittel. Wir "missbrauchen" die Teststreifen einfach für unsere Suche

nach Traubenzucker in beliebigen Lösungen. Alle Chemikalien für den Test sind auf

dem Papier- oder Plastestreifen aufgetragen. Man braucht die Teststreifen nur noch

kurz in die Probe zu halten und nach ein paar Sekunden das Testergebnis ablesen.

Die jeweilige Farbveränderung richtet sich nach dem Teststreifenfabrikat. Mit manchen

Teststreifen kann man sogar einen annähernden Gehaltswert (semiquantitativer Nachweis)

ermitteln. Ein weiterer Vorteil der GOD-Teststreifen ist ihre Stoffspezifität. Sie

reagieren nur auf Traubenzucker.

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Nachweis von Traubenzucker mit Teststreifen (GOD-Test, Glucotest):

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

flüssige

Probe +

GOD-

Teststreifen

(siehe Packung)

Verfärbung entsprechend

Skala

Traubenzucker

Farbe unverändert

oder anders

kein

Traubenzucker

Nicht ganz so spezifisch ist der Stärkenachweis mit Iod-Kaliumiodid-Lösung. Er kann

aber als recht sicher eingestuft werden. Zur festen oder flüssigen Probe werden einige

Tropfen der gelblich-braunen Iod-Kaliumiodid-Lösung (LUGOLsche Lösung) getropft.

Verändert sich die Farbe nach Blau bzw. Schwarz, dann ist Stärke in Form von Amylose

(lösliche Stärke) vorhanden. Eine Verfärbung nach Violett zeigt dagegen Amylopektin

(nichtlösliche Stärke) an.

Nachweis von Stärke mit LUGOLscher Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung):

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Blaufärbung

(ev. Schwarz)

Stärke

(Amylose)

Probe +

einige Tropfen

LUGOLsche

Lösung

(Zimmertemperatur)

Violettfärbung

Stärke

(Amylopektin)

(hellgelb bis

leicht bräunlich)

anderes

keine Stärke

(Amylose bzw.

Amylopektin)

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3.2.6. Ergänzende Experimente zu und mit Kohlenhydraten

Mikroskopische Untersuchung und Unterscheidung von Stärke

Grundlagen / Prinzipien:

Stärkekörner besitzen je nach Pflanzenquelle und Gewinnungsverfahren unterschiedliche

Merkmale. Diese lassen sich unterm Mikroskop gut beobachten und bei Vorlage

von Vergleichsproben oder Vergleichsfotos sehr gut zuordnen.

Materialien / Geräte:

Mikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Präparierbesteck (Präpariernadel, Lanzetnadel),

verschiedene Stärken (reine oder als Samen), Wasser, LUGOLsche Lösung (Iod-

Kaliumiodid-Lösung), Tropfpipetten, saugfähiges Papier

Durchführung / Ablauf:

- Samen rund 12 h vorkeimen lassen

- einen Tropfen Wasser in die Mitte des Objektträgers geben

- eine Lanzetnadel voll Probe in den Tropfen geben, mit einem Deckgläschen abdecken

und mikroskopieren

- direkt neben das Deckgläschen einen Tropfen LUGOLsche Lösung geben, auf der

anderen Seite die Flüssigkeit mit dem saugfähigen Papier abnehmen, eventuell mit

mehr LUGOLscher Lösung die Färbung verstärken oder mit Wasser entfärben

- nochmals mikroskopieren, eventuell Zeichnungen anfertigen

- für Vergleiche bietet sich z.B. das folgende Buch an:

GASSNER, Gustav: Mikroskopische Untersuchung pflanzlicher Lebensmittel.-

Jena: Fischer Verl.

Untersuchung des Stärkeabbaus durch Speichel

Grundlagen / Prinzipien:

Die Stärkeverdauung beginnt im Mund durch mechanische Zerkleinerung und den Zusatz

von Speichel.

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglaszange, Brot, Wasser, FEHLINGsche

Lösungen I und II, LUGOLsche Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung), Brenner

Durchführung / Ablauf:

- 4 Reagenzgläser 2 cm mit Wasser füllen und jeweils einen Brotwürfel (5 mm Kantenlänge)

dazugeben (Brot eventuell leicht zerdrücken)

- die Reagenzgläser durchnummerieren, entsprechend der nachfolgenden Tabelle

Speichel zusetzen und die angegebenen Tests durchführen

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Reagenzglas Zusatz durchzuführender Test entspricht Situation ....

1 - Stärkenachweis vor Verdauung

2 - Traubenzuckernachweis vor Verdauung

3 Speichel Stärkenachweis nach erster Verdauung

4 Speichel Traubenzuckernachweis nach erster Verdauung

Untersuchung des Löslichkeitsverhalten von Traubenzucker

Materialien / Geräte:

verschiedene Lösungsmittel (z.B. Wasser, Benzin, Aceton, Ethanol); Reagenzgläser;

Reagenzglasständer, Traubenzucker

Durchführung / Ablauf:

- in je ein Reagenzglas gleiche Menge eines Lösungsmittels geben (ungfähr 3 cm

hoch)

- in jedes Reagenzglas eine gleichgroße Spatelspitze Traubenzucker zugeben und

schütteln

- Beobachtungen notieren

- wenn Traubenzucker vollständig gelöst wurde, noch einmal Spatelspitze Tarubenzucker

zugeben, umschütteln und Beobachtungen notieren; solange wiederholen bis

Rückstand bleibt

Adsorptionsvermögen von Ballaststoffen

Grundlagen / Prinzipien:

Die langkettigen Kohlenhydrate können an den vielen Hydroxyl-Gruppen und im Inneren

der Moleküle diverse Stoffe ein- und anlagern (adsorbieren).

Materialien / Geräte:

Becherglas, ERLENMEYER-Kolben, Glasfilter, Glasstab, Filterpapier, Weizenkleie,

Tinte oder farbiger Fruchtsaft

Durchführung / Ablauf:

- Weizenkleie im Becherglas mit reichlich Wasser aufschlämmen

- Fruchtsaft oder Tinte zugeben, umrühren und 30 min stehen lassen

- Aufschlämmung filtrieren

- (eventuell Versuch ohne Weizenkleie (Blindprobe) und / oder mit anderen Mehrfachzuckern

wiederholen)

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Quellbarkeit von Kohlenhydraten

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Glasstäbe, Wasser, verschiedene Kohlenhydrate

Durchführung / Ablauf:

- in die Reagenzgläser gleichviel Wasser füllen (ungefähr 5 cm hoch)

- je eine Probe in die Reagenzgläser geben (ungefähr 1 cm hoch)

- Höhe der Probe mit Stift markieren

- regelmäßig mit Glasstab umrühren

- alle 5 min Beobachtungen notieren (maximal 20 min lang) (Höhe der Probe, Farbe

und Fließfähigkeit der Lösung)

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3.3. Eiweiße

Eiweiße - wissenschaftlich auch Proteine genannt - spielen für unser Leben eine entscheidende

Rolle. Wie die Kohlenhydrate und Fette sind auch die Eiweiße auch Bauund

Betriebsstoffe. Eiweiße besitzen aber für die Existenz und Stabilität des Lebens

auf der Erde die größte Bedeutung. Die Vielgestaltigkeit der Eiweiße ermöglicht den

großen Variantenreichtum an Lebensformen auf unserer Erde. Jede Pflanzen- oder

Tierart hat eigene Eiweiße. Selbst jeder Mensch besitzt individuelle Eiweiße. Deshalb

gibt es unter Anderem so viele Probleme bei der Transplantation von Organen.

Eiweiße sind neben den Nucleinsäuren (RNS / DNS) ein wichtiges Standbein des Lebens

auf unser Erde.

Jedes Eiweiß hat in einem Lebewesen eine wichtige Aufgabe. Z.B. ist das Eiweiß Amylase

für die Zerlegung von Stärke in Einfachzucker verantwortlich. Für jeden chemischen

Prozeß ist im Stoffwechsel der Zellen ein solches Eiweiß notwendig. Sie sind

Hilfsstoffe (Katalysatoren) für die verschiedensten Vorgänge. Man nennt sie auch Enzyme

oder Wirkstoffe. (siehe auch Abschnitt 4.2. Wirkstoffe)

Die Eiweiße Myosin und Actin sind die Bestandteile der Muskelfasern, die eine Verkürzung

(Kontraktion, Zusammenziehen) der Muskel ermöglichen. Das Protein (Hormon)

Insulin dient in unserem Körper z.B. nur als Botenstoff bei der Blutzuckerregulation.

Wieder andere Eiweiße (z.B. das Pigment Melanin) dienen "nur" als Farbstoffe. Ihre

Anzahl bestimmt z.B. über Augen-, Haar- und Hautfarbe. Der Farbstoff Opsin sorgt für

die Möglichkeit des Sehens. Er ist einer der sogenannten Sehfarbstoffe.

3.3.1. Eiweißhaltige Nahrungsmittel

Inbegriff eiweißreicher Nahrungsmittel ist

sicher das mit namensgebende Hühnerei.

Natürlich sind alle Eier besonders eiweißhaltig.

Dabei sollte man beachten, daß nicht

nur das Eiklar (Dotter) Eiweiße enthält.

Auch das Eigelb besteht im Wesentlichen

(neben Wasser) aus Eiweiß.

Wichtige andere Eiweißlieferanten sind

Fleisch, Milch, Fisch, Getreide, Hülsenfrüchte

und deren Produkte.

Der Gehalt an Eiweiß schwankt dabei in

den einzelnen Nahrungsmittel sehr stark. Im

Allgemeinen wird bei der Anteilsbetrachtung

von der Trockenmasse einer Probe ausgegangen.

Damit fällt der sehr schnell

schwankende Wasseranteil weg. Die Verhältnisse

zwischen den anderen Bestandteilen

untereinander ist sonst recht stabil.

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40

35

30

25

20

15

Eiweißgehalt

10

5

0

Bohnen

Eigelb

Eiklar

Mischbrot

Fisch

Fleisch

Kuhmilch

Soja

Käse

y)z+{-|/}1~€

‰A„†CŠ£‹+‚CŠ£‹+ˆ4ŠŒ§†£4†£ÛŽeƒ „…X…X†£‡\¡†£ˆ‘„’“†£„”–•


Das andere Ende der Aminosäure-Moleküle ist sehr variabel. Diese Molekül-Reste

können unterschiedlich lang ausfallen. Es gibt Aminosäuren mit sauren oder basischen

Enden. Aber auch aromatische Enden oder schwefelhaltige Molekülreste sind bekannt.

Am Seltsamsten ist die Erkenntnis, daß es nur 20 verschieden Aminosäuren in allen

Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Tieren gibt. Wie es zur Vielgestaltigkeit der Eiweiße

kommt, sehen wir uns später an. Hier wollen wir uns erst einmal einen Überblick über

die Aminosäuren geben lassen:

Aminosäure Abk. Aminosäure Abk.

Alanin Ala Leucin Leu

Arginin Arg Lysin Lys

Asparagin Asn Methionin Met

Asparaginsäure Asp Phenylalanin Phe

Cystein Cys Prolin Pro

Glutamin Gln Serin Ser

Glutaminsäure Glu Threonin Thr

Glycin Gly Tryptophan Try

Histidin His Tyrosin Tyr

Isoleucin Iso Valin Val

Die hervorgehobenen Aminosäuren sind essentiell. Genau wie bei den essentiellen

Fettsäuren sind wir auf die Aufnahme dieser Aminosäuren angewiesen. Unser Körper

ist nicht in der Lage sie herzustellen.

Wie Sie sicher schon geahnt haben, können Aminosäuren miteinander reagieren. Die

saure Gruppe der einen Aminosäure reagiert dabei mit der basischen Gruppe der anderen

Aminosäure.

+ ⎯→ +

Aminosäure + Aminosäure ¤ →¥ ⎯

Dipeptid + Wasser

Es entsteht ein Peptid und Wasser. Da das Peptid genau zwei Aminosäuren beinhaltet,

wird es auch Dipeptid genannt. Peptide können an den Enden mit weiteren Aminosäuren

reagieren.

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+ ⎯→ +

Dipeptid + Aminosäure ¦ →§ ⎯

Tripeptid + Wasser

So entstehen Tripeptide, Tetrapeptide, Pentapeptide usw. Etwas längere Peptide - mit

bis zu 20 Aminosäure-Resten - heißen dann Oligopeptide.

Noch längere Peptide werden als Polypeptide bezeichnet. Diese Polypeptide sind genau

unsere Eiweiße.

Ein Polypeptid – also die Aminosäurekette – bezeichnet man auch als Primärstruktur

eines Eiweißes. Die Polypeptide falten oder schrauben sich zu komplizierteren Strukturen

(Faltblattstruktur, Helix) auf. Diese nennt man die Sekundärstruktur. Sie wird durch

die Wasserstoffbrücken zwischen benachbarten Peptid-Bindungen stabilisiert. In der

Tertiärstruktur betrachtet man dann noch die innermolekularen Verbindungen und Reaktionen

der verschiedenen Aminosäure-Reste. So können z.B. saure Aminosäuren mit

basischen reagieren und zusätzliche Brücken bilden. Sehr stabile Brücken bilden

schwefelhaltige Aminosäuren-Paare. Letztendlich lagern sich mehrere Tertiärstrukturen

zur endgültigen Quartärstruktur zusammen. Sie stellt das funktionsfähige Eiweiß dar.

Je nach äußerer Form der Eiweiße unterscheidet man zwischen

kugelförmige (globuläre) und faserförmige (fibriläre)

Eiweiße. Das bekannteste kugelförmige Eiweiß ist sicher das

Globin - ein Teil des Hämoglobins - dem rote Blutfarbstoff

(Abb. rechts).

Bei den faserförmigen Eiweißen können uns das Keratin und

Kollagen (Abb. unten links) oder die Muskelfaser-Eiweiße

Actin und Myosin (Abb. unten rechts) als Beispiel dienen.

3.3.2.1. Die Vielfalt der Eiweiße

Wie wir schon bei den Kohlenhydraten und Fetten gesehen haben spielt die Anordnung

der einzelnen Bausteine (Einfachzucker bzw. Fettsäuren) eine entscheidende

Rolle für die späteren Merkmale eines Stoffes.

Bei den Eiweißen ist die Variationsfähigkeit auf die Spitze getrieben. Betrachten wir als

ein vereinfachtes Modell nur 3 der insgesamt 20 Aminosäuren. Wir bezeichnen sie mit

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A, B und C. Das entstehende Eiweiß soll nur aus einer viergliedrigen Kette bestehen.

In der Natur sind Ketten mit bis zu einigen tausend Aminosäuren bekannt.

Wieviele Viererkombinationen (Tetrapeptide) lassen sich nun erzeugen

Durch Probieren erhalten wir exakt 81 Möglichkeiten:

A A A A A A A B A A A C A A B A A A B B A A B C A A C A A A C B A A C C

A B A A A B A B A B A C A B B A A B B B A B B C A B C A A B C B A B C C

A C A A A C A B A C A C A C B A A C B B A C B C A C C A A C C B A C C C

B A A A B A A B B A A C B A B A B A B B B A B C B A C A B A C B B A C C

B B A A B B A B B B A C B B B A B B B B B B B C B B C A B B C B B B C C

B C A A B C A B B C A C B C B A B C B B B C B C B C C A B C C B B C C C

C A A A C A A B C A A C C A B A C A B B C A B C C A C A C A C B C A C C

C B A A C B A B C B A C C B B A C B B B C B B C C B C A C B C B C B C C

C C A A C C A B C C A C C C B A C C B B C C B C C C C A C C C B C C C C

Mathematisch berechnet sich die Anzahl der Möglichkeiten durch:

3 * 3 * 3 * 3 = 3 4 = 81 Anzahl_Eiweiße = Anzahl_der_Aminosäuren Kettenlänge

Für eine relativ kurze Kette mit nur 100 Aminosäuren beträgt die Zahl der möglichen

Eiweiße schon:

20 100 ¨ 10 130

Die Zahl ist so groß, das die Teilchen unseres bekannten Universums nicht ausreichen

um alle Kombinationen auch nur einmal nachzubauen. Daneben existieren aber auch

noch mögliche Ketten mit 99, 98, 97, ... und auch mit 101, 102, 103, ... Gliedern.

Exakterweise muß sogar noch einschränken, daß dies nur die Zahl möglicher Polypeptide

ist. Die Peptide ordnen sich intern auch noch zu unterschiedlichen Knäulen (Quatärstrukturen).

Somit steigt die Zahl noch weiter.

Natürlich werden in der Natur nur "einige wenige" Millionen Kombinationen wirklich genutzt.

Jeder Mensch enthält tausende verschiedener Eiweiße. Diese sind zu rund 94%

so ähnlich, wie die vom Haus-Schwein.

Jedes Eiweiß besitzt meist weinige aber sehr spezielle Funktionen / Aufgaben in unseren

Zellen bzw. im Körper. Viele Eiweiße – vorrangig die globulären – sind Funktionseiweiße.

Sie arbeiten als Enzyme (Biokatalysatoren) im Stoffwechsel (s.a.: 3.5. Vitamine;

4. Stoffwechsel).

Die Anordnung der Aminosäuren ist übrigens in der Erbsubstanz (RNS / DNS) gespeichert.

(s.a.: Biosynthese der Eiweiße)

3.3.3. Eigenschaften der Eiweiße

3.3.3.1. Allgemeine (physikalische und chemische) Eigenschaften der

Eiweiße

Für die unendliche Zahl von Eiweißen gemeinsame Eigenschaften anzugeben scheint

irrwitzig.

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Tatsächlich gibt es aber recht ähnliche Eigenschaften.

Faserförmige Eiweiße sind meist nicht

wasserlöslich. Auch die großen kugelförmigen

Eiweiße können nicht mehr vom Wasser gelöst

werden. Sie schwimmen mit den Wasserteilchen

mit, weil sie eine fast gleich große Dichte

besitzen. Die Wasserteilchen umgeben das Eiweiß-Molekül

mit einer Wasserhülle (Hydrathülle).

Das Eiweißmolekül wird von den Wasserteilchen

wie in einem Netz gefangen gehalten.

Dies nennt man eine kolloidale Lösung.

Bei höheren Temperaturen, Strahlung und hohen Druck entknäulen oder verknäulen

die Eiweiße immer stärker. Dadurch verlieren die Eiweiße ihre Eigenschaften - sie können

ihre natürlichen Aufgaben nicht mehr erfüllen. Man spricht deshalb auch von

Denaturierung oder Gerinnung. Auch durch Ultraschall, saure, basische oder salzige

Lösungen können Eiweiße denaturieren.

Die Aminosäuren sind genau wie die Kohlenhydrate optisch aktive Verbindungen. Nur

hat sich die Natur hier für die L-Aminosäuren als Bauteile für alle Eiweiße "entschieden".

3.3.3.1.1. Denaturierung der Eiweiße

Was passiert genau, wenn Eiweiße denaturierenden Einflüssen,

wie Hitze, Strahlung, Druck oder bestimmten

chemischen Stoffen ausgesetzt werden

Durch Energiezufuhr (Wärme, Strahlung, Druck, ...)

kommen die Peptidketten immer stärker in Bewegung.

Zuerst brechen die schwachen Wasserstoffbrückenbindungen,

die dem Eiweiß die Struktur erhalten haben. Bei

weiterer Energiezufuhr lösen sich dann auch die festeren

Kontaktstellen und die Eiweiß-Struktur geht verloren.

Die Peptidketten liegen letztendlich in langgestreckter Form in der Lösung (Zellsaft,

Kochwasser, ...) vor. Die Peptidketten verwirren sich mit anderen. Andere Peptidketten

brechen.

Die zugeführte Energie macht nun auch das Knüpfen neuer chemischer Bindungen

möglich. Fremde Peptidketten verbinden sich an irgendwelchen zufälligen Stellen. Die

neuen Kontaktstellen sind z.T. chemisch sehr fest. Das Geflecht aus verwirrten Peptid-

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ketten wird durch diese Kontaktstellen verfestigt. Als Ergebnis erhält man geronnes

(od. auch gestocktes) Eiweiß in fester Form.

Etwas anders verläuft die Denaturierung durch chemische Substanzen. Durch die Vielzahl

der chemischen Substanzen sind verschiedene Mechanismen der Denaturierung

möglich. In einfachen Fällen verlieren die schwimmenden Eiweiß-Moleküle einfach ihre

Schwimmfähigkeit. Normalerweise sind die Eiweiß-Moleküle von einer Hydrathülle umgeben.

Diese wird von den elektrischen Ladungen der Eiweiß-Moleküle gehalten.

Im umgebenen Wasser wird

diese Hydrathülle wie in einem

riesigen Netzwerk festgehalten.

Die Eiweiße

scheinen aufgelöst, was wegen

der Größe aber gar

nicht geht. Vielmehr

schwimmen die Moleküle im

Wasser. Diese kolloidale

Lösung wird durch bestimmte

Zusätze - z.B. Säuren,

Basen, bestimmte Salze -

zerstört.

Den Eiweiß-Molekülen werden durch die Zusätze die Wasser-Moleküle der Hydrathülle

entrissen. Die Eiweiße verlieren ihre Schwimmfähigkeit und fallen als Niederschlag auf

dem Boden aus. Andere Eiweiße schwimmen abhängig von ihrer Dichte auf der Oberfläche.

Die Schwefelbrücken (Tertiärstruktur) zwischen den verschiedenen Abschnitten der

Polypeptide werden schon bei Temperaturen ab 74 ° C zerstört. Dabei bildet sich

Schwefelwasserstoff – ein stark riechendes Gas (Verwesungsgeruch).

3.3.3.2. Biologische Eigenschaftung der Eiweiße und ihre Bedeutung

Die Eiweiße aus unserer Nahrung werden bei der Verdauung in ihre Bauteile - die A-

minosäuren - zerlegt. Nur diese können vom Darm aufgenommen werden. Außerdem

können die Zellen die Aminosäure-Ketten anderer Lebewesen nicht zur Herstellung der

individuellen Eiweiße nutzen. Die freigesetzten Aminosäuren werden in den Zellen zu

neuen Eiweißen kombiniert (Biosynthese der Eiweiße).

Viele Aminsäuren können im Körper selbst hergestellt oder ineinander umgewandelt

werden. Andere müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, weil für sie keine Produktionsmöglichkeiten

bestehen. Diese essentiellen Aminosäuren sind weiter vorn

schon aufgezählt worden.

Für jede Aminosäure haben wir einen unterschiedlichen Bedarf. Gerechnet wird dabei

immer bezogen auf das Kilogramm Körpermasse.

Am Günstigsten wäre eine exakt gleiche Verteilung der Aminosäuren in der Nahrung

wie der Bedarf in unserem Körper.

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Ein Mangel an Aminosäuren führt oft zum direkten

Mangel von bestimmten Eiweißen. Als Folge können

die unterschiedlichsten Krankheitsbilder auftreten.

Nicht immer muß dabei aber die falsche Ernährung

der Auslöser sein.

Oft ist es auch das individuelle Unvermögen (z.B.

durch eine Erbkrankheit) zur Herstellung einer Aminosäure

oder eines Eiweißes, das eine Krankheit

darstellt. Erinnert sei hier z.B. an die Melanin-

Mangel-Krankheit Albinismus.

Da wir uns aber von anderen Pflanzen- oder Tierarten

ernähren, ist ein Mangel selten gegeben. Je

näher die Verteilung der Aminosäuren in der Nahrung

dem menschlichen Ideal kommt, umso besser

ist die Nahrung verwertbar.

14

12

10

8

6

4

2

0

A B C D

Aminosäure

Eiweißbedarf

Im nebenstehenden Diagramm soll dies vereinfacht (nur für 4 Aminosäuren) verdeutlicht

werden. (Angaben in Gramm Eiweiß pro Kilogramm Körpergewicht)

Um besser und vergleichbarer arbeiten zu können,

wird der Bedarf auf 100 % gesetzt.Von den

120

100

einzelnen Aminosäuren werden also immer 100

80

% benötigt. Dabei ist es egal, ob 12, 3, 7 oder 10

g der Aminosäure pro kg Körpermasse gebraucht

60

werden. (siehe Abbildung links oben)

40

Eine ideale Eiweißnahrung müßte nun genau so

20

eine Verteilung der Aminosäuren aufzeigen.

0

Wie schon erwähnt, ist dies nicht bei einer Ernährung

durch Pflanzen und Tieren gegeben. Bei

A B C D

Aminosäure

einer künstlichen Ernährung wäre dies natürlich

machbar.

Eiweißbedarf in % Für ein beliebiges Nahrungseiweiß soll sich z.B.

das nächste Diagramm ergeben.

140

120

100

80

60

40

20

0

A B C D

Aminosäure

Eiweißgehalt in %

Wie man schnell sieht, weichen einige Anteile

doch beträchtlich vom Ideal ab. Bei einer ausschließlichen

Ernährung über dieses Nahrungseiweiß

würden wir bei den Aminosäure A und D

ein Überangebot haben.

Diese könnten zur Energiegewinnung genutzt

werden. Ungünstiger ist das Fehlen der Aminosäuren

B und C. Sie sind nur durch eine verstärkte

Nahrungsaufnahme oder durch körpereigene

Bildung zu ersetzen.

Ist aber eine der Aminosäuren essentiell, dann

bleibt nur die vermehrte Nahrungsaufnahme.

Nehmen wir an, die Aminosäure C wäre essentiell,

dann könnten wir das Nahrungseiweiß nur

zu jeweils 90 % zur Bildung von Körpereiweiß

nutzen.

Die biologische Wertigkeit gibt als Maß genau diesen Sachverhalt wieder. Sie gibt den

prozentualen Anteil des nutzbaren Eiweißes an. Die biologische Wertigkeit dient uns

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zur Einstufung der Eiweißqualität. Ist von einem Eiweiß z.B. nur die Hälfte der Aminosäuren

nutzbar, dann besitzt dieses Eiweiß die biologische Wertigkeit 50 %.

Aus 100 g des Nahrungseiweißes können in diesem Fall dann 50 g Körpereiweiß produziert

werden. Bei der Bestimmung des Wertes gilt das Minimumgesetz. Immer der

kleinste verfügbare Wert bestimmt den Gesamtwert. Dabei werden nur die esentiellen

Aminosäuren betrachtet, da die anderen ja auf anderem Wege bereitgestellt werden

können. Unser Beispieleiweiß hätte also eine biologische Wertigkeit von 90%.

Eiweiß

Biologische

Wertigkeit

Eiweiß

Biologische

Wertigkeit

Kuhmilch 84% Weizenmehl 35%

Vollei 94% Sojabohnen 72%

Rindfleisch 75% Hülsenfrüchte 31%

Als Modell zum Verständnis des Minimumgesetzes soll uns ein alter Holzbottich zum

Wassersammeln dienen. In dem Bottich wollen die Bewohner eines Hauses möglichst

viel Wasser sammeln. Der Bottich ist aber (sehr unfachmännisch) aus verschieden langen

Leisten gebaut. Wird wenig Wasser eingefüllte, spielt die Länge der Leisten keine

Rolle. Erst wenn man versucht mehr einzufüllen, wird man den begrenzenden Faktor

erkennen. Die kürzeste Leiste bestimmt die Füllhöhe. Das überschüssige Wasser läuft

über und ist eigentlich schon beim Eingießen verschwendet.

©«ªS¬-­¯®1°a±²

Ì ÍĻÁ£¸£ÀIÎĻÁaÏ

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120

100

80

60

40

20

0

A B C D

Aminosäure

Eiweißanteil

Für den ersten Fall

(linke Abbildung) stellen

wir schon eine relativ

schlechte Bereitstellung

der essentiellen

Aminosäuren A, B und

C fest. Die biologische

Wertigkeit beträgt lediglich

30%. Für den

zweiten Fall sieht es

nicht besser aus. Auch

hier ist die biologische

Wertigkeit nur 30%,

wobei aber alle essentiellen

Aminosäuren in

zu geringem Maße vorhanden

sind.

Interessant ist nun der dritte Ernährungsfall. Durch

die Ernährung von beiden Eiweißen können die Defizite

bei den einzelnen Eiweißen schon beachtlich

ausgeglichen werden. Für beide Eiweiße zusammen

ergäbe sich die biologische Wertigkeit 70%. Man

spricht wegen der Kombination verschiedener Eiweiße

dann vom Ergänzungswert. Exakterweise stellen

wir für die dritte Ernährungsart also den Ergänzungswert

70% fest. Durch geschickte Kombination

von Eiweißen kann man eine vollständig ausgewogene

Eiweißnahrung zusammenstellen.

Ein Teil der Aminosäuren wird auch zur Energiegewinnung

genutzt. Das sind vor allem die Überzähligen.

Aminosäuren haben ungefähr die gleiche Energiedichte

(Energie pro Masse [17 kJ/g]) wie Kohlenhydrate.

120

100

80

60

40

20

0

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Praktisch ist das etwa die Hälfte der Energiedichte von Fetten.

A B C D

Aminosäure

Eiweißanteil

A B C D

Aminosäure

Eiweiß 1 Eiweiß 2

Ð)Ñ+Ò-Ó/Ô1ÕÖ4×6Ø

Ù£ÚCÛÝÜ£ÞߣàÜâá4ãäLÞäæå+ãç£ß£àÜ¥ÛÝÜ£è£éXãåUêSÜ£ãéëàìé^éXÜîí¡ï¡çµðNãñ[Ü£ãòôóöõ4äL÷Oø9Ü£å


Muttermilch ist leichter verdaulich als Kuhmilch. Das liegt daran, dass Kuhmilch mehr

Eiweiße enthält. Diese gerinnen im Magen durch die Magensäure. Geronnene Eiweiße

sind schwerer verdaulich.

Aber die Milch allgemein hat auch ihre Schattenseiten in unserer Ernährung. Viele

Menschen leiden unter einer starken Unverträglichkeit zu Milchzucker. Säuglinge bilden

bis zur Entwöhnung das Enzym Lactase, welches für eine Verwertung des Milchzuckers

notwendig ist. Nach der Säuglingsphase wird bei den Menschen dieses Enzym

normalerweise nicht mehr gebildet. Der Milchzucker kann nicht mehr abgebaut werden

und Bakterien und Pilze machen sich im Verdauungskanal über die energiereiche Nahrung

her. Anzeichen für eine Unverträglichkeit gegenüber Milchzucker können Blähungen,

Durchfall und Bauchschmerzen sein. Die Lactose-Intoleranz kommt in Mitteleuropa

ungefähr bei 15% der Bevölkerung sehr ausgeprägt vor.

Das der Rest der Bevölkerung mit dem Milchzucker klar kommt liegt an einem in den

nördlichen Sphären verbreiteten Erbschaden. Dieser konnte sich dadurch so stark

durchsetzen, weil im Norden durch den Lichtmangel schnell ein Calcium-Mangel auftreten

könnte. Milch ist hier als Calcium-Quelle aber sehr wichtig.

3.3.3.3. Technologische Eigenschaften der Eiweiße und ihre Nutzung

Wasserlöslichkeit: Die Fähigkeit vieler Eiweiße direkt oder indirekt (kolloidal) in wässrige

Lösung überzugehen, haben wir schon erwähnt. In der Lebensmittelzubereitung

wird dies z.B. bei der Erstellung von Brühen genutzt. Der Anteil gelöster Eiweiße bestimmt

die "Kraft" einer Brühe. Die gelösten Eiweiße bestimmen den charakteristischen

Geschmack einer Brühe nach seinem Ausgangsmaterial. Dadurch, dass andere Eiweiße

(z.B. Kollagen) in Lösung gehen werden z.B. Fleischstücke leichter genießbar. Die

Lösung und Zerstörung des Kollagen kann durch die Verwendung von Säuren oder

Basen (z.B. auch durch das Marinieren) beschleunigt werden.

Denaturierbarkeit: Durch verschiedene Zubereitungsverfahren (Kochen, Braten, Marinieren,

...) wird das Eiweiß bewußt zur Denaturierung (Gerinnung) gebracht. Die sonst

relativ feste Struktur der faserförmigen Eiweiße wird dadurch zerstört. Sie werden z.B.

besser kaubar und leichter verdaulich. Viele Konservierungsmethoden nutzen die mehr

oder weniger schonende Denaturierung der Eiweiße um die Lebensmittel länger haltbar

zu machen. Die eiweißzerstörenden Enzyme von Bakterien usw. sind besonders

auf natürliche Eiweißstrukturen eingestellt. Für sie ist geronnenes Eiweiß schwerer

verarbeitbar.

Besonders bei der Wurstherstellung wird die Gerinnung der Eiweiße (Wurstmasse)

genutzt. Bei Brühwurst wird die Denaturierung durch Wärme (über 65 ° C) erzielt. Bei

Hartwurst (Salami, ...) erreicht man die Denaturierung durch Salz und Wasserentzug.

Der Zusatz von Säuren, Basen oder Salzen bewirkt bei vielen Eiweißen ebenfalls eine

Denaturierung. In der Milchverarbeitung nutzt man dies bei der Ausfällung des Kaseins.

Die überschüssigen Wasserstoff- oder Natrium-Ionen binden sich an das negative

Kasein-Ion. Der gebildete Komplex verliert seine Schwimmfähigkeit und sinkt auf

den Grund.

Wasserbindefähigkeit: Die vielen Sauerstoff- und Stickstoff-Atome in den Peptid-

Bindungen sorgen für viele wasserfreudliche Molekülbereiche. Besonders im Innern

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von kugelförmigen Eiweißen ist viel Platz für Wasser-Moleküle. Einige Eiweiße quellen

bei Wasseranwesenheit stark auf. Ein gutes Beispiel ist Gelantine oder das Kollagen

aus den Knochen. Gelantine enthält verschiedene lösliche Eiweiße, die besonders gut

Wasser aufnehmen können. Das Quellen der Gelantine erzeugt ein Zustand, den man

als Gel bezeichnet. Er ist sowohl flüssig als auch fest. In der Ernährung bezeichnet

man das Gel auch als Gelee, Aspik usw. Solche Gele enthalten sehr viel Wasser in

gebundener Form. Gele befinden sich in einem umkehrbaren (reversiblen) Gleichgewicht.

Bei Temperaturerhöhung (schon ab 30 ° C) sinkt das Wasserbindevermögen. Die

Gele verflüssigen sich. Bei sinkenden Temeraturen kristallisieren die Kollagen wieder

aus und bilden eine wirres Geflecht. Die Gele werden wieder fest und stabil.

Auch gekochtes Eiweiß ist ein guter Speicher für Wasser.

Bindefähigkeit für viele Stoffe: Die von uns nicht weiter betrachteten Molekülreste

der einzelnen Aminosäuren bestimmen ganz wesentlich ihre individuellen Eigenschaften.

Die unterschiedlichen Enden sind Andockpunkte für die unterschiedlichsten Stoffe.

An diesen Punkten können die Stoffe verschieden stark gebunden werden. Mache Bindungen

sind so leicht, daß der andere Stoff sofort wieder abwandert. Andere Bindungen

sind so stark, daß sie nicht wieder aufzubrechen sind. Oft verlieren die Eiweiße mit

solchen Anbindungen dann ihre biologischen Eigenschaften - sie sind vergiftet worden.

Das Bindevermögen wird zum Einen zum Klären von Flüssigkeiten genutzt. Nach dem

Einrühren von Eiklar in eine warme Brühe binden sich die verschiedenen Stoffe an den

Eiweißen. Erhitzt man nun weiter, dann gerinnen die Eiweiße zu Flocken und binden

die angedockten Stoffe fest an sich. Diese Flocken lassen sich leicht abfiltern oder abschöpfen

und die Brühe ist geklärt. Das Klären von Butter beruht ebenfalls auf den Gerinnungseffekt

der wenigen enthaltenen Butter-Eiweiße. Sind diese bei großer Hitze

geronnen, verlieren sie ihre Fähigkeit den emulgierten Zustand von Wasser und Fett in

der Butter zu stabilisieren. Das reine Butter-Fett und eine Wasser-Eiweiß-Schicht setzen

sich ab - die Butter ist geklärt.

Zum Anderen nutzt man die Bindefähigkeit beim Legieren von Soßen und Suppen. Hier

bilden die noch nicht geronnenen Eiweiße ein weites Geflecht. Dies gibt die Bindung.

Wird zu weit erhitzt, dann denaturieren die Eiweiße und verlieren ihre Beweglichkeit -

die Bindung geht dann verloren.

Auch bei der Verwendung als Emulgator nutzt man die ganz unterschiedliche Bindefähigkeit

aus. Ein übliches Öl-Wasser-Gemisch kann man zwar zeitweise durch starkes

Rühren zu einer einheitlichen Flüssigkeit machen. Aber schon nach kurzer Zeit trennen

sich Fett und Wasser wieder voneinander. Mit einem Emulgatur will man das Gemisch

stabilisieren.

Die Bindefähigkeit für Wasser haben wir schon den Peptid-Bindungen zugeordnet. Die

langgestreckten Molekül-Reste der einfachen Aminosäuren sind dagegen besonders

gut fettlöslich. Gibt man bestimmte Eiweiße (z.B. Eigelb) in ein Wasser-Öl-Gemisch,

dann lagert sich das Eiweiß an der Öl-Wasser-Grenze an. Die Eiweiß-Moleküle ordnen

sich dann so an, daß die Peptid-Bindungen in die wässrige Richtung zeigen, während

die langgestreckten Aminosäure-Reste mit den Fettsäuren Kontakt aufnehmen. Fette

und Wasser werden auf einmal durch eine Eiweißbrücke verträglich zueinander. Das

Eiweiß stabilisiert die Verbindung zwischen den beiden Stoffen. Das Produkt nennt

sich Majonäse.

Kleberbildung: Viele Mehle lassen sich zu Teigen verarbeiten. Damit der Teig aber

zusammenhält und gehen kann, müssen bestimmte Eiweiße anwesend sein. Der Kleber

(Gluten) ist ein Gemisch, das nach dem teilweisen Entfalten des Eiweißes Glutenin

durch Kneten und im Zusammenspiel mit anderen faserförmigen Eiweißen (Gliadin)

sowie einigen Fetten und Kohlenhydraten eine dichte, klebrige Masse ergibt. Diese ist

gasdicht. Das von den Hefezellen gebildete Cohlendioxid wird also festgehalten und

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läßt den Teig aufgehen. Der Kleber hält den Teig elastisch. Andere Getreidemehle

(z.B. Hafer) enthalten kein Kleber, so daß sie nicht einzeln verbacken werden können.

3.3.4. Nachweise für Eiweiße

Am Einfachsten ist in der Praxis der Nachweis durch Verbrennen einer Probe durchzuführen.

Bei einem starken Geruch nach Schwefelwasserstoff kann man sicher auf ein

Eiweiß schließen. Besonders gut funktioniert dieser Nachweis bei festen und trockenen

Eiweißen, wie z.B. Haare, Fingernägel, Federn usw.

Für feuchte, flüssige oder gelöste Eiweiße bieten sich die Xanthoprotein- oder die Biuret-Reaktion

an. Aber auch mit Denaturierungsversuchen (z.B. mit Säuren) kann man

schon wichtige Hinweise auf Eiweiße bekommen.

Einen Denaturierungsversuch nimmt man an möglichst klaren Eiweiß- bzw. Probe-

Lösungen vor. Wenn nach Zugabe von Säure (z.B. Zitronensäure, Essigsäure) eine

Trübung auftritt, kann man mit dem Vorhandensein von Eiweißen rechen. Sicher ist

dieser Test aber nicht, da auch einige andere Stoffe mit diesen Säuren trübe Lösungen

bilden. Man nennt diesen Test deshalb auch nur Hinweisreaktion.

Bei der Xanthoprotein-Reaktion wird die Probe mit konzentrierter Salpetersäure versetzt

(Vorsicht! Ätzend!). Kommt es nach einer kurzen Erwärmung zur Ausflockung

und Gelbfärbung, dann enthielt die Probe Eiweiße. Zur weiteren Absicherung kann

man anschließend noch konzentrierte Ammoniaklösung zugeben. Eine Orangefärbung

bestätigt sicher das Vorhandensein von Eiweißen. Die Xanthoproteinreaktion klappt

nur bei Eiweißen, die mindestens eine der Aminosäuren Tyrosin, Tryptophan oder

Phenylalanin enthalten. Aber das sind zum Glück die Meisten.

Probe auf Eiweiß mit Xanthoprotein-Reaktion:

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

konzentrierte

Salpetersäure

leicht erwärmen

Gelbfärbung

Ausflockung

Eiweiß

(farblos)

anderes

wahrscheinlich

kein Eiweiß

Die Biuret-Reaktion testet nicht das Vorhandensein von einzelnen Aminosäuren, sondern

auf Peptidbindungen. Mit diesem Test haben wir eine allgemeingültige Reaktion

zum Nachweis von Eiweißen. Die Probe wird zuerst mit 10%iger Natriumhydroxid-

Lösung (Natronlauge) basisch gemacht. Nun werden einige Tropfen einer 10%iger

Kupfersulfat-Lösung zugegeben. Die Lösung ist normalerweise hellblau gefärbt. Es

wird nun zur Probe gegeben und leicht erwärmt. Eine Verfärbung nach Violett zeigt

Peptidbindungen (als umgebildete Biuret-Verbindung) an.

Achtung! Die Violettverfärbung bei Anwesenheit von Peptiden kann aber auch schon

bei Zimmertemperatur auftreten!

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Probe auf Eiweiß mit Biuret-Reaktion:

Nachweismittel Bedingungen Beobachtungen Ergebnis

Probe +

gleiche Menge 10%ige

Natronlauge zusetzen

+ einige Tropfen

10%ige Kupfersulfat-

Lösung

(hellblau)

leicht erwärmen

Violettfärbung

anderes

Eiweiß

kein Eiweiß

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 72 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


3.3.5. Ergänzende Experimente zu und mit Eiweißen

Gerinnung von Eiweißen

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglaszange, Brenner, Wasser, Zitronensaft

(besser Essig bzw. Essigessenz), Alkohol (Ethanol 96%), Kochsalz, Eiklar

Durchführung / Ablauf:

- 2 ml Eiklar mit 10 ml dest. Wasser mischen (Eiklar-Lösung)

- in 4 Reagenzgläser je 2 ml Eiklar-Lösung geben, Reagenzgläser durchnummerieren

- folgende Stoffe zufügen bzw. Versuche durchführen

Reagenzglas Zusatz Versuch

1 1 ml Zitronensaft - - -

2 1 ml Alkohol - - -

3 reichlich Kochsalz - - -

4 - - - erwärmen

Herstellung von Joghurt

Materialien / Geräte:

Termometer, Milch (Frischmilch 3,5% Fett), Joghurt mit lebenden Kulturen (Impfgrundlage)

Durchführung / Ablauf:

- Milch erwärmen und 5 min bei 70 ° C halten (pasteurisieren)

- auf 36 ° C abkühlen lassen, Joghurt zusetzen, umrühren

- ein bis zwei Tage bei Temperaturen um die 25 - 38 ° C stehen lassen (optimal 36 ° C)

Herstellung von Käse

Materialien / Geräte:

Termometer, Milch (Frischmilch 3,5% Fett), Lab, Kochsalz (iodhaltiges wird empfohlen),

eventuell Kräuter oder Gewürze (z.B. Kümmel, grüner Pfeffer), durchlöcherte

Plastegefäße (z.B. Sanella-Dosen), eventuell verschiedene Käse als Impfgrundlage

(z.B. Blauschimmel, ...)

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Durchführung / Ablauf:

- Milch erwärmen und 5 min bei 70 ° C halten (pasteurisieren)

- auf 36 ° C abkühlen lassen, Lab zusetzen, stehen lassen, ab und zu umrühren

- durch Leinentuch filtern

- Filtermasse je nach Anzahl der Versuche (Geschmacksrichtungen) teilen, in

Plastegefäße füllen, leicht salzen, mit Zusätzen (Kräuter, Gewürze, Impfkäse) mischen

und einpressen

(oft reicht es auch, von Schimmelkäsen etwas Pilzrasen abzuschaben und auf die

Oberfläche der Rohmasse zu geben, Blauschimmel muß untergemischt werden)

- einige Tage kühl reifen lassen

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3.4. Ballaststoffe

Früher hat man gedacht, einige Nahrungsstoffe würde unser Körper gar nicht brauchen,

sie wären nur Ballast. Diese Stoffe wurden als Ballaststoffe bezeichnet. Aus diesen

Zeiten stammen auch science-fiction-Vorstellungen, daß man sich in der Zukunft

mit einer Tablette (die alle Nährstoffe, Vitamine und Mineralstoffe enthält) ernähren

könnte. Bei der gründlichen Untersuchung (nach 1970) stellt man dann schnell fest,

das dieser scheinbare Ballast ganz wichtige Aufgaben erfüllt. Aus historischen Gründen

hat man den veralteten Begriff Ballaststoffe beibehalten.

Die Ballaststoffe sind keine so einheitliche Stoffgruppe mit bestimmten Merkmalen, wie

wir sie z.B. bei den Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen kennengelernt haben. Die

meisten Ballaststoffe sind eigentlich Kohlenhydrate oder Eiweiße. Nur wenige entstammen

anderen chemischen Stoffgruppen. Aufgrund ihrer scheinbaren Unbrauchbarkeit

hat man sie stoffgruppenübergreifend in eine neue Gruppe (Ballaststoffe) eingeordnet.

In der Praxis unterscheidet man zwischen zwei großen Gruppen den wasserlöslichen

und den wasserunlöslichen Ballaststoffen.

Zu den wasserlöslichen Ballaststoffen zählen wir die Pektine aus der pflanzlichen Zellwand,

Carubin aus den Früchten des Johannesbrotbaums, Guar aus der Guarbohne,

diverse Schleimstoffe aus dem Leinsamen sowie Carrageen, Furcelleren, Agar-Agar

und Alginate aus verschiedenen Algen.

Zu den wasserunlöslichen zählen Cellulose, Hemicellulose und Lignin. Sie stammen

ebenfalls aus den Zellwänden verschiedener Pflanzen. Besonders verholzte Pflanzenzellen

enthalten sehr viele solcher wasserunlöslicher Stoffe.

Nahrungsmittel Ballaststoffgehalt

Nahrungsmittel Ballaststoffgehalt

Gurken 1 % Getreide 10 %

Bananen 2 % Pumpernickel 13 %

Weizenbrot 5 % Linsen 17 %

Ballaststoffe können vom menschlichen Verdauungssystem nicht direkt genutzt werden.

Sie besitzen keinen direkten Nährwert. In unserem Verdauungstrakt (besonders

im Dickdarm) leben aber viele Mikroorganismen, für die diese Stoffe eine willkommene

Nahrungsgrundlage ist. Sie leben genau von diesen Ballaststoffen und vermehren sich

unter anaeroben Bedingungen (ohne Luft- / Sauerstoff-Zufuhr) besonders prächtig. Die

Mirkroorganismen werden später von unserem Körper zersetzt und letztendlich liefern

sie uns indirekt die Energie und Stoffe aus den Ballaststoffen. Zusätzlich kommen die

unzähligen Zellinhaltsstoffe einer gesunden Ernährung zugute. Die Mikroorganismen

machen uns rund 70% des physiologischen Energiegehalts des Pektins und rund 30%

der Zellulose zugänglich. Man muß also ungefähr 4 bis 8 KJ pro g Ballaststoff mit in die

Nährwertberechnung mit einbeziehen.

Aber Ballaststoffe haben noch weitere interessante und bedeutsame Eigenschaften.

Durch ihre Anwesenheit werden wir zum stärkeren und längeren Kauen angeregt. Dadurch

werden weitere Verdauungssäfte (Enzyme) freigesetzt, die insgesamt einer intensiveren

Verdauung dienen. Ballaststoffe quellen leicht auf. Durch ihr Volumen und

ihre Masse verstärken sie die Darmbewegung (Peristaltik) und verkürzen dadurch die

Verweilzeit des Nahrungsbreis im Darm. Im Darm binden sie verschiedene Stoffe (z.B.

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Gallensäuren) an ihre Oberfläche (Adsorption) oder binden sie im Inneren (Absorption)

ihrer Makromoleküle. Die den Ballaststoffen oft nachgesagte Senkung des Cholesterin-

Wertes in Blut und Leber konnte wissenschaftlich nicht nachgewiesen werden.

Die vermehrte Menge des Nahrungsbreis und die stärkere Darmbewegung vermischt

den Brei besser. Die Aufnahmefläche vergrößert sich und die Durchmischung ist

gleichmäßiger. Dies trägt zu einer gleichmäßigeren und langsameren (verteilteren)

Aufnahme der Nährstoffe (Resorption) bei.

Mit den Ballaststoffen nehmen wir auch viele pflanzliche Abwehrstoffe, Phytoöstrogen

und weitere sekundäre Pflanzenstoffe zu uns. Sie fördern eine gesunde Ernährung.

Ingesamt konnte man feststellen, das eine normale ballaststoffhaltige Nahrung den

typischen Wohlstandskrankheiten - wie Übergewicht, Diabetes und Arteriosklerose -

entgegen wirkt.

Bei allem Guten gibt es aber auch Gefahren, die besonders mit einem zu hohem Ballaststoffgehalt

in der Nahrung einhergehen. Zu viele Ballaststoffe verstärken den Mineralstoffverlust

- besonders bei Calcium, Magnesium, Zink und Eisen - und sie bewirken

ein verstärktes Wachstum von Mikroorganismen mit gasförmigen Stoffwechselendprodukten.

Beim Kochen muß man mit einem rund 10%igen Verlust an Ballaststoffen durch Auflösung

und Zerstörung rechnen.

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Prof. Victor HERBERT:

"Der Verkauf von Megadosen antioxidativer Vitamine, um Krebs zu bekämpfen, das Immunsystem

zu verbessern und das Altern zu verzögern, verbunden mit der Darstellung, daß den Produkten

nachweislich diese Wirkungen zukommen und sie außerdem sicher sein, ist ein Multimilliardenbetrug."

(aus /14/ S. 30)

3.5. Vitamine

Vitamine sind Stoffe aus sehr verschiedenen Stoffgruppen, die aber für die Lebensvorgänge

von entscheidender Bedeutung sind. Vitamine sind eher die gehobene Klasse

der Stoffe. Sie sind beim Steuern und Regeln der Stoffwechselvorgänge beteiligt. Bei

anderen Vitaminen überwiegen die Schutzfunktionen (gegen Strahlung, Licht und Keime).

Der Name Vitamin leitet sich von vita - lat. Leben - und amin - lat. Stickstoff-

Verbindung - ab. Während die Wortbeziehung zu Leben wahr ist, hat man festgestellt,

daß Vitamine nicht unbedingt Stickstoff enthalten müssen.

Ein Mangel an einzelnen Vitaminen kann schwere Stoffwechselkrankheiten hervorrufen,

die auch tötlich enden können. In Erinnerung ist dem Einen oder Anderen vielleicht

Skorbut als Vitamin C-Mangel bei Seefahrern.

Allen Vitaminen ist gemeinsam, daß sie nur in geringen Mengen benötigt werden. Mit

Ausnahme des Vitamin C brauchen wir täglich nur Mengen im Bereich bis maximal 10

mg. Vom Vitamin C braucht unser Körper durchschnittlich 75 mg pro Tag. Nur die Vitamine

A und D sind in unserem Körper speicherbar.

Vitamine werden in

unserem Körper

vor Allem als Teile

von Enzymen (Katalysatoren,

Arbeitsstoffe

der Zellen)

verwendet

(s.a.: 4. Stoffwechsel).

Für jede Umwandlung von einem Stoff in einen anderen ist mindestens ein Enzym verantwortlich.

Fehlen den Enzymen irgendwelche

Teile (Koenzyme),

dann können sie nicht

richtig arbeiten. Dadurch

entsteht z.B. ein Mangel an

Produkten, die das Enzym

produziert bzw. ein Überschuß

an Stoffen die das

Enzym umgesetzt hat. Die

Folge ist eine Stoffwechselkrankheit

(Avitaminose).

Wir erkranken also nicht direkt am Vitamin-Mangel, sondern an den fehlenden Wirkungen

des Vitamins in unserem Körper. In der Medizin sind auch Vitamin-Überschuß-

Krankheiten (Hypervitaminosen) bekannt. Diese kommen selten vor, da die aufgenommene

Menge um ein vielfaches größer sein muß, als die Normal-Menge.

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Heute werden aber solche Erkrankungen häufiger. Grund sind Selbstmedikamentationen

und Falschdosierung mit Multivitamin-Präparaten. Außer unspezifischen Krankheitsbildern

und finanziellen Verlusten bringen die Multi-Vitamin-Präparate kaum etwas

- weswegen man sie ja auch frei kaufen kann. Es fehlen zum Einen die notwendigen

Begleitstoffe aus der natürlichen Nahrung und zum Anderen nehmen wir von den meisten

(/ allen) Vitaminen mit der Nahrung reichlich zu uns.

In den letzten 100 Jahren sind auch die Kenntnisse über Vitamine weiter gestiegen.

Durch die intensive Forschung sind viele neue Vitamine bekannt geworden, von denen

man aber selten die genaue Wirkung kennt. Sie kommen einfach in viel zu geringen

Mengen in den Lebensmitteln und in unserem Körper vor. Diese werden von uns nebenbei

mit aufgenommen.

Wir werden uns hier auf die traditionellen Vitamine beschränken. Ein Mangel an den

seltenen Vitaminen ist nicht bekannt bzw. konnte nicht eindeutig bestimmten Krankheitsbilder

zugeordnet werden.

Vitamin

Vitamin A

Retinole

Provitamin:

Carotin

Vitamin B 1

Thiamin

Vitamin B 2

Komplex

Riboflavin

Niacin

Folsäure

Pantothensäure

Vitamin B 6

Pyridoxin

Vorkommen in

Nahrungsmitteln

Aufgaben im Körper Mangelerscheinungen

Eigelb, Palmöl Beeinflussung des Nachtblindheit, Verhornung

Leber, Lebertran Zellwachstums,

von Haut und

Karotten, Eigelb, Spinat,

Beteiligung am Seh-

Schleimhäuten

Petersilie vorgang

Vollkornerzeugnisse Bestandteil von Enzymen,

Wachstumsstörun-

Hefe, Fleisch, Innereien

Abbau der gen, Nervenstörun-

Kohlenhydrate gen,

Beribi-Krankheit

Vollkornerzeugnisse In vielen Enzymen Schädigung der Haut

Hefe, Fleisch, enthalten, Steuerung und Schleimhäute,

Innereien, Eier von Stoffwechsel- Gewichtsabnahme

Milch, Gemüse vorgängen

Pilze

Getreideprodukte,

eiweißreiche Lebensmittel,

Coenzym im Eiweißstoffwechsel

Krämpfe bei Säuglingen,

beim Erwachsemüse

Blattgenen

nicht bekannt

Vitamin B 12 Tierische Lebensmittel

Bestandteil eines Störung der Zellbil-

Colabamin

Coenzyms, Aufbau dung,

der Zellkernsubstanz, Nervenstörung

Bildung der roten

Blutkörperchen

Vitamin C Obst, Gemüse, Einfluss auf den Blutungen in der

Ascorbinsäure Kartoffeln

Stoffwechsel von Bindegewebe

Haut, Infektionsanfälligkeit,

Skorbut

Vitamin D Milch, Eigelb, Lebertran,

Verknöcherung des Rachitis, Knochener-

Calciferole

Piltze

Skeletts

weichung

Vitamin E Getreidekeime, Keimöl,

Verhindert Oxidation Muskelschwund

Tocopherole

Eier, Leber von ungesättigten

Fettsäuren

(aus /2/ S. 58)

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Wir teilen die Vitamine hinsichtlich ihres Lösungsverhaltens in zwei Gruppen ein. Zu

den wasserlöslichen Vitaminen zählen die Vitamine A, D, E und K. Der Vitamin-

Komplex B (Vitamine B 1 bis B 12 ) und alle anderen Vitamine (C, H, ...) gehören in die

Gruppe der fettlöslichen Vitamine.

Viele Vitamine liegen in den Nahrungsmitteln in einer unfertigen Vorstufe vor. Erst in

unserem Körper werden diese sogenannten Pro-Vitamine (Vor-Vitamine) in die aktiven

Vitamine umgewandet. Dazu sind oft bestimmte Begleitumstände notwendig. Für die

Fertigstellung des Vitamins D wird z.B. ultraviolettes Licht benötigt.

Die schlechte Speicherfähigkeit der Vitamine haben wir schon erwähnt. Darus abgeleitet

ergibt sich die Notwendigkeit, jeden Tag eine geeignete Menge an Vitaminen frisch

zu uns zu nehmen.

Negativ auf unseren Vitaminhaushalt wirkt sich der schnelle Abbau der Vitamine durch

unseren Körper aus. Wie andere Stoffe auch, werden sie durch verschiedene Prozesse

abgebaut und die Abfallstoffe dann ausgeschieden.

Auch andere Bedingungen bewirken einen schnellen Abbau bzw. ein Unwirksamwerden

der Vitamine:

Vitaminverluste durch Anfällige Vitamine Regeln zur Vitaminerhaltung

Sonneneinstrahlung

Vitamin A

Vitamin K

Vitamin B 12

Vitamin D

Vitamin E

Vitamin C

Vitamin B 6

Lebensmittel dunkel und verpackt

lagern; Kräuter, Gemüse und Obst

erst unmittelbar vor der Zubereitung

schneiden; bereits bearbeitete

Lebensmittel abdecken

Oxidation

Erhitzen

Verdünnung und

Lösung

(aus /2/ S. 58 (leicht verändert))

Vitamin A

Vitamin D

Vitamin E

Vitamin C

Vitamin K

Vitamin B 1

Vitamin B 12

Vitamin C

Vitamin B 1

Vitamin A

Vitamin K

Vitamin B 2

Vitamin B 6

Vitamin B 12

wasserlösliche

Vitamine A, D, E, K

Nicht unnötig zerkleinern; keine

langen Lagerzeiten; geöffnete Behältnisse

schnell wieder verschließen;

ansonsten siehe oben

Schonend garen (dämpfen, dünsten,

grillen); richtige Gar-

Temperatur wählen; Garzeiten

kurz halten; Warmhalten von Speisen

vermeiden (aufwerten, z.B. mit

Kräutern)

Lebensmittel kurz waschen; nicht

stärker als notwendig zerkleinern;

wenig Wasser zum Kochen verwenden;

Koch- und Dosenwasser

mit verwenden

Beim Abbau von Vitaminen wirkt die Temperatur als begünstigender Faktor. Wenn die

Temperatur um jeweils 10 Grad (besser 10 K (Kelvin)) steigt, dann verdoppelt bis verdreifacht

sich der Vitaminabbau. Diese Regel (RGT-Regel, Reaktions-

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Geschwindigkeits-Temperatur-Regel, VANT HOFFsche Regel) gilt für alle temperaturabhängigen

chemische und biologischen Prozesse.

Mit den verschiedenen Genußmitteln (Alkohol und Nikotin) führen wir unseren Körper

weitere Vitaminfeinde zu. Für die Abbau- und Entgiftungsvorgänge benötigt der Körper

bis zum Doppelten der normalen Vitaminmenge. Auch einzelne Medikamente stehen im

Verruf, Vitaminkiller zu

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sein.

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 80 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


3.6. Mineralstoffe

Wenn man einen menschlichen Körper aus den einzelnen Stoffen zusammensetzen

könnte, dann würden alleine die Rohstoffe (Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße, Enzyme,

DNS, Abwehrstoffe, ...) über eine Millionen Mark kosten. Ein Forscher, der es schaffen

würde, nur mit den verschiedenen Elementen auszukommen, hätte gerade mal einen

Materialpreis von unter einer DM.

Unser Körper besteht

aus vielen verschieden

Massenanteile der Elemente

chemischen Ele-

O

menten. Den Hauptanteil

- bedingt durch

unseren großen Wassergehalt

und den

Aufbau aus organischen

Stoffen - bilden

die Elemente Sauerstoff

C

H

N

und Cohlenstoff.

Danach folgen

S

Wasserstoff, Stickstoff

und Schwefel. Sie sind

die Hauptelemente.

Als kleine Eselsbrücke

bietet sich das Wörtchen

SCHON an, das

genau die richtigen Buchstaben enthält.

Bei einigen Spurenelementen ist man erst in den letzten Jahren wissenschaftlich hinter

ihre Bedeutung für unseren Stoffwechsel gekommen.

Anders als die meisten Vitamine können viele Mineralien in unserem Körper gespeichert

werden. Fettgewebe, Bindegewebe, Knochen und Knorpel sind häufige Speicherorte.

Mengen-

Elemente

Spuren-

Elemente

In der Rangfolge kommen dann die Mengenelemente Natrium, Chlor, Calcium, Phosphor,

Magnesium, Eisen, Kalium und Zink. Der jeweilige Tagesbedarf ist größer als 10

mg.

Die anderen Elemente werden nur in Spuren (weniger als 5 mg täglich) benötigt und

aufgenommen. Zu diesen Spurenelementen gehören z.B. Selen, Cobalt, Silicium,

Cupfer, Fluor usw. Die Reihe läßt prinzipiell fortsetzen. Es lassen sich aber keine genauen

Bedarfsangaben mehr machen, weil die Massen im zum Teil nicht messbaren

Bereich liegt.

Der tägliche Bedarf an Mineralstoffen schwankt sehr stark und ist von vielen Faktoren

abhängig. Er ist abhängig von/vom:

• Geschlecht (bei Frauen höher)

• Körpergewicht

• Alter

• Wachstums und Entwicklungsphasen (erhöhter Bedarf bei Ca, P, Fe, F)

• Tätigkeit

• Transpiration = Schwitzen

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• Temperatur

• Kaffee-, Tee- und Alkoholgenuß

Die Bedeutung einiger Mineralstoffe für den menschlichen Körper lassen sich der

nächsten Tabelle entnehmen.

Bedarf und Bedeutung wichtiger Mengen- und Spurenelemente

Chlor Cl 3200 mg Wasserhaushalt, Ausgleichs-Ion für Kalium und

Natrium, Magensäure-Produktion

Kalium K 1600 mg Wasserhaushalt, Nerventätigkeit, Zellatmung,

Enzymaktivator, Stoffwechselförderer, Blutgerinnungsfaktor

Phosphor P 1500 mg in Energietransportstoffen, in der Erbsubstanz,

Knochenstabilisator

Natrium Na 12000 mg Wasserhaushalt, Nerventätigkeit, Muskelerregung,

Enzymaktivierung

Calcium Ca 1000 mg in Knochen, Zähnen, Blutgrinnungsfaktor

Muskeltätigkeit

Magnesium Mg 300 mg in Enzymen, Zellatmung, Enzymaktivator

Eisen Fe 12mg Blut-, Muskelfarbstoff, Zellatmung

Zink Zn 10 mg Enzymbestandteil

Kupfer Cu 2 mg Enzymbestandteil; höhere Mengen giftig

Mangan Mn 4 mg Enzymbestandteil

Iod I 0,2 mg Bestandteil des Schilddrüsenhormons

Molybdaen Mo + Enzymbestandteil, Stoffwechselvorgänge

Vanadium V + Enzymbestandteil, Stoffwechselvorgänge

Cobalt Co + Enzymbestandteil, Stoffwechselvorgänge; höhere

Mengen giftig

Selen Se + Enzymbestandteil, Stoffwechselvorgänge; höhere

Mengen giftig

Fluor F + Bestandteil des Zahnschmelzes

Silicium Si + wird eingelagert in Bindegewebe, Bindegewebsfestigkeit

Bei den technologischen Prozessen in der Nahrungszubereitung

spielen die Mineralstoffe verschiedenste

Rollen. Die meisten Mineralstoffe sind wasseranziehend.

Sie bilden stabile Hydrat-Hüllen (Wasser-

Hüllen) um ihre Ionen. Sie halten damit z.B. das Wasser

in den Lebensmitteln.

Natrium bzw. seine Ionen betonen und verstärken den

Geschmack anderer Stoffe. Dies liegt meist daran, daß

die Geschmacksstoffe mit Natrium-Ionen Salze bilden,

die dann von unserer Zunge besser wahrgenommen

werden können.

Außerdem verkürzen Natrium-Ionen die Kochzeiten z.B. bei Gemüse. In größeren Konzentrationen

wirken die Natrium- und Chlorid-Ionen des Kochsalzes konservierend. Die

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Ionen entziehen den Nahrungsmitteln beim Einsalzen das Wasser. Die Eiweiße und

Enzyme werden deaktiviert, Keime können sich nicht entwickeln. Pökel-Fleisch, Salz-

Heringe usw. werden durch diesen Effekt lange haltbar.

Ein erhöhter Kochsalz-Konsum aktiviert und belastet den Wasserhaushalt und die

Ausscheidungsorgane. Es wird mehr Harn produziert und abgelassen. Auch hier sind

die wasserziehende Eigenschaften der Ionen entscheidend.

Die mineralische Stickstoff-Verbindungen haben sehr verschiedene Bedeutungen in

unserer Ernährung. So sind Ammoniak und die zugehörigen Ammonium-Ionen sehr

giftig. Ammonium-Ionen werden deshalb in unserem Körper mit Cohlendioxid zu ungiftigen

Harnstoff umgewandelt und dann über den Harn ausgeschieden. Nitrate und Nitrite

sind z.T. giftig, weswegen die aufgenommene Menge so gering wie möglich gehalten

werden sollte. Zum Anderen sind sie aber unverzichtbarer Zusatz bei der Wurstproduktion.

Insgesamt ist schon der Mineralstoffwechsel für sich allein ein sehr komplexes System.

Aufnahme

Î Verarbeitung /

Umwandlung

Î

Abgabe

Ð Ï

Speicherung

Für jeden Stoff existiert in unserem Körper ein bestimmter anzustrebender Wert. Dieser

Wert (Pegel) stellt sozusagen den gesunden Zustand dar. Kleine Abweichungen durch

Verluste (Körperaufbau, Ausscheidung, ...) – dies entspricht einem sinkenden Pegel -

werden durch erhöhte Aufnahme ausgeglichen. Sollte die Aufnahme nicht genügen,

dann werden körpereigene Speicher angegriffen und die gespeicherten Stoff für dien

Stoffwechsel zur Verfügung gestellt. Ein zu hoher Pegel wiederum wird durch erhöhte

Ausscheidung oder Einlagerung in den Speichern ausgeglichen. Hier wird schon ersichtlich,

dass eine zusätzliche Einnahme von Stoffen selten (außer bei Mangel oder

medikamentöser Behandlung) eine echte Wirkung haben kann. Der Körper wird nur

zusätzlich belastet.

Was für einen Stoff noch übersichtlich aussieht, gestaltet sich im Zusammenhang mit

anderen Stoffwechselvorgängen zu einem scheinbar heillosen Durcheinander. Dahinter

steckt ein höchst kompliziertes Regelungssystem, dass wir bisher nur in Ansätzen

durchschaut haben.

"Wenn die Zufuhr eines Stoffes stark erhöht wird, kann sich die Aufnahme eines anderen verringern.

Das gilt beispielsweise für Calcium und Magnesium. Wer aus Furcht vor Osteoporose eifrig

Calciumtabletten lutscht, bremst damit das Magnesium aus. Und wer mit Magnesium brause

seine Stressfestigkeit erhöhen möchte, stört auf diesem Wege die Calciumaufnahme. Zink wird in

kleinsten Mengen für eine funktionierende Immunabwehr benötigt. In höheren Dosen unterdrückt

es sie. Außerdem behindert Zink die Aufnahme von Kupfer in den Körper, und Eisen wiederum

die von Zink. ..."

/14 S. 218/

Die von den Pharmafirmen in der Werbung suggerierten "Viel hilft viel"-Ideologie überführt

sich bei genauerer Betrachtung selbst der Lüge. (Aber komplizierte naturwissenschaftliche

Zusammenhänge muß man sich mit Aufwand lernen und begreifen – leichte

Werbesprüche nehmen wir ganz nebenbei auf.)

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3.6.1. Kochsalz - Natriumchlorid

Es gab Zeiten und Gegenden, da wurde Salz mit Gold aufgewogen. In manchen salzarmen

Regionen wurde es auch als "weißes Gold" bezeichnet. Heute sind verschiedene

Salzgemische im Handel zu Spottpreisen verfügbar.

Das Salz, welches wir allgemein benutzen, ist eigentlich eine Salzmischung. Der wesentliche

Bestandteil ist Kochsalz. Magnesium-Salze sorgen für einen leicht bitteren

Geschmack. Wegen der unzureichenden Iod-Menge, die in unserer Nahrung heute

enthalten ist, werden oft Iod-Salze künstlich hinzugefügt.

Unser Haushaltssalz stammt aus dem Meer oder aus unterirdischen Salzlagern. Der

Name des Kochsalzes entstammt seiner Herstellung. Salzlösungen (Sole) wurden im

Pfannen-Siede-Verfahren eingekocht. Übrig blieb das kristalline Kochsalz.

Der exakte chemische Name für das reine Kochsalz lautet Natriumchlorid

(Formel: NaCl). Kochsalz besteht aus kleinen würfelförmigen

Kristallen, die aus zwei Ionen zusammengesetzt

sind. In die drei Koordinaten-Richtungen wechseln sich immer

Natrium- und Chlorid-Ionen ab.

Die Anordnung ist sehr regelmäßig, weshalb sich ein Kristall als

resultierende Form ergibt.

Täglich verliert der Mensch rund 20 bis 25 mg Natriumchlorid

über Urin und Stuhl und 45 bis 90 mg durch die Haut.

Der tägliche Bedarf beträgt 5 bis 10 g. Der wesentlich höhere Bedarf ergibt sich durch

die nur teilweise Aufnahme im Verdauungskanal.

Nahrungsmittel Anteil an der

Salzzufuhr in %

Nahrungsmittel

Brot und Backwaren 28 Fleisch- und Wurstwaren

Gemüse 4 Milch und Milchprodukte

Fisch und Fischwaren

Anteil an der

Salzzufuhr in %

26

11

7

Die Gesamtsalzkonzentration in unseren Körperflüssigkeiten entsprechen dem Salzgehalt

in den Ozeanen - ein Anzeichen für unsere Abstammung. Kochsalz-Lösungen in

eben dieser Konzentration (0,9%; physiologische Kochsalzlösung) werden bei Blutverlust

als Infusionen eingesetzt. Meerwasser ist für seine heilende Wirkung bei Erkältungen,

Atemorgan- und Hauterkrankungen bekannt.

In der Nahrungszubereitung findet es neben seiner geschmacksbetonenden auch wegen

seiner wasserregulierenden Eigenschaften eine breite Verwendung.

Weiterhin benötigt unser Körper Natriumchlorid für seine Nerventätigkeit, die Muskelkontraktionen

und den Knochenaufbau. Die Gewebespannung und Wasserhaushalt

unseres Körpers wird wesentlich vom Salzgehalt bestimmt.

Im Magen kommen die Chlorid-Ionen kombiniert mit Wasserstoff-Ionen als Magensäure

(HCl, Chlorwasserstoffsäure) vor. Natrium-Ionen bilden mit Hydroxid-Ionen das basische

Natriumhydroxid. Im Zwölffingerdarm sorgt der basische Charakter für eine entgültige

Zersetzung der Kohlenhydrate und die Resorption des Traubenzucker (Glucose).

Die Abgabe von Natrium-Ionen ist in der Darmwand mit der Aufnahme von Trau-

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enzucker gekoppelt. Fehlen die Natrium-Ionen, dann kann auch kein Traubenzucker

aufgenommen werden.

Der heutige übermäßige Genuß von Kochsalz steht im Verdacht mit Ursache für viele

Zivilisationskrankheiten zu sein. Besonders häufig wird hier der Bluthochdruck genannt.

Wissenschaftlich konnte dies nicht bewiesen werden. Ganz im Gegenteil stellten

sich bei übermäßiger Salzsparern Krankheitsbilder wie z.B. Herz-

Rhythmusstörungen, Herz-Kreislauf-Störungen, Übelkeit und Nervenkrankheiten ein.

Durch gezielte Arbeitstechniken lassen sich die Speisen bei gleichem Geschmack auch

natriumchlorid-arm herstellen. Hierzu gehört der Einsatz von Kräutern, natriumarmen

Salzsorten oder das Salzen kurz vorm Servieren. Salz wird auf der Nahrungsoberfläche

viel intensiver wahrgenommen.

praktische (technologische) Hinweise und Tips zum sinnvollen Umgang

mit Kochsalz

• (fluoriertes) Iod-Salz verwenden

• salzverminderte Zutaten / Produkte verwenden

• bei Verwendung gesalzener Zutaten bewußt auf weiteres Salzen verzichten; Fertiggerichte

nicht mehr salzen (besonders bei Baby- und Kinder-Nahrung beachten)

• Garmethoden nutzen, die den Eigengeschmack betonen (z.B.: Dünsten, Dämpfen,

Garen in Folie, Grillen, ...)

• Pellkartoffen statt Salzkartoffen anbieten

• Speisen erst ohne oder mit wenig Salz zubereiten; Kochwasser (für Kartoffeln, Nudeln,

Reis, ...) nur schwach salzen

• mit Kräutern und Gewürzen abschmecken

• erst kurz vorm Servieren salzen

• Salzstreuer erst nach Wunsch auf den Tisch stellen

Nach der Herkunft und den Bearbeitungsmethoden unterscheidet man Steinsalz, Siedesalz

und Meersalz. Selten wird das gewonnene Salz in der Originalform verkauft.

Reinigungsprozesse und Umkristallisationen sorgen für einen bedarfsgerechtes, kundenfreundliches

Produkt.

In Deutsch tritt ein geographisch bedingter Iod-Mangel in der Bevölkerung auf. Diesen

versucht man durch den Zusatz von Iod im Kochsalz zu begegnen. Weiterhin kann

auch Fluor zugesetzt sein. Hiermit soll ein Beitrag zur Karies-Vorbeugung (Prophylaxe)

durch Härtung des Zahnschmelzes geleistet werden.

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3.6.2. Calcium

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3.7. Wasser

Da unser Körper im Wesentlichen aus Wasser (rund 70%) aufgebaut ist, spielt auch

der Austausch von Wasser mit der Umgebung eine wichtige Rolle. Ein ausgeglichener

Wasserhaushalt bedeutet eine ausgeglichene Wasseraufnahme und Wasserabgabe.

Wasseraufnahme = Wasserabgabe

Wasser ist der Stoff, von dem wir uns am Meisten ernähren und den wir am Häufigsten

ausscheiden. Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass Wasser für keinen Nährwert

hat. Es erfüllt aber andere wichtige Funktionen.

Die notwendige Wasseraufnahme erfolgt nicht nur durch trinken, sondern auch über

den Wassergehalt in den Nahrungsmitteln.

Lebensmittel Wassergehalt Lebensmittel Wassergehalt

Gurken 98% frische Erdnüsse 45%

Spargel 94% Honig 17%

Milch (3,5% Fett) 88% Butter 15%

Eier 77% Nudeln, roh 10%

Hering 68%

Die Bedeutung des Wassers für den menschlichen Körper ist sehr groß un liegt in sehr

verschiedenen Bereichen. Wasser ist:

• das Kühlmittel des Körpers: 2,5 Millionen Schweißdrüsen fördern salzhaltiges

Wasser auf die Haut, dort verdunstet es unter

Wärmeentzug und kühlt dabei

• ein Universallösungsmittel: für Lebensmittelbestandteile, Stoffwechselabfälle,

Giftstoffe, Medikamente in Blut, Urin, Schweiß

und Zellflüssigkeit

• das Transportmittel: für gelöste Stoffe, die über das Blutgefäßsystem

in die hintersten Winkel des Körpers gelangen

auf die gleiche Weise wird Wärme verteilt

• ein Baustoff: jede Körperzelle enthält Wasser, je höher ihr

Wasserdruck, desto straffer ist sie

Wasser verleiht Zellen und Geweben ihre Festigkeit.

Sie wären ohne ausreichenden Zellinnendruck

schlaff und faltig (z.B.Haut). Mit höheren

Alter nimmt dieser Zellinnendruck ab. Zusätzliches

Trinken strafft unsere Zellen und Gewebe

nicht, da Überschüsse ausgeschieden werden.

• das Quellmittel: für Eiweiße und Kohlenhydrate,

Ohne eingelagertes Wasser sind sie biologisch

nicht verwertbar.

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Wasseraufnahme und -gewinn pro Tag Wasserabgabe pro Tag

1500 ml Getränke

1650 ml Urin

1000 ml Speisen

650 ml Schweiß

300 ml Oxidationswasser

350 ml Ausatemluft

150 ml Kot

2800 ml im Durchschnitt 2800 ml im Durchschnitt

3.7.1. Allgemeine physikalische und chemische Eigenschaften

des Wassers

Die Aufzählung oder Wiederholung der üblichen Eigenschaften ersparen wir uns hier.

Interessieren wollen wir uns etwas genauer für die Lösungsprozesse und solchen Eigenschaften,

die bei modernen Garmethoden ausgenutzt werden.

Jedes Wasser-Molekül (Abbildung links) besteht

aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom

Sauerstoff (Abbildung rechts).

Somit ergibt sich die chemische Formel: H 2 O

Das Wasser-Molekül ist ein Dipol. D.h. es beinhaltet sowohl positiv

als auch negativ geladene Regionen. Die Ladung sind nicht

vollständig sondern nur teilweise (partiell) ausgeprägt. Sonst wäre

Wasser ein Zwitter-Ion.

Die unterschiedlich geladenen Regionen verschiedener Moleküle

ziehen sich gegenseitig an.

Die teilweise positiv geladenen Wasserstoff-Atome werden von den teilweise negativen

Sauerstoff-Atomen angezogen. Die Wasserstoff-Ionen sind dabei so auf die Elektronen

lüstern, dass sie sich nicht eindeutig zwischen dem Sauerstoff-Atom des eigenen Moleküls

und dem des Nachbarmoleküls entscheiden können. Sie bleiben in der Mitte

zwischen beiden hängen. Sie bilden sozusagen eine Brücke. Man bezeichnet diese

auch als Wasserstoff-Brückenbindung.

Im Wasser bilden die Moleküle ein vernetztes Geflecht aus Wassermolekülen, die einander

mit Wasserstoff-Brücken festhalten. Viele der seltsamen Eigenschaften des

Wassers wie z.B. die Dichteanomalie bei 4 ° C, das Lösungsvermögen von polaren und

ionischen Substanzen und die - viel zu hoch liegenden - Schmelz – und Siedepunkte

haben ihre Ursache in den Wasserstoff-Brücken.

Manche Wasserstoff-Atome werden von dem fremden Sauerstoff aus dem eigenen Molekül

entrissen und festgehalten. Als Ergebnis entstehen zwei Ionen. Das Wasser-

Molekül ohne das Wasserstoff-Ion wird zum Hydroxid-Ion. Das Wasser-Molekül mit

dem zusätzlichen Wasserstoff-Ion wird zum Hydrogenium-Ion.

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H – O|···H – O|

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H H



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H – O|···H··· O|

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H

H



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H – O – H ···|O|

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H

H

H 2 O + H 2 O ¨ H 3 O + + OH -

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Aus praktischen Gründen lässt man meist einfach das Wasser-Molekül unbetrachtet.

Somit vereinfachen sich die chemischen Formeln:

H 2 O © H + + OH -

Die Wasserstoff-Ionen (Hydronium-Ionen) machen das Wasser sauer. Von den Hydroxid-Ionen

leitet sich der basische Charakter ab. Da im Augenblick beide in der gleichen

Anzahl vorkommen, ist das Wasser nach außen hin neutral. Erst beim Überschuß der

entsprechenden Ionen prägen sich ein saurer oder basischer Charakter aus.

Verhältnis der H + und OH - viel mehr H + als gleich viel H +

viel weniger H +

OH - und OH - als OH -

pH-Wert < 7 (0 .. 6,9) = 7 >7 (7,1 .. 14)

sauer neutral basisch

Jeder Körper hat eine bestimmte Temperatur. Diese stellt ein Maß für die innere Energie

eines Körpers dar. Einen wesentlichen Anteil an der inneren Energie kommt von

der Bewegungsenergie der Teilchen. Je mehr sich die Teilchen bewegen, umso höher

ist die Temperatur. In festen und flüssigen Körper bewegen sich die Teilchen mehr an

einer bestimmten Stelle oder in einem begrenzten Raum. Sie schwingen und bewegen

sich um ihrer (Gitter-)Plätze. Wird die Bewegungsenergie zu groß, dann können sie

von den anderen Teilchen nicht mehr an ihren Gitterplätzen festgehalten werden. Sie

lösen sich von dem Körper und bewegen sich frei im gasförmigen Zustand. Fast jede

Form der Energiezufuhr (Erhitzen, Bestrahlen) basiert auf elektromagnetische Wellen.

Radiowellen, Licht und RÖNTGEN-Strahlen sind unterschiedliche Formen solcher e-

lektromagnetischer Wellen. Ihre Wirkung beruht immer darauf, dass sie den Teilchen

Energie übertragen. Die Teilchen schwingen oder drehen dann stärker oder bewegen

sich schneller. Mikrowellen stellen ebenfalls eine bestimmte Form der elektromagnetischen

Wellen dar. Ihre Frequenz (Anzahl der Schwingungen pro Sekunde) ist genau

so gewählt, das sie die Wasser-Moleküle in Schwingung versetzen (hier: 896 MHz;

dies entspricht 896 Millionen Schwingungen pro Sekunde). Das Wasser wird also wärmer.

Ob es sich beim bestrahlten Gut nun um reines Wasser oder das in Lebensmitteln

handelt ist egal. Die Wasser-Moleküle erhalten zusätzliche Energie, bewegen sich

stärker und geben die Energie auch an Nachbarmoleküle ab. Nach und nach erwärmt /

erhitzt sich so das gesamte Gargut.

Am effektivsten wäre die Verwendung von Mikrowellen die genau der Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz)

des Wassers entsprechen.

In Mikrowellengeräten arbeitet man mit Mikrowellen etwas unterhalb der Resonanzfrequenz des Wassers,

damit das äußere Wasser nicht schon die gesamte Energie der Strahlen absorbiert. So gelangen

die Mikrowellen in den gesamten Lebensmittelkörper und erwärmen ihn relativ gleichmäßig.

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3.7.2. Küchentechnische und technologische Bedeutung des

Wassers

Auch in der Küche ist Wasser der meist verwendete Stoff. Zu den wesentlichen Verwendungszwecken

gibt die folgende Tabelle Aufschluß:

Wasser

Lösungsmittel

für Lebensmittel- und

Rezeptbestandteile

Quellmittel

für Stärke, Cellulose, Eiweiß

Garmedium

beim Kochen (Temperaturbegrenzer,

Energieüberträger)

Kühlmittel

für Getränke (Eis)

Grundstoff

für Aufgußgetränke, Bier und Erfrischungsgetränke

Universalreinigungsmittel

für Küche, Restaurant, Etage

Bei der Verwendung als Reinigungsmittel und bei einigen Speisen wirkt sich der unterschiedliche

Kalkgehalt des Trinkwassers ungünstig aus. Je höher der Kalkgehalt umso

höher der Bedarf an Reinigungsmittel. Es können im verstärkten Maße Kalkablagerungen

in Wassertöpfen und Leitungen auftreten, die dann mit einem entsprechenden

Aufwand entfernt werden müssen. Bei Kaffee und Tee ist ein geringerer Kalkgehalt im

Wasser ebenfalls geschmacksfördernd. Hierbei muß man aber regionale Effekte beachten.

Wer seinen Kaffee oder Tee mit einem bestimmten Wasser (und Kalkgehalt)

gewöhnt ist, wird die Geschmacksveränderungen durch anderes Wasser meist als unangenehm

empfinden.

Im Wasser befinden sich zweifach positiv geladene Calcium-Ionen und verschiedene

ausgleichende negativ geladene Ionen. Der Kalkgehalt wird deshalb einheitlich auf

Calciumoxid bezogen gemessen. Je nach enthaltener Menge unterscheidet man weiches

(wenig Kalk) und hartes Wasser (mehr Kalk).

Härtebereiche

Härtebereiche 1 (weich)

bis 1,3 mmol = 73 mg CaO

(bisher 7° dH)

Härtebereich 2 (mittel)

1,3 - 2,5 mmol = 140 mg CaO

(bisher 7-14° dH)

Härtebereich 3 (hart)

2,5 - 3,8 mmol = 213 mg CaO

(bisher 14-21° dH)

Härtebereich 4 (sehr hart)

über 3,8 mmol CaO

(bisher über 21° dH)

Die Wasserwerke veröffentlichen regelmäßig Berichte über die Trinkwasserzusammensetzung.

Der Kalkgehalt ist regional eigentlich sehr stabil. Somit kann man sich

darauf mit Rezepten und einzusetzenden Reinigungsmitteln und –mengen gut einstellen

kann.

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3.8. Zusatzstoffe

Hopfen (wie auch das verwandte Hanf) enthält Phytoöstrogene (den weiblichen Sexualhormonen

ähnliche Pflanzenstoffe). Früher wusste man, dass bei den Hopfen-

Pflückerinnen kurz nach Beginn der Ernte die Monatsblutung einsetzte. In der naturnahen

Medizin wird Hopfen auch heute noch wegen seiner milchfördernden Wirkung benutzt.

Wie alle weiblichen Hormone fördern sie die Wasser- und Fetteinlagerung im Gewebe

und damit die rundlicheren Formen. Genau die Phytoöstrogene des Hopfen bewirkt

auch die rundlicheren Formen (Bierbauch, Brustansatz) der männlichen Biertrinker.

3.9. Weitere Stoffe

3.9.1. Schwermetalle

3.9.2. Radioaktive Stoffe

3.9.3. Insektizide, Herbizide, Futtermittelzusatzstoffe, Medikamente

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4. Stoffwechsel

4.1. Stoffwechsel der Zellen

4.2. Wirkstoffe

Problem:

Warum werden in der Natur nicht L- und D-Kohlenhydrate (oder L- und D-

Aminosäuren) nebeneinander verwendet Wieso entschied sich die Natur für jeweils

eine Reihe bei den Stoffen Nach welchem Kriterium fiel die Entscheidung

4.3. Hormone

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Prof. V. PUDEL (Präsident der Deutschen Gesellschaft für Ernährung(DGE)):

"Mir kommt es so vor, als habe die ganze Ernährungsaufklärung in 40 Jahren nur eines erreicht:

Die Menschen essen weiterhin, was sie immer gegessen haben. sie tun es jetzt nur mit

schlechtem Gewissen."

/aus: 14/

5. Ernährungs- und Kostformen

In den letzten 10000 Jahren menschlicher

Entwicklung hat auch die Ernährung

eine gewaltige Veränderung

durchgemacht.

Die Versorgung mit Fleisch war für

unsere Vorfahren eine Notwendigkeit,

für die ein großer Aufwand (Jagd) betrieben

wurde. Durch verbesserte Arbeitstechniken

wurde die Nahrung immer

einfacher verfügbar.

Für pflanzliche Rohstoffe entwickelte

man eine ausgeklügelte Feldwirtschaft.

Die Massentierhaltung intensivierte die

Fleischproduktion.

Der eigentlich positive Aspekt der leichten und passenden Nährstoffverfügbarkeit z.B.

bei Fleisch, wandelt sich langsam zu einem Problem erster Güte.

Zu viel Fett und zu viele Kohlenhydrate in unserer Überschußernährung (Industriestaaten)

bewirkt dramatische Veränderungen im gesundheitlichen Zustand der Gesellschaft.

Herz-Kreislauf-Krankheiten, Übergewicht, Gicht, Diabetes - die typischen Zivilisationskrankheiten

- greifen immer stärker um sich.

Aber auch ein zu großer Anteil an Konservierungs-, Ergänzungs-, Giftstoffen usw. bewegen

immer mehr Menschen genauer über die heutige Ernährung nachzudenken. Für

viele Menschen sind auch äußere Umstände der Nahrungsbeschaffung und -

produktion nicht akzeptabel. Sie können sich z.B. nicht damit identifizieren, daß für ihre

Ernährung Tiere gequält und getötet werden. Für andere sind die Wiedersprüche in

der Welternährung (Nord-Süd-Gegensatz) nicht akzeptabel. Sie sehen z.B. in der ü-

bermäßigen Tierproduktion der Industriestaaten einen Grund für Hunger und Unterernährung

in den Ländern der dritten Welt. Der hohe Bedarf an Futtermittel bindet zu

viele landwirtschaftliche Ressourcen. Diese sollten lieber für die Pflanzenproduktion

(Getreide, Gemüse, ...) genutzt werden. Insgesamt würde man damit auch wesentlich

mehr Menschen ernähren können, da z.B. für 1 kg tierische Biomasse rund 7 bis 10 kg

pflanzliche Biomasse (Futtermittel) benötigt werden.

Solche und ähnliche Gründe sind der Ausgangspunkt für die bewußte Gestaltung der

Ernährung. Die vielfältigen Standpunkte und auch neuere wissenschaftlichen Erkenntnisse

führen zu erschiedenen Kostformen. Innerhalb einer Kostform wird ausgehend

von bestimmten Standpunkten ein Ernährungskonzept entwickelt. In Kostformen werden

bestimmte Regeln (Gebote und Verbote) aufgestellt und dann die Nahrung entsprechend

zusammengestellt.

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5.1. Gemischte Kost / Vollwertkost

Die exakte Ernährungslehre basiert auf wissenschaftlichen Methoden. Mit Hilfe von

Synthese und Analyse werden die zu betrachtenden Objekte zerlegt bzw. zusammengesetzt.

Nur dadurch sind exakte wissenschaftliche Erkenntnisse möglich. Aber an einem

einfachen Beispiel soll hier das Problem dieser Methoden aufgezeigt werden. Mit

der Analyse kann ein Apfel in alle seine einzelnen Bestandteile zerlegt werden. Jeder

dieser Bestandteile wird weiter untersucht. Die Untersuchungen bringen uns viele Erkenntnisse.

So könnte die Bedeutung / der Wert (Einzelwert) des Bestandteils für die

menschliche Ernährung ermittelt werden.

Letztendlich bekommt man bei der Untersuchung aller Apfel-Bestandteile zu sehr vielen

Erkenntnissen und sehr vielen Werten. Nun könnte man alle Einzelbestandteile

nehmen und zusammensetzen (Synthese). Was dabei entstehen würde, ist nicht unbedingt

ein Apfel. Weder die äußere Form, noch der innere Bau werden stimmen, da man

sie nicht aus den untersuchten Stoffen ableiten kann. Noch dramatischer ist der Unterschied

bei der Summierung der Einzelbedeutungen / Werte der Bestandteile. Die

Summe stimmt kaum mit der Realität überein.

Die Einzelwirkungen beeinflussen sich gegenseitig und dabei können völlig neuartige

Dinge herauskommen. Ein Apfel ist eben viel mehr als die Summe seiner Einzelbestandteile.

Es gibt also so etwas, wie den Gesamtwert eines Nahrungsmittels. Dieser

ist aber mit den derzeitigen wissenschaftlichen Methoden nicht erfaßbar.

Ausgehend von diesem "vollen Wert" eines Nahrungsmittels entwickelte der Arzt und

Ernährungsforscher Werner KOLLATH (um 1942) seine ganzheitliche Ernährungslehre.

Eine der Grundregeln fordert, die Nahrung so natürlich wie möglich zu belassen.

Aus der Tabelle auf der nächsten Seite kann man den Ernährungswert diverser Lebensmittel

entnehmen!

Die Lebensmittel werden in Abhängigkeit von Verarbeitung, Inhaltsstoffen und dem

"vollen Wert" in Gruppen eingeteilt. Je natürlicher ein Nahrungsmittel ist, umso

empfehlenswerter ist es für unsere Ernährung. Zusätzlich wird noch auf pflanzliche

Produkte orientiert.

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Einteilung der Lebensmittel nach Wertstufen

I

II

III

sehr

empfehlenswert empfehlenswert

weniger

empfehlenswert

unerhitzt Lebensmittel

erhitzt Lebensmittel stark verarbeitete

Lebensmittel

gekeimtes Getreide Vollkornprodukte Auszugsmehlprodukte

(z.B.: Weizen-

Vollkornschrot (z.B.: Vollkornbrot, -

(z.B.: Frischkornmüsli)

gebäck, -nudeln) brot, Graubrot, weißer

Reis)

Frischgemüse (auch

milchsauer)

Frischobst

gekeimte hülsenfrüchte

(blanchiert)

Nüsse

Samen

Ölfrüchte

Vorzugsmilch

Rohmilchprodukte

Rohmilchkäse

natürliches Mineralwasser

Kräuter- und Früchtetee

frische Kräuter

und Gewürzsamen

frisches, süßes

Obst

sollte Hälfte der

Nahrung ausmachen

erhitztes Gemüse

Gemüsesäfte

Kartoffeln

Obstsäfte

erhitzte Hülsenfrüchte

Butter, kaltgepreßte

unraffinierte Öle

ungehärtete Pflanzenmargarine

aus

oben genannten

Ölen

Pateurisierte Milch

und -produkte

Fleisch, Eier (1 bis

2x pro Woche)

Fisch (1x pro Woche)

Leitungswasser

Malzkaffee

getrocknete Kräuter

und Gewürzsamen

iodiertes Meersalz

iodiertes Kochsalz

unerhitzter Honig

eingeweichtes Trockenobst

sollte Hälfte der

Nahrung ausmachen

(nach Q: MÄNNLE, KOERBER, LEITZMANN, HOFFMANN, V. HOLLEN 1992)

Gemüsekonserven

Kartoffelprodukte

Obstkonserven

Sojamilch

Tofu

extrahierte raffinierte

Öle

Kokkosfett

Schmalz

H-Milch-Produkte

Fleisch- und

Wurstwaren

Fleisch- und Fischkonserven

Tafelwasser

Bohnenkaffee

schwarzer Tee

Kakao, Bier, Wein

Gewürzextrakte

Meersalz

Kochsalz

erhitzter Honig

Apfel- und Birnendicksaft

Melasse

Zuckerrübensirup

nur selten verzehren

IIII

nicht

empfehlenswert

isolierte Lebensmittelbestandteile

isolierte Stärke

isoliertes Eiweiß

isolierte Ballaststoffe

isolierte Farbstoffe

Fruchtsaftgetränke

isolierte Vitamine

isolierte

Mineralstoffe

Sojakonzentrat

Sojaisolat

Sojafleisch

gehärtete Margarine

Sterilmilch

Kondensmilch

Milchpulver

Milchimitate

Schmelzkäse

Innereien

Ei-Pulver

Limonaden, Colaund

Instantgetränke

Sportlergetränke

Spirituosen

isolierte oder künstliche

Aromastoffe

Kunsthonig

isolierter Zucker

Süßwaren

künstliche Süßstoffe

möglichst meiden

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 95 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


Die Vollwertkost ist pflanzlich geprägt.

Tierische Produkte sind aber zugelassen,

wenn auch in geringer Menge. Besonderen

Wert wird auf die Auswahl und Vielgestaltigkeit

der Nahrungsmittel gelegt.

Dadurch wird automatisch ein breites

Spektrum an Nährstoffen, Wirkstoffen

usw. aufgenommen. Mangelerscheinungen

können dabei kaum auftreten.

In vielen Punkten stimmen die Vertreter der Vollwertkost und die Deutsche Gesellschaft

für Ernährung (DGE) in ihren Standpunkten überein. Für unsere Zwecke können

die Standpunkte und Regeln als fast identisch angesehen werden.

Für die optimalere Auswahl bietet die DGE (und die Vollwertkost) diverse Regeln und

Empfehlungen an:

Vollwertiges Essen und Trinken

(10 Regeln nach DGE)

1. Esse vielseitig - aber nicht zuviel!

2. Esse weniger Fett und fetthaltige Lebensmittel!

3. Esse würzig statt salzig!

4. Esse wenig Süsses!

5. Esse mehr Vollkornprodukte!

6. Esse reichlich Gemüse, Kartoffeln und Obst!

7. Esse weniger tierisches Eiweiß!

8. Trinke mit Verstand!

9. Esse mehrere kleine Mahlzeiten!

10. Achte auf schmackhafte und schonende Zubereitung des Essens!

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Für die Auswahl geeigneter Nahrungsmittel empfiehlt die DGE folgendes Vorgehen:

• Aus jeder der nachfolgenden sieben Lebensmittelgruppen sollte immer in der richtigen

Menge für die tägliche Ernährung ausgewählt werden.

1. Getreide, Getreideprodukte und Kartoffeln rund 30 %

2. Gemüse und Hülsenfrüchte rund 20 %

3. Obst rund 12 %

4. Getränke rund 12 %

5. Milch und Milchprodukte rund 11 %

6. Fisch, Fleisch, Eier rund 8 %

7. Fette und Öle rund 7 %

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• Dabei sollte die Gruppen 1 bis 5 bevorzugt werden.

• Aus den Gruppen 6 und 7 sollten weniger Nahrungsmittel in der täglichen Nahrung

enthalten sein. Vor allem aus der Gruppe 6 sollte das Angebot konsequent verändert

werden.

Alles in Allem ist die Vollwertkost sicher die Idealform der Ernährung. Sie basiert auf

gesicherte Erkenntnisse der Naturwissenschaften, nutzt moderne wissenschaftliche

Ansätze (Systemtheorie) und ist an aktuellen und globalen Aspekten (Ökologie) orientiert.

Der Körper wird auf natürliche Art und Weise mit den notwendigen Stoffen und

Stoffgemischen versorgt. Von den Wissenschaftlern (und der DGE) kommen zwar einige

Kritiken hinsichtlich der jeweiligen Einteilungskriterien für die Nahrungsmittel, aber

im Großen und Ganzen besteht ein breiter Konsenz. Die Ernährung nach Kriterien und

Regeln der Vollwert-Kost ist bedarfsdeckend und gesund (auch nach Einschätzung des

DGE).

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 97 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


5.2. Alternative Kostformen

Alternative Kostformen - dieser Begriff suggeriert im Gegensatz zur Vollwert-Kost

schnell den Eindruck einer völlig entgegengesetzten Ernährung. Dies ist so falsch. Alternativ

sollte hier mehr in Richtung anders interpretiert werden. Spätestens beim genaueren

Betrachten der einzelnen Kostformen wird man schnell merken, daß sie mehr

Gemeinsamkeiten als Unterschiede z.B. mit der Vollwertkost haben. Das größte Problem

der hier vorgestellten Kostformen ist sicher die begleitende Weltanschauung, Mystik

oder Religiösität. Das Zusammenspiel von Glaubenslehre und Ernährungslehre

kann sicher auch zu einem besseren Gesamtgesundheitszustand führen. Für die ernährngswissenschaftliche

Betrachtung der Kostform ist dies aber eben kein elementarer

Aspekt. Wir werden die speziellen Weltanschauungen also auch nicht bewerten,

sondern nur erläuternd erwähnen.

5.2.1. Vegetarische Kost

Die vegetarische Ernährung geht mindestens

schon auf PYTHGORAS (580 - 496 v.u.Z.) zurück.

Der Begriff Vegetarismus stammt aus dem

Lateinischen, wobei vegetus soviel wie belebt,

munter, lebenskräftig und rüstig bedeutet.

Der Ausgangspunkt für diese Ernährungsform

ist zumeist die Abscheu vor dem Töten (von

Tieren). Grundsätzlich werden tierische Produkte,

die durch Töten der Tieren produziert werden,

abgelehnt. Einige Formen des Vegetarismus

gehen in ihrer Ablehnung tierischer Produkte

noch weiter. Sie verzichten gänzlich auf

diese Nahrungsquelle. Ansonsten werden

natürliche Produkte bevorzugt.

Der vollständige Wegfall von tierischen Nahrungsquellen

bedeuten aber schnell Mangel

z.B. an Eiweißen, Vitamin B 12 und Mineralien

(Calcium, Eisen). Deshalb gibt es auch Übergangsformen

bzw. nicht so radikale vegetarische

Kost mit ausgewählten tierischen Produkten.

Typisch ist die Einbeziehung von Eiern und

Milch in die Nahrungspalette.

Das grundsätzliche Problem einer vegetarischen Ernährung ist die ungünstige (geringe)

biologische Wertigkeit pflanzlicher Eiweiße. Es müssen relativ mehr Nahrungsmittel

aufgenommen werden, um mit allen Aminosäuren ausreichend versorgt zu werden.

Gegen eine zeitweilige vegetarische Ernährung sind kaum Bedenken einzuwenden.

Auf Dauer und bei unkontrollierten und eintöniger Kost sind Mangelerscheinungen unabwendbar.

Im Folgenden sollen die wichtigsten vegetarischen Kostformen kurz vorgestellt werden.

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5.2.1.1. Vegane Kost

Der Veganer ist der radikalste Vegetarier. Er verzichtet auf Fleisch, Fisch, Krustentiere,

aber auch auf tierische Produkte, wie Milch und Eier.

Als Nahrung wird auf Gemüse, Getreide, Nüsse, Kartoffeln, Hülsenfrüchte und Hefen

gesetzt.

Der Mangel an tierischen Eiweißen und den darin enthaltenen günstigen Verhältnissen

von Aminosäuren wirkt sich besonders in Wachstumsphasen ungünstig aus. Eine

streng vegane Kost ist z.B. in der Kindheit, Pubertät, Stillzeit und bei einer Schwangerschaft

nicht zu empfehlen.

5.2.1.2. Lakto-vegetabile Kost

Der Laktovegetarier nimmt außer den pflanzlichen Nahrungsmitteln noch Milch und

Milchprodukte zu sich. Hierdurch ist eine gute Versorgung mit Calcium möglich. Ein

Problem bleibt aber die aufwendige Versorgung mit ausreichend Eiweiß. Eine geschickte

Kombination von Milcheiweiß und pflanzlichen Eiweißen ermöglicht aber eine

hohe biologische Wertigkeit der Eiweißnahrung.

Auch diese Form ist für Schwangere, Stillende, Kinder und Pubertierende aber wegen

eines eventuellen Eiweiß-Mangels nicht zu empfehlen.

5.2.1.3. Ovo-lakto-vegatabile Kost

Die Ovolaktovegetarier erschließen sich als zusätzliche Eiweißquelle noch das Ei. Somit

können sie auch die hochwertigen (tierischen) Eiweiße nutzen. Zwar kann man im

Blut von Ovolaktovegetariern weniger Vitamin B 12 und Eisen feststellen. Dies scheint

aber keine deutlichen gesundheitlichen Unterschiede zu Normalkostessern zu bewirken.

Lediglich beim Iod wurde eine zu geringe Versorgung des Körpers festgestellt.

Dieses Defizit läßt sich durch den Gebrauch von Iod-Salz entscheidend verkleinern.

In diversen Studien wurde der ovo-lakto-vegetarischen Kost eine gesundheitsfördernde

Wirkung zugeschrieben. Diese Vegetarier haben ein geringeres Körpergewicht, einen

geringeren Blutfettwert und einen geringeren Blutdruck als die Durchschnittsbevölkerung.

Damit fallen die größten Erkrankungsrisiken für Herz-Kreislauf-Krankheiten weg.

Bei geeigneten Begleitpräparaten (Iod, ev. Eisen) kann eine ovo-lakto-vegetarische

Kost auch für Schwangere, Stillende und Pubertierende geeignet sein.

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5.2.1.4. weitere vegetarische Spezial-Kost

BIRCHER-BENNER-Kost: Abgeleitet wir diese Kost aus der "Ordnungstheorie" des

Schweizer Arztes Max BIRCHER-BENNER. Rund die Hälfte aller Nahrungsmittel sind

frischer Rohkost. Abgelehnt werden dagegen Zucker, helle Mehle und konservierte

Nahrungsmittel. Für den Umgang mit Gewürzen und Salz wird auf Sparsamkeit gesetzt.

Auch in anderer Beziehung ist die BIRCHER-BENNER-Kost eine sparsame und genügsame

Kost. Ein Zuviel wird als schädlich für den Körper und seine lebensfähigkeit

erachtet. Die Anzahl der Mahlzeiten ist ebenfalls mit zwei kleinen und einer Hauptmahlzeit

sehr auf Sparsamkeit orientiert. Zwischenmahlzeiten werden abgelehnt.

WAERLAND-Kost: Kartoffeln, viel zu trinken und keine Genußmitteln sind die Basis

der vom Finnen Aare WAERLAND entwickelten Kost. Daneben werden strenge Regeln

für die Tageseinteilung, Bewegung und Ruhe befolgt. In der WAERLANDschen Ernährungstheorie

stehen sich im Dickdarm nützliche Gärungsbakterien und schädliche

Fäulnisbakterien gegenüber. Fäulnisbakterien werden durch tierische und

Gärungsbakterien durch pflanzliche Nahrungsstoffe begünstigt.

SCHNITZER-Kost: Vom Zahnarzt Dr. J. G. SCHNITZER stammen zwei vegetarische

Kostformen. Die "SCHNITZER-Normalkost" ist weitgehend zur ovo-laktovegetarischen

Kost identisch. Eine Besonderheit ist das frische Mahlen des Getreides vor der Nahrungszubereitung.

In der "SCHNITZER-Intensivkost" sind dagegen nur eiweißarme, rein pflanzliche Rohmaterialien

und Produkte erlaubt. Diese Kost ist zur vorrübergehenden Ernährung z.B.

bei Nahrungsumstellung, Diät usw. gedacht.

5.2.2. Trennkost

Begründer dieser Kostform war der amerikanische Arzt Howard HAY. Er litt an einer als

unheilbar geltenden Schrumpfniere. Bei seinen Behandlungsbemühungen erfuhr er

über Berichte aus dem Himalaya, das die Völker dort körpereigene Abwehrkräfte förderten,

indem sie naturbelassene Nahrung zu sich nahmen. HAYes Ernährungs- und

Gesundheitslehre sieht in den modernen Zivilations- und Fortschrittsverhalten den

Ausgangspunkt für das Voranschreiten der sogenannten Zivilisationskrankheiten. Seinen

Erkenntnissen nach kann der menschliche Körper Eiweiße und Kohlenhydrate

nicht gleichzeitig verarbeiten. Mit einer schnellen und gründlichen Verdauung wird ein

geringer notwendiger Energieaufwand und ein schnelle Abgabe der Abfallstoffe in Verbindung

gebracht. Weiterhin basiert HAYes Kost auf einem ausgewogenen Säure-

Base-Verhältnis in unserem Verdauungskanal. Eiweißverdauung benötigt vorrangig

eine saure Umgebung, während für Kohlenhydrate eher basische Verhältnisse begünstigend

wirken. Die gleichzeitige Aufnahme von Kohlenhydraten und Eiweißen würde

nun ein starke Aktivierung beider Richtungen bedeuten, die dann jeweils in einem der

folgenden Organe wieder in das Gegenteil gewandelt werden müßte. Die Organe würden

dadurch zusätzlich und über das Maß hinaus belastet.

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Die Trennkost baut auf eine weitgehende Trennung von Eiweiß- und Kohlenhydratmahlzeiten

auf. Diese wechseln sich normalerweise ab. Eine eiweißhaltige Hauptmahlzeit

steht dabei im Mittelpunkt. Die jeweiligen Vorrangnährstoffe einer Mahlzeit können

mit neutralen Nahrungsmittel, wie Gemüse, Salat, Früchten, Fetten und Milchprodukten

kombiniert werden. Säurebildende Nahrungsmittel (Brot, Fleisch, Fisch) sollten mit den

basebildenden (Gemüse, Obst, Salat) ungefähr im Verhältnis 2 zu 8 aufgenommen

werden.

Wissenschaftlich lassen sich die Theorien von HAY kaum halten. Sie entsprechen veralteten,

oberflächlichen Standpunkten. Trotzdem ist die HAY'sche Trennkost ernährungsphysiologisch

als positiv zu beurteilen.

Aufgrund des vorgeschlagenen Verhältnis von tierischen und pflanzlichen Nahrungsmittel

kann es zu Mangelerscheinungen bei einigen Vitamine und Mineralstoffen (Calcium,

Eisen, Iod) kommen.

5.2.3. Makrobiotische Kost

(Chinesische Ernährungslehre)

Makrobiotik bedeutet so viel wie "Langes

Leben". Sie begründet sich auf den Zen-

Buddhismus. Man kann die Makrobiotik

sicher als die älteste Ernährungslehre

der Welt betrachten. Dieses Alter und die

starke Orientierung an alten Texten, Büchern

und Lehren sind aber auch ein

schweres Los.

In den letzten 5000 Jahren hat die Makrobiotik häufige Veränderungen der Lehrmeinung

und Lehrrichtung durchgemacht. Die aktuellen Ansichten sind deshalb auch immer

vom jeweiligen geistigen Führer abhängig und deshalb auch schwer zu verallgemeinern.

Dem Zen-Buddhismus und der Makrobiotik entsprechend, besteht das Universum aus

zwei entgegengesetzten Kräften. Yin ist die auseinanderfließende Kraft - das Zersetzende.

Yang ist die zusammenfließende Kraft - das Aufbauende. Alle Dinge im Universum

unterliegen dem Einfluß von Yin und Yang. Insgesamt streben Yin und Yang einen

Ausgleich an.

Für die praktische Handhabung werden die Nahrungsmittel ebenfalls in Yin und Yang

eingeteilt.

eine grobe Übersicht über die Einteilung der Nahrungsmittel:

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Yang-betonte

Nahrungsmittel

Ananas

Erbsen

Pfeffer

grüne Bohnen

Kartoffeln

Möhre

Reis

Nüsse

Zwiebeln

Fisch

brauner Zucker

Butter

Honig

Kohl

Gewürze

Rind-Fleisch

Rinderleber

Yin und Yang enthaltene

Nahrungsmittel

Bambussprossen

Apfel

Ente

Gerste Erdbeere

Ei

Forelle

Käse Pilze

Kopfsalat Kohlrabi

Mungobohne Frühlingszwiebeln

Pflaume

Schweinefleisch

Spargel

Spinat

Soja Tomate

Steckrübe Trauben

Wassermelone

Weizenkeime

Yin-betonte

Nahrungsmittel

Meeresalgen

Roggen

Schweineniere

Muscheln

Romana-

Salat

Salz

Wasserkastanie

Durch bestimmte Behandlungsverfahren lassen sich die Eigenschaften eines Nahrungsmittels

nachträglich beeinflussen. So sind Abkühlen, Verdünnen, der Zusatz von

sauren oder süßen Stoffen, Würzen, Zerkleinern usw. yinisierend. Durch Kochen, Backen,

Rösten, Salzen, Trocknen, Lagernm, Reifen usw. werden Nahrungsmittel yangisiert.

Die heutige - zu yinige - Ernährung wird von den Makrobioten als Grund für die Zivilisationskrankheiten

angesehen.

Viele makrobiotische Kostempfehlungen basisieren auf einer eher mechanisch erstellten

Tabelle der "Zehn Stufen ..." bzw. "Zehn Wege durch Gesundheit zum Frieden".

Angestrebt wird dabei die höchste Stufe der völligen Harmonie.

Für die makrobiotische Kost muß man unabhängig von ihrer Aktualität feststellen, daß

sie mehr einer Lebensphilosophie entspricht, als einer ausgewogenen gesunden Ernährungsgrundlage.

Neben Yin und Yang spielen noch eine Vielzahl von anderen Faktoren

und Prinzipien (die fünf Elemente, die vier Wesensarten, die acht Prinzipien (Pa Kang), die

sechs Qi) eine Rolle, über die man erst einmal den Überblick behalten muß und dann

auch noch die einzelnen Einfüsse und Veränderungen beachten muß. Makrobiotik und

chinesische Ernährungslehren haben eher was mit Glauben als mit Essen zu tun. Die

psychologische Seite sollte aber nicht unterschätzt werden - Glauben versetzt schließlich

Berge.

Bei extremen Ernährungsformen (höhere Stufen) kann es sogar zu schweren Mangelkrankheiten

(Anämie, Skorbut und Rachitis) kommen. Kinder und Jugendliche sind hier

besonders gefährdet. Als positiv in der makrobiotischen Ernährung muß man die Mäßigkeit,

Genügsamkeit, Ablehnung vieler Genußmittel und die Orientierung auf ökologisch

produzierte, naturbelassene, heimische Nahrungsmittel einschätzen. Die Hinwendung

zum Soja mit seinem hohen Eiweißanteil und günstiger Aminosäurezusammensetzung

kann ebenfalls als sehr günstig empfohlen werden. Fermentationsprozesse

durch Bakterien und Pilze setzen vielen Soja-Produkten (Sojabohnequark, Sojasoße,

Sojakäse) Enzyme bei, die ihren Nahrungswert stark erhöhen.

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5.2.4. Mazdaznan-Kost

Die Mazdaznan-Ernährungslehre basiert

auf Lehren des Propheten und Religionserneueres

ZARATHUSTRA. Er lehrte

vor rund 2600 Jahren im Bereich Ost-Iran

und Afghanistan.

Der Name Mazdaznan leitet sich von den

Wörtern groß, gut (ma), wissen (zda) und

beherschen (znan) aus der Awesta-

Sprache ab.

Atmung und Ernährung sind die Haupinhalte dieser Lehre. Über die Atmung bekommt

der Mensch geistige Nahrung und über die Nahrungsmittel erhält er die stofflichen Voraussetzungen

für eine natürliches Leben. Atemübungen, eine natürliche Nahrungsauswahl

und ein edles Geschlechtsleben führen zu einem gesunden Menschen, der

höheren Zielen folgt.

Die Mazdaznan-Lehren wurden von Otto HANISH (er nannte sich Otoman Zar-Adusht

Hamisch) in die westlichen Lebensbereiche gebracht.

Grundlage ist eine besondere ovo-lakto-vegetarische Ernährung, in der bewußte Ernährung,

Abwechslungsreichtum und Genügsamkeit eine tragende Rolle spielen. Das

Gemüse wird zubereitet (oft geschmort) und Nahrungsmittel vielseitig kombiniert. Die

Kombination gleichartiger Nahrungsmitel (z.B. Zucker und Obst; zwei Mehlgerichte,

zwei Eiweißprodukte) wird wegen einer angeblich übermäßigen Körperbelastung abgeleht.

Der Tagesrhythmus orientiert sich an den Ausscheidungszeiten. Morgens wird bei

Fruchtsäften gefastet, mittags und abends wird vorrangig gegessen.

In den Problemen ist die Mazdaznan-Kost der ovo-lakto-vegetarischen Kost gleichwertig.

5.2.5. Anthroposophische Kost

Einen wissenschaftlich klingendenden Namen trägt diese Ernährungsphilosophie. Sie

basiert aber auf (aus ernährungswissenschaftlicher Sicht) sehr oberflächliche und z.T.

mystische Dogmen und Theorien.

Der Anthroposoph ist als Mensch - als seelisch-geistiges Wesen - daran interessiert

den Zusammenhang zwischen Welt und Kosmos zu erfassen. In unserer Welt werden

die Erscheinungen durch elementare Bildekräften - sogenannten Äthern - begründet.

So werden der Lebensäther, der chemische Äther, der Lichtäther und der Wärmeäther

unterschieden. Die verschiedenen Äther werden bestimmten Teilen der Pflanze zugeordnet.

Diese Zuordnung wird dann auf den Menschen übertragen.

Den einzelnen Nahrungsbestandteilen (Eiweiße, Kohlenhydrate, Fette und Kiesel)

werden einfache Funktionen in der Ernährung zugeteilt. Gleichzeitig repräsentieren sie

die genannten Äther.

In vielen Aspekten entspricht die anthroposophische Kost einer lakto-vegetarischen

Kost mit gelegendlicher Aufnahme von tierischen Produkten.

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5.2.6. Diäten - Kost für Kranke und Genesende

Diäten aus Unterhaltungsmagazinen beruhen meist auf eine kurzfristige Entwässerugen

des Körpers oder/und auf eine stark reduzierte Energiezufuhr. Mangelerscheinungen

durch unzureichende Abwechslung stehen dann schnell an der Tagesordnung.

Verstärkt wird dieser Effekt noch durch die Thematisierung der Diät. Die Einseitigkeit

einer “Kartoffel-“, “Bananen-“ oder “Sonst-was-Diät“ ist .

Jo-Jo-Effekt

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5.2.6.1. Reduktions-Diäten

Reduktions-

Diät-Form

Inhalt / Methoden Vorteile / Ziele Nachteile / Probleme /

Nebenwirkungen

Nulldiät totales Fasten bei sehr schnelle Gewichtsabnahme

nur unter ärztlicher

reichlicher Flüssigkeitszufuhr

Aufsicht durchführbar

(nur Mineralwasser

(max. 350 - 400g (starke Belastung des

bzw. unge-

süßter Tee, Diätsäfte)

pro Tag)

Stoffwechsel und des

Kreislaufes); schlechte

Langzeiterfolge (deshalb

nur für bestimmte

Modifiziertes

Fasten

Diäten mit

extremen

Nährstoffrelationen

starke Stoffwechselbelastung

geringe Langzeiterfolge,

Gefahr von Mangelernährung

aufwendige Begleitmaßnahmen

(Wiegen

der Nahrung und Berechen

der Nährwerte)

Energiereduzierte

Mischkost

Aufnahme von rund

30 g Aminosäuren-

Gemisch und ev. bis

50 g Kohlenhydrate

Aufnahme industriell

gefertigter Nährmittel

mit einem bestimmten

Nährstoffgehalt

ein oder mehrere

Nährstoffe werden in

verminderter Form

aufgenommen

relativ schnelle Gewichtsabnahme

(max. 250 bis 300 g

pro Tag)

abhängig vom

Nährstoffgehalt

(max. 100 bis 200 g

pro Tag)

Gewichtsabnahme,

je nach Diätform

hoher Sättigungseffekt

stark verminderte E-

nergiezufuhr bei normalen

Nährstoffverhältnissen

Gewichtsabnahme

entsprechend der

(negativen) Energiebilanz

abwechslungsreich,

auch langfristig einsetzbar,

ausgeglichene

Nährstoffversorgung

Fettsüchtige geeignet)

kein Lerneffekt, unbefriedigende

Langzeiterfolge

Formulardiät(en)

einfach, zeitsparend,

keine Rechnungen

usw. notwendig

wenig abwechslungsreich,

relativ teuer,

nur kurzfristig geeignet

5.2.7. andere Länder - andere Sitten

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6. Ernährungsbedingte Erkrankungen

6.1. Übergewicht und Fettsucht

6.2. Magersucht und Eß-Brech-Sucht

6.3. Zuckerkrankheit

6.4. Gicht

6.5. Lebensmittelallergien

6.6. Krebs

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7. Energie und gesunde Ernährung

Stoff und Energie sind in unserer Ernährung nicht zu trennen. Jeder Stoff besitzt eine

bestimmte Menge Energie (innere Energie). Organische Stoffe (z.B. Kohlenhydrate,

Eiweiße, Fette) besitzen im Allgemeinen eine große Menge Energie. Für anorganische

Stoffe (z.B. Wasser, Cohlendioxid) stellt man eher kleinere innere Energiemengen fest.

Im Bereich Ernährung ist jede Energieaufnahme auch mit der Aufnahme von Stoffen

gekoppelt. Wir nehmen zwar auch Energie - hauptsächlich über die Haut - auf, aber

dies hat nichts mit einer Ernährung zu tun.

Heute wissen die Wissenschaftler, daß Licht in vielen körperlichen Prozessen eine

wichtige Rolle spielt. Wir erinnern uns z.B. an die Abhängigkeit der Vitamin D-

Verfügbarkeit vom UV-Licht. Aber auch bestimmte Entwicklungsabschnitte sind vom

Licht gesteuert. Dabei spielen Lichtfarben (Hellrot/Dunkelrot-System) und auch Lichtrhythmen

(Tages-, Monats- und Jahresrhythmen) eine Rolle.

7.1. Energiehaushalt

Energie

Arbeitsvermögen, gespeicherte Arbeit, Fähigkeit eines Körpers Arbeit zu leisten

(elektr. E., Wärmeenergie, inner E., chem. E., Atomenergie, ...)

Einheit: J (JOULE, sprich: dschuhl)

alte Einheiten: cal (CALORIE), W (WATT)

1 J = 4,1868 cal

1 cal = 0,23885 J

1000 J = 1 kJ (Kilo JOULE)

(Gesamt-)Energiebedarf (GEB)

ist die Energiemenge, die zugeführt werden muß, um Energieverluste durch Lebensvorgänge

auszugleichen

Energiebedarf in kJ

Arbeitstyp

Geschlecht Alter leicht mittelschwer schwer sehr schwer

weiblich 19 - 35

36 - 50

51 - 65

über 65

9000

8500

7500

7300

9800

8970

8130

7710

10400

9570

8730

8310

10800

9970

9130

8710

männlich 19 - 35

36 - 50

51 - 65

über 65

11000

10000

9000

8100

11480

10640

9800

8550

12080

11240

10400

9150

12480

11640

10800

9550

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abhängig von:

• Geschlecht

• Alter

• Gewicht / Größe

• Arbeit / Bewegung

• Umweltbedingungen (Temperatur, ...)

• Nahrungsausnutzungstyp

• ...

Grundumsatz (GU) / Ruheumsatz (RU)

Energiemenge, die ein Mensch benötigt um seine Körperfunktionen normal aufrecht zu

erhalten.

Leistungsumsatz (LU)

ist die Energiemenge, die ein Mensch zur Erfüllung von bestimmten Aufgaben über den

Grundumsatz hinaus benötigt.

Arbeitsumsatz (AU)

ist die Energiemenge, die ein Mensch zur Erfüllung seiner Arbeitsanforderungen benötigt.

ist die Energiemenge, die ein Mensch für das Arbeiten benötigt.

Freizeitumsatz (FU)

ist die Energiemenge, die ein Mensch zur Erfüllung seiner Freizeitanforderungen benötigt.

ist die Energiemenge, die ein Mensch für seine Freizeitgestaltung benötigt.

LU = AU + FU

GEB = GU + LU = GU + AU + FU

Energiebilanz (EB od. ∆E)

ist die Energiemenge die sich als Differenz zwischen Energiezufuhr und Energiebedarf

EB = E Zufuhr - E Bedarf = E Zufuhr - GEB

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Energiebedarf ist im Tagesverlauf unterschiedlich

Leistungsfähig im Tagesverlauf

100

80

Leistungsfähigkeit

60

40

20

0

Uhrzeit

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Von DGE und aid werden täglich fünf Mahlzeiten emphohlen. Diese sollten entsprechend

dem nächsten Schema verteilt sein. Der zugeführte Energie der täglichen Gesamtenergiezufuhr

ist ebenfalls in das Diagramm eingegangen.

Empfehlung für Energiezufuhren (Mahlzeiten)

100

80

Energiezufuhr

60

40

20

0

Uhrzeit

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

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______________________________________________________________________________________________________

BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 109 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


Entwicklung der Energiebilanz in den letzten 125 Jahren

Energie in kJ

14000

13000

Energiebedarf

Energiezufuhr

12000

11000

10000

1875 1900 1925 1950 1975 2000

Jahreszahl

ÑÓÒZÔ,Õ­Ö0×Ø3ÙzÚ

Û§Ü"ÝÞbߧà§áâ§Þ§ã¡ävÞ§åÅæCã¡Þ"çaã¡Þéè£åêUëfã¡à}ì*í¡îZåï®ð3ñÉå«è£åÞ§â§ïã¡Þ§ävÞ§çIòâVóMîåçôèåÞ§â§ïZã¡ÞQõîó§îZáâMã¡åËçaÞ§åËí¡Þ§êÂõêUÞ§å

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7.2. Arbeiten mit Lebensmitteltabellen

______________________________________________________________________________________________________

BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 110 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


8. Tabellen, Formeln und Übersichten

Inhaltsstoffe und Energiewert von Lebensmitteln

(Werte beziehen sich auf 100g)

Lebensmittel Wasser Fette Eiweiße Kohlenhydrate

[%] [g] [g] [g]

Energie

[kJ]

sonstiges

Apfel + + 12 210

Butter 83 1 1 3249

Bierschinken 18 14 1 920

Blumenkohl + 1 3 85

Bonbons + 1 96 1700

Brause 0 0 3 65

Brathähnchen /

4 15 + 460

Broiler

Brötchen (Weizen) 1 7 54 1100

Cola 0 0 10 170

Ei 74 11 13 1 699 Ca

Gemüsepaprika + 1 4 85

Johannesbeere

(schwarz)

+ 1 11 210

Kartoffeln + 2 19 364

Käse (Tollenser) 22 26 3,6 1300

Keks 11 15 70 1900

Marmelade 0 1 59 1072

Mischbrot 1 7 52 1055

Möhren + 1 5 110

Obstkuchen 4 2 48 710

Orange + 1 9 170

Pfannkuchen 15 4 48 1500

Pflanzenfett 0 100 + + 3881 Vit B x , D, E

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Schnitzel

8 21 + 703

(Schwein)

Schokolade (Vollmilch)

33 9 55 2300

Speisequark (mager)

2 11 5,8 380

Peiseeis 3 4 20 540

Teewurst 44 12 + 1900

Vollkornbrot 1 7 46 1000

Vollmilch (Rind) 3,5 3,3 5 276 Ca,

Weizenmehl (Type

405)

1 11 74 1541

Zitrone + 1 4 85

Zwiebeln + 1 8 170

zusätliche Zeichen: - ... absolut nicht

+ ... in Spuren

Mineralstoffgehalt einiger Lebensmittel in mg

(bezogen auf 100g verzehrbaren Anteil)

Lebensmittel

Na- Kalium Cal- Phosphosium

Magne-

Eisen Flour

trium

cium

Trinkmilch 3,5% 48 157 120 92 12 0,1 0,02

Edamer, 30% i.Tr. 800 95 800 570 59 0,6 -

Quark,40% i.Tr. 29 106 68 - - 0,3 -

Gesamtei 135 138 54 205 13 2,3 0,12

Butter - - - - - - -

Margarine 76 7 10 10 13 + -

Heringsfilet 120 315 35 250 - 1,1 -

Hummer 270 220 61 234 22 1,0 -

Brathuhn 83 359 12 200 - 1,8 -

Roastbeef 74 335 12 157 23 2,5 -

Schweinefilet 74 348 12 234 22 3,0 -

Roggenvollkornbrot 424 291 56 362 83 4.0 -

Weizenvollkornbrot 430 210 95 265 - 2,0 -

Blumenkohl,roh 16 311 22 72 7 1,1 0,01

Spinat, roh 54 470 93 51 58 3,1 0,1

Apfel, geschält, roh 2 127 7 11 6 0,4 0,01

Kakao, stark entölt 60 1500 190 740 500 12,0 0,1

Bier, Pils 4 50 20 30 - 0,1 0,02

Rotwein (11 Vol.-%) 1 120 10 15 12 0,5 0,02

Colage-tränk 6 1 4 14 - - -

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9. weitere Experimente und Versuche

9.1. weitere Experimente zu und mit Kohlenhydraten

Nachweis der optischen Eigenschaften mit dem Refraktometer/Polarimeter

Grundlagen / Prinzipien:

Das Polarimeter besteht aus zwei Polarisationsfiltern und einem dazwischen liegenden

Probenraum. Durch die Polarisationsfilter wird nur das Licht einer bestimmten Schwingungsebene

durchgelassen. Der erste Filter polarisiert z.B. waagerecht. Wenn die

Substanz optisch aktiv ist werden diese waagerechten Lichtschwingungen in einem

charakteristischen Winkel abgelenkt. Um dieses abgelenkte Licht zu erkennen, wird

der zweite Polarisationsfilter solange gedreht bis seine Durchlaßrichtung mit der Ebene

des abgelenkten Lichtes übereinstimmt. Der Winkel um den der zweite Filter gedreht

wurde, entspricht der optischen Aktivität.

Materialien / Geräte:

Polarimeter; Probelösung, eventuell Lichtquelle

Durchführung / Ablauf:

- richtet sich nach dem Gerät

- Messung mindestens 5 mal wiederholen und aus den Meßwerten den Mittelwert bilden

Untersuchung des Stärkeabbaus durch Säure

Grundlagen / Prinzipien:

Unter sauren Bedingungen kommt es zur verstärkten Hydrolyse der Stärke. Die Stärke-

Moleküle zerfallen in kleinere Einheiten (kleine Mehrfachzucker, Dextrine). Mit LU-

GOLscher Lösung ergeben Dextrine eine rotbraune bis gelbe Verfärbung.

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglaszange, Stärke, Wasser, LUGOLsche

Lösung (Iod-Kaliumiodid-Lösung), Brenner, Säure (z.B. Zitronensaft), Becherglas,

Dreibein, Drahtnetz

Durchführung / Ablauf:

- Wasser im Bechglas erhitzen (Wasserbad)

- 2 Reagenzgläser 2 cm hoch mit Stärke-Lösung füllen

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- zu einem Reagenzglas Säure geben, 15 min im siedenen Wasserbad erhitzen

- abkühlen lassen (eventuell im kaltem Wasserbad oder unter fließendem Wasser)

- einige Tropfen LUGOLsche Lösung zusetzen

(eventuell kann auf das Erwärmen verzichtet werden, dann sollte das Gemisch aber

rund 12 h stehen bleiben)

Nachweis von Einfachzuckern nach BARFOED

Grundlagen / Prinzipien:

In schwach sauren Medien können Einfachzucker besser reagieren. Ansonsten entspricht

der Test von BARFOED chemisch weitgehend der FEHLINGschen Probe. Einfachzucker

lassen sich am roten Cupfer-Niederschlag erkennen.

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglaszange, BARFOED-Reagenz, Brenner,

Becherglas, Dreibein, Drahtnetz, Wasser, Probenmaterial (z.B. Traubenzucker,

Fruchtzucker)

Durchführung / Ablauf:

- Wasser im Bechglas erhitzen (Wasserbad)

- Proben im Reagenzglas in wenig Wasser lösen und mit 4 ml BARFOED-Reagenz

mischen

- 3 min im Wasserbad erhitzen

- Beobachtungen notieren

Nachweis von Fructose (SELIWANOW-Reaktion)

Grundlagen / Prinzipien:

Durch starke Mineralsäuren wird dem Zucker Wasser entzogen. Die entstehenden

Verbindungen (Furfuralderivate) können mit aromatischen Stoffen (z.B. Resorcin) zu

Farbstoffen reagieren. Der bei positiver SELEWANOW-Reaktion entstehende Farbstoff

ist rot. Ketosen reagieren bei diesem Test wesentlich schneller als Aldosen.

Materialien / Geräte:

Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglaszange, Brenner, Dreibein, Drahtnetz,

Becherglas, Wasser, SELIWANOW-Reagenz, Probenmaterial (z.B. Fruchtzucker)

Durchführung / Ablauf:

- Wasser im Bechglas erhitzen (Wasserbad)

- Probe im Reagenzglas in wenig Wasser lösen, doppelte Menge SELIWANOW-

Reagenz zusetzen

- 1 min in siedenem Wasserbad erhitzen

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Nachweis von Cellulose

Grundlagen / Prinzipien:

Chlorzinkiod-Lösung reagiert mit Cellulose unter Bildung einer Blau- bis Violett-

Färbung.

Materialien / Geräte:

Chlorzinkiod-Lösung, Tropfpipette, Materialproben (z.B. Watte, Filterpapier, Zellstoff-

Taschentücher, Viskose-Stoff, Weizenkleie, Vollkornmehl)

Durchführung / Ablauf:

- Probe mit einem Tropfen Chlorzinkiod-Lösung beträufeln

8.1.1. Herstellung ausgewählter Nachweisreagenzien

BARFOED-Reagenz

- 6,7 g Cupferacetat in 100 ml dest. Wasser lösen, filtrieren

- 2,5 ml 30%ige Essigsäure zusetzen

Chlorzinkiod-Lösung

- 30 g Zinkchlorid, 10 g Kaliumiodid und 2 g Iod in 15 ml dest. Wasser lösen

- !!! dunkel aufbewahren

FEHLINGsche Lösung I

- 7 g Cupfer(II)-sulfat-5-hydrat in 100 ml dest. Wasser lösen

FEHLINGsche Lösung II

- 35 g Kaliumnatriumtartrat und 10 g Natriumhydroxid in 100 ml dest. Wasser lösen

SELIWANOW-Reagenz

- 0,5 g Resorcinin in 100 ml 20%iger Salzsäure (Chlorwasserstoffsäure) lösen

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9.2. weitere Experimente zu und mit Fetten

Nachweiß ungesättigter Fettsäuren nach BAEYER (II)

Grundlagen / Prinzipien:

/ - CH = CH - + MnO 4

-

violett

(Achtung! Reaktion ist wenig spezifisch!)

+ H 2 O ⎯

braun

(mögliche Folgeprodukte auch farblos)

9 →: MnO 2 + - HCOH - HCOH - /

Materialien / Geräte:

Reagenzglas, Aceton (Wassergehalt 5%), 2%ige Kaliumpermanganat-Lösung

Durchführung / Ablauf:

- Probe (50 mg /Spatelspitze oder 2 Tropfen) in 2 ml Aceton auflösen

- Tropfenweise bis zur Entfärbung (Braun-Färbung) Kaliumpermanganat-Lösung zusetzen

- Test gilt als erfolgreich, wenn mehr als 2 Tropfen Kaliumpermanganat-Lösung entfärbt

werden

Halbquantitative Bestimmung ungesättigter Fettsäuren mit Brom-

Wasser

Grundlagen / Prinzipien:

Brom reagiert unter Aufspaltung und Anlagerung mit Doppelbindungen. Das Brom-

Wasser verliert durch das fehlende Brom an Farbe (rotbraun --> farblos bis gelblich)

Die Anzahl entfärbter Brom-Wasser-Tropfen kann als Maß für die Doppelbindungen

verwendet werden.

Materialien / Geräte:

Brom-Wasser (Vorsicht! Gift!); verschiedene Öle und Fette; Tetrachlorcohlenstoff (Tetra)

(Vorsicht! Gift!); Reagenzgläser, Tropfpipette oder Bürette

Durchführung / Ablauf:

- jeweils 10ml Tetrachlorcohlenstoff mit 10 Tropfen Probe mischen (Fette eventuell

vorher im Wasserbad schmelzen

- solange Brom-Wasser zutropfen bis dauerhaft keine Entfärbung auftritt

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9.3. weitere Experimente zu und mit Eiweißen

9.4. weitere Experimente zu ...

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10. Literatur und Quellen

/1/ BELITZ, Hans-Dieter; GROSCH, Werner:

Lehrbuch der Lebensmittelchemie.-3. überarb. Aufl.-Berlin, Heidelberg, New

York, London; Paris, Tokyo: Springer, 1987

ISBN 3-540-16962-8

/2/ FÜRST, Werner; SCHULER, Konrad:

Gastgewerbliche Berufe - Restaurantfachmann Restaurantfachfrau - Grund- und

Fachstufe.-Bad Homburg vor der Höhe: Verl. Gehlen, 1997

ISBN 3-442-92650-1

/3/ Ernährungslehre - zeitgemäß, praxisnah.- Hannover: Schroedel Schulbuchverl.,

1990

ISBN 3-441-91392-2

/4/ SCHLIEPER, Cornelia A.:

Ernährung heute.- 6. überarb. Aufl.-Hamburg: Verl. Büchner, Verl. Handwerk

und Technik, 1994

ISBN 3-582-04474-2

/5/ SCHLIEPER, Cornelia A.:

Arbeitsbuch Ernährung.-4. überarb. u. erw. Aufl.-Hamburg: Verl. Büchner, Verl.

Handwerk und Technik, 1986

ISBN 3-582-04473-4

/6/ BOTSCH, Walter; HÖFLING, Erich; MAUCH, Jürgen:

Chemie in Versuch, Theorie und Übung.- 2. neubearb. Aufl.- Frankfurt am Main,

Aarau: Verl. Diesterweg, Verl. Sauerländer; 1984

ISBN 3-425-95421-0, ISBN 3-7941-2522-3

/7/ LIBBERT, Eike:

Kompendium der Allgemeinen Biologie.-2. durchges. Aufl..-Jena: Fischer Verl.;

1977

/8/ KEUNE, Hans (Hrsg.):

Taschenlexikon Chemie.- 1. Aufl. - Leipzig: Dt. Verl. f. Grundstoffind.,1989

ISBN 3-342-00225-5

/9/ LATSCHA, Hans Peter; KLEIN, Helmut Alfons:

CHEMIE - Basiswissen; Anorganische Chemie, Organische Chemie, Analytische

Chemie.- Berlin, Heidelberg: Springer-Verl.,

ISBN -99534-X

/10/ SCHARF, Karl-Heinz; WEBER, Wilhelm:

Stoffwechselphysiologie - Materialien für den Sekundarbereich II - Biologie.-

Neubearbeitung, Hannover: Schroedel-Schulbuchverl., 1992

ISBN 3-507-10515-2

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BK_EL_Abgabe2002.DOC Seite - 118 - (c,p)1998-2002 lsp:dre


- (c,p)1998/2002 lern-soft-projekt: drews -

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